JP2004191368A - Target molecule detection method - Google Patents

Target molecule detection method Download PDF

Info

Publication number
JP2004191368A
JP2004191368A JP2003396472A JP2003396472A JP2004191368A JP 2004191368 A JP2004191368 A JP 2004191368A JP 2003396472 A JP2003396472 A JP 2003396472A JP 2003396472 A JP2003396472 A JP 2003396472A JP 2004191368 A JP2004191368 A JP 2004191368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
molecule
probe
target molecule
complex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003396472A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mizuo Maeda
瑞夫 前田
Yoshihiko Murakami
義彦 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority to JP2003396472A priority Critical patent/JP2004191368A/en
Publication of JP2004191368A publication Critical patent/JP2004191368A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simultaneously isolating and detecting all the pluralities of target molecules (e.g. genes) and simultaneously isolating and detecting genes through the use of a relatively small amount of probe molecules (e.g. a DNA conjugate). <P>SOLUTION: In the target molecule detection method, one type of probe molecules or more (e.g. a DNA conjugate) and two types of target molecules or more (e.g. genes) are placed under conditions which enable interaction. Target molecules which have interacted with any probe molecule and formed a complex and target molecules which have not formed any complex are isolated from each other through the use of the difference of mobility between the target molecules which have formed the complex and the target molecules which have not formed any complex. The target molecule detection method includes the detection of the target molecules which have formed the complex and/or the target molecules which have not formed any complex. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ターゲット分子の検出方法に関する。本発明の検出方法を核酸の検出方法として用いる場合、従来に無い原理に基づく遺伝子分離検出法であり、SNPを含めた遺伝子全般の特異的な同時分離検出が可能である。また、本願発明の方法は、核酸以外の種々のターゲット分子の検出方法としても有用である。   The present invention relates to a method for detecting a target molecule. When the detection method of the present invention is used as a nucleic acid detection method, it is a gene separation detection method based on an unprecedented principle, and specific simultaneous separation detection of all genes including SNPs is possible. Further, the method of the present invention is also useful as a method for detecting various target molecules other than nucleic acids.

厚生労働省の統計(http://www.mhlw.go.jp/topics/syokuchu/index.html)によると、2000件程度(被害者数としては30000人程度)の食中毒が毎年発生している。密閉性が向上した家屋の通気性の悪さ、性能が向上した冷蔵庫への過信、輸入産業の活発化に伴う汚染食材の流通、汚染食材の解凍による生活用水の汚染等の様々な要因によって、食中毒が一年中発生し易いためである。そして近年の食中毒の大きな特徴は、魚介類から感染する腸炎ビブリオに代わり、病原性大腸菌O157(O157:H7)を原因とする食中毒が増加した事である。O157は腸管出血性大腸菌に属する大腸菌であり、産生したベロ毒素によって下痢を引き起こす。現在、食中毒の原因細菌を特定する際には、患者の便をソルビトール添加寒天培地で培養する等、数日掛かる検査工程を必要とする。しかし、より迅速に原因細菌を特定するためには、ベロ毒素の遺伝子タイプを迅速かつ簡便に同定できれば良い。   According to the Ministry of Health, Labor and Welfare's statistics (http://www.mhlw.go.jp/topics/syokuchu/index.html), about 2000 food poisonings occur every year (about 30,000 victims). Food poisoning is caused by various factors such as poor air permeability of houses with improved airtightness, overconfidence in refrigerators with improved performance, distribution of contaminated foods due to the activation of the import industry, and contamination of domestic water due to thawing of contaminated foods. Is likely to occur all year round. A major feature of food poisoning in recent years is that food poisoning caused by pathogenic Escherichia coli O157 (O157: H7) has increased in place of Vibrio parahaemolyticus transmitted from fish and shellfish. O157 is Escherichia coli belonging to enterohemorrhagic Escherichia coli, and causes diarrhea due to produced toxin. Currently, identification of the causative bacteria of food poisoning requires an inspection process that takes several days, such as culturing the stool of a patient on an agar medium supplemented with sorbitol. However, in order to more quickly identify the causative bacterium, it is sufficient if the genotype of verotoxin can be identified quickly and easily.

一方、同じ症状を示す患者に同じ薬を投与しても、高い効果が発揮される場合がある一方で副作用が生じる場合もある、という「薬への感受性の個人差」が従来より、問題となっている。これは個人の遺伝子タイプによって薬への感受性が異なる事が原因である。しかし、患者がどの遺伝子タイプに分類されるかを医者が簡単に把握する事ができれば、副作用が強い薬の投与は避けられるはずである。この様な、個人ごとに最適な治療法を提供する「テイラーメイド医療」が実現するためには、遺伝子一塩基多型(single nucleotide polymorphisms、SNPs)に代表される遺伝子タイプの個体差を、迅速かつ簡便に同定する事ができる医療環境の整備が必要不可欠である。   On the other hand, even if the same drug is administered to patients who show the same symptoms, there are cases where the `` individual difference in sensitivity to drugs '' has been a problem, in that high effects may be exhibited while side effects may occur. Has become. This is due to the sensitivity of the drug to different genotypes. However, if a doctor can easily determine the genotype of a patient, administration of a drug with strong side effects should be avoided. In order to realize such “tailor-made medicine” that provides optimal treatment for each individual, the individual differences in genotypes represented by single nucleotide polymorphisms (SNPs) must be rapidly determined. It is essential to provide a medical environment that can be easily identified.

この様に、遺伝子検査や遺伝子診断等の医療分野において、現在最も求められているのが「迅速かつ簡便に標的遺伝子を検出する技術」である。   As described above, in the medical field such as genetic testing and genetic diagnosis, what is most demanded at present is "a technique for quickly and easily detecting a target gene".

現在、遺伝子検出法として最も脚光を浴びているのが、DNAチップあるいはDNAマイクロアレイと呼ばれる数cm角の基板による遺伝子の検出技術である。前者は、光リソグラフィー技術とDNA固相合成技術を融合させる事により、ガラス基板上においてプローブとなるDNA(DNA:遺伝子の本体)を一塩基ずつ合成する手法であり、後者は、あらかじめ調製した多数の異なるプローブDNAをDNAスポッターにより基板上の各スポットに固定化する技術である。蛍光標識した標的DNAをこの基板上に添加すると、固定化されたプローブDNAと二本鎖を形成する。二本鎖が形成された部分のみが蛍光を発するので、多数の遺伝子の発現がスポットパターンとして検出される。しかし現時点では、スポット上への試料の非特異的吸着が起こり易いという問題点がある。また、標的DNA(溶液中に溶解)とプローブDNA(固体上に固定化)間の反応が固液不均一反応になり、長時間のハイブリダイゼーション(二本鎖形成反応)が必要となる。これらはDNAチップあるいはDNAマイクロアレイの大きな原理的問題点である。   At present, the most prominent gene detection method is a gene detection technique using a substrate of several cm square called a DNA chip or a DNA microarray. The former is a method of synthesizing DNA (DNA: the body of a gene) as a probe on a glass substrate one base at a time by combining photolithography technology and DNA solid-phase synthesis technology. Is a technique of immobilizing different probe DNAs on spots on a substrate using a DNA spotter. When the fluorescent-labeled target DNA is added onto this substrate, it forms a double strand with the immobilized probe DNA. Since only the portion where the double strand is formed emits fluorescence, the expression of many genes is detected as a spot pattern. However, at present, there is a problem that non-specific adsorption of the sample onto the spot is likely to occur. In addition, the reaction between the target DNA (dissolved in a solution) and the probe DNA (immobilized on a solid) becomes a solid-liquid heterogeneous reaction, and a long-term hybridization (duplex formation reaction) is required. These are major principles of DNA chips or DNA microarrays.

また、キャピラリー電気泳動を用いた遺伝子変異検出法としては、SSCP(一本鎖高次構造多型)法やRFLP(制限酵素断片長多型)法が知られている。前者は、正常体DNAと変異体DNAの一本鎖状態における高次構造が異なる事、後者は正常体DNAと変異体DNAの制限酵素切断部位が異なる事を利用し、それぞれの泳動挙動の変化を検出する手法である。しかし両者共に、高次構造が生じる部位や制限酵素が作用する部位に一塩基変異が無い限り、一般的なSNP検出法として利用するには限界がある。   In addition, as a method for detecting gene mutation using capillary electrophoresis, an SSCP (single-chain higher-order structure polymorphism) method and an RFLP (restriction enzyme fragment length polymorphism) method are known. The former is based on the fact that the higher-order structure of the normal DNA and the mutant DNA in the single-stranded state are different, and the latter is based on the fact that the restriction enzyme cleavage sites of the normal DNA and the mutant DNA are different. Is a method of detecting However, in both cases, there is a limit to use as a general SNP detection method unless there is a single nucleotide mutation in a site where a higher-order structure is generated or a site where a restriction enzyme acts.

本発明者らは、DNAコンジュゲートを用い、かつキャピラリー電気泳動を用いた遺伝子診断法について先に提案している(非特許文献1)。   The present inventors have previously proposed a gene diagnosis method using a DNA conjugate and using capillary electrophoresis (Non-Patent Document 1).

この方法では、ポリアクリルアミドで内壁をコーティングしたキャピラリーにポリアクリルアミドとDNAからなるDNAコンジュゲート(DNAはターゲットである遺伝子と相補性である)を満たし、そこへターゲットである遺伝子を電気泳動させるものである。その結果、ターゲットである遺伝子に正常型と変異型(1塩基多型)とが共存する場合、両者を分離して検出することが可能である。   In this method, a capillary whose inner wall is coated with polyacrylamide is filled with a DNA conjugate composed of polyacrylamide and DNA (DNA is complementary to a target gene), and the target gene is electrophoresed there. is there. As a result, when the normal type and the mutant type (single nucleotide polymorphism) coexist in the target gene, it is possible to detect both types separately.

しかるに、この方法では、キャピラリー内を満たしたDNAコンジュゲートとハイブリダイズしやすい遺伝子と、その他の遺伝子という主に二つのグループへの分離検出しか出来なかった。さらには、DNAコンジュゲートをキャピラリーに満たす必要があり、多量のDNAコンジュゲートを必要とした。
Electrophoresis, 23, 2267-2273 (2002)
However, this method could only detect and separate into two main groups: genes that easily hybridize to the DNA conjugate that filled the capillary and other genes. In addition, the capillary had to be filled with the DNA conjugate, which required a large amount of the DNA conjugate.
Electrophoresis, 23, 2267-2273 (2002)

そこで本発明の目的は、遺伝子診断や遺伝子検査を始め、様々な生体成分の分析系に応用可能である簡便・正確な検出方法を新たに提供することである。特に、あらゆる複数遺伝子を同時に分離検出することができ、かつ比較的少量のDNAコンジュゲートを用いて遺伝子の同時分離検出が可能である方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a new simple and accurate detection method which can be applied to analysis systems for various biological components, including genetic diagnosis and genetic testing. In particular, it is an object of the present invention to provide a method capable of separating and detecting all kinds of genes at the same time and simultaneously separating and detecting genes using a relatively small amount of a DNA conjugate.

