JP2005043312A

JP2005043312A - 真空パック固体支持体アレイ及びその製造方法

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Publication number: JP2005043312A
Application number: JP2003280064A
Authority: JP
Inventors: Michifumi Nika; 通文丹花; Hiroshi Okamura; 浩岡村; Hirobumi Yamano; 博文山野
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: WO2005010525A1; JP4280124B2

Abstract

【課題】基板上に、核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体の保存安定性を向上させ、更にこのような固体支持体を用いる場合の効率性及び便宜性を向上させる。
【解決手段】核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体が、基体上に複数整列して固定化されてなる固体支持体アレイ６であって、真空パックされていることを特徴とする真空パック固体支持体アレイ６。
【選択図】図２

Description

本発明は、基体上に複数の固体支持体が整列して固定化され、これが真空パックされていることを特徴とする真空パック固体支持体アレイに関する。

従来、既存の配列から核酸配列を合成する方法として、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：Polymerase Chain Reaction ）がある。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）とは、目的とするＤＮＡを１組のプライマーで挟み、ＤＮＡポリメラーゼを作用させることを繰り返し、プライマーで挟んだ領域を無限に増幅させることができる方法である。

ＰＣＲによれば、目的とする配列のみをかなり正確に多数増幅させることができ、しかも短時間で効率よく増幅することができるので、現在、生化学、医療分野等の各種研究、試験、検査等に広く用いられている。

従来より、ＰＣＲの原理は温度制御にあるとされ、その反応は加熱及び冷却の繰り返しにより進められている（サーマルサイクル）。即ち、増幅対象である二本鎖ＤＮＡ分子を相補的一本鎖に高温変性させた後、冷却して該ＤＮＡの一部に相補するように選択されたプライマーを鎖にアニールさせ、再び加熱してＤＮＡポリメラーゼによりプライマーの後ろにＤＮＡを伸長させるという風に、変性、アニール、伸長のプロセスを１サイクルとして複数サイクル繰り返すことにより二本鎖ＤＮＡを多数増幅することができる。

具体的には、１）二本鎖ＤＮＡの水素結合をほどくために試料の温度を９５℃に上昇させる、２）次いでＤＮＡを複製するためのプライマーと再結合させるために試料の温度を４５℃に下降させる、３）更に耐熱性ポリメラーゼによりプライマーを伸長させてＤＮＡを複製させるために試料の温度を７４℃に上昇させる、といった１）〜３）のサーマルサイクルを幾度も繰り返す必要があった。このようなＤＮＡの増幅反応では、試料を合成樹脂の容器などに入れ、この容器をアルミニウムブロックに収容し前記サーマルサイクルを行っていた。

しかし、前記サーマルサイクルは多大な時間がかかり、目的とする量のＤＮＡを得るには数時間を要していた。また、加熱、冷却による温度制御により反応を進めると、一瞬にして温度を変化させるには限界があり、各段階への切り替えがスムーズにいかず、増幅される核酸の配列の正確性に影響が出たり、目的とする以外のＤＮＡも複製される場合も考えられた。また、迅速な温度変化をさせるためには、特別の装置や技術が必要となるため、設備投資等の経済的な問題や技術的な問題があった。

このような問題に鑑み、ＤＮＡを容易に固定化できて、ＤＮＡ増幅反応によりＤＮＡを複製するために適する支持体として、基板の表面に、表面処理層、及び核酸分子と共有結合しうる官能基を有する化学修飾層を順次設けてなる固体支持体が開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

更には近年、タンパク質を網羅的に解析する目的で、タンパク質を固定するための固体支持体も開発されている（例えば、特許文献４参照）。

このような固体支持体は、通常、容器に収納し、密封した形態で市販されている。また、このような固体支持体は、容器から１つ１つ取り出して、別々にスポッティングされ、又はハイブリダイズ反応による検出等が行われている。そのため、試料の分析効率及び便宜性において問題がある。

ＷＯ００／２２１０８ＷＯ０２／１２８９１特開２００２−８２１１６号公報特表２０００−５１６７２７号公報

本発明者らは、核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基を有する固体支持体の保存安定性について、鋭意研究を重ねた結果、核酸分子と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体は、空気中に放置したり、又は単に容器中に密封保存しただけでは、固定化できる核酸分子又はタンパク質の量が著しく低下することを見出した。

本発明の課題は、基板上に、核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体の保存安定性を向上させ、更にこのような固体支持体を扱う場合の効率性及び便宜性を向上させることにある。

