JP2006262797A - Method for detection of genetic expression using capillary array - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for analyzing genetic expression, sensitively carried out by using a small amount of a nucleic acid probe, safety because the method is free from use of a radio isotope. <P>SOLUTION: The invention relates to the method for detection of genetic expression comprising a step immobilizing a probe which contains a first labeling substance and complimentary to the target gene, on a capillary array, a step producing a labeled nucleic acid by reopening an extension reaction by an extension reaction solution to take in a second labeling substance to a nuclei isolated from a cell, a step extracting the labeled nucleic acid, a step hybridizing the probe with the labeled nucleic acid by introducing the labeled nucleic acid into the capillary array, a step decomposing the probe which does not hybridizes by a single chain specific nuclease, a step removing the decomposed product from the capillary array and a step detecting remaining first and/or second labeling substance. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、遺伝子発現を測定すべき対象細胞中で発現されつつある遺伝子を解析する核run onアッセイ法に関する。   The present invention relates to a nuclear run on assay method for analyzing a gene that is being expressed in a target cell whose gene expression is to be measured.

遺伝子の転写量を測定する方法として核run onアッセイが知られている。この方法は、単離した核を用いてインビトロで転写を継続させた場合には、新たな転写開始は起こらないとの現象に基づいている。即ち、これは核の単離前にすでに転写の始まっていたRNA鎖のみが伸長することを意味している。従って、単離核での転写産物を32Pで標識し、標識されたRNAを特定のプローブで検出すれば、核を細胞から単離した瞬間にその遺伝子がどの程度転写されていたかなどの情報を知ることができる。より具体的な適用例としては、薬剤、ホルモン、サイトカイン、環境汚染物質などの刺激に対する細胞の遺伝子発現への影響を知ることができる。 A nuclear run on assay is known as a method for measuring the amount of gene transcription. This method is based on the phenomenon that new transcription initiation does not occur when transcription is continued in vitro using an isolated nucleus. In other words, this means that only RNA strands that have already started transcription before isolation of the nucleus are elongated. Therefore, if the transcript in the isolated nucleus is labeled with 32 P and the labeled RNA is detected with a specific probe, information such as how much the gene was transcribed at the moment the nucleus was isolated from the cell Can know. As a more specific application example, it is possible to know the influence on the gene expression of a cell to stimuli such as drugs, hormones, cytokines, and environmental pollutants.

従来の核run onアッセイは、一般的には次のような工程をへて解析されるものである。即ち、測定したい遺伝子の配列を含むプラスミドDNA(5〜10μg程度)などをアルカリ処理して一重鎖DNAとし、それを中和させてからニトロセルロースフィルターなど核酸を吸着するフィルターに吸着させる。このフィルターを、80℃で3時間乾熱処理し固定化する。このフィルターに吸着したDNAが試験する対象を検出するプローブとなる。次に、試験対象である細胞から核を単離し、単離した核に32P−UTPなどのラジオアイソトープを添加して標識RNAを合成させる。次に標識したRNAを調製し、それを前記プラスミドDNAを吸着したフィルターと反応させて特異的なハイブリダイゼーションを生じせしめ、洗浄後オートラジオグラフィーでハイブリダイゼーションを検出する。 Conventional nuclear run on assays are generally analyzed through the following steps. That is, plasmid DNA (about 5 to 10 μg) containing the gene sequence to be measured is alkali-treated to give single-stranded DNA, neutralized, and adsorbed on a filter that adsorbs nucleic acid such as a nitrocellulose filter. This filter is fixed by heat treatment at 80 ° C. for 3 hours. The DNA adsorbed on the filter serves as a probe for detecting an object to be tested. Next, nuclei are isolated from the cells to be tested, and radioisotopes such as 32 P-UTP are added to the isolated nuclei to synthesize labeled RNA. Next, labeled RNA is prepared and reacted with a filter adsorbed with the plasmid DNA to cause specific hybridization. After washing, hybridization is detected by autoradiography.

以上のように従来の核run onアッセイは、大量の核酸を必要とする。また、標識には、32Pなどのラジオアイソトープが一般的に用いられており、被爆等の健康や環境への影響が懸念される。また、ラジオアイソトープの取り扱いには特別な施設を必要とする。 As described above, the conventional nuclear run on assay requires a large amount of nucleic acid. In addition, the labeling, radioisotopes such as 32 P are generally used, impact on the health and environmental exposure, and the like are concerned. In addition, handling of radioisotopes requires special facilities.

本発明の課題は、少量の核酸プローブにより高感度で実施でき、ラジオアイソトープを使用しないことから安全且つ簡便に実施できる遺伝子発現を解析するための核run onアッセイを提供することである。   An object of the present invention is to provide a nuclear run on assay for analyzing gene expression that can be carried out with high sensitivity with a small amount of nucleic acid probe and that can be carried out safely and simply because no radioisotope is used.

本発明は以下の手段によって、本発明の課題を解決するものである。即ち、
遺伝子発現を測定すべき対象細胞中で発現されつつある遺伝子を、キャピラリアレイを用いて検出する方法であって、
特定のターゲット遺伝子に対して相補的で且つ第一標識物質を結合されたプローブを、キャピラリアレイが具備する複数のキャピラリ構造内の反応部に固相化する固相化工程と;
前記細胞より単離した核に、第二標識物質を結合させたヌクレオチドが伸長鎖中に取り込まれるように調製された伸長反応溶液を反応させて、前記核の単離の際に伸長途中であったRNAの伸長反応を行うことにより、第二標識物質で標識した標識化核酸を作出する核酸標識工程と;
上記工程処理後、前記標識化核酸を適切な溶液中に抽出する抽出工程と;
上記工程処理後、前記標識化核酸を前記キャピラリアレイ中の前記反応部に導入することによって、前記プローブと、前記ターゲット遺伝子に対応する標識化核酸とをハイブリダイズさせて、相補的な二本鎖核酸を形成させるハイブリダイゼーション工程と;
上記工程処理後、相補的な二本鎖核酸を形成しなかった前記プローブを、塩基対を形成していない一本鎖核酸の部分に特異的に作用する核酸分解酵素を含む酵素処理溶液で、適切な反応条件下において特異的に分解反応させる分解工程と;
上記工程処理後、前記第一標識物質を含む前記プローブの分解産物を、前記反応部から除去する分解後洗浄工程と;
上記工程処理後、前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出できる検出手段によって、前記反応部に残存する前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出する検出工程とを具備し、
キャピラリー毎に異なる条件制御下で、複数の試料について並行して上記工程を進行させることを特徴とする方法を提供する。
The present invention solves the problems of the present invention by the following means. That is,
A method for detecting a gene being expressed in a target cell whose gene expression is to be measured using a capillary array,
A solid phase immobilization step of immobilizing a probe complementary to a specific target gene and bound with a first labeling substance in a reaction section in a plurality of capillary structures included in the capillary array;
The nucleus isolated from the cells is allowed to react with an extension reaction solution prepared so that nucleotides bound to the second labeling substance are incorporated into the extension chain. A nucleic acid labeling step of producing a labeled nucleic acid labeled with a second labeling substance by performing an extension reaction of the RNA;
An extraction step of extracting the labeled nucleic acid into an appropriate solution after the above-mentioned step treatment;
After the above process, the labeled nucleic acid is introduced into the reaction section in the capillary array, so that the probe and the labeled nucleic acid corresponding to the target gene are hybridized to form a complementary double strand. A hybridization step to form nucleic acids;
After the above process, the probe that did not form a complementary double-stranded nucleic acid is an enzyme-treated solution containing a nucleolytic enzyme that specifically acts on a portion of a single-stranded nucleic acid that does not form a base pair. A decomposing step that specifically decomposes under appropriate reaction conditions;
A post-decomposition washing step for removing the degradation product of the probe containing the first labeling substance from the reaction part after the process step;
A detection step of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance remaining in the reaction part by a detecting means capable of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance after the above-mentioned process treatment; Comprising
Provided is a method characterized in that the above steps are performed in parallel for a plurality of samples under different condition control for each capillary.

