JP2006201119A

JP2006201119A - 固相担体

Info

Publication number: JP2006201119A
Application number: JP2005015543A
Authority: JP
Inventors: Yuuko Saida; 有子才田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-01-24
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】固相担体の方向に起因して起こりうる生体関連物質の検出間違いを防止するための固相担体を提供する。
【解決手段】
ＤＮＡチップ１０は多数のプローブ１１を有し、プローブ１１は、四角形（正方形）のプローブ領域内に、一部分を除いて配置されている。プローブが配置されていない一部分は、回転に対して対称性を有さず、回転中心を通る線に対して線対称でない。具体的には、プローブ１１は、１２×１２の格子状配列に、上から５列目で左側の５つを除いて配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相担体に関する。

生体関連物質を検出するためのプローブが固相化された固相担体として、例えば、ＤＮＡチップが知られている。ＤＮＡチップは、ＤＮＡチップ上にスポッティングされたオリゴＤＮＡプローブと蛍光標識サンプル溶液とを反応させ、蛍光強度としてシグナル検出を行なっている。

例えば国際公開第０３／００５０１３号は、多孔質材料の基板にプローブを固相化して形成されたＤＮＡチップを開示している。このシグナル検出は、蛍光を検出することにより行なう。
国際公開第０３／００５０１３号

ＤＮＡチップを用いて適切な結果を得るためには、検出した結果から、プローブの配置が確実にわかる必要がある。ＤＮＡチップは、スライドガラスを基板として用いられることが多く、四角い基板上に四角い範囲でスポットを打つことが一般的である。この形状の場合、上下方向がわかれば、方向を間違えることなく取り付けることができる。

国際公開第０３／００５０１３号は、固相担体が円形をしており、この固相担体を固定するハウジング部も円形をしている例をあげている。ハウジング部への取り付けを考えたとき、円形という形状は、取り付けも容易で、勘合もしやすい。しかし、国際公開第０３／００５０１３号では、プローブ配列の方向を指示する個所はなく、またプローブ配列も特に規定がないため、どちらがどの方向なのかを知るすべがない。このため、多孔質基板にプローブを固相化する際に方向を間違えてしまった場合や、チップの取り付け方向が回転してしまった場合、違ってしまったことを測定の際に検出することができない。方向が検出できないことは、間違った結果が得られてしまう原因となる。

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、固相担体の方向に起因して起こりうる生体関連物質の検出間違いを防止するための固相担体を提供することである。

本発明は、生体関連物質を検出するための多数のプローブが固相化された固相担体に向けられている。

本発明による固相担体では、多数のプローブが、固相担体の方向の検出を可能にする配列パターンで配置されている。

本発明による別の固相担体では、多数のプローブが、固相担体の方向と反転に影響されることなく、生体関連物質の検出を可能にする配列パターンで配置されている。

本発明の固相担体によれば、固相担体の方向に起因する生体関連物質の検出間違いの発生が防止される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

第一実施形態
本実施形態は、多数のプローブが固相担体の方向の検出を可能にする配列パターンで配置されている円形の固相担体であるＤＮＡチップに向けられている。より詳しくは、プローブの配列パターンが回転に対して対称性を有していないＤＮＡチップ、特にプローブの配列パターンが線対称でないＤＮＡチップに向けられている。

本明細書において、「回転に対して対称性を有していない」という表現は、配列パターンが位置する面内での回転において、３６０度未満の回転によって重なることがないことを意味するものとする。

図１は、本発明の第一実施形態によるＤＮＡチップを示している。図１に示されるように、ＤＮＡチップ１０は多数のプローブ１１を有し、プローブ１１は、四角形（正方形）のプローブ領域内に、一部分を除いて配置されている。プローブが配置されていない一部分は、回転に対して対称性を有さず、回転中心を通る線に対して線対称でない。具体的には、プローブ１１は、１２×１２の格子状配列に、上から５列目で左側の５つを除いて配置されている。

このＤＮＡチップ１０では、プローブ１１が回転に対して対称性を有していない配列パターンで配置されているので、得られた画像から配列パターンの形を識別し、設計の配列パターンと比較することにより、配列パターンの方向すなわちＤＮＡチップ１０の方向を検出することができる。

さらに、例えば、得られた配列パターンと設計の配列パターンとが回転によって合致するかどうかを判断することにより、ＤＮＡチップ１０が反転しているかどうかも検出することができる。