上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
[請求項1]1種または2種以上のプローブ分子と2種以上のターゲット分子とを相互作用し得る条件下に置き、
前記プローブ分子のいずれかと相互作用して複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子とを、複合体を形成したターゲット分子と複合体を形成しなかったターゲット分子との移動度の違いを利用して分離し、
前記複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子を検出することを含む
ターゲット分子の検出方法。
[請求項2]前記プローブ分子が、ターゲット分子と相互作用し得る機能性部分とポリマーとのコンジュゲートである請求項1に記載の検出方法。
[請求項3]前記機能性部分は核酸であり、前記ターゲット分子は核酸であり、前記相互作用はハイブリダイゼーションである請求項2に記載の検出方法。
[請求項4]前記機能性部分を構成する核酸が、DNA、RNA、または人工核酸である請求項3に記載の検出方法。
[請求項5]ターゲット分子が、疾病関連遺伝子及び病原菌の遺伝子から成る群から選ばれる少なくとも1種の核酸である請求項4に記載の検出方法。
[請求項6]ハイブリダイズした二本鎖核酸をインターカレータを用いて検出する請求項3〜5のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項7]前記機能性部分は抗体であり、前記ターゲット分子は抗原であり、前記相互作用は抗原抗体反応である請求項2に記載の検出方法。
[請求項8]前記機能性部分は配位子であり、前記ターゲット分子は金属であり、前記相互作用は配位結合である請求項2に記載の検出方法。
[請求項9]前記機能性部分はレセプターであり、前記ターゲット分子はホルモンであり、前記相互作用は、ホルモン−レセプター結合である請求項2に記載の検出方法。
[請求項10]前記コンジュゲートを構成するポリマーが、1種または2種以上のビニルモノマーの重合体である請求項2〜9のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項11]ビニルモノマーが、アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N'-ジメチルアクリルアミド及びN-ビニルピロリドンから成る群から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載の検出方法。
[請求項12]コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いる請求項2〜11のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項13]コンジュゲートを構成する機能性部分が、ポリマーの種類に応じて異なる請求項12に記載の検出方法。
[請求項14]前記プローブ分子とターゲット分子の少なくとも一方を移動させることで、プローブ分子とターゲット分子とを相互作用し得る条件下に置く、請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項15]前記複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子との分離を電気泳動法により行う請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項16]プローブ分子とターゲット分子とを相互作用させた後に電気泳動法に供する請求項15に記載の検出方法。
[請求項17]前記プローブ分子とターゲット分子との相互作用、及び前記プローブ分子と複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子との分離を、前記プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲット分子を泳動させることで行う請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。
[請求項18]前記プローブ分子の電気泳動ゲルへの保持を、プローブ分子を電気泳動ゲルに電気泳動させることで行う請求項17に記載の検出方法。
[請求項19]前記複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を蛍光検出器、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置によりにより行う請求項1〜18のいずれか1項に記載の検出方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[Claim 1] One or more probe molecules and two or more target molecules are placed under conditions capable of interacting with each other,
A target molecule that has formed a complex by interacting with any of the probe molecules, and a target molecule that has not formed a complex are compared with a target molecule that has formed a complex and a target molecule that has not formed a complex. Isolate using the difference in mobility,
A method for detecting a target molecule, comprising detecting a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex.
[2] The detection method according to [1], wherein the probe molecule is a conjugate of a polymer and a functional moiety capable of interacting with a target molecule.
[Claim 3] The detection method according to claim 2, wherein the functional portion is a nucleic acid, the target molecule is a nucleic acid, and the interaction is hybridization.
[4] The detection method according to [3], wherein the nucleic acid constituting the functional portion is DNA, RNA, or an artificial nucleic acid.
[5] The detection method according to [4], wherein the target molecule is at least one nucleic acid selected from the group consisting of a disease-related gene and a gene of a pathogenic bacterium.
[6] The detection method according to any one of [3] to [5], wherein the hybridized double-stranded nucleic acid is detected using an intercalator.
[Claim 7] The detection method according to claim 2, wherein the functional portion is an antibody, the target molecule is an antigen, and the interaction is an antigen-antibody reaction.
[8] The detection method according to [2], wherein the functional moiety is a ligand, the target molecule is a metal, and the interaction is a coordination bond.
[Claim 9] The detection method according to claim 2, wherein the functional moiety is a receptor, the target molecule is a hormone, and the interaction is hormone-receptor binding.
[10] The detection method according to any one of [2] to [9], wherein the polymer constituting the conjugate is a polymer of one or more vinyl monomers.
[Claim 11] The detection method according to claim 10, wherein the vinyl monomer is at least one member selected from the group consisting of acrylamide, N-isopropylacrylamide, N, N'-dimethylacrylamide, and N-vinylpyrrolidone.
[12] The detection method according to any one of [2] to [11], wherein at least two types of probe molecules having different molecular weights of polymers constituting the conjugate are used.
[Claim 13] The detection method according to claim 12, wherein the functional portion constituting the conjugate varies depending on the type of the polymer.
[14] The detection according to any one of [1] to [13], wherein by moving at least one of the probe molecule and the target molecule, the probe molecule and the target molecule are placed under a condition capable of interacting with each other. Method.
[15] The detection method according to any one of [1] to [13], wherein the target molecule that has formed the complex and the target molecule that has not formed the complex are separated by electrophoresis.
[16] The method according to [15], wherein the probe molecule is subjected to an electrophoresis method after interacting with the target molecule.
[Claim 17] The interaction between the probe molecule and the target molecule, and the separation between the target molecule that forms a complex with the probe molecule and the target molecule that does not form a complex, are performed by holding the probe molecule. The detection method according to any one of claims 1 to 13, which is performed by causing a target molecule to migrate on an electrophoresis gel.
[18] The detection method according to [17], wherein the holding of the probe molecule on the electrophoresis gel is performed by causing the probe molecule to electrophorese on the electrophoresis gel.
[Claim 19] A fluorescence detector, a visible / ultraviolet spectroscopic analyzer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer is used for detecting the target molecule forming the complex and / or the target molecule not forming the complex. The method according to any one of claims 1 to 18, which is performed by an apparatus, a time-of-flight mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance spectrometer, a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer. Detection method.

本発明者らは、上記目的を達成するために、種々検討し、プローブ分離同時制御法「PRESS(probe-regulated simultaneous separation)法」という新たな検出原理を見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have conducted various studies in order to achieve the above object, and have found a new detection principle called the PRESS (probe-regulated simultaneous separation) method, which is a method for simultaneous control of probe separation, and have completed the present invention.

特に、本発明では、試料必要量が少なく、分析所要時間も短いキャピラリー電気泳動法を応用し、迅速・簡便な遺伝子同時分離検出法の開発に成功した。
本発明に先立ち、キャピラリー管内において用いるDNA分離検出プローブとして、DNAとモノマーとをグラフト重合させて得られるバイオ複合材料であるDNAコンジュゲートを開発した。この物質は、DNAとモノマーを混合して重合することによって容易に得られる。そして、両者の混合比率を変化させることによって得られたDNAグラフト率の異なるDNAコンジュゲートは、キャピラリー管内において異なる速度で泳動することを発見した。このDNAコンジュゲートをバンド幅の狭いプローブ(プローブバンド)として用いることによって、遺伝子混合物の中から特定遺伝子を同時に分離検出する手法の開発に成功した。本発明は、複数の標的遺伝子を検出するための複数のプローブDNAコンジュゲートを合成し、電場を掛けたキャピラリー管内を泳動する標的遺伝子を泳動速度が異なるプローブによって特異的に補足し、各標的遺伝子-プローブ複合体が異なる時間に検出されるという従来に無い新規なアプローチに基づいている。
In particular, in the present invention, rapid and simple simultaneous gene separation and detection was successfully developed by applying capillary electrophoresis, which requires a small amount of sample and requires a short analysis time.
Prior to the present invention, a DNA conjugate, which is a biocomposite material obtained by graft-polymerizing DNA and a monomer, was developed as a DNA separation detection probe used in a capillary tube. This material is easily obtained by mixing and polymerizing DNA and monomers. Then, it was found that DNA conjugates having different DNA graft ratios obtained by changing the mixing ratio of the two migrate at different speeds in the capillary tube. By using this DNA conjugate as a probe having a narrow bandwidth (probe band), a method for simultaneously separating and detecting a specific gene from a gene mixture was successfully developed. The present invention synthesizes a plurality of probe DNA conjugates for detecting a plurality of target genes, specifically captures target genes migrating in a capillary tube to which an electric field is applied by probes having different migration speeds, and each target gene -Based on an unprecedented novel approach where probe complexes are detected at different times.

さらに本発明は、DNA以外の分子についても上記と同様にコンジュゲートを作成し、これをプローブとして用い、上記分子と相互作用を起こす分子をターゲットとして検出することを可能にする。   Further, the present invention makes it possible to prepare a conjugate for a molecule other than DNA in the same manner as described above, use this as a probe, and detect a molecule that interacts with the molecule as a target.

より一般性の高い遺伝子診断・検出技術
キャピラリー電気泳動を用いた遺伝子変異検出法としては、SSCP法やRFLP法が主流であるが、一般的なSNP検出法として利用するには限界がある。しかし本発明で示した手法は、塩基配列特異的に遺伝子の識別を実現するものであり、国内外で報告されているどの手法よりも正確かつ簡便に遺伝子全般を分離検出する事が出来るため、遺伝子分離・遺伝子診断・遺伝子解析分野におけるその高い応用可能性が今後期待される。
Gene diagnosis / detection technology with higher generality As a method for detecting gene mutation using capillary electrophoresis, the SSCP method and the RFLP method are mainstream, but there is a limit to use as a general SNP detection method. However, the method shown in the present invention is to realize gene identification in a base sequence-specific manner, and it is possible to separate and detect the entire gene more accurately and easily than any method reported in Japan and overseas. Its high potential application in the fields of gene isolation, gene diagnosis, and gene analysis is expected in the future.

DNAチップやDNAマイクロアレイによる遺伝子検出法の問題点は、プローブであるDNAが固体基板上に固定化されている事に主に起因している。一方、キャピラリー電気泳動法による遺伝子検出法の問題点は、分析原理そのものに起因している。本発明で提案した原理を応用した遺伝子検出法においては、アレイ型DNAチップの個々のプローブスポットと同じ機能をDNAコンジュゲートが果たしている。しかも、「プローブ自身が泳動する」という従来とは異なる原理をキャピラリー管内に組み込む事によって、キャピラリー電気泳動法を利用した各種遺伝子検出法の問題点を解決するのみではなく、長時間の検出時間が必要であるというアレイ型DNAチップの問題点も解決している。すなわち、PRESS法の原理を利用した遺伝子検出法をチップ上に搭載すれば、従来とは全く異なる概念の「DNAチップ」の開発につながる。   The problem of the gene detection method using a DNA chip or a DNA microarray mainly arises from the fact that DNA as a probe is immobilized on a solid substrate. On the other hand, the problem of the gene detection method by the capillary electrophoresis is caused by the analysis principle itself. In a gene detection method applying the principle proposed in the present invention, a DNA conjugate performs the same function as individual probe spots of an array-type DNA chip. In addition, by incorporating a different principle of the conventional method of “migrating the probe itself” into the capillary tube, it is not only possible to solve the problems of various gene detection methods using capillary electrophoresis, It also solves the problem of the array type DNA chip that is necessary. In other words, mounting a gene detection method based on the principle of the PRESS method on a chip leads to the development of a “DNA chip” with a concept completely different from the conventional one.

チップ化による遺伝子診断の迅速化・簡易化の可能性
従来のDNA分子認識に関する報告は一般性に乏しく、情報レベルとしては不十分である。しかし発明では、DNAの相補性(四つの核酸塩基が構成する塩基配列の明確な識別性)に基づき正確に遺伝子が識別される点で、極めて高次の情報認識が行われている。この全く新しい情報認識型検出システムによって、遺伝子の塩基配列を一塩基のレベルで性格に識別し、その結果を明瞭な形で出力する事ができるナノ診断デバイスの開発が可能になる。キャピラリー電気泳動は、その分析所要時間が極めて短く、かつチップ上に簡単に搭載可能な技術である事は、既に近年報告されつつある。従って、本発明が示す成果は、遺伝子分離・遺伝子診断・遺伝子解析の迅速化・簡易化に大きく貢献する事が期待される。
Possibility of speeding up and simplifying gene diagnosis by chipping Conventional reports on DNA molecule recognition are poor in generality and insufficient in information level. However, in the present invention, extremely high-order information recognition is performed in that genes are accurately identified based on DNA complementarity (clear distinction of a base sequence composed of four nucleic acid bases). This completely new information-recognition-type detection system enables the development of a nanodiagnostic device that can accurately identify the base sequence of a gene at the level of one base and output the result in a clear form. It has already been reported recently that capillary electrophoresis is a technique that requires a very short analysis time and can be easily mounted on a chip. Therefore, the results of the present invention are expected to greatly contribute to speeding up and simplifying gene separation, gene diagnosis, and gene analysis.

フロー系遺伝子検出技術としての将来性
遺伝子診断に関連して、マイクロチップやマイクロアレイ等の微細加工技術が急速に発展している。DNAチップの問題点が見えてきた現状としては、フロー(流路)系で取り扱う事が出来るシステムが診断技術のブレークスルーをもたらす可能性が高い。本発明の方法は、従来の手法と比較して将来性が極めて高いフロー系遺伝子分離検出技術と考えられる。
Prospects as flow-based gene detection technology In connection with gene diagnosis, microfabrication technologies such as microchips and microarrays are rapidly developing. As the problems with DNA chips have come to light, systems that can be handled in a flow (flow path) system are likely to cause a breakthrough in diagnostic technology. The method of the present invention is considered to be a flow-based gene separation / detection technology with extremely high potential compared to conventional methods.

「分析手法としての一般性」
標的物質とプローブの注入順番や、正負極の向き等を分離対象ごとに制御すれば、何らかの相互作用によって標的物質を検出する事ができるあらゆる分析系全般に本原理を応用する事が可能である。例えば、DNA-DNAのみではなく、抗原-抗体間の相互作用を利用する事が考えられ、遺伝子診断、免疫診断等の様々な医療分野への応用が可能になる。また金属-配位子間やホルモン-レセプター間の相互作用を利用する事によって、環境分析分野への応用も可能になる。
"Generality as an analytical method"
By controlling the order of injection of the target substance and the probe and the direction of the positive and negative electrodes for each separation target, the present principle can be applied to all analytical systems that can detect the target substance by some kind of interaction. . For example, it is conceivable to use not only DNA-DNA but also an interaction between an antigen and an antibody, which can be applied to various medical fields such as genetic diagnosis and immunodiagnosis. In addition, by utilizing the interaction between metal and ligand or between hormone and receptor, it can be applied to the field of environmental analysis.

本発明のターゲット分子の検出方法は、
(1)1種または2種以上のプローブ分子と2種以上のターゲット分子とを相互作用し得る条件下に置く工程、
(2)前記プローブ分子のいずれかと相互作用して複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子とを、複合体を形成したターゲット分子と複合体を形成しなかったターゲット分子との移動度の違いを利用して分離する工程、
(3)前記複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子を検出する工程
を含む。
The method for detecting a target molecule of the present invention comprises:
(1) placing one or more probe molecules and two or more target molecules under conditions capable of interacting with each other;
(2) a target molecule that forms a complex by interacting with any of the probe molecules, and a target molecule that does not form a complex, and a target that does not form a complex with a target molecule that forms a complex. Separation using the difference in mobility with molecules,
(3) detecting a target molecule that has formed the complex and / or a target molecule that has not formed the complex.

本発明の方法で用いるプローブ分子は、ターゲット分子と相互作用し得る条件下に置かれた場合、ターゲット分子と相互作用し得る分子であれば、特に制限はない。そのようなプローブ分子は、例えば、ターゲット分子と相互作用し得る機能性部分とポリマーとのコンジュゲートであることができる。
また、ターゲット分子と相互作用し得る機能性部分とコンジュゲートされる分子の分子量が異なれば、検出挙動が異なるプローブ分子を得ることができるため、コンジュゲートを形成する分子の分子量は一切問わない。例えば、ターゲット分子と相互作用し得るプローブ部分とタンパク質のような高分子量物質とのコンジュゲートや、オリゴペプチドのような低分子量物質とのコンジュゲートが挙げられる。
The probe molecule used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it is a molecule capable of interacting with the target molecule when placed under conditions capable of interacting with the target molecule. Such a probe molecule can be, for example, a conjugate of a polymer with a functional moiety capable of interacting with the target molecule.
Further, if the molecular weight of the molecule conjugated with the functional moiety capable of interacting with the target molecule is different, a probe molecule having a different detection behavior can be obtained, and therefore, the molecular weight of the molecule forming the conjugate does not matter at all. Examples include a conjugate of a probe moiety capable of interacting with a target molecule and a high molecular weight substance such as a protein, and a conjugate of a low molecular weight substance such as an oligopeptide.