遺伝子発現を解析するための核run onアッセイを、少量の核酸プローブにより高感度で実施でき、ラジオアイソトープを使用しないことから安全且つ簡便に実施できる。また、前記アッセイを、複数の試験対象の試料について同時に、しかも各種の反応条件を制御して処理可能で、更に大量の結果を同時に検出可能で、これらの処理および検出を単一の構造体中で行うことができる。   The nuclear run on assay for analyzing gene expression can be carried out with high sensitivity using a small amount of nucleic acid probe, and can be carried out safely and simply because no radioisotope is used. In addition, the assay can be processed simultaneously on a plurality of samples to be tested, while controlling various reaction conditions, and a large amount of results can be detected simultaneously. These processes and detections can be performed in a single structure. Can be done.

更に、遺伝子発現を解析するための核run onアッセイに使用する反応前のプローブに関して、その品質に影響する担体への固相化状態を容易に検定できる。   Furthermore, regarding the pre-reaction probe used in the nuclear run on assay for analyzing gene expression, it is possible to easily test the immobilized state on the carrier that affects the quality.

本発明は、ヌクレアーゼ・プロテクション・アッセイ(Nuclease Protection Assay)に類似した手法をキャピラリアレイを使用して実施することにより本発明の課題を解決するものである。   The present invention solves the problems of the present invention by performing a technique similar to a nuclease protection assay using a capillary array.

本発明を図1を参照して簡単に説明する。図1のプローブAおよびプローブBは、それぞれ異なるターゲット遺伝子に含まれる配列と相補的な配列を有しているプローブである。また、図中のターゲットはプローブAと相補的な配列を有する核酸を意味している。図中の(a)は、キャピラリアレイ中にプローブAおよびプローブBが固相化された状況を示している。(b)では、プローブAに相補的なターゲット核酸が、プローブAとハイブリダイズした状況を示している。(c)では、ターゲット核酸とハイブリダイズしないプローブBが分解されて、プローブB中に含まれていた標識ヌクレオチドが遊離した状況を示している。本発明は、このようにターゲット核酸とハイブリダイズしたプローブのみがキャピラリアレイ中に残ることを利用して標的となる核酸が試料中に存在するか否かを検出する方法である。   The present invention will be briefly described with reference to FIG. Probe A and probe B in FIG. 1 are probes having sequences complementary to sequences contained in different target genes. The target in the figure means a nucleic acid having a sequence complementary to probe A. (A) in the figure shows a state in which the probe A and the probe B are solid-phased in the capillary array. (B) shows a situation in which a target nucleic acid complementary to probe A is hybridized with probe A. (C) shows a situation in which the probe B that does not hybridize with the target nucleic acid is decomposed, and the labeled nucleotide contained in the probe B is released. The present invention is a method for detecting whether or not a target nucleic acid is present in a sample by utilizing the fact that only the probe hybridized with the target nucleic acid remains in the capillary array.

以下に本発明の詳細を説明する。
[キャピラリアレイ]
DNAマイクロアレイは、大量解析、検出感度の向上、マイクロ化によるサンプルの節約、データ取得の自動化、およびデータ処理による簡便化などが達成されると期待されている技術である。現在DNAマイクロアレイを用いて行われている遺伝子発現解析法は、2つのサンプル中に存在する特定遺伝子の発現比率の差異を比較するような解析法が主流である。この解析法は、2つのmRNAサンプル各々を異なる波長の蛍光を発する蛍光物質で標識したヌクレオチド(Cy3-dUTPまたはCy5-dUTPなどの)の存在下で逆転写することにより異なる蛍光物質で標識し、それらを前記アレイ上に固相化されたDNAプローブに競合的にハイブリダイゼーションさせ、両者の蛍光を測定するものである。
Details of the present invention will be described below.
[Capillary array]
DNA microarrays are technologies that are expected to achieve mass analysis, improved detection sensitivity, sample saving by microfabrication, automation of data acquisition, and simplification by data processing. Currently, gene expression analysis methods currently performed using a DNA microarray are mainly analysis methods that compare differences in the expression ratios of specific genes present in two samples. This analysis method labels each of the two mRNA samples with a different fluorescent material by reverse transcription in the presence of a nucleotide (such as Cy3-dUTP or Cy5-dUTP) labeled with a fluorescent material that fluoresces at different wavelengths, They are hybridized competitively with DNA probes immobilized on the array, and the fluorescence of both is measured.

キャピラリアレイ(DNAキャピラリ、DNAキャピラリアレイなどとも呼称される)は、前記DNAマイクロアレイに改良をくわえたものであり、例えば特開平11−75812号公報、特開2001−136963号公報などに開示されている。   A capillary array (also referred to as a DNA capillary, a DNA capillary array, etc.) is an improvement over the DNA microarray, and is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-75812 and 2001-136963. Yes.

《キャピラリアレイの特長》
キャピラリアレイは、単一の基板上でキャピラリーの数と同数の試料(例えば、各個体の細胞から抽出した核酸)を測定することが可能であり、多検体を同時に比較することが出来る。また、分注操作、洗浄操作等の送液などを自動化することが容易である。さらに、キャピラリー内の温度を各キャピラリ毎に制御することも可能である。
<Features of capillary array>
The capillary array can measure the same number of samples as the number of capillaries on a single substrate (for example, nucleic acids extracted from cells of each individual), and can simultaneously compare multiple samples. Moreover, it is easy to automate liquid feeding operations such as dispensing operations and cleaning operations. Furthermore, it is possible to control the temperature in the capillary for each capillary.