このようにＤＮＡチップ１０の方向と反転（おもてうら）とがわかるので、どのスポットがどのプローブであるかの対応が容易にでき、生体関連物質であるＤＮＡを適切に検出することができる。

図１のＤＮＡチップ１０は、１２×１２の格子状配列のうち、上から５列目で左側の５つが抜けている配列パターンであるが、配列パターンはこれに限定されるものではない。配列パターンは、回転に対して対称性を有しておらず、さらに線対称でなければ、どのような配列パターンであってもよい。

図２は、本発明の第一実施形態による別のＤＮＡチップを示している。図２に示されるように、ＤＮＡチップ２０は多数のプローブ２１を有し、プローブ２１は、四角形（正方形）のプローブ領域と、四角形のプローブ領域の外に位置する領域とに配置されている。より詳しくは、四角形のプローブ領域の外に位置する領域は、線対称でない形状をしている。具体的には、プローブ２１は、１２×１２の格子状に配置されているとともに、その外側の一個所にＬ字状に配置されている。

このＤＮＡチップ２０においても、プローブ２１は回転に対して対称性を有していない配列パターンで配置されているので、得られた画像から配列パターンの形を識別し、設計の配列パターンと比較することにより、配列パターンの方向すなわちＤＮＡチップ２０の方向を検出することができる。具体的には、四角形のプローブ領域の外にあるＬ字状パターンを探し、これが上方にくる回転の方向と角度を算出すればよい。例えば、Ｌ字状パターンが３時の方向にある場合には、ＤＮＡチップ２０を反時計回りに９０度回転させればよい。

さらに、得られた配列パターンと設計の配列パターンとが回転によって合致するかどうかを判断することにより、ＤＮＡチップ２０が反転しているかどうかも検出することができる。あるいは、四角形のプローブ領域の外にあるＬ字状パターンの形状は、線対称でない形状をしているので、Ｌ字状パターンの形状を認識することによっても、ＤＮＡチップ２０が反転しているかどうかも検出することもできる。

このようにＤＮＡチップ２０の方向と反転（おもてうら）とがわかるので、どのスポットがどのプローブであるかの対応が容易にでき、生体関連物質であるＤＮＡを適切に検出することができる。

図２のＤＮＡチップ２０では、四角形のプローブ領域の外にプローブ２１が配置される領域はＬ字状の形状をしているが、その形状はこれに限定されるものではない。例えば、四角形のプローブ領域の外に位置する領域は、線対称でない形状であれば、どのような形状であってもよい。あるいは、四角形のプローブ領域の外に位置する領域は、四角形のプローブ領域を線対称に横切る線から外れた位置にありさえいれば、線対称でない形状である必要もなく、どのような形状であってもよい。

第二実施形態
本実施形態は、多数のプローブが固相担体の方向の検出を可能にする配列パターンで配置されている円形の固相担体であるＤＮＡチップに向けられている。より詳しくは、プローブの配列パターンが回転に対して対称性を有していないＤＮＡチップ、特にプローブの配列パターンが一軸に対してのみ線対称であるＤＮＡチップに向けられている。

図３は、本発明の第二実施形態によるＤＮＡチップを示している。図３に示されるように、ＤＮＡチップ３０は多数のプローブ３１を有し、プローブ３１は、四角形（正方形）のプローブ領域内に、四隅の一個所を除いて配置されている。具体的には、プローブ３１は、１２×１２の格子状配列に、右下の角の１つを除いて配置されている。従って、プローブ３１の配列パターンは、プローブ３１の有無に関して、左４５度に傾いた軸３７に対してのみ線対称である。

次にＤＮＡチップ３０における方向修正のための回転の方向と角度の算出手順を示す。まず、すべてのプローブ３１の輝度を取得する。その結果、四角形のプローブ領域の一番外側で輝度の値が０の部分が、プローブが配置されていない部分（右下の角）である。従って、輝度の値が０の部分を目印に、画像を回転させて再計算すればよい。例えば、３時の方向の輝度が０である場合には、時計回りに４５度回転させれば、設計通りの配置になる。また、行方向をＡ〜Ｌで、列方向を１〜１２で表すとすると、プローブが配置されていない部分の座標はＬ１２であるはずなので、輝度が０の部分をＬ１２とし、それに対して対角に位置するプローブの座標がＡ１であり、そこから時計回りに次の角に位置するプローブの座標がＡ１２、反時計回りに次の角に位置するプローブの座標がＬ１、というふうに、プローブ３１の座標を配置しなおすことによっても、設計通りの配置を得ることができる。