本発明者らは、前記固体支持体を真空パックすることにより、固体支持体の保存安定性の低下を顕著に防止できることを見出した。更に、前記固体支持体を基体上に複数整列して固定化し、これを真空パックすることにより、該固体支持体を扱う際の効率性かつ便宜性が改善されることを見出した。

即ち、本発明は以下の発明を包含する。
（１）核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体が、基体上に複数整列して固定化されてなる固体支持体アレイであって、真空パックされていることを特徴とする真空パック固体支持体アレイ。
（２）基体が凹部を有し、固体支持体が該凹部に固定化されている（１）に記載の真空パック固体支持体アレイ。
（３）固体支持体が、更に核酸分子又はタンパク質を静電的に引き寄せるための静電層を有する（１）又は（２）に記載の真空パック固体支持体アレイ。
（４）核酸分子がＤＮＡである（１）〜（３）のいずれかに記載の真空パック固体支持体アレイ。
（５）活性エステル基が、カルボキシル基がスクシンイミジル化されてなる活性エステル基である（１）〜（４）のいずれかに記載の真空パック固体支持体アレイ。
（６）核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体を基体上に複数整列して固定化し、これを真空パック用袋に入れて真空パックすることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の真空パック固体支持体アレイの製造方法。
（７）前記固体支持体アレイを５０〜２００℃で減圧乾燥後、真空パックする（６）に記載の製造方法。
（８）前記固体支持体アレイを真空パック用袋に入れ、真空引き後、不活性ガスで圧戻しして再度真空引きする操作を少なくとも１回行った後、真空パックする（６）又は（７）に記載の製造方法。

本発明によれば、核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体の保存安定性を向上させるとともに、複数の固体支持体を同時に処理することを可能とし、固体支持体を用いる際の効率性及び便宜性を向上させることができる。また、複数の固体支持体が単一の形態で真空パックされているため、出荷形態として好適である。

本発明の固体支持体アレイにおける固体支持体は、基板上に、必要に応じて、表面処理層及び／又は静電層を有する構造を有する。

本発明に用いる基板の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、繊維、木材、紙、セラミックス、プラスチック（例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene 樹脂)、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂）、金属（例えば、ステンレス、ニッケル、チタン、アルミニウム）が挙げられる。

基板の材料として前記のものを用いる場合には、表面処理層を施さなくてもよいが、核酸分子と共有結合しうる官能基、即ち活性エステル基を導入するための化合物を基板上に強固に固定化するために、表面処理を施すことがより好ましい。

表面処理には、合成ダイヤモンド、高圧合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、軟ダイヤモンド（例えば、ダイヤモンドライクカーボン）、アモルファスカーボン、炭素系物質（例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ）のいずれか、それらの混合物、又はそれらを積層させたものを用いることが好ましい。また、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、炭化珪素、炭化タンタル、炭化トリウム、炭化チタン、炭化ウラン、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、炭化クロム、炭化バナジウム等の炭化物を用いてもよい。ここで、軟ダイヤモンドとは、いわゆるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）等の、ダイヤモンドとカーボンとの混合体である不完全ダイヤモンド構造体を総称し、その混合割合は、特に限定されない。

表面処理された基板の一例としては、スライドガラスに軟ダイヤモンドを製膜した基板が挙げられる。このような基板は、ダイヤモンドライクカーボンが、水素ガス０〜９９体積％、残りメタンガス１００〜１体積％を含んだ混合ガス中で、イオン化蒸着法により作成したものであることが好ましい。
表面処理層の厚みは、１ｎｍ〜１００μｍであることが好ましい。

基板の表面処理層の形成は、公知の方法、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposit)法、ＥＣＲＣＶＤ(Electric Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposit)法、ＩＣＰ(Inductive Coupled Plasma)法、直流スパッタリング法、ＥＣＲ(Electric Cyclotron Resonance)スパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、ＥＢ(Electron Beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオン化蒸着法、アーク蒸着法、レーザ蒸着法などにより行うことができる。

本発明に用いる基板としては、前記のように表面処理層を形成した構造だけでなく、合成ダイヤモンド、高圧合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、軟ダイヤモンド（例えば、ダイヤモンドライクカーボン）、アモルファスカーボン；金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン等の金属；プラスチック（例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂）；前記金属粉末、セラミック粉末等に、前記樹脂をバインダーとして混合、結合形成したもの；前記金属粉末やセラミックス粉末等の原料をプレス成形機で圧粉したものを高温で焼結したものが挙げられ、また、前記の材料の積層体や複合体（例えば、ダイヤモンドと他の物質との複合体、（例えば２相体））であってもよい。