キャピラリアレイは、例えば図2に例示されるような特徴を有する。図2のキャピラリアレイは、一端に溶液注入口6を他端に溶液排出口7を、さらにその内部にプローブ5を有するキャピラリ形状の空間4(以後、キャピラリ空間と称する)が、基板本体3上に複数(7本)備えられ、それらを覆うように基板上部2を配置し、注入口連結部8と排出口連結部9とで一体構造に連結してキャピラリアレイ1を構成している。更に、キャピラリアレイ1の下部には、基板の温度を制御するためのヒータ10が配置されている。図2の(A)は、キャピラリアレイ1を上面から見た図である。図2の(B)は、キャピラリアレイ1を横からみた図である。また、図2にはヒータがキャピラリアレイと別体である一例を示したが、ヒータおよびセンサ並びに必要な配線等がキャピラリアレイ中に組み込まれていてもよい。また、温度制御を必要としない場合には、これらを具備していないキャピラリアレイであってもよい。   The capillary array has features as exemplified in FIG. In the capillary array of FIG. 2, a capillary-shaped space 4 (hereinafter referred to as a capillary space) having a solution injection port 6 at one end, a solution discharge port 7 at the other end, and a probe 5 therein is provided on the substrate body 3. A plurality of (seven) are provided, the substrate upper part 2 is disposed so as to cover them, and the capillary array 1 is configured by connecting the inlet connecting part 8 and the outlet connecting part 9 in an integrated structure. Further, a heater 10 for controlling the temperature of the substrate is disposed below the capillary array 1. FIG. 2A is a view of the capillary array 1 as viewed from above. FIG. 2B is a view of the capillary array 1 as viewed from the side. FIG. 2 shows an example in which the heater is separate from the capillary array, but the heater, the sensor, and necessary wiring may be incorporated in the capillary array. Further, when temperature control is not required, a capillary array that does not include these may be used.

実験に用いられる試料は、溶液注入口6からキャピラリ空間4の内部に注入され、溶液排出口7から排出されるが、逆であってもよい。また、複数の溶液排出口7がお互い連結されて1つの共通出入口を形成していてもよい。この場合、それぞれ異なる試料を溶液注入口6から導入して、所要時間ヒータ10の温度制御下でインキュ−ベションして生物学的反応をさせた後に、共通出入口から一括して試料を回収除去できる。また、同様に共通出入口から洗浄溶液などの同じ組成からなる溶液を一つの流路から全てのキャピラリ空間4に注入することもできる。このようにして洗浄液や測定用試薬などの全ての溶液を処理できるので自動化し易く、測定処理能力の高い装置を構成することが出来る。また、一方向の溶液置換のみで反応工程の全てが終了することから全自動化が可能であり、反応時間の大幅な短縮につながる。   The sample used for the experiment is injected into the capillary space 4 from the solution injection port 6 and discharged from the solution discharge port 7, but the reverse may be possible. Further, the plurality of solution discharge ports 7 may be connected to each other to form one common port. In this case, different samples can be introduced from the solution injection port 6 and incubated under the temperature control of the heater 10 for a required time to cause a biological reaction, and then the sample can be collected and removed from the common inlet / outlet in a lump. . Similarly, a solution having the same composition, such as a cleaning solution, can be injected into all the capillary spaces 4 from one channel through a common entrance / exit. In this way, all solutions such as a cleaning solution and a measurement reagent can be processed, so that it is easy to automate and an apparatus with high measurement processing capability can be configured. In addition, since all the reaction steps are completed by only one-way solution replacement, it is possible to fully automate, leading to a significant reduction in reaction time.

このように、キャピラリアレイは、複数のキャピラリ空間を備え、それぞれのキャピラリ空間に存在する1以上の反応部にプローブが固相化されているようなマイクロアレイである。通常、キャピラリ空間中には複数の前記反応部が設けられ、それぞれにプローブが固相化されている。また、前記反応部は、キャピラリ空間内の一定領域にプローブを直接固相化して形成してもよいが、ビーズなどの粒体にプローブを固相化して、それがキャピラリ空間内の一定領域に固定されるような間接的な固相化により形成されてもよい。前記粒体は、それに固相化されたプローブとキャピラリ構造を流通する試料溶液とが接触することができ、キャピラリ空間内の一定領域に固定できるものであればよい。例えば、磁性ビーズなどが好適に使用され、これはキャピラリアレイの外部から磁石などの磁力を作用させてキャピラリ空間内の一定領域にビーズ自身を保持できる。この場合、各種のプローブを固相化した各種の磁性ビーズを、例えば適切な順番でそれぞれをキャピラリ空間内に充填し、磁石等の磁力により前記一定領域に固定して反応部として機能させることができる。   As described above, the capillary array is a microarray having a plurality of capillary spaces, in which probes are solid-phased in one or more reaction portions existing in each capillary space. Usually, a plurality of the reaction parts are provided in the capillary space, and a probe is immobilized on each of them. The reaction unit may be formed by directly immobilizing the probe in a certain region in the capillary space. However, the probe is immobilized on a particle such as a bead, and the reaction unit is placed in the certain region in the capillary space. It may be formed by indirect solid phase immobilization. The granule may be any material as long as it can contact the probe solid-phased with the sample solution flowing through the capillary structure and can be fixed to a certain region in the capillary space. For example, magnetic beads or the like are preferably used, which can hold the beads themselves in a certain region in the capillary space by applying a magnetic force such as a magnet from the outside of the capillary array. In this case, various magnetic beads in which various probes are solid-phased can be filled in the capillary space in an appropriate order, for example, and fixed to the predetermined region by a magnetic force of a magnet or the like to function as a reaction unit. it can.