図1に、本発明の方法の概念図を示す。
例えば、混合物(a・b・c)の中から標的物質(同a・b)を検出する場合を例として図に示す。各標的物質を何らかの相互作用によって捕捉するプローブ分子(同 A・B)をあらかじめ合成する。ここで、AとBを「流路の中で動きが異なる」ように分子設計する。そして、流路にあらかじめプローブ分子を注入し、後から標的物質を注入すると、標的物質-プローブ分子複合体(同 a-A・b-B)が形成される。例えば、複合体にのみ結合する試薬を流路内の溶液中に溶解させておくことによって、複合体(すなわち、プローブに捕捉された標的物質a・b)のみが検出される(例えば、DNAを検出する場合には、二本鎖DNAにのみ結合する臭化エチジウム等の蛍光試薬をあらかじめ溶解させておくことによって、複合体のみが蛍光検出される)。また、複合体にのみ結合する試薬を溶解させない場合は、a・b・cが全て分離されて検出する(例えば、DNAを検出する場合には、プローブ分子に捕捉されたDNAのみが異なる時間に検出されるが、捕捉されなかったその他のDNAも検出される)。この原理は、流路を用いるあらゆる検出方法と融合させる事が可能であり、その方法としては、キャピラリー電気泳動、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等が考えられる。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the method of the present invention.
For example, the figure shows a case where a target substance (ab) is detected from a mixture (abc). Probe molecules (A and B) that capture each target substance by some interaction are synthesized in advance. Here, A and B are molecularly designed so that “the movements in the flow path are different”. Then, when a probe molecule is injected into the flow channel in advance and a target substance is injected later, a target substance-probe molecule complex (aA / bB) is formed. For example, by dissolving a reagent that binds only to the complex in a solution in the flow channel, only the complex (that is, the target substances a and b captured by the probe) is detected (for example, the DNA is In the case of detection, only the complex is detected by previously dissolving a fluorescent reagent such as ethidium bromide that binds only to double-stranded DNA. When the reagent that binds only to the complex is not dissolved, a, b, and c are all separated and detected (for example, when detecting DNA, only the DNA captured by the probe molecule is detected at different times). Detected, but other uncaptured DNA is also detected). This principle can be fused with any detection method using a flow channel, and examples of the method include capillary electrophoresis, liquid chromatography, and gas chromatography.

プローブ分子が、ターゲット分子と相互作用し得る機能性部分とポリマーとのコンジュゲートである場合、機能性部分、ターゲット分子、相互作用は、それぞれ以下の物であることができる。
(1)機能性部分は核酸であり、ターゲット分子は核酸であり、相互作用はハイブリダイゼーションである。(ターゲット分子:核酸)
(2)機能性部分は抗体であり、ターゲット分子は抗原であり、相互作用は抗原抗体反応である。(ターゲット分子:抗原)
(3)機能性部分は配位子であり、ターゲット分子は金属であり、相互作用は配位結合である。(ターゲット分子:金属)
(4)機能性部分はレセプターであり、ターゲット分子はホルモンであり、相互作用は、ホルモン−レセプター結合である。(ターゲット分子:ホルモン)
When the probe molecule is a conjugate of a polymer and a functional moiety capable of interacting with the target molecule, the functional moiety, the target molecule, and the interaction can be as follows.
(1) The functional part is a nucleic acid, the target molecule is a nucleic acid, and the interaction is hybridization. (Target molecule: nucleic acid)
(2) The functional part is an antibody, the target molecule is an antigen, and the interaction is an antigen-antibody reaction. (Target molecule: antigen)
(3) The functional moiety is a ligand, the target molecule is a metal, and the interaction is a coordination bond. (Target molecule: metal)
(4) The functional moiety is a receptor, the target molecule is a hormone, and the interaction is hormone-receptor binding. (Target molecule: hormone)

(1)の態様(ターゲット分子:核酸)
機能性部分は核酸であり、ターゲット分子は核酸であり、相互作用はハイブリダイゼーションである上記(A)の態様は、具体的には、ターゲット核酸の検出方法である。この方法は、
(1)核酸とポリマーとのコンジュゲートからなるプローブ分子(プローブ核酸)とターゲット核酸を含む試料とをハイブリダイズ条件下に置く工程、
(2)プローブ核酸とハイブリダイズしたターゲット核酸を、ハイブリダイズしなかった核酸と分離する工程、及び
(3)プローブ核酸とハイブリダイズしたターゲット核酸及び/又はプローブ核酸とハイブリダイズしなかったターゲット核酸を検出する工程
を含む。
Embodiment (1) (target molecule: nucleic acid)
The mode of the above (A) in which the functional portion is a nucleic acid, the target molecule is a nucleic acid, and the interaction is hybridization, is specifically a method for detecting a target nucleic acid. This method
(1) placing a probe molecule (probe nucleic acid) composed of a conjugate of a nucleic acid and a polymer and a sample containing a target nucleic acid under hybridizing conditions;
(2) separating the target nucleic acid hybridized with the probe nucleic acid from the nucleic acid not hybridized; and (3) separating the target nucleic acid hybridized with the probe nucleic acid and / or the target nucleic acid not hybridized with the probe nucleic acid. Detecting.

[コンジュゲート(プローブ核酸)]
本発明の方法で使用するコンジュゲートは、構成する核酸が、例えば、DNA、RNA、または人工核酸であることができる。ここで人工核酸は、核酸分子内の糖-リン酸ジエステル骨格を、エステル、アミド等のより安定な骨格に変換した核酸アナログ全般を意味し、例えば、PNAを挙げることができる。
[Conjugate (probe nucleic acid)]
In the conjugate used in the method of the present invention, the constituent nucleic acid can be, for example, DNA, RNA, or artificial nucleic acid. Here, the artificial nucleic acid means all nucleic acid analogs in which a sugar-phosphate diester skeleton in a nucleic acid molecule is converted into a more stable skeleton such as an ester or an amide, and examples thereof include PNA.

また、コンジュゲートを構成するポリマーは、1種または2種以上のビニルモノマーの重合体であることができる。ビニルモノマーは、例えば、アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N'-ジメチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドン等であることができる。但し、ビニルモノマーであれば、ポリマーを構成する事が可能であり、いかなるモノマーでも良い。   Further, the polymer constituting the conjugate can be a polymer of one or more vinyl monomers. The vinyl monomer can be, for example, acrylamide, N-isopropylacrylamide, N, N'-dimethylacrylamide, N-vinylpyrrolidone, and the like. However, if it is a vinyl monomer, it is possible to constitute a polymer, and any monomer may be used.

DNAコンジュゲートの合成法としては、様々な方法が適用される。例えば、末端アミノ化一本鎖DNAとメタクリロイルオキシスクシンイミドをカップリングさせ、末端ビニル化一本鎖DNAとした後、これをアクリルアミドモノマーとラジカル共重合させる方法を挙げることができる。この際、カップリング反応や共重合反応における触媒はどのような物質でも良く、反応条件も特に限定されない。例えば、末端アミノ化一本鎖DNAとメタクリロイルオキシスクシンイミドを緩衝液中においてカップリングし、その生成物とアクリルアミドモノマーをTris-HCl緩衝液中においてN,N,N'N'-テトラメチルエチレンジアミンを開始剤としてラジカル重合させても良い。もちろん、これら以外の触媒を用いても、助触媒や添加剤を用いても良い。また、溶媒、緩衝液、反応温度等も限定されない。   Various methods are applied as a method for synthesizing a DNA conjugate. For example, a method may be mentioned in which a terminal aminated single-stranded DNA is coupled with methacryloyloxysuccinimide to obtain a terminal vinylated single-stranded DNA, which is then radically copolymerized with an acrylamide monomer. At this time, the catalyst in the coupling reaction or the copolymerization reaction may be any substance, and the reaction conditions are not particularly limited. For example, terminally aminated single-stranded DNA and methacryloyloxysuccinimide are coupled in a buffer, and the product and acrylamide monomer are started with N, N, N'N'-tetramethylethylenediamine in a Tris-HCl buffer. Radical polymerization may be performed as an agent. Of course, a catalyst other than these may be used, or a co-catalyst or an additive may be used. Further, the solvent, buffer, reaction temperature and the like are not limited.

コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、例えば、プローブとなる異なるコンジュゲートごとに数万から数十万の範囲である事が、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、好ましくは、3〜30万の範囲である。   It is appropriate that the molecular weight of the polymer constituting the conjugate is, for example, in the range of tens of thousands to hundreds of thousands for each of the different conjugates serving as probes from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The molecular weight of the polymer constituting the conjugate is preferably in the range of 30,000 to 300,000.

1分子のコンジュゲートに含まれる核酸の数は、例えば、1から数十本の範囲であることが、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。1分子のコンジュゲートに含まれる核酸の数は、好ましくは、1〜20の範囲である。   The number of nucleic acids contained in one molecule of the conjugate is suitably, for example, in the range of 1 to several tens from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The number of nucleic acids contained in one molecule of the conjugate preferably ranges from 1 to 20.

本発明の方法では、コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いることもできる。その場合、コンジュゲートを構成する核酸が、ポリマーの種類に応じて異なることもできる。
このようにすることで、以下のことが可能になる。例えば、ターゲットとなる遺伝子が複数個ある場合、それぞれに対して相補的な遺伝子を結合した分子量が異なるコンジュゲートを合成し、プローブとして利用することによって、各ターゲット遺伝子-プローブコンジュゲートの泳動時間を制御することが可能となる。これにより、異なる時間にターゲット遺伝子が分離検出されるシステムを構築することが出来る。
In the method of the present invention, at least two types of probe molecules having different molecular weights of the polymers constituting the conjugate can be used. In that case, the nucleic acid constituting the conjugate may be different depending on the type of the polymer.
By doing so, the following becomes possible. For example, when there are a plurality of target genes, by synthesizing a conjugate having a different molecular weight and binding a complementary gene to each of the conjugates and using the conjugate as a probe, the migration time of each target gene-probe conjugate can be reduced. It becomes possible to control. This makes it possible to construct a system in which target genes are separated and detected at different times.

ターゲット核酸は、例えば、ガンや糖尿病などのあらゆる疾病関連遺伝子、O157等の病原菌の遺伝子などのあらゆる核酸が考えられ、その鎖長、塩基配列は問わず本手法を適用可能である。   As the target nucleic acid, for example, any nucleic acid such as any disease-related gene such as cancer or diabetes, and any gene of a pathogenic bacterium such as O157 can be considered, and this method is applicable regardless of its chain length and base sequence.

工程(1)では、プローブ分子とターゲット核酸を含む核酸試料とをハイブリダイズ条件下に置く。
具体的には、(a)プローブ分子とターゲット核酸を含む核酸試料とを同一溶液中に共存させてハイブリダイズさせるか、(b)予めプローブ分子を保持している電気泳動用ゲルにターゲット核酸を含む核酸試料を泳動させることで、ハイブリダイズさせることもできる。プローブ分子の電気泳動ゲルへの保持は、例えば、プローブ分子を、ループに採取してからロータリーバルブを用いて分析用キャピラリー管内に導入する、吸引する、加圧する、電気泳動させる等の様々な手法によって行うことができる。
In step (1), a probe molecule and a nucleic acid sample containing a target nucleic acid are placed under hybridization conditions.
Specifically, (a) a probe molecule and a nucleic acid sample containing a target nucleic acid are allowed to coexist in the same solution to allow hybridization, or (b) the target nucleic acid is placed on an electrophoresis gel holding probe molecules in advance. Hybridization can also be performed by causing the nucleic acid sample to migrate. The retention of the probe molecules in the electrophoresis gel can be performed, for example, by collecting the probe molecules in a loop and then introducing them into a capillary tube for analysis using a rotary valve, aspirating, pressurizing, or performing electrophoresis. Can be done by

(a)のハイブリダイゼーションは、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ分子とターゲット核酸をあらかじめ混合する事によってハイブリダイゼーションを促進し、その混合溶液をキャピラリー管内に加圧法によって導入すれば良い。この時、キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)あるいは適当な二本鎖形成促進剤(塩化マグネシウム等)を添加した状態であることが望ましい。
The hybridization of (a) can be specifically performed under the following conditions.
For example, the hybridization may be promoted by previously mixing the probe molecule and the target nucleic acid, and the mixed solution may be introduced into the capillary tube by a pressurization method. At this time, the inside of the capillary tube is desirably at a low temperature (about 0 to 30 ° C.) or in a state where a suitable double-strand formation promoter (such as magnesium chloride) is added.

(b)のハイブリダイゼーションは、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ分子をキャピラリー管内に加圧法によって導入し、後からターゲット核酸を含む溶液を同じく加圧法によって導入すれば良い。この時キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)あるいは適当な二本鎖形成促進剤(塩化マグネシウム等)を添加した状態であることが望ましい。
The hybridization of (b) can be specifically performed under the following conditions.
For example, a probe molecule may be introduced into a capillary tube by a pressurization method, and a solution containing a target nucleic acid may be introduced later by the same pressurization method. At this time, the inside of the capillary tube is desirably at a low temperature (about 0 to 30 ° C.) or in a state where a suitable double-strand formation promoter (eg, magnesium chloride) is added.