プローブ３１が配置されない部分は、右下の角に限らず、左上、右上、左下のいずれでもよい。また、プローブ３１が配置されない部分は一個所でなく三個所でもよく、プローブ３１の配列パターンが有無に関して一軸に対してのみ線対称になればよい。

また、図３の場合の左上、右上、左下にどのようなサンプルに対しても必ず明るく光るプローブを配置すると、より効果的である。このようなプローブを配置しておくと、もしも実験がうまくいかずに、光らないプローブがあるときにも、確実に四角の形状を認識することが可能であるので、方向の識別を必ず行なうことができる。

図４は、本発明の第二実施形態による別のＤＮＡチップを示している。図４に示されるように、ＤＮＡチップ４０は多数のプローブ４１を有し、プローブ４１はホームベース形状のプローブ領域に配置されている。従って、プローブ４１の配列パターンは、プローブ４１の有無に関して、軸４７に対してのみ線対称である。

ＤＮＡチップ４０では、得られた画像から配列パターンの形を識別し、設計の配列パターンと比較することにより、配列パターンの方向すなわちＤＮＡチップ４０の方向を検出することができる。

図４のＤＮＡチップ４０では、プローブ４１はホームベース形状のプローブ領域に配置されているが、プローブ領域の形状はこれに限定されるものではない。例えば、プローブ領域の形状は、プローブ４１の有無に関して線対称であれば、どのような形状であってもよい。

図５は、本発明の第二実施形態によるさらに別のＤＮＡチップを示している。図５に示されるように、ＤＮＡチップ５０は多数のプローブ５１を有し、プローブ５１は、四角形（正方形）のプローブ領域に配置されており、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブ５１ａと５１ｂのうち、一つのプローブ５１ｂの径が他の三つのプローブ５１ａの径と異なっている。具体的には、プローブ５１は１２×１２の格子状配列に配置されており、四隅に位置する四つのプローブ５１ａと５１ｂのうち、一つのプローブ５１ｂの径が他の三つのプローブ５１ａの径の半分以下である。従って、プローブ５１の配列パターンは、プローブ５１の大きさに関して、左４５度に傾いた軸５７に対してのみ線対称である。

次にＤＮＡチップ５０における方向修正のための回転の方向と角度の算出手順を示す。まず、すべてのプローブ５１の輝度を取得する。その結果、四角形のプローブ領域の四隅に位置しており直径（または半径）が他のものに比べ半分以下の部分が、プローブ５１ｂが位置している部分である。この部分を目印に、画像を回転させて再計算すればよい。例えば、３時の方向のプローブ径が半分以下である場合には、時計回りの方向に４５度回転させれば、設計通りの配置になる。また、行方向をＡ〜Ｌで、列方向を１〜１２で表すとすると、プローブ５１ｂの部分の座標はＬ１２であるはずなので、このプローブ座標をＬ１２とし、それに対して対角に位置するプローブ５１ａの座標がＡ１であり、そこから時計回りに次の角に位置するプローブ５１ａの座標がＡ１２、反時計回りに次の角に位置するプローブ５１ａの座標がＬ１、というふうに、プローブの座標を配置しなおすことによっても、設計通りの配置を得ることができる。

他のプローブと大きさが異なるプローブの配置位置は、右下に限らず、左上、右上、左下のいずれでもよい。また、大きさが異なるプローブが配置される個所は一個所でなく三個所でもよく、プローブ５１の配列パターンが大きさに関して一軸に対してのみ線対称になればよい。

第三実施形態
本実施形態は、多数のプローブが固相担体の方向の検出を可能にする配列パターンで配置されている円形の固相担体であるＤＮＡチップに向けられている。より詳しくは、プローブの配列パターンが種類に関して一軸に対してのみ線対称であるＤＮＡチップに向けられている。

図６は、本発明の第三実施形態によるＤＮＡチップを示している。図６に示されるように、ＤＮＡチップ６０は多数のプローブ６１を有し、プローブ６１は、四角形（正方形）のプローブ領域に配置されており、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブ６１のうち、三つのプローブ６１ｂの種類が他の一つのプローブ６１ａの種類と異なっている。具体的には、プローブ６１は１２×１２の格子状配列に配置されており、四角形のプローブ領域の角に位置する三つのプローブ６１ｂだけが他のすべてのプローブ６１ａと種類が異なっている。従って、プローブ６１の配列パターンは、プローブ６１の種類に関して、左４５度に傾いた軸６７に対してのみ線対称である。