キャピラリ空間は、その両端に開口部を有し、且つ該空間に溶液を流せるように適切な部材を適切に組み合わせて形成すればよい。従って、キャピラリ空間は、例えば一体型の管状構造体の内部空間であってもよいが、複数の部材を接合して形成してもよい。複数の部材を接合して形成されるキャピラリ空間は、例えば通常のスライドグラス上に以下に説明する蓋体をかぶせることによって形成できる。即ち、蓋体とスライドグラスとが接合された際に、蓋体の底面に存在する複数の溝部と、スライドグラスの上面とからキャピラリ空間が形成される。そして、プローブはキャピラリ空間内のスライドグラス面に固相化される。蓋体は、上面の一端において溶液をキャピラリ空間に導入するための複数の溶液注入口と、他端において溶液注入口に対応する位置に対となる溶液排出口とを備え、この注入口および排出口は蓋体を貫通して底面にも開口している。蓋体の底面には、スライドグラスと蓋体とが接合される際に、溶液注入口と溶液排出口とをキャピラリ空間に連結し、且つキャピラリ空間の複数を形成する複数の溝部、およびスライドグラスと蓋体とが接合される接合部、を備えた構造体を使用できる。キャピラリ空間のサイズは用途に合わせ種々の大きさに設定されるが、実用的には幅が10μm〜数mm、深さ1μm〜500μm、長さが数mm〜100mm、キャピラリ空間の間隔は10μm〜数mm程度が使用される。以上のようなキャピラリ空間の流路形状は、直線や曲線等の種々の形状で有り得、必要に応じて、複雑に折れ曲がったり、折り返したり、分岐したり、合流したり、テーパ状に幅広(または幅狭)になったり、突起(または微小孔)を経由したり、上り坂(または下り坂)になっていてもよい。複数のキャピラリが、並列的に配置していれば、並列的な液体ハンドリングが容易である。特に、直線状に平行に配置(2次元的でも3次元的でも良い)していれば、並列的な処理を任意の撮像手段によりモニタリングし易くなる点で好ましい。   The capillary space may be formed by appropriately combining appropriate members having openings at both ends thereof and allowing the solution to flow into the space. Therefore, the capillary space may be an internal space of an integral tubular structure, for example, but may be formed by joining a plurality of members. A capillary space formed by joining a plurality of members can be formed, for example, by covering a normal slide glass with a lid described below. That is, when the lid and the slide glass are joined, a capillary space is formed from the plurality of grooves existing on the bottom surface of the lid and the top surface of the slide glass. The probe is solid-phased on the slide glass surface in the capillary space. The lid includes a plurality of solution inlets for introducing the solution into the capillary space at one end of the upper surface, and a solution outlet that is paired at a position corresponding to the solution inlet at the other end. The outlet passes through the lid and opens at the bottom. When the slide glass and the lid are joined to the bottom surface of the lid, a plurality of grooves that connect the solution inlet and the solution outlet to the capillary space and form a plurality of capillary spaces, and the slide glass It is possible to use a structure provided with a joint where the lid and the lid are joined. The size of the capillary space is set to various sizes according to the application, but practically, the width is 10 μm to several mm, the depth is 1 μm to 500 μm, the length is several mm to 100 mm, and the space between the capillary spaces is 10 μm to Several millimeters are used. The flow path shape of the capillary space as described above may be various shapes such as a straight line and a curved line, and may be bent, folded, branched, merged, or widened in a tapered shape (or as necessary). (Narrow), via a protrusion (or microhole), or uphill (or downhill). If a plurality of capillaries are arranged in parallel, parallel liquid handling is easy. In particular, it is preferable to arrange them in a straight line in parallel (which may be two-dimensional or three-dimensional) in that the parallel processing can be easily monitored by any imaging means.

本体部分となるスライドガラスは、マイクロアレイにおけるプローブの固相化に通常用いられる手法により作成できる。例えば、スライドグラスをアルカリや酸などで洗浄して前処理法を行う。次に、プローブとする核酸の固相に必要な処理を行う。表面処理としては、ポリLリジンによりアレイ基板をプラス電荷にさせ、マイナスに帯電したDNAを吸着させる方法や、アミノシラン化剤等を用いて基板にアミノ基を導入し、必要に応じて架橋剤を使用することにより、プローブとスライドガラスとの共有結合を実現することもできる。また、ストレプトアビジンでコートしたスライド(グライナー・ジャパン社)に、特異的に結合するビオチンで標識したプローブを反応させることによっても作出することができる。スライドガラスの表面処理後は、市販のピンタイプアレイヤーまたは、インクジェットアレイヤー等の装置を用いて、プローブとする核酸を基板上に配する。次に蓋体を取り付けて、キャピラリ空間を形成する。このようなスライドグラスと蓋体とから作成されるキャピラリアレイは、分解してスライドグラス部分のみを通常のマイクロアレイの測定機器を用いて測定できるなどの利点を有している。   The slide glass as the main body can be prepared by a technique usually used for immobilizing probes in a microarray. For example, the pretreatment method is performed by washing the slide glass with alkali or acid. Next, the necessary treatment is performed on the solid phase of the nucleic acid used as a probe. As the surface treatment, the array substrate is made positively charged with poly-L-lysine, the negatively charged DNA is adsorbed, an amino group is introduced into the substrate using an aminosilane agent, etc., and a crosslinking agent is added if necessary. By using it, the covalent bond between the probe and the slide glass can be realized. Alternatively, it can be produced by reacting a streptavidin-coated slide (Greiner Japan) with a biotin-labeled probe that specifically binds. After the surface treatment of the slide glass, a nucleic acid to be used as a probe is arranged on the substrate using a commercially available pin type arrayer or an inkjet arrayer. Next, a lid is attached to form a capillary space. A capillary array made from such a slide glass and a lid has the advantage that it can be disassembled and only the slide glass portion can be measured using a normal microarray measuring instrument.

キャピラリアレイとは以上説明したような特長を具備するものであり、本発明の、キャピラリー毎に異なる条件制御下で、複数の試料について並行して工程を進行させるとの特長は、キャピラリアレイの効果に基づくものである。   The capillary array has the features as described above, and the feature of the present invention that the process is performed in parallel on a plurality of samples under the condition control different for each capillary is the effect of the capillary array. It is based on.

《キャピラリアレイ中に固相化されるプローブ》
本発明は、本発明の第一標識物質を結合させたプローブが、上記で説明したキャピラリアレイ中の反応部に固相化されて存在するようなキャピラリアレイを使用することが好ましい。
<< Probe immobilized on capillary array >>
In the present invention, it is preferable to use a capillary array in which the probe to which the first labeling substance of the present invention is bound is present in a solid phase in the reaction part in the capillary array described above.

前記プローブは少なくとも以下のような条件を具備するものであればよい。即ち、前記プローブは、
検出すべき特定のターゲット遺伝子に対して相補的な配列を有し、該配列と特異的にハイブリダイズして相補的な二本鎖を形成できる;
第一標識物質で適切に標識されたヌクレオチドを、前記プローブ中の適切な位置に含む;
本発明で使用される核酸分解酵素で分解できる;
などの条件である。
The probe only needs to have at least the following conditions. That is, the probe is
Has a sequence complementary to the specific target gene to be detected and can specifically hybridize with the sequence to form a complementary duplex;
Including a nucleotide appropriately labeled with a first labeling substance at an appropriate position in the probe;
Can be degraded by the nucleolytic enzymes used in the present invention;
And so on.