工程(2)では、プローブ分子とハイブリダイズしたターゲット核酸を、ハイブリダイズしなかった核酸から分離する。この分離方法には特に制限はないが、電気泳動を用いることが好ましい。
プローブ分子とハイブリダイズしたターゲット核酸の、ハイブリダイズしなかった核酸からの分離を電気泳動法により行う場合、ハイブリダイゼーションを上記(a)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット核酸を含む核酸試料とをハイブリダイズさせた後に、試料を電気泳動法に供する。
また、ハイブリダイゼーションを上記(b)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット核酸を含む核酸試料とのハイブリダイズ、及びプローブ分子とハイブリダイズしたターゲット核酸の、ハイブリダイズしなかった核酸との分離を、プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲット核酸を含む核酸試料を泳動させることで行うことができる。
In the step (2), the target nucleic acid hybridized with the probe molecule is separated from the nucleic acid not hybridized. This separation method is not particularly limited, but it is preferable to use electrophoresis.
When the target nucleic acid hybridized with the probe molecule is separated from the non-hybridized nucleic acid by the electrophoresis method, when the hybridization is performed by the method (a), the target nucleic acid contains the probe molecule and the target nucleic acid. After hybridization with the nucleic acid sample, the sample is subjected to electrophoresis.
When the hybridization is performed by the method (b), the hybridization between the probe molecule and the nucleic acid sample containing the target nucleic acid, and the hybridization between the probe molecule and the non-hybridized nucleic acid of the target nucleic acid. Can be performed by causing a nucleic acid sample containing a target nucleic acid to migrate on an electrophoresis gel holding probe molecules.

電気泳動に関しては、負電荷のターゲット核酸及びプローブ分子を泳動させる必要があるため、陰極側から試料を導入し、陽極側に泳動させる。電気泳動は、キャピラリー電気泳動であることが好ましいが、スラブ型の電気泳動であってもよい。電気泳動の際には、例えば、キャピラリー管内は、Tris-ホウ酸緩衝液等によって満たされている事が望ましい。但し、これ以外の緩衝液を用いても良く、また純水、あるいは何らかの微量の有機溶媒を添加した純水(または緩衝液)を用いても問題がない。またこれらの泳動溶液は、適当な二本鎖形成促進剤(塩化マグネシウム等)を添加した状態であることが望ましい。また泳動温度はなるべく低温(0から30℃程度)である方が良い。   Regarding electrophoresis, since it is necessary to migrate a negatively charged target nucleic acid and a probe molecule, a sample is introduced from the cathode side and migrated to the anode side. The electrophoresis is preferably capillary electrophoresis, but may be slab electrophoresis. At the time of electrophoresis, for example, the inside of the capillary tube is desirably filled with a Tris-borate buffer or the like. However, other buffers may be used, and pure water or pure water (or buffer) to which a small amount of an organic solvent is added has no problem. These electrophoresis solutions are desirably in a state to which a suitable double-strand formation promoter (such as magnesium chloride) has been added. The electrophoresis temperature is preferably as low as possible (about 0 to 30 ° C.).

工程(3)では、プローブ分子とハイブリダイズしたターゲット核酸を検出する。
プローブ分子とハイブリダイズしたターゲット核酸の検出は、例えば、ハイブリダイゼーション及び/又は分離をインターカレータの共存下で行い、かつインターカレータが付着した二本鎖核酸を検出することにより行うことができる。
本発明の方法で使用するインターカレータは、特に制限されないが、例えば、エチジウムブロマイドや、Molecular Probe社製の各種核酸検出試薬(SYBR Green I、SYBR Green II、SYBR Gold)等を挙げることができる。
In the step (3), the target nucleic acid hybridized with the probe molecule is detected.
The detection of the target nucleic acid hybridized with the probe molecule can be performed, for example, by performing hybridization and / or separation in the presence of an intercalator and detecting a double-stranded nucleic acid to which the intercalator is attached.
The intercalator used in the method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include ethidium bromide and various nucleic acid detection reagents (SYBR Green I, SYBR Green II, SYBR Gold) manufactured by Molecular Probe.

インターカレータが付着した二本鎖核酸の検出は、例えば、以下のように行うことができる。
例えば、あらかじめ緩衝液中にエチジウムブロマイド等の蛍光性インターカレータを溶解させておけば、プローブ分子とターゲット核酸が形成する複合体のみが蛍光標識され、蛍光検出器を用いる事によってターゲット核酸のみが分離検出される。
The double-stranded nucleic acid to which the intercalator has been attached can be detected, for example, as follows.
For example, if a fluorescent intercalator such as ethidium bromide is dissolved in a buffer in advance, only the complex formed by the probe molecule and the target nucleic acid is fluorescently labeled, and only the target nucleic acid is separated by using a fluorescence detector. Is detected.

本発明の方法の1態様を、図2を用いてさらに具体的に説明する。
(A)では、泳動速度が異なるプローブDNAコンジュゲートをキャピラリー管内に予め保持してある。そこへ、陰極側から標的DNA混合物を注入する。この際、泳動溶液には二本鎖DNAに結合する蛍光性インターカレータが溶解されている。
(B)では、標的DNAは、DNAコンジュゲートと異なり、ポリマーが結合していないため泳動速度が速く、そのため、DNAコンジュゲートに追いつき、DNAコンジュゲートと標的DNAとはハイブリダイズし得る状態になる。
(C)では、標的DNAが先に泳動し、その後、DNAコンジュゲートとハイブリダイズ(配列特異的に結合)した標的DNAは、蛍光性インターカレータの働きで検出される。
One embodiment of the method of the present invention will be described more specifically with reference to FIG.
In (A), probe DNA conjugates having different migration speeds are held in a capillary tube in advance. Then, the target DNA mixture is injected from the cathode side. At this time, the fluorescent intercalator that binds to the double-stranded DNA is dissolved in the electrophoresis solution.
In (B), unlike the DNA conjugate, the target DNA has a high electrophoresis speed because the polymer is not bonded thereto, so that the target DNA catches up with the DNA conjugate, and the DNA conjugate and the target DNA can be hybridized. .
In (C), the target DNA migrates first, and then the target DNA hybridized (sequence-specific binding) with the DNA conjugate is detected by the action of the fluorescent intercalator.

複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出は、複合体のみが蛍光標識される場合は、上述のように、蛍光検出器を用いて行うことが出来る。それに対し、蛍光標識を用いない場合は、蛍光検出器に代えて、例えば、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置等を用いて、複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を行うことができる。複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出は、両者の違いを検知できる装置であれば、いずれの装置を用いて行うこともできる。   The detection of a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex can be performed using a fluorescence detector, as described above, when only the complex is fluorescently labeled. In contrast, when a fluorescent label is not used, instead of a fluorescence detector, for example, a visible / ultraviolet spectrometer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, a time-of-flight mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance Using an analyzer, a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer, etc., detection of a target molecule forming a complex and / or a target molecule not forming a complex is performed. It can be carried out. The detection of a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex can be performed using any device that can detect the difference between the two.

(2)の態様(ターゲット分子:抗原)
機能性部分が抗体であり、ターゲット分子が抗原であり、相互作用が抗原抗体反応である(2)の態様は、具体的には、ターゲット抗原の検出方法であり、
(1)抗体とポリマーとのコンジュゲートからなるプローブ分子とターゲット抗原を含む試料とを抗原抗体反応し得る条件下に置く工程、
(2)プローブ分子と反応したターゲット抗原を、反応しなかったターゲット抗原と分離する工程、及び
(3)プローブ分子と反応したターゲット抗原及び/又はプローブ分子と反応しなかったターゲット抗原を検出する工程
を含む。
Embodiment (2) (target molecule: antigen)
The functional portion is an antibody, the target molecule is an antigen, the interaction is an antigen-antibody reaction (2), specifically, a target antigen detection method,
(1) a step of placing a probe molecule comprising a conjugate of an antibody and a polymer and a sample containing a target antigen under conditions that allow an antigen-antibody reaction;
(2) separating the target antigen that has reacted with the probe molecule from the target antigen that has not reacted, and (3) detecting the target antigen that has reacted with the probe molecule and / or the target antigen that has not reacted with the probe molecule. including.

本発明においては、抗原としては、あらゆる物質を対象とすることができ、例えば、タンパク質や、繰り返し構造を有する多糖類等の高分子量物質を挙げることができる。
また、抗体は、相手方となる抗原に対する抗体であれば良く、抗体はモノクローナル抗体でも、ポリクローナル抗体でも良い。
抗原と抗体の例としては、例えば、コラーゲンと抗コラーゲン・モノクローナル抗体、HCVコアタンパク質と抗HCVコアタンパク質モノクローナル抗体、HBV(B型肝炎ウイルス)とHBV抗体、HIV(ヒト免疫不全ウイルス) とHIV抗体、HCV(C型肝炎ウイルス) とHCV抗体等を挙げることができるが、これらに限定されない。
In the present invention, any substance can be used as the antigen, and examples thereof include high molecular weight substances such as proteins and polysaccharides having a repeating structure.
Further, the antibody may be any antibody against the antigen of the other party, and the antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody.
Examples of antigens and antibodies include, for example, collagen and anti-collagen monoclonal antibody, HCV core protein and anti-HCV core protein monoclonal antibody, HBV (hepatitis B virus) and HBV antibody, HIV (human immunodeficiency virus) and HIV antibody , HCV (hepatitis C virus) and HCV antibodies, but are not limited thereto.

抗体を機能性部分とするコンジュゲートは、例えば、抗体を有するアミノ基をビニル基に変換し、その後、これをアクリルアミドモノマーとラジカル共重合させる方法により調製することができる。この際、アミノ基をビニル基に変換する反応や共重合反応における触媒はどのような物質でも良く、反応条件も特に限定されない。例えば、抗体が有するアミノ基をビニル基に変換して得た生成物とアクリルアミドモノマーをTris-HCl緩衝液中においてN,N,N'N'-テトラメチルエチレンジアミンを開始剤としてラジカル重合させても良い。もちろん、これら以外の触媒を用いても、助触媒や添加剤を用いても良い。また、溶媒、緩衝液、反応温度等も限定されない。   A conjugate having an antibody as a functional moiety can be prepared, for example, by a method of converting an amino group having an antibody into a vinyl group, and then subjecting this to radical copolymerization with an acrylamide monomer. At this time, the catalyst for the reaction for converting the amino group to a vinyl group or the copolymerization reaction may be any substance, and the reaction conditions are not particularly limited. For example, a product obtained by converting an amino group of an antibody into a vinyl group and an acrylamide monomer in a Tris-HCl buffer solution may be subjected to radical polymerization using N, N, N'N'-tetramethylethylenediamine as an initiator. good. Of course, a catalyst other than these may be used, or a co-catalyst or an additive may be used. Further, the solvent, buffer, reaction temperature and the like are not limited.

コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、例えば、プローブとなる異なるコンジュゲートごとに数万から数十万の範囲である事が、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、好ましくは、3〜30万の範囲である。   It is appropriate that the molecular weight of the polymer constituting the conjugate is, for example, in the range of tens of thousands to hundreds of thousands for each of the different conjugates serving as probes from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The molecular weight of the polymer constituting the conjugate is preferably in the range of 30,000 to 300,000.

1分子のコンジュゲートに含まれる抗体の数は、例えば、1から50個の範囲であることが、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。1分子のコンジュゲートに含まれる抗体の数は、好ましくは、1〜20の範囲である。   The number of antibodies contained in one molecule of the conjugate is suitably, for example, in the range of 1 to 50, from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The number of antibodies contained in one molecule of the conjugate is preferably in the range of 1-20.

本発明の方法では、コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いることもできる。その場合、コンジュゲートを構成する抗体が、ポリマーの種類に応じて異なることもできる。   In the method of the present invention, at least two types of probe molecules having different molecular weights of the polymers constituting the conjugate can be used. In that case, the antibodies that make up the conjugate can be different depending on the type of polymer.

このようにすることで、以下のことが可能になる。例えば、ターゲットとなる抗原が複数個ある場合、それぞれに対する抗体を結合した分子量が異なるコンジュゲートを合成し、プローブとして利用することによって、各ターゲット抗原−プローブコンジュゲートの泳動時間を制御することが可能となるこれにより、異なる時間にターゲット抗原が分離検出されるシステムを構築することが出来る。   By doing so, the following becomes possible. For example, when there are a plurality of target antigens, it is possible to control the electrophoresis time of each target antigen-probe conjugate by synthesizing a conjugate having a different molecular weight to which an antibody for each is bound and using it as a probe. This makes it possible to construct a system in which the target antigen is separated and detected at different times.