基板の形状及びサイズは特に限定されないが、形状としては、平板状、糸状、球状、多角形状、粉末状などが挙げられ、サイズは、平板状のものを用いる場合、通常、幅０．１〜１００ｍｍ、長さ０．１〜１００ｍｍ、厚み０．０１〜１０ｍｍ程度である。

また、基板の表面又は裏面に、反射層としてＴｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｃｒ、ＴｉＣ、ＴｉＮ等の単層又はこれらの複合膜を製膜してもよい。反射層の厚みは、全体に均一であることが必要なため、好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは１００ｎｍ以上である。

基板としてガラスを用いる場合、その表面は、Ｒａ（ＪＩＳＢ０６０１）で１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で意図的に粗面化されていることも好ましい。このような粗面化表面は基板の表面積が増えて、多量のＤＮＡプローブ等を高密度で固定化できる点で好都合である。

本発明の固体支持体には、必要に応じて、核酸分子又はタンパク質を静電的に引き寄せるために静電層を設けてもよい。

タンパク質は、水溶液中において、等電点よりも酸性側では陰極側に、塩基性側では陽極側に引き寄せられる性質を有する。この性質を利用して、対象となるタンパク質の等電点に応じて、水溶液のｐＨ、静電層の種類（正荷電又は負荷電のいずれか）を適宜選択することにより、各種のタンパク質を静電的に引き寄せることができる。例えば、タンパク質の等電点よりも水溶液のｐＨが塩基性側にある場合（例えば、フィコシアニン（等電点４．４５〜４．７５）、β−ラクトグロブリンＢ（等電点５．１）、ウシカルボニックアンヒドラーゼ（等電点６．０）、ヒトカルボニックアンヒドラーゼ（等電点６．５）をｐＨ７．０の水溶液中で反応させる場合）には、静電層として正荷電を有するものを用いればよい。

静電層としては、核酸分子又はタンパク質を静電的に引き寄せ、核酸分子又はタンパク質の固定化量を向上させるものであれば、特に制限はないが、例えば、アミノ基含有化合物など正荷電を有する化合物を用いて形成することができる。

前記アミノ基含有化合物としては、非置換のアミノ基（−ＮＨ₂）、又は炭素数１〜６のアルキル基等で一置換されたアミノ基（−ＮＨＲ；Ｒは置換基）を有する化合物、例えばエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ｎ−プロピルアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、アリルアミン、アミノアゾベンゼン、アミノアルコール（例えば、エタノールアミン）、アクリノール、アミノ安息香酸、アミノアントラキノン、アミノ酸（グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、セリン、トレオニン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、プロリン、シスチン、グルタミン酸、アスパラギン酸、グルタミン、アスパラギン、リシン、アルギニン、ヒスチジン）、アニリン、又はこれらの重合体（例えば、ポリアリルアミン、ポリリシン）や共重合体；４，４’，４”−トリアミノトリフェニルメタン、トリアムテレン、スペルミジン、スペルミン、プトレシンなどのポリアミン（多価アミン）が挙げられる。

静電層は、基板又は表面処理層と共有結合させずに形成してもよく、基板又は表面処理層と共有結合させて形成してもよい。

静電層を基板又は表面処理層と共有結合させずに形成する場合には、例えば、表面処理層を製膜する際に前記アミノ基含有化合物を製膜装置内に導入することによって、アミノ基を含有する炭素系皮膜を製膜する。製膜装置内に導入する化合物として、アンモニアガスを用いてもよい。また、表面処理層は、密着層を形成した後にアミノ基を含有する皮膜を形成するといった、複層であってもよく、この場合もアンモニアガスを含んだ雰囲気で行ってもよい。

また、静電層を基板又は表面処理層と共有結合させずに形成する場合には、静電層と基板又は表面処理層との親和性、即ち密着性を高める点で、基板上に、前記の非置換又は一置換されたアミノ基を有する化合物及び炭素化合物を蒸着させた後、核酸分子と共有結合しうる官能基を導入することが好ましい。ここで用いる炭素化合物としては、気体として供給することができれば特に制限はないが、例えば常温で気体であるメタン、エタン、プロパンが好ましい。蒸着の方法としては、イオン化蒸着法が好ましく、イオン化蒸着法の条件としては、作動圧が０．１〜５０Ｐａ、そして加速電圧が２００〜１０００Ｖの範囲であることが好ましい。

