JP2006153826A - 生体試料標識物および生体物質標識法および生体物質の検査法 - Google Patents
生体試料標識物および生体物質標識法および生体物質の検査法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】プローブのインデクシング用に異なる元素の比率を変えて作成する粒子を用い、走査型電子顕微鏡でSEM像を得て容易にその位置と大きさを検出し、さらに、走査型電子顕微鏡で粒子に電子を照射する時に発生する特性X線をエネルギー分散型特性X線検出器により元素分析像を得ることで位置と大きさを得る。これにより、どのような元素を含むどのような大きさのナノ粒子が基板の区画上のどの位置に存在するかを検出する。
【選択図】図2
Description
図1は本発明の実施例1のDNAチップの一部を斜視図で示す概念図である。チップ1は酸化膜表面を有するシリコン基板101に形成される。大きさは20×20mmである。DNAプローブを固定するプローブ固定領域102は1個所で、10mmφである。周囲はテフロン(登録商標)系の撥水性樹脂103がコーティングされている。コーティングの厚さは、おおむね、50μmである。プローブ固定領域102には26塩基長のポリTの3’末端に5塩基長のランダム配列オリゴDNAが5’末端で結合されている。これは、ポリTだけではmRNAのハイブリダイゼーションの安定性が十分確保できないためである。プローブは細胞内のmRNAと容易にインタラクションするようにPNA(ペプチドヌクレイックアシド)でできている。PNAは通常のDNAのようにリン酸ジエステル結合に由来するマイナス荷電を持たないので、標的となるDNAとの間に静電的反発力が働かない。このため、ハイブリダイゼーションの効率が高くなる効果がある。
実施例2では抗原抗体反応による生体物質のマルチ検出について述べる。ここでは図1を参照して説明した基板と同一の基板を使用するものとする。プローブ固定領域102は、実施例2では、抗原抗体反応の反応部として使用され、反応部102に抗ヒト抗血清をアフィニティー精製したIgG分画を固定する。測定対象の血清中にはヒトアルブミンやヒトIgGが多量に含まれるので、これらが反応しないように、予め、反応部102は抗ヒトアルブミン抗体と抗ヒトIgG抗体を除去しておくことが必要である。このために、アフィニティー精製抗ヒト抗血清IgG分画をヒトアルブミンとヒトIgGで吸収したIgG分画を調製し、これを反応部102に固定し、余計な吸着席をフォスファチジルコリンでマスクする。次いで、反応部102を10mg/mlの牛血清アルブミンを含む0.15M NaCl、50mMリン酸ナトリウム緩衝液(PBS:pH7.4)で洗浄し、未反応のヒトIgGを除去する。
実施例1の簡易検出版として、低分解能のSEMや0.1μm程度の分解能のX線検出器を用いる方法について説明する。このような低分解の装置は卓上にすえつけることができるほどの小型で、しかも価格も通常のX線検出器つきSEMより安くなる効果がある。あるいは1μm2程度の範囲の元素分析を行う電子線マイクロプローブによる微小部X線分析法(electron probe X-ray microanalyser, EPMA)での解析例について説明する。分解能が0.1μm程度では、金ナノ粒子の粒子毎のカウントや元素分析像を得ることができない。この場合は、X線を当てる範囲の中の各元素の元素分析値を獲ることになる。本実施例では、各DNAプローブに対してあまり多くの種類の元素で標識することはできず、一つの粒子に標識として使用する元素は2〜3種で、しかもの量比の分解のは3種程度となる。あるいは、基本的に1種類の元素による標識の場合は、使用する元素の数だけ標識が可能であり、同時に分析できるDNAや生体物質は数十種類となる。
図4は本発明の実施例4の生体試料測定の概念を示す図である。実施例1と異なる点は、インデクシング用の粒子を用いることにある。シリコン基板101にはプローブは固定されていない。シリコン基板101は単に面積が規定された計測用の容器で、計測時にインデクシング粒子を固定するのに用いられる。大きさは20×20mmである。インデクシング粒子を固定するインデクシング粒子固定領域102は1個所で、3mmφである。基板101の上にSU8を塗布し、紫外線硬化により土手103を作成している。もちろんエッチングにより直接基盤を掘り下げて作成してもよい。土手103は液を保持できる構造であればよいが、後に述べるように保持する液体が70%アルコールを含む水溶液である場合もあるので、このケースでは少なくても150μmの高さとしたほうがよい。