工程(1)では、プローブ抗体とターゲット抗原を含む試料とを抗原抗体反応し得る条件下に置く。具体的には、(a)プローブ抗体とターゲット抗原を含む試料とを同一溶液中に共存させて抗原抗体反応させるか、(b)予めプローブ抗体を保持している電気泳動用ゲルにターゲット抗原を含む試料を泳動させることで、抗原抗体反応させることもできる。プローブ抗体の電気泳動ゲルへの保持は、例えば、プローブ抗体を、ループに採取してからロータリーバルブを用いて分析用キャピラリー管内に導入する、吸引する、加圧する、電気泳動させる等の様々な手法によって行うことができる。   In step (1), the probe antibody and a sample containing the target antigen are placed under conditions that allow an antigen-antibody reaction. Specifically, (a) an antigen-antibody reaction is carried out by coexisting a probe antibody and a sample containing a target antigen in the same solution, or (b) the target antigen is placed on an electrophoresis gel holding the probe antibody in advance. An antigen-antibody reaction can also be performed by electrophoresing the containing sample. The retention of the probe antibody on the electrophoresis gel can be performed, for example, by collecting the probe antibody into a loop and then introducing the probe antibody into a capillary tube for analysis using a rotary valve, aspirating, pressurizing, or performing electrophoresis. Can be done by

(a)の抗原抗体反応は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ抗体とターゲット抗原をあらかじめ混合する事によって抗原抗体反応を促進し、その混合溶液をキャピラリー管内に加圧法によって導入すれば良い。この時、キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
The antigen-antibody reaction of (a) can be specifically performed under the following conditions.
For example, the antigen-antibody reaction may be promoted by previously mixing the probe antibody and the target antigen, and the mixed solution may be introduced into the capillary tube by a pressurization method. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

(b)の抗原抗体反応は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ抗体をキャピラリー管内に加圧法によって導入し、後からターゲット抗原を含む溶液を同じく加圧法によって導入すれば良い。この時キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
The antigen-antibody reaction of (b) can be specifically performed under the following conditions.
For example, the probe antibody may be introduced into the capillary tube by a pressurization method, and a solution containing the target antigen may be introduced later by the pressurization method. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

工程(2)では、プローブ分子と反応したターゲット抗原を、反応しなかったターゲット抗原と分離する。この分離方法には特に制限はないが、電気泳動を用いることが好ましい。
プローブ分子と反応したターゲット抗原の、反応しなかったターゲット抗原からの分離を電気泳動法により行う場合、反応を(a)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット抗原を含む試料とを反応させた後に、試料を電気泳動法に供する。
また、反応を(b)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット抗原を含む試料との反応、及びプローブ分子と反応したターゲット抗原の、反応しなかったターゲット抗原との分離を、プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲット抗原を含む試料を泳動させることで行うことができる。
In the step (2), the target antigen that has reacted with the probe molecule is separated from the target antigen that has not reacted. This separation method is not particularly limited, but it is preferable to use electrophoresis.
When the target antigen that has reacted with the probe molecule is separated from the target antigen that has not reacted by electrophoresis, when the reaction is performed by the method (a), the probe molecule and the sample containing the target antigen are separated. After the reaction, the sample is subjected to an electrophoresis method.
When the reaction is carried out by the method (b), the reaction between the probe molecule and the sample containing the target antigen, and the separation of the target antigen that has reacted with the probe molecule from the unreacted target antigen are performed by the probe. This can be performed by causing a sample containing a target antigen to migrate on an electrophoresis gel holding molecules.

電気泳動に関しては、負電荷のターゲット及びプローブ分子を泳動させる必要があるため、陰極側から試料を導入してターゲット抗原を、陽極側に泳動させる。電気泳動は、キャピラリー電気泳動であることが好ましいが、スラブ型の電気泳動であってもよい。電気泳動の際には、例えば、キャピラリー管内は、Tris-ホウ酸緩衝液等によって満たされている事が望ましい。但し、これ以外の緩衝液を用いても良く、また純水、あるいは何らかの微量の有機溶媒を添加した純水(または緩衝液)を用いても問題がない。また泳動温度はなるべく低温(0から30℃程度)である方が良い。   Regarding electrophoresis, since it is necessary to migrate a negatively charged target and probe molecules, a sample is introduced from the cathode side and the target antigen is migrated to the anode side. The electrophoresis is preferably capillary electrophoresis, but may be slab electrophoresis. At the time of electrophoresis, for example, the inside of the capillary tube is desirably filled with a Tris-borate buffer or the like. However, other buffers may be used, and pure water or pure water (or buffer) to which a small amount of an organic solvent is added has no problem. The electrophoresis temperature is preferably as low as possible (about 0 to 30 ° C.).

工程(3)では、プローブ分子と反応したターゲット抗原及び/又はプローブ分子と反応しなかったターゲット抗原を検出する。
プローブ分子と反応したターゲット抗原の検出は、例えば、抗体に結合する二次抗体を蛍光標識して用い、かつ蛍光標識が付着した抗原抗体複合体を検出することにより行うことができる。
In step (3), target antigens that have reacted with the probe molecules and / or target antigens that have not reacted with the probe molecules are detected.
The detection of the target antigen that has reacted with the probe molecule can be performed, for example, by using a secondary antibody that binds to the antibody as a fluorescent label and detecting an antigen-antibody complex to which the fluorescent label is attached.

本発明の方法で使用する蛍光標識は、特に制限されないが、例えば、5'-カルボキシフルオレセイン(FAM)、5'-ヘキサクロロフルオレセイン(HEX)、イソチオシアネートフルオレセイン(FITC)等を挙げることができる。   The fluorescent label used in the method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include 5′-carboxyfluorescein (FAM), 5′-hexachlorofluorescein (HEX), and isothiocyanate fluorescein (FITC).

複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を蛍光標識を用いて行う場合は、上述のように、蛍光検出器を用いて行うことが出来る。それに対し、蛍光標識を用いない場合は、蛍光検出器に代えて、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置等を用いて、複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を行うことができる。複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出は、両者の違いを検知できる装置であれば、いずれの装置を用いて行うこともできる。   In the case where the detection of the complex-formed target molecule and / or the non-complex-formed target molecule is performed using a fluorescent label, the detection can be performed using a fluorescence detector as described above. On the other hand, when a fluorescent label is not used, a visible / ultraviolet spectrometer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, a time-of-flight mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance spectrometer instead of the fluorescence detector Using a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer to detect a target molecule forming a complex and / or a target molecule not forming a complex. Can be. The detection of a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex can be performed using any device that can detect the difference between the two.

(3)の態様(ターゲット分子:金属)
機能性部分が配位子であり、ターゲット分子が金属であり、相互作用が配位結合である(3)の態様は、具体的には、ターゲット金属の検出方法であり、
(1)配位子とポリマーとのコンジュゲートからなるプローブ分子とターゲット金属を含む試料とを配位結合し得る条件下に置く工程、
(2)プローブ分子と結合したターゲット金属を、結合しなかったターゲット金属と分離する工程、及び
(3)プローブ分子と結合したターゲット金属及び/又はプローブ分子と結合しなかったターゲット金属を検出する工程
を含む。
Embodiment (3) (target molecule: metal)
The functional moiety is a ligand, the target molecule is a metal, the interaction is a coordination bond (3), specifically, a target metal detection method,
(1) a step of placing a probe molecule comprising a conjugate of a ligand and a polymer and a sample containing a target metal under conditions capable of coordinating and binding;
(2) separating the target metal bound to the probe molecule from the unbound target metal; and (3) detecting the target metal bound to the probe molecule and / or the target metal not bound to the probe molecule. including.

本発明においては、金属としては、配位結合するあらゆる金属を対象とすることができ、例えば、Cu、Cr、Mo、Rh、Ru、Zn等を挙げることができる。
また、配位子は、相手方となる金属に対して配位結合する物質であれば良く、例えば、(メチルスルフィニル)メタニド、ジヒドロナフタレニジル等の、有機金属化合物の骨格分子を挙げることができる。
In the present invention, as the metal, any metal that coordinates can be used, and examples thereof include Cu, Cr, Mo, Rh, Ru, and Zn.
In addition, the ligand may be any substance that can coordinate with the metal of the other party, and examples thereof include (methylsulfinyl) methanide and skeletal molecules of an organometallic compound such as dihydronaphthalenidyl. .

配位結合した金属-配位子の例としては、カリウムと(メチルスルフィニル)メタニド、ナトリウムとジヒドロナフタレニジル、ナトリウムとナフタレンラジカルイオン、金属ハライドと2,2′-ビピリジン系配位子、ルテニウムと三核ルテニウムクラスター、各種金属とピリジニウムβジケトン配位子等を挙げることができるが、これらに限定されない。   Examples of coordinated metal-ligands include potassium and (methylsulfinyl) methanide, sodium and dihydronaphthalenidyl, sodium and naphthalene radical ions, metal halides and 2,2'-bipyridine-based ligands, ruthenium And a trinuclear ruthenium cluster, and various metals and a pyridinium β-diketone ligand, but are not limited thereto.

配位子を機能性部分とするコンジュゲートは、例えば、アミノ基にメタクリロイルオキシスクシンイミド等のビニル基導入試薬を作用させ、配位子が有するアミノ基をビニル基に変換し、その後、これをアクリルアミドモノマーとラジカル共重合させる方法により調製することができる。この際、アミノ基をビニル基に変換する反応や共重合反応における触媒はどのような物質でも良く、反応条件も特に限定されない。例えば、配位子が有するアミノ基をビニル基に変換して得た生成物とアクリルアミドモノマーをTris-HCl緩衝液中においてN,N,N'N'-テトラメチルエチレンジアミンを開始剤としてラジカル重合させても良い。もちろん、これら以外の触媒を用いても、助触媒や添加剤を用いても良い。また、溶媒、緩衝液、反応温度等も限定されない。   A conjugate having a ligand as a functional moiety is, for example, a vinyl group-introducing reagent such as methacryloyloxysuccinimide acting on an amino group to convert the amino group of the ligand into a vinyl group, and then converting this to acrylamide. It can be prepared by a method of radical copolymerization with a monomer. At this time, the catalyst for the reaction for converting the amino group to a vinyl group or the copolymerization reaction may be any substance, and the reaction conditions are not particularly limited. For example, the product obtained by converting the amino group of the ligand into a vinyl group and an acrylamide monomer in a Tris-HCl buffer solution are subjected to radical polymerization using N, N, N'N'-tetramethylethylenediamine as an initiator. May be. Of course, a catalyst other than these may be used, or a co-catalyst or an additive may be used. Further, the solvent, buffer, reaction temperature and the like are not limited.

コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、例えば、プローブとなる異なるコンジュゲートごとに数万から数十万の範囲である事が、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、好ましくは、3〜30万の範囲である。   It is appropriate that the molecular weight of the polymer constituting the conjugate is, for example, in the range of tens of thousands to hundreds of thousands for each of the different conjugates serving as probes from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The molecular weight of the polymer constituting the conjugate is preferably in the range of 30,000 to 300,000.

1分子のコンジュゲートに含まれる配位子の数は、例えば、1から50個の範囲であることが、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。1分子のコンジュゲートに含まれる配位子の数は、好ましくは、1〜20の範囲である。   The number of ligands contained in one molecule of the conjugate is, for example, in the range of 1 to 50, from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube differs. The number of ligands contained in one molecule of the conjugate is preferably in the range of 1-20.

本発明の方法では、コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いることもできる。その場合、コンジュゲートを構成する配位子が、ポリマーの種類に応じて異なることもできる。   In the method of the present invention, at least two types of probe molecules having different molecular weights of the polymers constituting the conjugate can be used. In that case, the ligand constituting the conjugate may be different depending on the type of the polymer.

このようにすることで、以下のことが可能になる。例えば、ターゲットとなる金属が複数個ある場合、それぞれに対する配位子を結合した分子量が異なるコンジュゲートを合成し、プローブとして利用することによって、各ターゲット金属−プローブコンジュゲートの泳動時間を制御することが可能となるこれにより、異なる時間にターゲット金属が分離検出されるシステムを構築することが出来る。   By doing so, the following becomes possible. For example, when there are a plurality of target metals, controlling the migration time of each target metal-probe conjugate by synthesizing conjugates having different molecular weights binding ligands to each of the conjugates and using them as probes. This makes it possible to construct a system in which the target metal is separated and detected at different times.

工程(1)では、プローブ配位子とターゲット金属を含む試料とを配位結合し得る条件下に置く。
具体的には、(a)プローブ配位子とターゲット金属を含む試料とを同一溶液中に共存させて配位結合させるか、(b)予めプローブ配位子を保持している電気泳動用ゲルにターゲット金属を含む試料を泳動させることで、配位結合させることもできる。プローブ配位子の電気泳動ゲルへの保持は、例えば、プローブ配位子をループに採取してからロータリーバルブを用いて分析用キャピラリー管内に導入する、吸引する、加圧する、電気泳動させる等の様々な手法によって行うことができる。
In step (1), the probe ligand and the sample containing the target metal are placed under conditions that allow coordination bonding.
Specifically, (a) a probe ligand and a sample containing a target metal are co-located and coordinated in the same solution, or (b) an electrophoresis gel holding a probe ligand in advance. By coordinating a sample containing a target metal with the target metal, coordination bonding can also be performed. The retention of the probe ligand in the electrophoresis gel can be performed, for example, by collecting the probe ligand in a loop and then introducing the probe ligand into an analytical capillary tube using a rotary valve, aspirating, pressing, electrophoresis, and the like. This can be done in various ways.

(a)の配位結合は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ配位子とターゲット金属をあらかじめ混合する事によって配位結合を促進し、その混合溶液をキャピラリー管内に加圧法によって導入すれば良い。この時、キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
The coordination bond of (a) can be specifically performed under the following conditions.
For example, coordination bonds may be promoted by previously mixing the probe ligand and the target metal, and the mixed solution may be introduced into the capillary tube by a pressurization method. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

(b)の配位結合は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブ配位子をキャピラリー管内に加圧法によって導入し、後からターゲット金属を含む溶液を同じく加圧法によって導入すれば良い。この時キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
The coordination bond of (b) can be specifically performed under the following conditions.
For example, the probe ligand may be introduced into the capillary tube by a pressurization method, and the solution containing the target metal may be introduced by the same pressurization method later. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

工程(2)では、プローブ分子と結合したターゲット金属を、結合しなかったターゲット金属と分離する。この分離方法には特に制限はないが、電気泳動を用いることが好ましい。
プローブ分子と結合したターゲット金属の、結合しなかったターゲット金属からの分離を電気泳動法により行う場合、結合を(a)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット金属を含む試料とを結合させた後に、試料を電気泳動法に供する。
また、結合を(b)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲット金属を含む試料との結合、及びプローブ分子と結合したターゲット金属の、結合しなかったターゲット金属との分離を、プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲット金属を含む試料を泳動させることで行うことができる。
In step (2), the target metal bound to the probe molecule is separated from the unbound target metal. This separation method is not particularly limited, but it is preferable to use electrophoresis.
When the target metal bound to the probe molecule is separated from the unbound target metal by electrophoresis, when the binding is performed by the method (a), the probe molecule and the sample containing the target metal are separated. After binding, the sample is subjected to electrophoresis.
When the binding is performed by the method (b), the binding between the probe molecule and the sample containing the target metal and the separation of the target metal bound to the probe molecule from the unbound target metal are performed by the probe. This can be performed by causing a sample containing a target metal to migrate on an electrophoresis gel holding molecules.