静電層を基板又は表面処理層と共有結合させて形成する場合には、例えば、基板又は表面処理層を施した基板に、塩素ガス中で紫外線照射して表面を塩素化し、次いで前記アミノ基含有化合物のうち、例えば、ポリアリルアミン、ポリリシン、４，４’，４”−トリアミノトリフェニルメタン、トリアムテレン等の多価アミンを反応させて、基板と結合していない側の末端にアミノ基を導入することにより、静電層を形成することができる。

また、静電層が施された基板に核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基を導入する反応（例えば、ジカルボン酸又は多価カルボン酸を用いるカルボキシル基の導入）を溶液中で行う場合には、基板を、前記の非置換又は一置換されたアミノ基を有する化合物を含有する溶液中に浸漬した後、核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基を導入することが好ましい。前記溶液の溶媒としては、例えば水、Ｎ−メチルピロリドン、エタノールが挙げられる。

静電層が施された基板に、ジカルボン酸又は多価カルボン酸を用いてカルボキシル基を導入する場合には、予めＮ−ヒドロキシスクシンイミド及び／又はカルボジイミド類で活性化させたり、あるいは、反応をＮ−ヒドロキシスクシンイミド及び／又はカルボジイミド類の存在下に行うことが好ましい。

基板を、非置換又は一置換されたアミノ基を有する化合物を含有する溶液中に浸漬することにより、静電層を形成する場合に、アミノ基含有化合物としてポリアリルアミンを用いると、基板との密着性に優れ、核酸分子の固定化量がより向上する。
静電層の厚みは、１ｎｍ〜５００μｍであることが好ましい。

基板表面には、必要に応じて、前記のようにして静電層を施した後、カルボキシル基を導入するため、化学修飾を施す。

カルボキシル基を導入するために用いられる化合物としては、例えば、式：Ｘ−Ｒ¹−ＣＯＯＨ（式中、Ｘはハロゲン原子、Ｒ¹は炭素数１〜１２の２価の炭化水素基を表す。）で示されるハロカルボン酸、例えばクロロ酢酸、フルオロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸、２−クロロプロピオン酸、３−クロロプロピオン酸、３−クロロアクリル酸、４−クロロ安息香酸；式：ＨＯＯＣ−Ｒ²−ＣＯＯＨ（式中、Ｒ²は単結合又は炭素数１〜１２の２価の炭化水素基を表す。）で示されるジカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸；ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、トリメリット酸、ブタンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸；式：Ｒ³−ＣＯ−Ｒ⁴−ＣＯＯＨ（式中、Ｒ³は水素原子又は炭素数１〜１２の２価の炭化水素基、Ｒ⁴は炭素数１〜１２の２価の炭化水素基を表す。）で示されるケト酸又はアルデヒド酸；式：Ｘ−ＯＣ−Ｒ⁵−ＣＯＯＨ（式中、Ｘはハロゲン原子、Ｒ⁵は単結合又は炭素数１〜１２の２価の炭化水素基を表す。）で示されるジカルボン酸のモノハライド、例えばコハク酸モノクロリド、マロン酸モノクロリド；無水フタル酸、無水コハク酸、無水シュウ酸、無水マレイン酸、無水ブタンテトラカルボン酸などの酸無水物が挙げられる。

前記のようにして導入されたカルボキシル基は、シアナミドやカルボジイミド（例えば、１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミド）などの脱水縮合剤とＮ−ヒドロキシスクシンイミドの化合物で活性エステル化（スクシンイミジル化）することができる。

また、式：Ｘ−Ｃ（Ｒ⁶）Ｈ−ＣＯＯＲ⁷（式中、Ｘはハロゲン原子、Ｒ⁶は水素原子、フェニル基又は炭素数１〜１２のアルキル基、Ｒ⁷は１価の炭化水素基を表す。）で示されるα−ハロカルボン酸エステルと反応させることにより、式：−ＣＯＯ−Ｃ（Ｒ⁶）Ｈ−ＣＯＯＲ⁷（式中、Ｒ⁶及びＲ⁷は前記と同義である。）で示される活性エステル基を導入することができる。