上述した実施例3の手法をmRNAの混合物から直接あるいはcDNAとした後、これらを定量的に検出する場合に適用した例について説明する。
実施例4,5では、個別のプローブDNAを固定したインデクシング粒子と共通配列のポリTを持つ検出定量用粒子を用いたが、実施例6では更に特異性を上げるために、個別配列プローブ41a〜44aを持つインデクシング粒子41〜44と、インデクシング粒子に対応するプローブ41d〜44dを有する係数用標識粒子を用いる系に発展させることができる。これについて説明する。
実施例7では抗原抗体反応による生体物質のマルチ検出について図11を参照して述べる。
Claims (19)
- 複数の元素が包含される粒子の複数個を電子線で走査して得られる2次電子から前記粒子の電子線走査画像を得ること、
複数の元素が包含される粒子の複数個を電子線で走査して得られる2次電子から前記粒子の組成元素に応じた特異的な波長のX線から元素分析像を得ること、
前記電子線走査画像と前記元素分析像を対比して前記複数個の粒子のそれぞれと位置を特定することを特徴とする生体物質の検査法。 - 複数の元素が包含される粒子をDNAやタンパク質を標識する粒子とし、複数の元素が少なくても2種の遷移金属ないし半導体であることを特徴とする生体試料標識物。
- 前記粒子が10nmないし50nmφのサイズの範囲である請求項2記載の生体試料標識物。
- 前記粒子が10nmないし50nmφのサイズの範囲であり、且つ、粒子を構成する合金の元素組成の比率が種々異なるものとされて、粒径との組み合わせで多数の異なった標識物として分類できる請求項2記載の生体試料標識物。
- DNAを標識する粒子であって、少なくても2種の金属元素ないし半導体元素を含み、前記元素組成の比率が種々異なるものとされた一連の粒子で、その粒子がDNAプローブの配列毎に1対1に対応する形で使用されることを特徴とする生体試料標識物。
- 抗体を標識する粒子であって、少なくても2種の金属元素ないし半導体元素を含み、前記元素の元素組成の比率が種々異なるものとされた一連の粒子で、その粒子が特定のエピトープに反応する抗体毎に1対1に対応する形で使用されることを特徴とする生体試料標識物。
- 基板上に固定した生体試料と結合可能な生体物質を、少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素を含む粒子で標識することを特徴とする生体物質の標識法。
- 基板上に生体試料を固定する工程、前記生体試料と結合可能な生体物質を少なくても2種の金属元素ないし半導体元素を含む粒子で標識する工程、前記合金の粒子で標識された生体物質を前記生体試料に反応させる工程、前記基板上の前記生体試料に結合した生体物質を標識している粒子の元素分析を粒子毎に行う工程からなることを特徴とする生体物質の検査法。
- 基板上に生体試料を固定する工程、前記生体試料と結合可能な生体物質を少なくても2種の金属元素ないし半導体元素を含む粒子で標識する工程、前記合金の粒子で標識された生体物質を前記生体試料に反応させる工程、前記基板上の前記生体試料に結合した生体物質を標識している粒子を走査型電子顕微鏡の電子線で走査し特定の元素に由来する2次電子線のエネルギー分布を測定し粒子の位置と大きさを同定する工程、前記電子線で走査される前記粒子が発生する特性X線をエネルギー分散型特性X線検出器により検出して元素分析結果を得る工程からなる生体物質の検査法。
- 前記金属ないし半導体が、周期律表で原子番号79番までで43番を除く遷移金属および13番、31番、32番、49番、50番、51番、81番、82番、83番の金属、14番、33番、34番、52番の半導体のいずれかである請求項2ないし6のいずれかに記載の生体試料標識物。