例えば、プローブ６１ａは、色素Ａで蛍光標識されたサンプルに対してハイブリダイゼーションが起こるプローブであり、プローブ６１ｂは、色素Ｂで蛍光標識されたサンプルに対してもハイブリダイゼーションが起こるプローブである。つまり、三つのプローブ６１ｂは二種類の色素で蛍光標識された二種類のサンプルの両方と反応するプローブであり、他のプローブ６１ａは二種類のサンプルの一方だけと反応するプローブである。

ＤＮＡチップ６０に対して色素Ａと色素Ｂのそれぞれの蛍光輝度を測定すると、色素Ａについてはすべてのプローブ６１が発光する画像が得られ、色素Ｂについてはプローブ６１ｂだけが発光する画像が得られる。色素Ｂについての画像において、プローブが左上と右上と左下に配置される方向が設計時の方向となる。例えば、色素Ｂについての画像から、時計回りに９０度回転させれば方向を修正できることがわかったら、同様に色素Ａについての画像も時計回りに９０度回転させたうえで蛍光輝度を取得すれば、設計通りのプローブ位置で測定できる。

図６のＤＮＡチップ６０では、方向検出のためのプローブ６１ｂは、四角形のプローブ領域の四隅の三個所に配置されているが、一個所だけに配置されてもよく、プローブ６１の配列パターンが種類に関して一軸に対してのみ線対称になればよい。

図７は、本発明の第三実施形態による別のＤＮＡチップを示している。図７に示されるように、ＤＮＡチップ７０は多数のプローブ７１〜７６を有し、プローブ７１〜７６は四角形（長方形）のプローブ領域に配置されている。具体的には、プローブ７１〜７６は１２×１１の格子状配列に配置されている。プローブ７１〜７６は６種類のプローブを含んでおり、同じ種類のプローブは直線的に並んでいる。さらにプローブ７１〜７６は、同じ種類のプローブ列を二つずつ含んでおり、同じ種類のプローブ列は左右対称に位置している。従って、プローブ７１〜７６は、プローブ７１〜７６の種類ごとに、軸７７に対してのみ線対称に配置されている。

ＤＮＡチップ７０では、プローブ領域が横長であることがわかっているので、方向を修正するには、プローブ領域の形状を認識して横長になるように回転させるだけでよい。同じ種類のプローブは線対称に配置されているので、上下方向は考慮する必要がない。

また、ＤＮＡチップ７０が反転しても、有無だけでなく種類をも考慮したプローブ７１〜７６の配列パターンは変わらないので、ＤＮＡチップ７０の反転に影響されない。

図７のＤＮＡチップ７０は、プローブ領域が長方形であるが、プローブ領域は正方形であってもよく、その場合には、直線的に並んでいる特定のプローブの蛍光輝度に基づいて方向を修正すればよい。要は、プローブ７１〜７６の配列パターンが種類に関して一軸に対してのみ線対称になればよい。

第四実施形態
本実施形態は、多数のプローブが固相担体の方向と反転に影響されることなく生体関連物質の検出を可能にする配列パターンで配置されている円形の固相担体であるＤＮＡチップに向けられている。

図８は、本発明の第四実施形態によるＤＮＡチップを示している。図８に示されるように、ＤＮＡチップ８０は多数のプローブ８１〜８５を有し、プローブ８１〜８５は複数の種類のプローブを含んでおり、種類ごとに同心円上に配置されている。

ＤＮＡチップ８０では、同じ種類のプローブが同心円上に配置されているので、ＤＮＡチップ８０が回転しても、有無だけでなく種類をも考慮したプローブ８１〜８５の配列パターンは変わらない。さらに、有無だけでなく種類をも考慮したプローブ８１〜８５の配列パターンは、ＤＮＡチップ８０が反転しても変わらない。このため、ＤＮＡチップ８０の方向と反転（おもてうら）に関係なく、プローブ８１〜８５の配列パターンの方向を修正する必要がない。従って、内側または外側からそれぞれの円を検出するだけでよい。また、画像を回転させるといった処理が不要であるため、画像処理にかかる負荷が少なくて済む。