上記のようにして得られた固体支持体に核酸分子又はタンパク質をスポッティングにより固定化する場合、あるいは固体支持体に固定化された核酸分子に別の核酸分子をハイブリダイズさせる場合において、１つ１つの固体支持体について処理していたのでは、処理工程が煩雑となり大量の試料を分析することが難しい。本発明は、複数の固体支持体を基体上に整列して固定化することにより、複数の固体支持体を同時に処理することを可能とし、固体支持体を用いる際の効率性及び便宜性を向上させるものである。

本発明において固体支持体を整列して固定化するための基体の材料は、例えば、シリコン、ガラス、繊維、木材、紙、セラミックス、プラスチック（例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene 樹脂)、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂）、金属（例えば、ステンレス、ニッケル、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金）が挙げられる。

本発明の基体は、通常平板状であり、その大きさは複数の固体支持体を固定化できるものであれば特に限定されないが、通常、幅０．１〜２００ｍｍ、長さ０．１〜２００ｍｍ、厚み０．１〜１０ｍｍ程度である。本発明においては、固体支持体を作成後、これを切断分割して、基体上に固定化してもよい。

基体は、固体支持体を固定化するための粘着付与材を有するのが好ましい。粘着付与材とは粘着性を有する材料を意味し、粘着付与材としては、例えば、タッキロール１０１（田岡化学）、ヒタノール１５０１（日立化成）、変性アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂（タッキロール１３０）、ヒタノール５０１等が挙げられる。あるいは、固体支持体は、粘着テープあるいは粘着剤により基体に固定化されていてもよい。粘着テープとしてはアクリル系、ポリイソブチレン、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラールが適用でき、粘着剤として安息香酸樹脂、ポリブテン、バミドチオンが適用できる。

複数の固体支持体を、１つの基体上に固定化することにより、別種の固体支持体を、必要に応じて必要な組合せで使用することができる。また、別種の核酸分子又はタンパク質を固定化した固体支持体を、１つの基体上に複数固定化することもでき、多様な試験を一度に実施することができる。

固体支持体は、複数のものが基体上に整列して固定化される。整列して固定化されるとは、一定の秩序に基づいて配置されていること、例えば、スポッティング装置等の当技術分野において使用される装置において位置決めできるように配置されていることを意味する。例えば、一列に、格子状に、又は放射線状に配置されている場合である。固体支持体が格子状に固定化されている場合、固体支持体相互間のピッチは、通常、０〜１０ｍｍ程度である。複数の固体支持体が、基体上に整列して固定化されていることにより、複数種の固体支持体を一度にスポッティング装置等に設置し、装置の位置決め設定を行うことにより、そのまま核酸分子等を複数の固体支持体上にスポッティングすることができ、固体支持体への核酸分子又はタンパク質の固定化操作を効率的かつ迅速に実施することができる。核酸分子又はタンパク質が固定化された固体上の複数の固体支持体は、そのままハイブリダイズ反応、抗原抗体反応又はＰＣＲ反応等に使用してもよいし、それぞれを取り外して別々に使用してもよい。

本発明の一実施形態では、基体は凹部を有し、この凹部に固体支持体が固定化されていてもよい。この実施形態の一例を図１及び図２（ａ）〜（ｅ）に示す。図１、図２（ｂ）〜（ｅ）では、黒色の部分が凹部に該当する。このような凹部に固体支持体が固定化されることにより、固体支持体が基体から剥離しにくくなる。凹部の大きさは、固体支持体をその内部に保持できる大きさであれば特に制限されないが、固体支持体の幅、長さ及び厚みより、それぞれ約０．１〜０．５ｍｍ程度大きいものが好ましい。より具体的には、幅０．２〜１００．５ｍｍ、長さ０．２〜１００．５ｍｍ、深さ０．０１〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。また、この実施形態において基体は、凹部と凹部を連結する溝からなる水平連絡路を有していてもよい。水平連絡路の幅は、通常、０．１〜１０ｍｍ程度である。この水平連絡路により、それぞれの固体支持体の基体からの取り出しが容易になる。また、この水平連絡路により、ハイブリダイズ反応等に使用する溶液がスムーズに固定支持体にゆきわたるようになる。

この凹部は、当技術分野で通常用いられる方法で作成することができる。例えば、第一層の上に粘着付与材を形成し、更にその上に凹部を有する第三層を形成することにより作成することができる。このような三層からなる基体は、当技術分野で通常用いられる方法により製造することができ、例えば、フォトリソグラフィー法、プレス成形、押出成形、鋳込成形、三層張り合わせ、射出成形等により製造することができる。また三層構造以外に、金属性の基体にプレス成形を施すことにより、凹部を形成することもできる。この場合、プレスによって形成された凹部の底面に固体支持体を固定化するための粘着付与材を存在させることが好ましい。

