JP2005151898A - 微小流路アレイ部品、生体分子回収用微小流路アレイ、及び生体分子回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料溶液中に含まれる、回収対象となる各種の微量な生体分子を、各種プローブ分子に対する親和性の大きさに応じて分離し、簡便に回収することを目的とする。
【解決手段】 微小流路アレイ６に、回収対象である生体分子７含む試料溶液８を送液し、該生体分子７を、微小流路の壁面にスポット状に固定されており、かつ生体分子７との高い親和性を有するプローブ分子と結合させた後、周期的な突起物を有する第２の基板を微小流路アレイ６から剥がす。微小流路アレイ６にある第１の基板の回収対象である生体分子７を結合しているプローブ分子が固定されているスポットが含まれる部位を、鋭利な切出刃等を用いて切出し、生体分子７を結合したプローブ分子を表面に保持している小片を得る。
【選択図】 図３

Description

本発明は、試料溶液中に含まれる微量な生体分子回収用アレイ、及び該回収用アレイを用いる生体分子の回収方法に係る。

遺伝子の発現状況を調べる有力な方法として、固体表面上に数多くのＤＮＡプローブを種類毎に区分けして固定したＤＮＡプローブアレー、又はＤＮＡチップが用いられ始めている。下記特許文献１には、種々のプローブを固定した粒子（プローブ粒子）を一定の順序で整列させたプローブアレーの発明が開示されている。具体的には、各プローブ粒子を充填した細管又は溝を複数本並列に並べ、各細管又は溝から各々粒子の１個ずつを、他の細管又は溝に注入して、種々のプローブ粒子を常に一定の順序で整列させたプローブアレーを作成し、該プローブアレーを用い、粒径の異なる粒子に多種のプローブを結合して、多種類の蛍光標識ＤＮＡを同時計測している。

特許文献１に記載された技術では、各種プローブ分子を表面に固定したビーズをガラスキャピラリなどの流路に所望の順序で配列したキャピラリビーズアレイを製作し、該キャピラリビーズアレイに分析対象である生体分子を含む試料溶液を送液し、分析対象の生体分子を、ビーズの表面に固定されており、かつ該生体分子と高い親和性を有するプローブ分子と結合させることにより、分析対象の生体分子をビーズ表面に固定して分析することが可能である。しかしながら、該技術のキャピラリビーズアレイでは、分析対象の生体分子を固定したビーズを選択的に取り出すことが非常に困難であるため、分析対象の生体分子を選択的に回収することは非常に困難である。そこで、試料溶液中に含まれる分析対象の微量な生体分子を選択的に回収することのできる技術が必要であった。

特開平１１−２４３９９７号公報

本発明は、試料溶液中に含まれる分析対象となる微量な生体分子を、各種プローブ分子に対する親和性に応じて効率良く、分離・回収するアレイと方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究した結果、微小流路を有し特定の材質からなる微小流路アレイ部品、該アレイ部品と特定の構造の基板を組合せた微小流路アレイ、及び該微小流路アレイを用いた生体分子回収方法によって上記課題が解決されることを見出し、本発明に到達した。

即ち、第１に、本発明は、微小流路アレイ部品の発明であり、第１の基板として、鋭利な工具で容易に切断可能な軟質樹脂等の軟質材料を選択し、該第１の基板上に微小流路が設けられ、該微小流路の下面及び／又は壁面に多種類のプローブ分子が所望の配列で化学結合によりスポット状に固定された構造を有する。軟質樹脂等の材質を選択することによって、プローブ分子と結合した生体分子を所定の部位毎に切断・分離して回収でき、以後の検査・分析に用いることが出来る。

第２に、本発明は、上記微小流路アレイ部品と第２の基板を張り合わせて製作された生体分子回収用微小流路アレイの発明であり、鋭利な工具で容易に切断可能な軟質樹脂材質等の軟質材料でできた第１の基板上に微小流路が設けられ、該微小流路の下面及び／又は壁面に多種類のプローブ分子が所望の配列で化学結合によりスポット状に固定された微小流路アレイ部品と、該微小流路アレイ部品の微小流路にはめ込むことが可能な大きさを有する周期的な突起物を有する第２の基板を張り合わせて製作されている。該微小流路に多種類のプローブ分子が固定されたスポットと、周期的な突起物を併せ持つ生体分子回収用微小流路アレイである。微小流路に周期的な突起物を配置することで、該微小流路に送液される生体分子を含む試料溶液を撹拌し、乱流をもたらし、プローブ分子との結合効率の向上を図る。又、アレイ部品と第２の基板の両者を張り合わせることにより、生体分子回収アレイの構造を単純化し、製作コストを低下させることが出来る。