ここで「適切に標識されたヌクレオチド」という用語は、ハイブリダイゼーションによる相補鎖の形成および核酸分解酵素による一本鎖核酸の消化などが、この標識の存在によって影響されないことを意味する。例えばハイブリダイゼーションに関しては、通常の塩基対形成を妨げないことが必要とされる。また「適切な位置」とは、前記プローブが固相化される側と逆側の端から該プローブの全長の1/3程度の長さ固相面側の位置である。即ち、例えば30ヌクレオチドのプローブの5’端を固相面に結合した場合、3’端から10番目の部位付近のヌクレオチドが第一標識物質で標識されていることが好ましい。   As used herein, the term “appropriately labeled nucleotide” means that the formation of a complementary strand by hybridization and the digestion of a single-stranded nucleic acid by a nucleolytic enzyme are not affected by the presence of this label. For example, for hybridization, it is necessary not to interfere with normal base pairing. The “appropriate position” is a position on the solid phase surface side that is about 1/3 of the total length of the probe from the end opposite to the side on which the probe is immobilized. That is, for example, when the 5 'end of a 30 nucleotide probe is bound to the solid phase, it is preferable that the nucleotide near the 10th site from the 3' end is labeled with the first labeling substance.

また、前記プローブの鎖長は、上記条件を満たす範囲内で適宜目的に応じて選択されるが、好ましくは10〜50ヌクレオチドの範囲、より好ましくは20〜40ヌクレオチドの範囲、最も好ましくは30ヌクレオチド前後の鎖長が使用される。前記プローブは、第一標識物質で適切に標識されたヌクレオチドが含有されるように合成して作出することができる。第一標識物質で適切に標識されたヌクレオチドとしては、ウリジン(U)、チミジン(T)、シチジン(C)、アデニン(A)などに蛍光試薬を結合させたヌクレオチドを使用することができる。前記蛍光試薬としては、例えばCy3、Cy5、FITC、ローダミンなどを使用することができる。このように本発明のプローブは前記第一標識物質で標識されているので、固相化工程後に前記第一標識物質を検出することにより固相化の状態を確認する事が出来る。従って、プローブの固相化に関して固相化量や固相化部の均質性などを検査することによって、キャピラリアレイの精度管理が可能となる。また、所定の反応の前に固相化プローブの量や点着したスポットの状態を知ることが出来るため、従来のDNAマイクロアレイ全般が抱える精度管理上の課題を克服できる。なお、本発明において、蛍光試薬以外の各種計測可能な標識物質(例えば、化学発光用、生物発光用、電気化学発光用、電磁エネルギー用、共鳴エネルギー用、ナノ半導体発光用)を使用するように適宜変更してもよい。   The chain length of the probe is appropriately selected according to the purpose within the range satisfying the above conditions, but is preferably in the range of 10-50 nucleotides, more preferably in the range of 20-40 nucleotides, most preferably 30 nucleotides. Front and back chain lengths are used. The probe can be synthesized and produced so as to contain a nucleotide appropriately labeled with a first labeling substance. As the nucleotide appropriately labeled with the first labeling substance, a nucleotide obtained by binding a fluorescent reagent to uridine (U), thymidine (T), cytidine (C), adenine (A) or the like can be used. As the fluorescent reagent, for example, Cy3, Cy5, FITC, rhodamine and the like can be used. Thus, since the probe of the present invention is labeled with the first labeling substance, the state of the solid phase can be confirmed by detecting the first labeling substance after the solid phase immobilization step. Therefore, the accuracy control of the capillary array can be performed by examining the amount of the solid phase and the homogeneity of the solid phase portion regarding the solid phase of the probe. In addition, since the amount of the immobilized probe and the spotted spot state can be known before a predetermined reaction, it is possible to overcome the accuracy control problems of conventional DNA microarrays in general. In the present invention, various measurable labeling substances other than fluorescent reagents (for example, for chemiluminescence, bioluminescence, electrochemiluminescence, electromagnetic energy, resonance energy, and nanosemiconductor emission) are used. You may change suitably.

[核run onアッセイ]
本発明において、第二標識物質で標識した標識化核酸の作出は、従来技術である核run onアッセイを参照して実施できる。以下に標識化核酸の作出する方法を説明する。
[Nuclear run on assay]
In the present invention, the production of a labeled nucleic acid labeled with a second labeling substance can be performed with reference to a nuclear run on assay which is a conventional technique. The method for producing a labeled nucleic acid will be described below.

最初に非イオン性界面活性剤(NP−40)を含む溶解緩衝液中で形質膜を溶解して核を単離する。次に、第二標識物質を結合させたヌクレオチドとその他のRNAを構成するヌクレオチドとを、それらヌクレオチドの5’部位にリン酸基を3つ有するヌクレオチド3リン酸の形態で含有する伸長反応溶液を加える。例えば5−ブロモウリジンの場合は、5-ブロモウリジン 5'-三リン酸 (5-Bromouridin 5'-triphosphate)として前記伸長反応溶液中に含まれていればよい。伸長反応溶液を添加してインキュベーションすることによって、前記核の単離の際に伸長途中であったRNAの伸長反応が再度開始される。次に、DNaseIを加えてDNAを分解する。次に、SDSなどを含む停止液を加えることによって酵素反応を停止させる。次に、AGPC法などの従来技術のRNA抽出方法によってRNAを抽出するが、RNeasy キット(キアゲン社)などのキットを使用してもよい。更に、第二標識物質を特異的に結合する物質によるアフィニティー精製を用いて精製してもよい。このような操作によって、第二標識物質で標識された標識化核酸が作出される。第二標識物質を結合させたヌクレオチドは、第一標識物質と区別して検出されるものであればよいが、好ましくは5−ブロモウリジンなどが使用される。或いは、第二標識物質を結合させたヌクレオチドは、第一標識物質と異なる波長で検出できる蛍光色素を結合させたヌクレオチドであってもよい。例えば、第一標識物質がCy3であれば、Cy5を結合させたヌクレオチドを使用して転写中のRNA鎖にCy5を取り込ませることが可能である。結合させたヌクレオチドが5−ブロモウリジンの場合は、例えば抗BrdU抗体により特異的に検出することができる。また、この抗体を用いた免疫沈降法で5−ブロモウリジンを取り込んだ前記標識化核酸を精製することもできる。   First, the nuclei are isolated by lysing the plasma membrane in a lysis buffer containing a nonionic surfactant (NP-40). Next, an extension reaction solution containing a nucleotide to which the second labeling substance is bound and a nucleotide constituting other RNA in the form of a nucleotide triphosphate having three phosphate groups at the 5 ′ site of these nucleotides. Add. For example, in the case of 5-bromouridine, it may be contained in the extension reaction solution as 5-Bromouridin 5'-triphosphate. By adding the extension reaction solution and incubating, the RNA extension reaction that was in the process of extension during the isolation of the nucleus is started again. Next, DNase I is added to degrade the DNA. Next, the enzyme reaction is stopped by adding a stop solution containing SDS or the like. Next, RNA is extracted by a conventional RNA extraction method such as the AGPC method, but a kit such as an RNeasy kit (Qiagen) may be used. Further, it may be purified using affinity purification with a substance that specifically binds the second labeling substance. By such an operation, a labeled nucleic acid labeled with the second labeling substance is produced. The nucleotide to which the second labeling substance is bound may be any substance that can be detected separately from the first labeling substance, but 5-bromouridine or the like is preferably used. Alternatively, the nucleotide to which the second labeling substance is bound may be a nucleotide to which a fluorescent dye that can be detected at a wavelength different from that of the first labeling substance is bound. For example, if the first labeling substance is Cy3, it is possible to incorporate Cy5 into the RNA strand being transcribed using nucleotides to which Cy5 is bound. When the bound nucleotide is 5-bromouridine, it can be specifically detected by, for example, an anti-BrdU antibody. Moreover, the labeled nucleic acid incorporating 5-bromouridine can be purified by immunoprecipitation using this antibody.