基体は、固体支持体を保持する部分に、固体支持体の大きさよりも小さい貫通穴を有するのが好ましい。この貫通穴により、活性化液の液切れが良くなり、また、固体支持体を取り出しやすくなる。

また、上記のようにして活性エステル基が導入された固体支持体アレイは、空気中に放置したり、又は単に容器中に密封保存しただけでは、固定化できる核酸分子又はタンパク質の量が著しく低下するため、基体上に固体支持体が複数固定化された固体支持体アレイを真空パック用袋に入れ、真空パックする。真空パックすることにより、核酸分子等の固定化量の低下を顕著に防止することができる。

真空パック用袋の材料としては、水及び酸素を通さないものであれば、特に制限はなく、例えばポリエチレン、ポリエステル等の単層フィルム、ポリエチレンとポリエステルのラミネートフィルムあるいはこれらの樹脂にアルミニウムなどの金属をラミネートまたは蒸着したものが挙げられる。

また、真空パック用袋に用いるフィルムの厚みも特に限定されず、内容物の重量等に応じて適宜の機械的強度のものを用いることができるが、通常２０〜３００μｍの厚さのものが好適である。２０μｍ未満の場合、機械的強度が不足する傾向があるからであり、また３００μｍを超えると、取扱性が劣るからである。

真空パック用袋の形態としては、真空パック用袋を構成するフィルムが２枚重なっていて、その３辺がラミネートされているような構造が好ましい。

本発明においては、前記固体支持体アレイを真空パックする前に、前記固体支持体アレイを減圧乾燥することが好ましい。減圧乾燥時の温度は、好ましくは５０〜２００℃、更に好ましくは７０〜１２０℃である。減圧乾燥時の圧力は、好ましくは１〜１×１０^-8torr、更に好ましくは１×１０^-1〜１×１０^-4torrである。

また、真空パック時の温度は、好ましくは１５〜１００℃、更に好ましくは２５〜５０℃である。真空パック時の圧力は、好ましくは１〜１×１０^-8torr、更に好ましくは１×１０^-1〜１×１０^-4torrである。

真空パック前に、真空引き後、不活性ガスで圧戻しして再度真空引きする操作を少なくとも１回行うことが好ましい。ここで用いる不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス又はこれらの混合物が挙げられる。

前記固体支持体は、直接、真空パック用袋中に空間容積が極力少なくなるように封止することが好ましい。

本発明の真空パック固体支持体は、開封後、ＤＮＡ、ＲＮＡのいずれの核酸分子の固定化にも用いることができる。ＤＮＡ、ＲＮＡの塩基数は、通常１〜２００、好ましくは５〜１５０である。また、ＤＮＡは一本鎖、二本鎖のいずれも固定化することができる。また、種々のタンパク質の固定化にも用いることができる。開封後、基体上に複数固定化された固体支持体に対し、そのまま固定化反応を行ってもよいし、基体から固体支持体をそれぞれ取り外してから個別に固定化反応を行ってもよい。

前記固体支持体アレイを用い、末端の活性エステル化されたカルボキシル基に、水素結合でオリゴ核酸の末端塩基を固定化し、更に、このオリゴ核酸と相補的塩基配列を有するＤＮＡを固定して、ＤＮＡライブラリーチップとして用いることもできる。また、ＤＮＡの代わりに、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡフラグメント、タンパク質等を固定化して、ライブラリーとすることもできる。

核酸分子又はタンパク質を固定化した固体支持体を、基体上に複数固定化して、これを真空パックすることもできる。このような固体支持体アレイは、開封後そのまま又は固体支持体の１つ１つを基体から取り外して、核酸分子等の伸長反応又はハイブリダイズ反応に用いることもできる。

以下、製造例、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（製造例１）
厚さが０．６２５ｍｍ、直径が２．５インチのシリコンウエハにＮｄ−ＹＡＧレーザで、深さが０．４ｍｍの格子溝（３ｍｍ×３ｍｍ）を入れた。このシリコンウエハにイオン化蒸着法によって、メタンガス９５体積％と水素５体積％を混合したガスを原料として、加速電圧０．５ｋＶでＤＬＣ層を１０ｎｍの厚みに形成した。その後に、アンモニアガスを５ｃｍ³／分の割合でチャンバーに挿入した。作動圧を２ＰａとしてアンモニアプラズマでＤＬＣ表面を処理することによりアミノ化した。