微小流路に配置される突起物の形状は特に限定されない。円筒状、角柱、円錐、板状物、波型の壁面又は上面等であって、これら突起物が液流の障害となって微小流路に送液される試料溶液を撹拌し、乱流をもたらす作用を奏するものが好ましく例示される。

第３に、本発明は、上記の、多種類の生体分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイを用いる生体分子の回収方法の発明であり、該微小流路アレイの微小流路に回収対象である生体分子を含む試料溶液を送液し、該微小流路にある周期的な突起物により試料溶液を効率よく攪拌・乱流化し、該試料溶液に含まれる回収対象である生体分子を、微小流路の下面及び／又は壁面にスポット状に固定され、かつ該生体分子との高い親和性を有するプローブ分子と迅速に結合させる。該微小流路にある周期的な突起物により、該微小流路に送液される生体分子を含む試料溶液を撹拌し、乱流をもたらし、プローブ分子との結合効率の向上を図る。

第４に、本発明は、上記の生体分子の回収方法において後処理工程を含む発明であり、該試料溶液に含まれる回収対象である生体分子を、微小流路の下面及び／又は壁面にスポット状に固定され、かつ該生体分子との高い親和性を有するプローブ分子と迅速に結合させた後、周期的な突起物を有する基板を微小流路アレイ部品から剥がし、該微小流路アレイ部品の微小流路の、回収対象である生体分子を結合しているプローブ分子が固定されている部位を、鋭利な切り出し刃等の工具を用いて切出す。切り出されたプローブ分子が固定されている小片は、従来のビーズと同様の方法で、フローメーター等を用いて蛍光測定等に付すことが出来る。この際、切出し順序は特定されていることから、ビーズのように所定の順序・配列に並べ替える必要がない。又、本発明によれば、求める部位のみを切出して測定に供することも容易である。

第５に、本発明は、上記の第４の発明の生体分子の回収方法において、微小流路アレイ部品の微小流路の、回収対象である生体分子を結合しているプローブ分子が固定されている部位を、鋭利な切り出し刃等の工具を用いて切出し、切出した基板の小片に化学的な処理を施し、小片の表面に固定されたプローブ分子と回収対象である生体分子の結合を切断することにより、回収対象である生体分子を回収する。これにより、所定の生体分子のみを効率良く回収出来る。

本発明によれば、試料溶液中に含まれる微量な生体高分子を、容易かつ確実に、各種のプローブ分子に対する親和性に応じて分離し、回収することが可能であり、ライフサイエンス分野の研究・開発に携わるユーザにとって非常に有効なツールを提供することが可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図３は、多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ流路構造物の製作方法を示す模式図であり、図４は、多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの模式図である。

図１は第１の基板１の斜視図と、その平面図、側面図を示す。軟質樹脂など、鋭利な工具で容易に切断することのできる材質でできた第１の基板１の上に微小流路２を製作し、微小流路の下面及び／又は壁面（図１の場合は下面）に、多種類のプローブ分子を所望の配列で化学結合により固定したスポット３を製作する。また、図２は周期的な突起物４を有する第２の基板５の斜視図と、その正面図、側面図を示す。図３は、上記第１の基板１の微小流路２に第２の基板５をはめ込んだ状態と、はめ込む様子の斜視図を示す。図４は上記第１の基板１の微小流路２に第２の基板５をはめ込んだ状態の斜視図とその断面図を示す。上記第１の基板１の微小流路２にはめ込むことが可能な大きさであって、周期的な突起物４（図２、３の場合は円筒状突起物）を有する基板５を張り合わせて、多種類のプローブ分子を固定したスポット３と周期的な突起物４を併せ持つ微小流路アレイが製作される。なお、スポット３と突起物４の位置関係は、特に限定されず、両者を対応させて設けても良く、対応関係なしでも良い。

図５は、微小流路アレイ６に、回収対象である生体分子を含む試料溶液を送液する模式図である。図１〜４で説明した微小流路アレイ６に、回収対象である生体分子７を含む試料溶液８を送液し、微小流路アレイ６の微小流路にある周期的な突起物により試料溶液８を効率よく攪拌し、試料溶液８に含まれる回収対象である生体分子７を、微小流路の壁面にスポット状に固定されており、かつ該生体分子７との高い親和性を有するプローブ分子と迅速に結合させる。