電気泳動に関しては、イオン化したターゲット及びプローブ分子を泳動させる必要がある。そのため、検出したいターゲット分子・プローブ分子複合体の電荷と反対の極性を示す電極側から金属を導入し、その反対電極側へと泳動させる。電気泳動は、キャピラリー電気泳動であることが好ましいが、スラブ型の電気泳動であってもよい。電気泳動の際には、例えば、キャピラリー管内は、Tris-ホウ酸緩衝液等によって満たされている事が望ましい。但し、これ以外の緩衝液を用いても良く、また純水、あるいは何らかの微量の有機溶媒を添加した純水(または緩衝液)を用いても問題がない。また泳動温度はなるべく低温(0から30℃程度)である方が良い。   With regard to electrophoresis, it is necessary to cause ionized target and probe molecules to migrate. Therefore, a metal is introduced from the side of the electrode which shows the opposite polarity to the charge of the target molecule / probe molecule complex to be detected, and migrates to the opposite side of the electrode. The electrophoresis is preferably capillary electrophoresis, but may be slab electrophoresis. At the time of electrophoresis, for example, the inside of the capillary tube is desirably filled with a Tris-borate buffer or the like. However, other buffers may be used, and pure water or pure water (or buffer) to which a small amount of an organic solvent is added has no problem. The electrophoresis temperature is preferably as low as possible (about 0 to 30 ° C.).

工程(3)では、プローブ分子と結合したターゲット金属及び/又はプローブ分子と結合しなかったターゲット金属を検出する。
プローブ分子と結合したターゲット金属の検出は、例えば、プローブ分子にあらかじめ蛍光分子を結合させておき、プローブ分子・ターゲット金属複合体を検出することにより行うことができる。
本発明の方法で使用する、プローブ分子にあらかじめ結合する蛍光分子は、特に制限されないが、例えば、FAM、HEX、FITC等を挙げることができる。
In the step (3), the target metal bound to the probe molecule and / or the target metal not bound to the probe molecule are detected.
The detection of the target metal bound to the probe molecule can be performed, for example, by previously binding a fluorescent molecule to the probe molecule and detecting the probe molecule / target metal complex.
The fluorescent molecule used in the method of the present invention that binds to the probe molecule in advance is not particularly limited, and examples thereof include FAM, HEX, and FITC.

複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を、蛍光標識を用いて行う場合は、上述のように、蛍光検出器を用いて行うことが出来る。それに対し、蛍光標識を用いない場合は、蛍光検出器に代えて、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置等を用いて、複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を行うことができる。複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出は、両者の違いを検知できる装置であれば、いずれの装置を用いて行うこともできる。   When the detection of the complex-forming target molecule and / or the non-complex-forming target molecule is performed using a fluorescent label, the detection can be performed using a fluorescence detector as described above. On the other hand, when a fluorescent label is not used, a visible / ultraviolet spectrometer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, a time-of-flight mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance spectrometer instead of the fluorescence detector Using a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer to detect a target molecule forming a complex and / or a target molecule not forming a complex. Can be. The detection of a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex can be performed using any device that can detect the difference between the two.

(4)の態様(ターゲット分子:ホルモン)
機能性部分がレセプターであり、ターゲット分子がホルモンであり、相互作用がホルモン−レセプター結合である(4)の態様は、具体的には、ターゲットホルモンの検出方法であり、
(1)レセプターとポリマーとのコンジュゲートからなるプローブ分子とターゲットホルモンを含む試料とをレセプター−ホルモン結合し得る条件下に置く工程、
(2)プローブ分子と結合したターゲットホルモンを、結合しなかったターゲットホルモンと分離する工程、及び
(3)プローブ分子と結合したターゲットホルモン及び/又はプローブ分子と結合しなかったターゲットホルモンを検出する工程
を含む。
Embodiment (4) (target molecule: hormone)
The embodiment in which the functional moiety is a receptor, the target molecule is a hormone, and the interaction is hormone-receptor binding (4), specifically, is a method for detecting a target hormone,
(1) placing a probe molecule comprising a conjugate of a receptor and a polymer and a sample containing a target hormone under conditions capable of binding a receptor-hormone;
(2) separating the target hormone bound to the probe molecule from the unbound target hormone; and (3) detecting the target hormone bound to the probe molecule and / or the target hormone not bound to the probe molecule. including.

本発明においては、レセプターとしては、ホルモンと結合し得るあらゆる物質を対象とすることができ、例えば、細胞に存在して、物理・化学的な刺激を認識して細胞に応答を誘起する蛋白質(核内受容体や細胞膜(貫通型)受容体)を挙げることができる。
また、ホルモンは、相手方となるレセプターに対して結合するものであれば良い。
ホルモンとレセプターの例としては、例えば、エストラジオールとエストラジオールレセプター等の環境ホルモン分子とそのレセプターテストステロンやジヒドロテストステロン(DHT)とアンドロゲンレセプター、呈味性物質とそのレセプター等を挙げることができるが、これらに限定されない。
In the present invention, the receptor may be any substance that can bind to a hormone. For example, a protein that exists in a cell and recognizes a physical / chemical stimulus to induce a response in the cell ( Nuclear receptors and cell membrane (penetrating) receptors).
In addition, the hormone may be one that binds to a receptor serving as a partner.
Examples of hormones and receptors include, for example, estradiol and environmental hormone molecules such as estradiol receptor and its receptors testosterone and dihydrotestosterone (DHT) and androgen receptor, taste substances and its receptors, and the like. Not limited.

ホルモンを機能性部分とするコンジュゲートは、例えば、ホルモンが有するアミノ基をビニル基に変換し、その後、これをアクリルアミドモノマーとラジカル共重合させる方法により調製することができる。この際、アミノ基をビニル基に変換する反応や共重合反応における触媒はどのような物質でも良く、反応条件も特に限定されない。例えば、ホルモンが有するアミノ基をビニル基に変換して得た生成物とアクリルアミドモノマーをTris-HCl緩衝液中においてN,N,N'N'-テトラメチルエチレンジアミンを開始剤としてラジカル重合させても良い。もちろん、これら以外の触媒を用いても、助触媒や添加剤を用いても良い。また、溶媒、緩衝液、反応温度等も限定されない。   A conjugate having a hormone as a functional moiety can be prepared, for example, by a method of converting an amino group of a hormone into a vinyl group, and then subjecting the amino group to radical copolymerization with an acrylamide monomer. At this time, the catalyst for the reaction for converting the amino group to a vinyl group or the copolymerization reaction may be any substance, and the reaction conditions are not particularly limited. For example, a product obtained by converting the amino group of the hormone into a vinyl group and an acrylamide monomer in a Tris-HCl buffer solution may be subjected to radical polymerization using N, N, N'N'-tetramethylethylenediamine as an initiator. good. Of course, a catalyst other than these may be used, or a co-catalyst or an additive may be used. Further, the solvent, buffer, reaction temperature and the like are not limited.

コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、例えば、プローブとなる異なるコンジュゲートごとに数万から数十万の範囲である事が、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。コンジュゲートを構成するポリマーの分子量は、好ましくは、3〜30万の範囲である。   It is appropriate that the molecular weight of the polymer constituting the conjugate is, for example, in the range of tens of thousands to hundreds of thousands for each of the different conjugates serving as probes from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube is different. The molecular weight of the polymer constituting the conjugate is preferably in the range of 30,000 to 300,000.

1分子のコンジュゲートに含まれるレセプターの数は、例えば、1から50個の範囲であることが、キャピラリー管内における泳動速度が異なるという観点から適当である。1分子のコンジュゲートに含まれるレセプターの数は、好ましくは、1〜20の範囲である。   The number of receptors contained in one molecule of the conjugate is suitably, for example, in the range of 1 to 50, from the viewpoint that the migration speed in the capillary tube differs. The number of receptors contained in one molecule of the conjugate preferably ranges from 1 to 20.

本発明の方法では、コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いることもできる。その場合、コンジュゲートを構成するレセプターが、ポリマーの種類に応じて異なることもできる。   In the method of the present invention, at least two types of probe molecules having different molecular weights of the polymers constituting the conjugate can be used. In that case, the receptor constituting the conjugate may be different depending on the type of the polymer.

このようにすることで、以下のことが可能になる。例えば、ターゲットとなるホルモンが複数個ある場合、それぞれに対するレセプターを結合した分子量が異なるコンジュゲートを合成し、プローブとして利用することによって、各ターゲットホルモン−プローブコンジュゲートの泳動時間を制御することが可能となるこれにより、異なる時間にターゲットホルモンが分離検出されるシステムを構築することが出来る。   By doing so, the following becomes possible. For example, when there are a plurality of target hormones, it is possible to control the migration time of each target hormone-probe conjugate by synthesizing conjugates having different molecular weights, each binding a receptor to each, and using them as probes. This makes it possible to construct a system in which the target hormone is separated and detected at different times.

工程(1)では、プローブレセプターとターゲットホルモンを含む試料とをレセプター−ホルモン結合し得る条件下に置く。
具体的には、(a)プローブレセプターとターゲットホルモンを含む試料とを同一溶液中に共存させてレセプター−ホルモン結合させるか、(b)予めプローブレセプターを保持している電気泳動用ゲルにターゲットホルモンを含む試料を泳動させることで、レセプター−ホルモン結合させることもできる。プローブレセプターの電気泳動ゲルへの保持は、例えば、プローブレセプターをループに採取してからロータリーバルブを用いて分析用キャピラリー管内に導入する、吸引する、加圧する、電気泳動させる等の様々な手法によって行うことができる。
In step (1), the probe receptor and the sample containing the target hormone are placed under conditions that allow receptor-hormone binding.
Specifically, (a) a probe receptor and a sample containing a target hormone are allowed to coexist in the same solution to form a receptor-hormone bond, or (b) a target hormone is added to an electrophoresis gel in which a probe receptor is previously held. Receptor-hormone binding can also be achieved by running a sample containing The retention of the probe receptor on the electrophoresis gel can be performed, for example, by collecting the probe receptor into a loop and then introducing the probe receptor into a capillary tube for analysis using a rotary valve, aspirating, pressurizing, or performing electrophoresis. It can be carried out.

(a)のレセプター−ホルモン結合は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブレセプターとターゲットホルモンをあらかじめ混合する事によってレセプター−ホルモン結合を促進し、その混合溶液をキャピラリー管内に加圧法によって導入すれば良い。この時、キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
Specifically, the receptor-hormone binding of (a) can be performed under the following conditions.
For example, receptor-hormone binding may be promoted by previously mixing the probe receptor and the target hormone, and the mixed solution may be introduced into a capillary tube by a pressurization method. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

(b)のレセプター−ホルモン結合は、具体的には、以下の条件で行うことができる。
例えば、プローブレセプターをキャピラリー管内に加圧法によって導入し、後からターゲットホルモンを含む溶液を同じく加圧法によって導入すれば良い。この時キャピラリー管内は、低温(0から30℃程度)であることが望ましい。
Specifically, the receptor-hormone binding of (b) can be performed under the following conditions.
For example, the probe receptor may be introduced into the capillary tube by a pressurization method, and a solution containing the target hormone may be introduced later by the same pressurization method. At this time, it is desirable that the temperature inside the capillary tube is low (about 0 to 30 ° C.).

工程(2)では、プローブ分子と結合したターゲットホルモンを、ハイブリダイズしなかった結合しなかったターゲットホルモンと分離する。この分離方法には特に制限はないが、電気泳動を用いることが好ましい。
プローブ分子と結合したターゲットホルモンの、結合しなかったターゲットホルモンからの分離を電気泳動法により行う場合、結合を(a)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲットホルモンを含む試料とを結合させた後に、試料を電気泳動法に供する。
また、結合を(b)の方法で行った場合には、プローブ分子とターゲットホルモンを含む試料との結合、及びプローブ分子と結合したターゲットホルモンの、結合しなかったターゲットホルモンとの分離を、プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲットホルモンを含む試料を泳動させることで行うことができる。
In the step (2), the target hormone bound to the probe molecule is separated from non-hybridized unbound target hormone. This separation method is not particularly limited, but it is preferable to use electrophoresis.
When the target hormone bound to the probe molecule is separated from the unbound target hormone by electrophoresis, when the binding is performed by the method (a), the probe molecule and the sample containing the target hormone are separated. After binding, the sample is subjected to electrophoresis.
When the binding is performed by the method (b), the binding between the probe molecule and the sample containing the target hormone and the separation of the target hormone bound to the probe molecule from the unbound target hormone are determined by the probe. It can be performed by causing a sample containing a target hormone to migrate on an electrophoresis gel holding molecules.

電気泳動に関しては、負電荷のターゲット及びプローブ分子を泳動させる必要があるため、陰極側から試料を導入してターゲットホルモンを、陽極側に泳動させる。電気泳動は、キャピラリー電気泳動であることが好ましいが、スラブ型の電気泳動であってもよい。電気泳動の際には、例えば、キャピラリー管内は、Tris-ホウ酸緩衝液等によって満たされている事が望ましい。但し、これ以外の緩衝液を用いても良く、また純水、あるいは何らかの微量の有機溶媒を添加した純水(または緩衝液)を用いても問題がない。また泳動温度はなるべく低温(0から30℃程度)である方が良い。   Regarding electrophoresis, since it is necessary to migrate a negatively charged target and a probe molecule, a sample is introduced from the cathode side and the target hormone is migrated to the anode side. The electrophoresis is preferably capillary electrophoresis, but may be slab electrophoresis. At the time of electrophoresis, for example, the inside of the capillary tube is desirably filled with a Tris-borate buffer or the like. However, other buffers may be used, and pure water or pure water (or buffer) to which a small amount of an organic solvent is added has no problem. The electrophoresis temperature is preferably as low as possible (about 0 to 30 ° C.).