その後、表面処理層のアミノ基に多価カルボン酸として無水ブタンテトラカルボン酸を縮合した後に、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。このようにして得た固体支持体をダイシングフィルムに貼り付け、CHIP MATRIX ENPANDER (TECHNOVISION. INC.)で個々の３ｍｍ角のチップに分割した。

（製造例２）
２重量％の３−アミノプロピルトリエトキシシランエタノール溶液にスライドガラスを１０分間浸漬した後、取り出し、エタノールで洗浄後、１１０℃で１０分間乾燥した。次に、このアミノ基が導入された基板に無水コハク酸を縮合した後に、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。

（製造例３）
スライドガラスに５％ポリアクリル酸水溶液を塗布乾燥後、６０分間紫外線照射して不溶化した。その後、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。

（製造例４）
３．５ｍｍ（幅）×３．５ｍｍ（長さ）×１ｍｍ（厚み）のスライドガラスに、イオン化蒸着法によって、メタンガスをキャリアーガスとして５ｃｍ³／分の割合で１５℃に保温したエチレンジアミン中を通してチャンバーに導入した。作動圧を２Ｐａとして加速電圧０．５ｋｖでメタンとエチレンジアミンを原料としてＣ、Ｎ及びＨからなる層を２０ｎｍの厚みに形成した。

その後、メタンとエチレンジアミンからなる表面処理層のアミノ基に多価カルボン酸としてポリアクリル酸を０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドの存在下で縮合した後に、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。

（製造例５）
３．５ｍｍ（幅）×３．５ｍｍ（長さ）×１ｍｍ（厚み）のスライドガラスに、イオン化蒸着法によって、メタンガス９５体積％と水素５体積％を混合したガスを原料として、加速電圧０．５ｋＶでＤＬＣ層を１０ｎｍの厚みに形成した。

その後、塩素ガス中で３０分間紫外線照射して塩素化した。その後、ポリアリルアミン水溶液（０．１ｇ／ｌ）に基板を浸漬して、静電層を形成した。

その後、静電層のアミノ基に多価カルボン酸としてポリアクリル酸を０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドの存在下で縮合した後に、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。

（製造例６）
ＤＬＣを１０ｎｍの厚みに形成したスライドガラスに、５％ポリアクリル酸水溶液を塗布乾燥後、６０分間紫外線照射して不溶化した。その後、０．１Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ６）３００ｍｌに０．１Ｍの１−［３−（ジメチルアミノ）プロピル］−３−エチルカルボジイミドと２０ｍＭのＮ−ヒドロキシスクシンイミドを溶解した活性化液中に３０分間浸漬することによって活性エステル基を有する固体支持体を得、１００℃、１×１０^-2torrで乾燥した。

（実施例１）基体の製造方法
１）板厚０．６２５ｍｍのＪＩＳ３００４のアルミニウム合金板に、プレス機を用い、製造例で得たチップより若干小さな複数の穴を格子状に打ち抜いた。そうして、複数の貫通孔を格子状に有する上板を作成した。
２）板厚０．４ｍｍのＪＩＳ３００４のアルミニウム合金板に、プレス機を用い、製造例１で得たチップがおさまる大きさの複数の窪みを格子状に設けた。基体における窪みの位置は、上板における貫通孔の位置と合わせておく。さらに、図２（ａ）に示すように、この窪みには、窪みの大きさより小さい貫通孔を設けた。この貫通孔により、活性化液の液切れが良くなり、また、チップをはずす際には裏の貫通孔部から押し出すことにより容易にチップを取り出すことができる。
３）下板の窪みに両面テープを貼り、基体を作成した。

（実施例２）固体支持体アレイの製造方法
製造例１で得た３ｍｍ角のチップを、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、チップ移裁装置ＳＣＨ（三洋ハイテクノロジー株式会社）により、実施例１の基体（図２（ａ））の窪み部に配置した。次に、図２（ｄ）〜（ｅ）に示すように、この基体にカバーとして上板を重ね、それぞれのチップの端部４箇所を押さえ込むようにした。上板の貫通穴は、基体上に固定化されたチップよりもやや小さいため、チップ表面を露出させた状態でチップの端部を押さえて固定することができる。なお、チップの表面はできるだけ露出するようにする。