図６と図７は、微小流路アレイからプローブ分子及び生体分子を回収する方法を示す模式斜視図と、その平面図、断面図である。微小流路アレイに、回収対象である生体分子７を含む水溶液を送液し、該生体分子７を、微小流路の壁面にスポット状に固定されており、かつ生体分子７との高い親和性を有するプローブ分子９と結合させた後、周期的な突起物を有する第２の基板を微小流路アレイから剥がす。微小流路アレイにある微小流路２の第１の基板の回収対象である生体分子７を結合しているプローブ分子９が固定されているスポット３が含まれる部位を、鋭利な切出刃１０を用いて切出し、生体分子７を結合したプローブ分子９を表面に保持している小片１１を得る。切出した小片１１は、図７に示すように、第１の基板を貫通させて外部に取り出しても良く、切出刃１０に付着したものを剥がしても良い。

図８は、微小流路アレイから切出した小片から、回収対象である生体分子を回収する操作を示す模式図である。図８において、該流路構造物から切出された小片１１はその表面にプローブ分子９を保持しており、プローブ分子９には回収対象である生体分子７が結合している。この小片１１に化学的な処理を施すことにより、プローブ分子９と回収対象である生体分子７の結合を切断することにより、回収対象である生体分子７を回収することが可能である。

本発明によれば、容易かつ確実に、試料溶液中に含まれる微量な生体高分子を、各種のプローブ分子に対する親和性に応じて分離し、回収することが可能であり、ライフサイエンス分野の研究・開発に携わるユーザにとって有効なツールとなる。本発明は、生命科学の発展、医療診断や医薬品の開発に貢献する。

多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの製作方法を示す模式図。 多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの製作方法を示す模式図。 多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの製作方法を示す模式図。 多種類のプローブ分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの模式図。 本発明の微小流路アレイに、回収対象である生体分子を含む試料溶液を送液する模式図。 微小流路アレイからプローブ分子及び生体分子を回収する方法の模式図。 微小流路アレイからプローブ分子及び生体分子を回収する方法の模式図。 微小流路アレイから切出した小片から、回収対象である生体分子を回収する操作の模式図。

符号の説明

１：流路を有する第１の基板、２：流路、３：プローブ分子が固定されているスポット、４：突起物、５：突起物を有する第２の基板、６：微小流路アレイ、７：生体分子、８：生体分子を含む試料溶液、９：プローブ分子、１０：切出刃、１１：小片。

Claims (5)

1. 軟質材質でできた第１の基板上に微小流路が設けられ、該微小流路の下面及び／又は壁面に多種類のプローブ分子が所望の配列で化学結合によりスポット状に固定された微小流路アレイ部品。
2. 軟質樹脂材質でできた第１の基板上に微小流路が設けられ、該微小流路の下面及び／又は壁面に多種類のプローブ分子が所望の配列で化学結合によりスポット状に固定された微小流路アレイ部品と、該微小流路アレイ部品の微小流路にはめ込むことが可能な大きさを有する周期的な突起物を有する第２の基板を張り合わせて製作された、該微小流路に多種類のプローブ分子が固定されたスポットと周期的な突起物を併せ持つ生体分子回収用微小流路アレイ。
3. 請求項２に記載の、多種類の生体分子を固定したスポットと周期的な突起物を併せ持つ微小流路アレイの微小流路に、回収対象である生体分子を含む試料溶液を送液する工程と、該試料溶液に含まれる回収対象である生体分子を、微小流路の下面及び／又は壁面にスポット状に固定され、かつ該生体分子との高い親和性を有するプローブ分子と迅速に結合させる工程とを含むことを特徴とする生体分子の回収方法。
4. 請求項３に記載の生体分子の回収方法において、該試料溶液に含まれる回収対象である生体分子を、微小流路の下面及び／又は壁面にスポット状に固定され、かつ該生体分子との高い親和性を有するプローブ分子と迅速に結合させる工程の後、周期的な突起物を有する基板を微小流路アレイ部品から剥がし、該微小流路アレイ部品の微小流路の、回収対象である生体分子を結合しているプローブ分子が固定されている部位を、鋭利な工具を用いて切出す工程とを含むことを特徴とする生体分子の回収方法。
5. 請求項４に記載の生体分子の回収方法において、該微小流路アレイ部品の微小流路の、回収対象である生体分子を結合しているプローブ分子が固定されている部位を、鋭利な工具を用いて切出す工程の後、切出した基板の小片に化学的な処理を施し、小片の表面に固定されたプローブ分子と回収対象である生体分子の結合を切断することにより、回収対象である生体分子を回収する工程を含むことを特徴とする生体分子の回収方法。

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