工程(3)では、プローブ分子と結合したターゲットホルモン及び/又はプローブ分子と結合しなかったターゲットホルモンを検出する。
プローブ分子と結合したターゲットホルモンの検出は、例えば、結合及び/又は分離をプローブ分子と結合したターゲットホルモンの検出は、例えば、プローブ分子にあらかじめ蛍光分子を結合させておき、プローブ分子・ターゲットホルモン複合体を検出することにより行うことができる。本発明の方法で使用する、プローブ分子にあらかじめ結合する蛍光分子は、特に制限されないが、例えば、FAM、HEX、FITC等を挙げることができる。
In the step (3), a target hormone bound to the probe molecule and / or a target hormone not bound to the probe molecule are detected.
The detection of the target hormone bound to the probe molecule, for example, the binding and / or separation of the target hormone bound to the probe molecule is detected, for example, by preliminarily binding a fluorescent molecule to the probe molecule. This can be done by detecting the body. The fluorescent molecule used in the method of the present invention that binds to the probe molecule in advance is not particularly limited, and examples thereof include FAM, HEX, and FITC.

複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を蛍光標識を用いて行う場合は、上述のように、蛍光検出器を用いて行うことが出来る。それに対し、蛍光標識を用いない場合は、蛍光検出器に代えて、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置等を用いて、複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を行うことができる。複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出は、両者の違いを検知できる装置であれば、いずれの装置を用いて行うこともできる。   In the case where the detection of the complex-formed target molecule and / or the non-complex-formed target molecule is performed using a fluorescent label, the detection can be performed using a fluorescence detector as described above. On the other hand, when a fluorescent label is not used, a visible / ultraviolet spectrometer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, a time-of-flight mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance spectrometer instead of the fluorescence detector Using a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer to detect a target molecule forming a complex and / or a target molecule not forming a complex. Can be. The detection of a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex can be performed using any device that can detect the difference between the two.

以下、本発明を実施例によりさらに説明する。
4-1) 使用試薬
オリゴヌクレオチド(5'-GCTGGTGGC-3'、5'-ACACACACA-3'、H2N-5'-GCCACCAGC-3'、H2N-5'-TGTGTGTGT-3')はシグマジェノシスジャパン株式会社(北海道)よりHPLC精製グレード品として購入した。購入したオリゴヌクレオチドはまず滅菌水に溶解し、260nmにおける吸光度を測定した後、最近接塩基対法に基づいて算出した吸光係数より濃度を算出した。その他の試薬は全て市販の特級試薬を用いた。
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples.
4-1) Using Reagent oligonucleotides (5'-GCTGGTGGC-3 ', 5'-ACACACACA-3', H 2 N-5'-GCCACCAGC-3 ', H 2 N-5'-TGTGTGTGT-3') is It was purchased from Sigma Genosis Japan Co., Ltd. (Hokkaido) as an HPLC purified grade product. The purchased oligonucleotide was first dissolved in sterile water, the absorbance at 260 nm was measured, and the concentration was calculated from the extinction coefficient calculated based on the nearest base pairing method. All other reagents used commercially available special grade reagents.

4-2) メタクリルロイルオキシスクシンイミドの合成
1,3-ジシクロヘキシルカルボジイミド(14.5g)をジクロロメタン(40mL)に添加した混合溶液(溶液A)、及びメタクリル酸(4.03g)、N-ヒドロキシスクシンイミド(5.22g)、4-ジメチルアミノピリジン(2.80g)及びピリジン(10mL)をジクロロメタン(40mL)に溶解した混合溶液(溶液B)を調製した。氷浴下で溶液Bに溶液Aを滴下し、得られた白濁溶液を濾過した。その後濾液の脱水、酢酸エチル添加、濾過(濾液回収)、エバポレーションを3回繰り返す事によってメタクリルロイルオキシスクシンイミドを得た。
4-2) Synthesis of methacrylloyloxysuccinimide
A mixed solution (solution A) obtained by adding 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (14.5 g) to dichloromethane (40 mL), methacrylic acid (4.03 g), N-hydroxysuccinimide (5.22 g), and 4-dimethylaminopyridine (2.80 g) ) And pyridine (10 mL) were dissolved in dichloromethane (40 mL) to prepare a mixed solution (solution B). The solution A was added dropwise to the solution B in an ice bath, and the obtained cloudy solution was filtered. Thereafter, dehydration of the filtrate, addition of ethyl acetate, filtration (collection of the filtrate), and evaporation were repeated three times to obtain methacryloyloxysuccinimide.

4-3) ビニル化DNAの合成
上記で得られたメタクリルロイルオキシスクシンイミド(32.5μmol)を溶解したジメチルスルホキシド(150μL)と、アミノ化オリゴヌクレオチド(0.65μmol)を溶解した炭酸二ナトリウム/炭酸ナトリウム緩衝液(pH9.5、650μL)を25℃で18時間混合した。得られた混合溶液をHPLC(逆相カラム、0.1Mトリエチルアミン-氷酢酸:100→73%、アセトニトリル:0→27%、30分)によって分取し、凍結乾燥する事によってビニル化オリゴヌクレオチドを得た。
4-3) Synthesis of vinylated DNA Dimethyl sulfoxide (150 μL) in which methacryloyloxysuccinimide (32.5 μmol) obtained above was dissolved and disodium carbonate / sodium carbonate buffer in which aminated oligonucleotide (0.65 μmol) was dissolved The solution (pH 9.5, 650 μL) was mixed at 25 ° C. for 18 hours. The obtained mixed solution is separated by HPLC (reverse phase column, 0.1 M triethylamine-glacial acetic acid: 100 → 73%, acetonitrile: 0 → 27%, 30 minutes), and lyophilized to obtain a vinylated oligonucleotide. Was.

4-4) DNAコンジュゲートの合成
所望の最終濃度になるようにビニル化オリゴヌクレオチド及びアクリルアミド(AAm)のストック溶液を混合し、10分間窒素を添加した。オリゴヌクレオチドの最終モル分率は、5.52×10-2mol%(CGACCACCG-AAm)及び5.52×10-1mol%(TGTGTGTGT-AAm)である。その後、過硫酸アンモニウム(APS、最終濃度:3mM)及びN,N,N',N'-テトラメチルエチレンジアミン(TEMED、最終濃度:6mM))を添加し、重合反応を開始した。反応温度は25℃、反応時間は18℃、攪拌速度は300rpmとした。反応終了後、重合溶液をゲル濾過し、DNAコンジュゲートが含まれる分取フラクションを透析し、凍結乾燥する事によってDNAコンジュゲートを得た。
4-4) Synthesis of DNA conjugate A stock solution of a vinylated oligonucleotide and acrylamide (AAm) was mixed to a desired final concentration, and nitrogen was added for 10 minutes. The final molar fraction of the oligonucleotide is 5.52 × 10 −2 mol% (CGACCACCG-AAm) and 5.52 × 10 −1 mol% (TGTGTGTGT-AAm). Thereafter, ammonium persulfate (APS, final concentration: 3 mM) and N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine (TEMED, final concentration: 6 mM) were added to initiate a polymerization reaction. The reaction temperature was 25 ° C, the reaction time was 18 ° C, and the stirring speed was 300 rpm. After the completion of the reaction, the polymerization solution was subjected to gel filtration, and the fractionated fraction containing the DNA conjugate was dialyzed and lyophilized to obtain a DNA conjugate.

4-5) キャピラリー電気泳動による複数遺伝子の同時分離検出の検討
まず初めにオリゴヌクレオチド及びDNAコンジュゲートの泳動挙動の検討を行った。各成分が単独で溶解している溶液を5秒間注入後、電圧(-30kV)を印加し、各成分の泳動時間を測定した。
次に、キャピラリー電気泳動による複数遺伝子の同時分離検出の検討を行った。DNAコンジュゲートを含む溶液(一種類の単独溶液、或いは二種類の混合溶液)をキャピラリー管内に5秒間注入した。そしてオリゴヌクレオチド混合溶液を5秒間注入した後、電圧(-30kV)を印加し、オリゴヌクレオチド-DNAコンジュゲート複合体の泳動時間を測定した。
試料注入は全て陰極側から加圧法(5psi)で行った。検出には、UV(各成分単独の泳動挙動の検討の場合。260nm)及び蛍光(複数遺伝子の同時分離検出の検討の場合。励起波長は488nm、蛍光波長は600nm)検出器を用いた。また泳動溶液は100mMのTris-ホウ酸緩衝液(pH7.4)であり、蛍光検出を行う場合のみ5mg/Lのエチジウムブロミド(蛍光性インターカレータ)を添加した。用いたキャピラリー電気泳動装置は、ベックマン社製のPACE MDQであり、キャピラリー管は内壁処理されている市販の管(Agilent社、CEPコートキャピラリー)を用いた(内径:75μm、試料導入〜検出部:50cm)。オリゴヌクレオチド濃度とDNAコンジュゲートの濃度は共に20μM(混合時は各10μM)である。
4-5) Examination of simultaneous separation and detection of multiple genes by capillary electrophoresis First, the migration behavior of oligonucleotides and DNA conjugates was examined. After injecting a solution in which each component alone was dissolved for 5 seconds, a voltage (-30 kV) was applied, and the migration time of each component was measured.
Next, simultaneous separation and detection of multiple genes by capillary electrophoresis was examined. A solution containing a DNA conjugate (one single solution or two mixed solutions) was injected into the capillary tube for 5 seconds. Then, after injecting the oligonucleotide mixed solution for 5 seconds, a voltage (-30 kV) was applied, and the migration time of the oligonucleotide-DNA conjugate complex was measured.
All samples were injected from the cathode side by a pressurization method (5 psi). For detection, a UV (in the case of studying the electrophoretic behavior of each component alone; 260 nm) and a fluorescence (in the case of studying simultaneous separation detection of multiple genes; an excitation wavelength of 488 nm and a fluorescence wavelength of 600 nm) were used. The electrophoresis solution was a 100 mM Tris-borate buffer (pH 7.4), and 5 mg / L ethidium bromide (fluorescent intercalator) was added only when fluorescence detection was performed. The capillary electrophoresis apparatus used was PACE MDQ manufactured by Beckman, and the capillary tube used was a commercially available tube (Agilent, CEP coated capillary) having an inner wall treatment (inner diameter: 75 μm, sample introduction to detector: 50cm). The oligonucleotide concentration and the DNA conjugate concentration are both 20 μM (each mixed at 10 μM).

4-6) DNAコンジュゲート合成結果
本発明では、二種類のプローブDNAコンジュゲート(CGACCACCG-AAm及びTGTGTGTGT-AAm)を合成した。ゲル濾過カラムによって、重合溶液からDNAコンジュゲート、未反応ビニル化オリゴヌクレオチド、及び重合開始剤を分離する事が出来た。DNAコンジュゲートが含まれるフラクションを回収し、凍結乾燥することによってDNAコンジュゲート粉末を得た。粉末を滅菌水に溶解してUV測定を行い、DNAコンジュゲート中に含まれるオリゴヌクレオチド含有量を測定したところ、5.14×10-2mol%(CGACCACCG-AAm)及び1.45×10-1mol%(TGTGTGTGT-AAm)であった。
4-6) Results of DNA conjugate synthesis In the present invention, two types of probe DNA conjugates (CGACCACCG-AAm and TGTGTGTGT-AAm) were synthesized. The gel filtration column was able to separate the DNA conjugate, unreacted vinylated oligonucleotide, and polymerization initiator from the polymerization solution. The fraction containing the DNA conjugate was collected and freeze-dried to obtain a DNA conjugate powder. The powder was dissolved in sterilized water and subjected to UV measurement to measure the oligonucleotide content contained in the DNA conjugate. The result was 5.14 × 10 −2 mol% (CGACCACCG-AAm) and 1.45 × 10 −1 mol% ( TGTGTGTGT-AAm).

4-7) キャピラリー電気泳動における各種成分の泳動結果
次に、キャピラリー電気泳動による各成分(オリゴヌクレオチド及びDNAコンジュゲート)の泳動挙動の検討を行った。その結果、二種類のオリゴヌクレオチド及びその混合物の泳動時間はそれぞれほぼ同じ(3.5分)であったが、オリゴヌクレオチドのグラフト量が異なるDNAコンジュゲートの泳動時間は異なる事を見出した(CGACCACCG-AAm:29.5分、 TGTGTGTGT-AAm:28.5分)。これは、オリゴヌクレオチドのグラフトが3倍程度多いTGTGTGTGT-AAmコンジュゲートの方がより荷電/質量比が高くなり、CGACCACCG-AAmコンジュゲートよりも早く陰極側へ泳動したためであると考えられる。
4-7) Results of migration of various components in capillary electrophoresis Next, the migration behavior of each component (oligonucleotide and DNA conjugate) by capillary electrophoresis was examined. As a result, it was found that the migration times of the two kinds of oligonucleotides and the mixture thereof were almost the same (3.5 minutes), but the migration times of the DNA conjugates having different oligonucleotide graft amounts were different (CGACCACCG-AAm). : 29.5 minutes, TGTGTGTGT-AAm: 28.5 minutes). This is considered to be because the charge / mass ratio of the TGTGTGTGT-AAm conjugate, which has about three times more oligonucleotide grafts, was higher and migrated to the cathode side earlier than the CGACCACCG-AAm conjugate.