[核酸分解酵素の利用]
本発明は、ヌクレアーゼ・プロテクション・アッセイ(Nuclease Protection Assay)の原理をも利用する。このアッセイは、一本鎖特異的な核酸分解酵素を利用することによって、特定の核酸の存在を検査する方法である。即ち、このアッセイにおいて、ターゲット遺伝子に由来する核酸とハイブリダイゼーションしたプローブは、二本鎖核酸を形成し、その結果、この二本鎖核酸は、ヌクレアーゼの分解を逃れプローブが分解から保護される。これに対し、ハイブリダイゼーションしなかった未反応のプローブ(一本鎖DNA)は、分解され第一標識物質を結合されたヌクレオチドが溶液中に遊離する。そしてヌクレアーゼの分解から保護されたプローブの第一標識物質を検出することでターゲット遺伝子の存在頻度を測定する方法である。したがって、逆転写酵素によるcDNAの調製や、検体ごとの標識が不要であり、且つ、mRNAの状態でのアッセイを実行できるので定量性が向上し、試薬コストを削減することも可能となる。
[Use of nuclease]
The present invention also utilizes the principle of a nuclease protection assay. This assay is a method for examining the presence of a specific nucleic acid by utilizing a single-strand specific nucleolytic enzyme. That is, in this assay, the probe hybridized with the nucleic acid derived from the target gene forms a double-stranded nucleic acid, and as a result, this double-stranded nucleic acid escapes nuclease degradation and the probe is protected from degradation. In contrast, the unreacted probe (single-stranded DNA) that has not been hybridized is decomposed, and the nucleotide to which the first labeling substance is bound is released into the solution. And it is the method of measuring the presence frequency of a target gene by detecting the 1st labeling substance of the probe protected from decomposition | disassembly of a nuclease. Therefore, preparation of cDNA by reverse transcriptase and labeling for each specimen are not required, and assay in the state of mRNA can be performed, so that quantitativeness is improved and reagent costs can be reduced.

本発明に使用することができる核酸分解酵素(nuclease;ヌクレアーゼ) について以下に説明する。S1 ヌクレアーゼは、一本鎖特異的エンドヌクレアーゼ(endonuclease)であり、DNA、RNAともに5’−Pのヌクレオチド(糖の5’位にリン酸を保持したヌクレオチド一リン酸)に分解し最終的には、90%以上5’−Pのヌクレオチドに分解する酵素である。また、前記酵素は、二本鎖中の一本鎖部分にも作用し、この部分を分解する。更に、前記酵素は、DNA−DNAおよびDNA−RNAハイブリッド中の一本鎖部分の除去などにも用いられる。また、エクソヌクレアーゼIは、一本鎖特異的エクソヌクレアーゼ(exonuclease)であり、一本鎖DNAの3’端から順番に加水分解し、5’−Pのヌクレオチドに分解する酵素である。この酵素は、PCR後のプライマーの除去などに用いられる。その他の一本鎖特異的に反応するヌクレアーゼとしてヌクレアーゼ P1などもある。当業者であれば、これらの酵素の各々の特異性や反応条件を考慮して適切な条件を設定することができる。   The nuclease (nuclease) that can be used in the present invention will be described below. S1 nuclease is a single-strand-specific endonuclease, and both DNA and RNA are decomposed into 5'-P nucleotides (nucleotide monophosphate holding a phosphate at the 5 'position of the sugar) and finally Is an enzyme that degrades to 90% or more of 5′-P nucleotides. The enzyme also acts on a single-stranded portion in the double strand and decomposes this portion. Furthermore, the enzyme is also used for removing a single-stranded portion in DNA-DNA and DNA-RNA hybrids. Exonuclease I is a single-strand-specific exonuclease, which is an enzyme that hydrolyzes sequentially from the 3 'end of single-stranded DNA and decomposes into 5'-P nucleotides. This enzyme is used for removing primers after PCR. Other nucleases that specifically react with single strands include nuclease P1. A person skilled in the art can set appropriate conditions in consideration of the specificity and reaction conditions of each of these enzymes.

[各工程の説明]
本発明の方法は、以下に記載され説明される各工程から目的に応じて適宜選択される工程を複数含む方法である。なお各工程の前に付与される数字は、参照時の利便性から付与されるものである。選択される工程および各工程の順序は、本発明の範囲において適宜変更することができる。
[Description of each process]
The method of the present invention is a method including a plurality of steps appropriately selected according to the purpose from each step described and explained below. The numbers given before each step are given for convenience during reference. The selected steps and the order of the steps can be appropriately changed within the scope of the present invention.

1:特定のターゲット遺伝子に対して相補的で且つ第一標識物質を結合されたプローブを、キャピラリアレイが具備する複数のキャピラリ構造内の反応部に固相化する固相化工程。本工程は、調査する対象であるターゲット遺伝子を検出するためのプローブを、キャピラリアレイの反応部に固相化する工程である。本工程は、上述の「キャピラリアレイ」に関する記載を参照して実施される。   1: A solid phase immobilization step in which a probe complementary to a specific target gene and bound with a first labeling substance is immobilized on reaction parts in a plurality of capillary structures provided in the capillary array. This step is a step of immobilizing a probe for detecting a target gene to be investigated in a reaction part of a capillary array. This step is carried out with reference to the description relating to the “capillary array” described above.