（実施例３）
実施例２で製造した、図２（ｅ）に示す固体支持体アレイを、アルミニウムをラミネートしたポリエチレンの袋に個別に入れて、真空パック装置を用いて、空間容積がないように１×１０^-2torrまで真空に引いた後にパックをした。この基板を４０℃に設定したオーブン中に３０日間保管した後に、オリゴヌクレオチド固定化量を測定した。その結果、オリゴヌクレオチドの固定化性能は初期性能とほぼ同等であった。

（比較例１）
製造例１で得た活性エステル基を、スライドケースに５枚入れ、それをアルミニウムを蒸着したポリエチレンの袋に入れて、室温で真空パックした。この基板を４０℃に設定したオーブン中に３０日間保管した後に、オリゴヌクレオチド固定化量を測定した。その結果、初期性能と比較して著しく性能が劣化していた。

（試験例１）
実施例３で得た真空パック固体支持体アレイに、Ｃｙ３標識したオリゴヌクレオチドが固定化される量（富士写真フイルム社製蛍光スキャナーＦＬＡ８０００による蛍光強度）の経時変化を調べた。

Ｃｙ３標識したオリゴヌクレオチドの固定化は以下のように行った。
０．１μｇ／μｌに調製したλＤＮＡを鋳型としてＰＣＲにより増幅した５００ｂｐのＣｙ３標識二本鎖ＤＮＡ約１ｎｌを、マイクロアレイ作成装置を用いて基板（開封された固体支持体）上にスポットした。その後、８０℃のオーブンで３時間加熱後、２×ＳＳＣ／０．２％ＳＤＳで洗浄した後に、スポットしたＤＮＡの蛍光強度を測定した。

結果を以下に示す。
（１）活性化後、40℃で大気放置
活性化直後：37,000→１日後：29,100→１０日後：20,500→30日後：12,300
（２）活性化後、ケース中真空パック、40℃で保存。
活性化直後：37,200→１日後：33,000→１０日後：29,400→30日後：24,500
（３）活性化後、直接フィルム中に真空パック、40℃で保存
活性化直後：33,400→１日後：31,700→１０日後：30,400→30日後：31,000
なお、比較のため、市販の活性エステル基を有する固体支持体を空気中に放置した。
購入直後：30,000→１日後：22,600→１０日後：15,100→30日後：5,700

なお、図３に活性化直後あるいは購入直後の強度を１として、１日経時後、１０日経時後、３０日経時後のそれぞれの強度を活性化直後あるいは購入直後の強度で割った残存率を示した。図３より、直接フィルム中に真空パックしたサンプルは残存率が最も高く、３０日経時後でもほとんど変化してない。それに対して、大気中で放置したサンプルは、残存率が最も低く、経時劣化が大きいことが判明した。

本発明の固体支持体アレイの一実施形態を表す平面図である。（ａ）は本発明の固体支持体アレイの一実施形態を表す平面図である。（ｂ）〜（ｅ）は、本発明の基体から固体支持体アレイを作るまでの製造工程を示す斜視図である。試験例１の結果を示す図である。

符号の説明

１基体
２チップ
３凹部
４貫通孔
５上板
６固体支持体アレイ

Claims

核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体が、基体上に複数整列して固定化されてなる固体支持体アレイであって、真空パックされていることを特徴とする真空パック固体支持体アレイ。
基体が凹部を有し、固体支持体が該凹部に固定化されている請求項１に記載の真空パック固体支持体アレイ。
固体支持体が、更に核酸分子又はタンパク質を静電的に引き寄せるための静電層を有する請求項１又は２に記載の真空パック固体支持体アレイ。
核酸分子がＤＮＡである請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空パック固体支持体アレイ。
活性エステル基が、カルボキシル基がスクシンイミジル化されてなる活性エステル基である請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空パック固体支持体アレイ。
核酸分子又はタンパク質と共有結合しうる官能基として活性エステル基を有する固体支持体を基体上に複数整列して固定化し、これを真空パック用袋に入れて真空パックすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の真空パック固体支持体アレイの製造方法。
前記固体支持体アレイを５０〜２００℃で減圧乾燥後、真空パックする請求項６に記載の製造方法。
前記固体支持体アレイを真空パック用袋に入れ、真空引き後、不活性ガスで圧戻しして再度真空引きする操作を少なくとも１回行った後、真空パックする請求項６又は７に記載の製造方法。