4-8) キャピラリー電気泳動による複数遺伝子の同時分離検出結果
以上の結果に基づき、DNAコンジュゲートをプローブバンドとして用いたキャピラリー電気泳動による複数遺伝子の同時分離検出の検討を行った。その結果、二種類のオリゴヌクレオチドの混合溶液を分離検出する為に一種類のプローブDNAコンジュゲートを用いた場合には、DNAコンジュゲートの種類によって各オリゴヌクレオチドが特異的に分離検出された(図3 (a、b))。これはオリゴヌクレオチドとDNAコンジュゲートが形成する複合体に、特異的に二本鎖DNA結合性インターカレータが結合して蛍光検出されている事を示している。そこで、二種類のオリゴヌクレオチドの混合溶液を分離検出する為に二種類のプローブDNAコンジュゲートを用いたところ、それぞれのオリゴヌクレオチドを特異的に分離検出する事に成功した(図3(c))。
4-8) Results of simultaneous separation and detection of multiple genes by capillary electrophoresis Based on the above results, simultaneous separation and detection of multiple genes by capillary electrophoresis using a DNA conjugate as a probe band was examined. As a result, when one type of probe DNA conjugate was used to separate and detect a mixed solution of two types of oligonucleotides, each oligonucleotide was specifically separated and detected depending on the type of DNA conjugate (Fig. 3 (a, b)). This indicates that the double-stranded DNA-binding intercalator specifically binds to the complex formed by the oligonucleotide and the DNA conjugate, and the fluorescence is detected. Thus, when two types of probe DNA conjugates were used to separate and detect a mixed solution of two types of oligonucleotides, each oligonucleotide was successfully separated and detected specifically (FIG. 3 (c)). .

本発明の方法(一般的)の概略説明図。FIG. 2 is a schematic explanatory view of a method (general) of the present invention. 本発明の方法(核酸検出法)の概略説明図。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the method (nucleic acid detection method) of the present invention. 実施例における同時分離検出結果。7 shows the results of simultaneous separation detection in Examples.

Claims (19)

1種または2種以上のプローブ分子と2種以上のターゲット分子とを相互作用し得る条件下に置き、
前記プローブ分子のいずれかと相互作用して複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子とを、複合体を形成したターゲット分子と複合体を形成しなかったターゲット分子との移動度の違いを利用して分離し、
前記複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子を検出することを含む
ターゲット分子の検出方法。
Placing one or more probe molecules and two or more target molecules under conditions capable of interacting,
A target molecule that has formed a complex by interacting with any of the probe molecules, and a target molecule that has not formed a complex are compared with a target molecule that has formed a complex and a target molecule that has not formed a complex. Separate using the difference in mobility,
A method for detecting a target molecule, comprising detecting a target molecule that has formed a complex and / or a target molecule that has not formed a complex.
前記プローブ分子が、ターゲット分子と相互作用し得る機能性部分とポリマーとのコンジュゲートである請求項1に記載の検出方法。 The detection method according to claim 1, wherein the probe molecule is a conjugate of a polymer and a functional moiety capable of interacting with a target molecule. 前記機能性部分は核酸であり、前記ターゲット分子は核酸であり、前記相互作用はハイブリダイゼーションである請求項2に記載の検出方法。 The method according to claim 2, wherein the functional part is a nucleic acid, the target molecule is a nucleic acid, and the interaction is hybridization. 前記機能性部分を構成する核酸が、DNA、RNA、または人工核酸である請求項3に記載の検出方法。 The detection method according to claim 3, wherein the nucleic acid constituting the functional portion is DNA, RNA, or an artificial nucleic acid. ターゲット分子が、疾病関連遺伝子及び病原菌の遺伝子から成る群から選ばれる少なくとも1種の核酸である請求項4に記載の検出方法。 The detection method according to claim 4, wherein the target molecule is at least one nucleic acid selected from the group consisting of a disease-related gene and a gene of a pathogenic bacterium. ハイブリダイズした二本鎖核酸をインターカレータを用いて検出する請求項3〜5のいずれか1項に記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 3 to 5, wherein the hybridized double-stranded nucleic acid is detected using an intercalator. 前記機能性部分は抗体であり、前記ターゲット分子は抗原であり、前記相互作用は抗原抗体反応である請求項2に記載の検出方法。 The detection method according to claim 2, wherein the functional portion is an antibody, the target molecule is an antigen, and the interaction is an antigen-antibody reaction. 前記機能性部分は配位子であり、前記ターゲット分子は金属であり、前記相互作用は配位結合である請求項2に記載の検出方法。 The method according to claim 2, wherein the functional moiety is a ligand, the target molecule is a metal, and the interaction is a coordination bond. 前記機能性部分はレセプターであり、前記ターゲット分子はホルモンであり、前記相互作用は、ホルモン−レセプター結合である請求項2に記載の検出方法。 The method according to claim 2, wherein the functional moiety is a receptor, the target molecule is a hormone, and the interaction is hormone-receptor binding. 前記コンジュゲートを構成するポリマーが、1種または2種以上のビニルモノマーの重合体である請求項2〜9のいずれか1項に記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 2 to 9, wherein the polymer constituting the conjugate is a polymer of one or more vinyl monomers. ビニルモノマーが、アクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N,N'-ジメチルアクリルアミド及びN-ビニルピロリドンから成る群から選ばれる少なくとも1種である請求項10に記載の検出方法。 The detection method according to claim 10, wherein the vinyl monomer is at least one selected from the group consisting of acrylamide, N-isopropylacrylamide, N, N'-dimethylacrylamide, and N-vinylpyrrolidone. コンジュゲートを構成するポリマーの分子量が異なる少なくとも2種類のプローブ分子を用いる請求項2〜11のいずれか1項に記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 2 to 11, wherein at least two types of probe molecules having different molecular weights of polymers constituting the conjugate are used. コンジュゲートを構成する機能性部分が、ポリマーの種類に応じて異なる請求項12に記載の検出方法。 13. The detection method according to claim 12, wherein the functional portion constituting the conjugate differs depending on the type of the polymer. 前記プローブ分子とターゲット分子の少なくとも一方を移動させることで、プローブ分子とターゲット分子とを相互作用し得る条件下に置く、請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 1 to 13, wherein at least one of the probe molecule and the target molecule is moved so that the probe molecule and the target molecule are placed under a condition capable of interacting with each other. 前記複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子との分離を電気泳動法により行う請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 1 to 13, wherein the separation of the target molecule that has formed the complex and the target molecule that has not formed the complex is performed by an electrophoresis method. プローブ分子とターゲット分子とを相互作用させた後に電気泳動法に供する請求項15に記載の検出方法。 16. The detection method according to claim 15, wherein the probe molecule is subjected to an electrophoresis method after interacting with the target molecule. 前記プローブ分子とターゲット分子との相互作用、及び前記プローブ分子と複合体を形成したターゲット分子と、複合体を形成しなかったターゲット分子との分離を、前記プローブ分子を保持した電気泳動ゲルにターゲット分子を泳動させることで行う請求項1〜13のいずれか1項に記載の検出方法。 The interaction between the probe molecule and the target molecule, and the separation of the target molecule that formed a complex with the probe molecule and the target molecule that did not form a complex, were performed on an electrophoresis gel holding the probe molecule. The detection method according to any one of claims 1 to 13, which is performed by causing a molecule to migrate. 前記プローブ分子の電気泳動ゲルへの保持を、プローブ分子を電気泳動ゲルに電気泳動させることで行う請求項17に記載の検出方法。 The detection method according to claim 17, wherein the holding of the probe molecule on the electrophoresis gel is performed by causing the probe molecule to electrophorese on the electrophoresis gel. 前記複合体を形成したターゲット分子及び/又は複合体を形成しなかったターゲット分子の検出を蛍光検出器、可視・紫外分光分析装置、有機質量分析装置、フーリエ変換赤外分光分析装置、飛行時間型質量分析装置、核磁気共鳴分析装置、ガスクロマトグラフ分析装置、ガスクロマトグラフ−質量分析装置、及び/又は液体クロマトグラフ分析装置によりにより行う請求項1〜18のいずれか1項に記載の検出方法。 Detection of the target molecule forming the complex and / or the target molecule not forming the complex is performed by a fluorescence detector, a visible / ultraviolet spectrometer, an organic mass spectrometer, a Fourier transform infrared spectrometer, a time-of-flight type The detection method according to any one of claims 1 to 18, wherein the detection is performed by a mass spectrometer, a nuclear magnetic resonance spectrometer, a gas chromatograph analyzer, a gas chromatograph-mass spectrometer, and / or a liquid chromatograph analyzer.
JP2003396472A 2002-11-29 2003-11-27 Target molecule detection method Pending JP2004191368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003396472A JP2004191368A (en) 2002-11-29 2003-11-27 Target molecule detection method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002347401 2002-11-29
JP2003396472A JP2004191368A (en) 2002-11-29 2003-11-27 Target molecule detection method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004191368A true JP2004191368A (en) 2004-07-08

Family

ID=32774903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003396472A Pending JP2004191368A (en) 2002-11-29 2003-11-27 Target molecule detection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004191368A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234804A (en) * 2005-01-31 2006-09-07 Shimadzu Corp Screening method and device for specifying reaction compound bonded to target compound
JP2009150650A (en) * 2007-07-20 2009-07-09 Shino Test Corp Metal measuring fluorescent probe
JP2009168450A (en) * 2007-12-29 2009-07-30 Shino Test Corp Measuring method of metal inside sample
JP2012026729A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Hitachi High-Technologies Corp Analytical method of biological sample
JP2012511923A (en) * 2008-12-17 2012-05-31 ビオコールテク Assessment of potential risks of drugs that induce mood disorders and suicide: use of a dedicated platform
WO2014083861A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 テルモ株式会社 Method for separating target substance-receptor complex and free receptors
JP2014145680A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Terumo Corp Method for separating target substance-receptor complex and free receptor
CN105548388A (en) * 2015-12-10 2016-05-04 云南农业大学 GC-MS multi-ion parameter detection method for acrylamide in food

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234804A (en) * 2005-01-31 2006-09-07 Shimadzu Corp Screening method and device for specifying reaction compound bonded to target compound
JP4735289B2 (en) * 2005-01-31 2011-07-27 株式会社島津製作所 Screening method and apparatus for identifying reactive compound that binds to target compound
JP2009150650A (en) * 2007-07-20 2009-07-09 Shino Test Corp Metal measuring fluorescent probe
JP2009168450A (en) * 2007-12-29 2009-07-30 Shino Test Corp Measuring method of metal inside sample
JP2012511923A (en) * 2008-12-17 2012-05-31 ビオコールテク Assessment of potential risks of drugs that induce mood disorders and suicide: use of a dedicated platform
JP2017169571A (en) * 2008-12-17 2017-09-28 アルスディアグAlcediag Evaluation of potential risk of drug inducing mood disturbance and suicide: use of dedicated platform
JP2012026729A (en) * 2010-07-20 2012-02-09 Hitachi High-Technologies Corp Analytical method of biological sample
WO2014083861A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 テルモ株式会社 Method for separating target substance-receptor complex and free receptors
WO2014083637A1 (en) * 2012-11-28 2014-06-05 テルモ株式会社 Method for separating target-receptor complex and free receptor
JP2014145680A (en) * 2013-01-29 2014-08-14 Terumo Corp Method for separating target substance-receptor complex and free receptor
CN105548388A (en) * 2015-12-10 2016-05-04 云南农业大学 GC-MS multi-ion parameter detection method for acrylamide in food

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240003892A1 (en) Heterogeneous single cell profiling using molecular barcoding
Torrente-Rodríguez et al. Electrochemical bioplatforms for the simultaneous determination of interleukin (IL)-8 mRNA and IL-8 protein oral cancer biomarkers in raw saliva
JP4276301B2 (en) Electrophoretic analysis of molecules using immobilized probes
German et al. Aptamers as ligands in affinity probe capillary electrophoresis
US6682648B1 (en) Electrochemical reporter system for detecting analytical immunoassay and molecular biology procedures
Lai et al. Molecularly imprinted solid phase extraction for rapid screening of cephalexin in human plasma and serum
Livache et al. Polypyrrole based DNA hybridization assays: study of label free detection processes versus fluorescence on microchips
Ewalt et al. Detection of biological toxins on an active electronic microchip
Holmlin et al. Synthesis of Metallointercalator− DNA Conjugates on a Solid Support
US11175285B2 (en) Ultra-sensitive bioanalyte quantification from self-assembled quadruplex tags
Peng et al. Highly sensitive electrochemical nuclear factor kappa B aptasensor based on target-induced dual-signal ratiometric and polymerase-assisted protein recycling amplification strategy
Campuzano et al. Reagentless and reusable electrochemical affinity biosensors for near real-time and/or continuous operation. Advances and prospects
US20050136442A1 (en) Three dimensional apparatus and method for integrating sample preparation and multiplex assays
JP2004191368A (en) Target molecule detection method
CN114350670B (en) Aptamer capable of specifically recognizing soluble ST2 protein and application thereof
AU8903998A (en) Electrochemical reporter system for detecting analytical immunoassay and mol ecular biology procedures
Kharismasari et al. CRISPR/Cas12-based electrochemical biosensors for clinical diagnostic and food monitoring
JP4659748B2 (en) Apparatus for separating and / or analyzing several molecular targets dissolved in a complex mixture
US6620586B2 (en) Methods and compositions for analyzing nucleic acids
JP3997203B2 (en) Electrophoresis buffer
AU773046B2 (en) Test system for detecting different markers, and production and use thereof
Thipmanee et al. Enhancing capacitive DNA biosensor performance by target overhang with application on screening test of HLA-B* 58: 01 and HLA-B* 57: 01 genes
Ahirwar et al. Aptamer-based point-of-care testing: an overview from past to future
JP2007105007A (en) Single nucleotide polymorphisms (snps) determination method
WO2023240362A1 (en) Density-independent electrochemical dna sensors that use steric hindrance and redox inhibition mechanisms

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090324

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090714