2:上記工程においてキャピラリアレイが具備する複数のキャピラリ構造内の反応部に固相化されたプローブの固相化状態を、前記第一標識物質を検出できる検出手段によって検定する検定工程。この工程では上記工程の処理が適切に実施されたかを検定する工程である。具体的には、第一標識物質を検出できる検出手段により、反応部を測定して固相化の状態を検定する。前記固相化の状態には、例えばプローブ固相化の有無、均質性などの反応部の状態、または反応部以外の領域から発せられるバックグラウンドシグナルの状態なども含まれる。一般的には、本工程によりプローブ固相化状態を確認した上で、次ぎの工程の処理に移行することが好ましい。   2: An assay step in which the immobilized state of the probe immobilized on the reaction part in the plurality of capillary structures included in the capillary array in the above step is assayed by a detection means capable of detecting the first labeling substance. This step is a step of verifying whether or not the processing of the above step has been properly performed. Specifically, the reaction part is measured by a detection means capable of detecting the first labeling substance, and the solid phase state is assayed. The state of the solid phase includes, for example, the presence or absence of probe solid phase, the state of the reaction part such as homogeneity, or the state of the background signal emitted from a region other than the reaction part. In general, it is preferable to proceed to the next step after confirming the immobilized state of the probe in this step.

3:前記細胞より単離した核に、第二標識物質を結合させたヌクレオチドが伸長鎖中に取り込まれるように調製された伸長反応溶液を反応させて、前記核の単離の際に伸長途中であったRNAの伸長反応を行うことにより、第二標識物質で標識した標識化核酸を作出する核酸標識工程。本工程は、検出すべき対象であるターゲット遺伝子をコードするRNAを標識する工程であり、上述の「核run onアッセイ」に関する記載を参照して実施される。   3: The nucleus isolated from the cell is reacted with an extension reaction solution prepared so that the nucleotide to which the second labeling substance is bound is incorporated into the extension chain, and the extension is performed during the isolation of the nucleus. A nucleic acid labeling step of producing a labeled nucleic acid labeled with a second labeling substance by performing an RNA elongation reaction that was This step is a step of labeling RNA encoding a target gene to be detected, and is carried out with reference to the above-mentioned description relating to “nuclear run on assay”.

4:前記標識化核酸を適切な溶液中に抽出する抽出工程。本工程は、上記工程で標識されたRNAの抽出を行う工程であり、上述の「核run onアッセイ」に関する記載を参照して実施される。なお前記適切な溶液とは、次ぎの工程に依存して適宜選択される。次に、例えばハイブリダイゼーション工程に移行する場合は、ハイブリダイゼーション溶液〔例えば、5xSSC溶液(1xSSCは、0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)、50%ホルムアミド、0.1%SDSを含む〕であることが好ましい。   4: Extraction step of extracting the labeled nucleic acid into an appropriate solution. This step is a step of extracting the RNA labeled in the above step, and is carried out with reference to the above description regarding the “nuclear run on assay”. The appropriate solution is appropriately selected depending on the next step. Next, for example, when shifting to the hybridization step, the solution should be a hybridization solution [for example, 5 × SSC solution (1 × SSC includes 0.15M NaCl, 0.015M sodium citrate), 50% formamide, 0.1% SDS]. preferable.

5:前記標識化核酸を適切な精製手段で精製する精製工程。本工程は、RNAの精製を行う工程であり、上述の「核run onアッセイ」に関する記載を参照して実施される。本工程により、前記標識化核酸が高度に精製される。前記精製手段は、結果として標識化核酸が高度に精製されればよく、単独精製法による手段であってもよく、または複数の精製法の組み合わせによる手段であってもよい。好ましくは、第二標識物質に特異的に結合する抗体を用いたアフィニティ精製が使用される。次の工程として、以下の逆転写工程に移る場合は、本工程により高度に精製することが好ましい。   5: A purification step for purifying the labeled nucleic acid by an appropriate purification means. This step is a step of purifying RNA, and is performed with reference to the above-mentioned description relating to “nuclear run on assay”. By this step, the labeled nucleic acid is highly purified. The purification means only needs to highly purify the labeled nucleic acid as a result, and may be a means based on a single purification method or a means based on a combination of a plurality of purification methods. Preferably, affinity purification using an antibody that specifically binds to the second labeling substance is used. As the next step, when moving to the following reverse transcription step, it is preferable to highly purify by this step.

6:前記標識化核酸を逆転写する逆転写工程。本工程は、標識化核酸を逆転写してcDNAにする工程である。本工程は必須ではないがこの工程によってRNAをDNAに転換してから次の工程に移ってもよい。この逆転写の際にも前記核酸標識工程と同様の操作によって、第二標識物質で標識することが好ましい。本工程で逆転写を行った場合は、以下のハイブリダイゼーション工程で形成される相補的な二本鎖核酸は二本鎖DNAとなる。逆に本工程を実施せず逆転写を行わなかった場合は、RNAとDNAとが塩基対を形成したヘテロ二本鎖核酸が形成されることとなる。このような2本鎖核酸の種類をも考慮にして、以下の工程の条件が考慮されることが好ましい。例えば、このような2本鎖核酸の種類は、分解工程で使用される核酸分解酵素などの選択にも影響する可能性があることを考慮すべきである。   6: A reverse transcription step of reverse transcription of the labeled nucleic acid. In this step, the labeled nucleic acid is reverse transcribed into cDNA. Although this step is not essential, RNA may be converted to DNA by this step and then transferred to the next step. During this reverse transcription, it is preferable to label with the second labeling substance by the same operation as in the nucleic acid labeling step. When reverse transcription is performed in this step, the complementary double-stranded nucleic acid formed in the following hybridization step becomes double-stranded DNA. Conversely, when this step is not performed and reverse transcription is not performed, a hetero double-stranded nucleic acid in which RNA and DNA form a base pair is formed. In consideration of the type of such double-stranded nucleic acid, it is preferable to consider the conditions of the following steps. For example, it should be considered that the type of such double-stranded nucleic acid may affect the selection of the nucleolytic enzyme used in the degradation step.