図８のＤＮＡチップ８０では、プローブ領域が円形であるが、円形でなくても、回転しても配置が変わらない形状であれば、どのような配置であってもよい。

以上の実施の形態は、ＤＮＡチップを用い生体関連物質として核酸を検出する場合について説明した。ここで、核酸にはｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｃＲＮＡ、ＲＮＡなどが挙げられ、他の生体関連物質にはホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アプザイム、その他のタンパク質を検出する場合にも、本発明の固相担体を同様に適用することが可能である。

本発明の第一実施形態によるＤＮＡチップを示している。本発明の第一実施形態による別のＤＮＡチップを示している。本発明の第二実施形態によるＤＮＡチップを示している。本発明の第二実施形態による別のＤＮＡチップを示している。本発明の第二実施形態によるさらに別のＤＮＡチップを示している。本発明の第三実施形態によるＤＮＡチップを示している。本発明の第三実施形態による別のＤＮＡチップを示している。本発明の第四実施形態によるＤＮＡチップを示している。

符号の説明

１０…ＤＮＡチップ、１１…プローブ、２０…ＤＮＡチップ、２１…プローブ、３０…ＤＮＡチップ、３１…プローブ、３７…軸、４０…ＤＮＡチップ、４１…プローブ、４７…軸、５０…ＤＮＡチップ、５１…プローブ、５１ａ…プローブ、５１ｂ…プローブ、５７…軸、６０…ＤＮＡチップ、６１…プローブ、６１ａ…プローブ、６１ｂ…プローブ、６７…軸、７０…ＤＮＡチップ、７１〜７６…プローブ、７７…軸、８０…ＤＮＡチップ、８１〜８５…プローブ。

Claims

生体関連物質を検出するための多数のプローブが固相化された固相担体であり、多数のプローブは、固相担体の方向の検出を可能にする配列パターンで配置されている、固相担体。
請求項１において、プローブの配列パターンが回転に対して対称性を有していない、固相担体。
請求項２において、プローブの配列パターンが線対称でない、固相担体。
請求項３において、多数のプローブは、四角形のプローブ領域内に、一部分を除いて配置されており、プローブが配置されていない一部分は、回転に対して対称性を有さず、回転中心を通る線に対して線対称でない、固相担体。
請求項３において、多数のプローブは、四角形のプローブ領域と、四角形のプローブ領域の外に位置する領域とに配置されている、固相担体。
請求項２において、プローブの配列パターンが一軸に対してのみ線対称である、固相担体。
請求項６において、プローブの配列パターンがプローブの有無に関して一軸に対してのみ線対称である、固相担体。
請求項７において、多数のプローブは、四角形のプローブ領域内に、四角形のプローブ領域の四隅の一個所を除いて配置されている、固相担体。
請求項７において、多数のプローブは、ホームベース形状のプローブ領域に配置されている、固相担体。
請求項６において、プローブの配列パターンがプローブの大きさに関して一軸に対してのみ線対称である、固相担体。
請求項１０において、多数のプローブは四角形のプローブ領域に配置されており、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブのうち、一つのプローブの径が他の三つのプローブの径と異なっている、固相担体。
請求項１１において、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブのうち、一つのプローブの径が他の三つのプローブの径の半分以下である、固相担体。
請求項１において、プローブの配列パターンがプローブの種類に関して一軸に対してのみ線対称である、固相担体。
請求項１３において、多数のプローブは四角形のプローブ領域に配置されており、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブのうち、三つのプローブの種類が他の一つのプローブの種類と異なっている、固相担体。
請求項１４において、四角形のプローブ領域の四隅に位置する四つのプローブのうちの三つのプローブは二種類の色素で蛍光標識された二種類のサンプルの両方と反応するプローブであり、他の一つのプローブは二種類のサンプルの一方だけと反応するプローブである、固相担体。
請求項１３において、多数のプローブは、四角形のプローブ領域に、種類ごとに一軸に対してのみ線対称に配置されている、固相担体。
請求項１６において、プローブ領域が長方形である、固相担体。
生体関連物質を検出するための多数のプローブが固相化された固相担体であり、多数のプローブは、固相担体の方向と反転に影響されることなく、生体関連物質の検出を可能にする配列パターンで配置されている、固相担体。
請求項１８において、多数のプローブは、種類ごとに同心円上に配置されている、固相担体。