- 前記金属ないし半導体が、周期律表で原子番号79番までで43番を除く遷移金属および13番、31番、32番、49番、50番、51番、81番、82番、83番の金属、14番、33番、34番、52番の半導体のいずれかである請求項7または8に記載の生体物質の標識法。
- 前記金属ないし半導体が、周期律表で原子番号79番までで43番を除く遷移金属および13番、31番、32番、49番、50番、51番、81番、82番、83番の金属、14番、33番、34番、52番の半導体のいずれかである請求項9記載の生体物質の検査法。
- 所定のサイズの粒子であって、少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素の混合物で構成され、該粒子の表面に検出すべき生体試料と相補結合する塩基配列を持つプローブが固定されている生体物質の検査のための粒子。
- 前記元素の組成比率を異にする複数の粒子のそれぞれに対して、粒子毎に異なったプローブが固定されている請求項13記載の生体物質の検査のための粒子。
- 前記粒子が0.5μmないし5μmmの範囲のものである請求項13あるいは14記載の生体物質の検査のための粒子。
- 前記複数の粒子のそれぞれが、生体試料の特定のエピトープに反応する抗体毎に1対1で対応するものとされた請求項14記載の生体物質の検査のための粒子。
- 少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素の混合物で構成された所定のサイズの粒子の元素の組成比率を異にする複数の粒子のそれぞれに対して、粒子毎に異なった生体物質に親和性のある種々リガンドを1対1で対応して固定した第1の粒子群と、前記生体物質を第2の粒子で標識するとともに各々のリガンドと相補結合させ、
前記第1の粒子群の各粒子を電子線で走査し、得られる2次電子から前記粒子の電子線走査画像を得て、
前記第1の粒子群を電子線で走査して得られる2次電子から前記粒子の組成元素に応じた特異的な波長のX線から元素分析像を得て、
前記電子線走査画像と前記元素分析像を対比して前記複数個の第1の粒子のそれぞれと位置を特定し、
前記第2の粒子数をカウントして、前記複数個の第1の粒子のそれぞれにリガンドしている生体物質の量を評価することを特徴とする生体物質の検査法。 - 前記少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素の混合物で構成された所定のサイズの粒子に用いる複数種の元素が、Sc、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Nb、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Tl、Bi、Thのいずれかである請求項13記載の生体物質の検査のための粒子。
- 少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素の混合物で構成された所定のサイズの粒子の元素の組成比率を異にする複数の粒子のそれぞれに対して、粒子毎に異なった生体物質に親和性のある種々リガンドを1対1で対応して固定した第1の粒子群と、前記生体物質を第2の粒子で標識するとともに各々のリガンドと相補結合させて、第1の粒子群とともに除去すること、
少なくても2種の遷移金属元素ないし半導体元素の混合物で構成された所定のサイズの粒子の元素の組成比率を異にする複数の粒子のそれぞれに対して、前記第1の粒子の生体物質に親和性のある種々リガンドとは異なった生体物質に親和性のある種々リガンドを1対1で対応して固定した第2の粒子群と、前記生体物質を第3の粒子で標識するとともに各々のリガンドと相補結合させ、
前記第1の粒子群の各粒子を電子線で走査し、得られる2次電子から前記粒子の電子線走査画像を得て、
前記第2の粒子群を電子線で走査して得られる2次電子から前記粒子の組成元素に応じた特異的な波長のX線から元素分析像を得て、
前記電子線走査画像と前記元素分析像を対比して前記複数個の第2の粒子のそれぞれと位置を特定し、
前記第3の粒子数をカウントして、前記複数個の第2の粒子のそれぞれにリガンドしている生体物質の量を評価することを特徴とする生体物質の検査法。
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