7:前記標識化核酸を前記キャピラリアレイ中の前記反応部に導入することによって、前記プローブと、前記ターゲット遺伝子に対応する標識化核酸とをハイブリダイズさせて、相補的な二本鎖核酸を形成させるハイブリダイゼーション工程。本工程は、プローブとターゲット遺伝子に由来する核酸とをハイブリダイゼーションさせる工程である。本工程は、特異的なハイブリダイゼーションを達成させるために、使用するプローブに応じてキャピラリアレイの温度を制御して行うことが好ましい。ハイブリダイゼーション時の温度を含む種々の条件は、当業者であれば適切に設定することができる。   7: By introducing the labeled nucleic acid into the reaction section in the capillary array, the probe and the labeled nucleic acid corresponding to the target gene are hybridized to form a complementary double-stranded nucleic acid. Hybridization step. This step is a step of hybridizing the probe and the nucleic acid derived from the target gene. In order to achieve specific hybridization, this step is preferably performed by controlling the temperature of the capillary array according to the probe used. Various conditions including the temperature at the time of hybridization can be appropriately set by those skilled in the art.

8:上記工程で結合しなかった核酸を洗浄する非結合核酸洗浄工程。本工程は、ハイブリダイゼーション工程で相補的な二本鎖核酸を形成しなかった核酸を洗浄して除去する工程である。本工程も、非特異的な結合を抑える目的などから適切な温度で行うことが好ましい。洗浄時の温度を含む種々の条件も、当業者であれば適切に設定することができる。   8: A non-binding nucleic acid washing step for washing the nucleic acid that has not been bound in the above step. This step is a step of washing and removing nucleic acids that did not form complementary double-stranded nucleic acids in the hybridization step. This step is also preferably performed at an appropriate temperature for the purpose of suppressing nonspecific binding. Various conditions including the temperature at the time of washing can be appropriately set by those skilled in the art.

9:相補的な二本鎖核酸を形成しなかった前記プローブを、塩基対を形成していない一本鎖核酸の部分に特異的に作用する核酸分解酵素を含む酵素処理溶液で、適切な反応条件下において特異的に分解反応させる分解工程。本工程は、キャピラリアレイ内に存在する一本鎖核酸を、或いは一本鎖核酸および2本鎖核酸中で塩基対形成していない1本鎖部分を、分解する工程である。本工程は、「核酸分解酵素の利用」に関する記載を参照して実施される。   9: Appropriate reaction of the probe that did not form a complementary double-stranded nucleic acid with an enzyme treatment solution containing a nucleolytic enzyme that specifically acts on the portion of the single-stranded nucleic acid that does not form base pairs Decomposition process that specifically decomposes under conditions. This step is a step of decomposing a single-stranded nucleic acid present in the capillary array or a single-stranded portion that is not base-paired in the single-stranded nucleic acid and the double-stranded nucleic acid. This step is performed with reference to the description relating to “use of nucleolytic enzyme”.

10:前記核酸分解酵素に適切な反応停止処理を施すことによって、前記分解反応を停止させる反応停止工程。本工程は、前記分解工程を適切に停止して更なる分解反応を停止するために実施される。この反応停止処理には、使用する前記酵素に応じて適切な方法が選択されることが好ましい。例えば、前記酵素の阻害物質の添加などの方法で前記酵素を不活性化することができる。また、ハイブリダイゼーション工程で形成された二本鎖を維持する必要がない場合は、変性剤の添加、熱変性などの方法を用いてもよい。本工程を実施せず、下記の分解後洗浄工程によって前記酵素を取り除くことでも本工程の目的を達成することができる。   10: A reaction stopping step for stopping the decomposition reaction by subjecting the nucleolytic enzyme to an appropriate reaction stopping process. This step is performed in order to stop the decomposition step appropriately to stop further decomposition reaction. For this reaction termination treatment, an appropriate method is preferably selected according to the enzyme used. For example, the enzyme can be inactivated by a method such as addition of an inhibitor of the enzyme. Further, when it is not necessary to maintain the double strand formed in the hybridization step, a method such as addition of a denaturant or heat denaturation may be used. The object of this step can also be achieved by removing the enzyme by the following post-decomposition washing step without carrying out this step.

11:前記第一標識物質を含む前記プローブの分解産物を、前記反応部から除去する分解後洗浄工程。本工程は、上記工程処理後にキャピラリアレイ内に残存する溶液を除去し、反応部を洗浄する工程である。本工程では、上記工程による処理によって少なくとも分解したプローブに含まれていた第一標識物質がキャピラリアレイ内から排除され、以下の検出工程に影響を及ぼさなければよい。   11: A post-decomposition washing step for removing degradation products of the probe containing the first labeling substance from the reaction section. This step is a step of removing the solution remaining in the capillary array after the above process and washing the reaction part. In this step, at least the first labeling substance contained in the probe decomposed by the processing in the above step is excluded from the capillary array and does not affect the following detection step.

12:前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出できる検出手段によって、前記反応部に残存する前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出する検出工程。本工程は、相補的な二本鎖核酸を形成し、結果として核酸分解酵素による分解から保護されたプローブおよび標識化核酸を、第一標識物質および/または第二標識物質に基づいた検出方法によって検出する工程である。前記検出手段は、第一標識物質および第二標識物質を検出することができる測定手段なので、2つの標識物質の種類によって適宜選択されることが好ましい。第一標識物質および第二標識物質として双方とも蛍光試薬を使用する場合、第一標識物質および第二標識物質は互いに区別できる波長の蛍光を発する異なる蛍光試薬であることが好ましい。これは、第一標識物質および第二標識物質として、例えばそれぞれCy3およびCy5を使用すれば両者に由来する蛍光シグナルを各々独立して検出することができる。或いは、第一標識物質および第二標識物質に特異的に結合する親和性物質を、それぞれCy3およびCy5で標識すれば両者に由来する蛍光シグナルを各々独立して検出することができる。前記親和性物質は、第一標識物質または第二標識物質に特異的に結合する抗体などが好適に使用される。適切な第一標識物質と第二標識物質との組み合わせは、当業者であれば実施の目的などの様々な要件を考慮して選択することができる。   12: A detection step of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance remaining in the reaction part by a detection means capable of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance. This step forms a complementary double-stranded nucleic acid, and as a result, detects the probe and labeled nucleic acid protected from degradation by the nucleolytic enzyme by a detection method based on the first labeling substance and / or the second labeling substance. This is a detecting step. Since the detection means is a measurement means capable of detecting the first labeling substance and the second labeling substance, it is preferably selected as appropriate according to the type of the two labeling substances. When a fluorescent reagent is used as both the first labeling substance and the second labeling substance, the first labeling substance and the second labeling substance are preferably different fluorescent reagents that emit fluorescence having wavelengths that can be distinguished from each other. For example, if Cy3 and Cy5 are used as the first labeling substance and the second labeling substance, respectively, fluorescence signals derived from both can be detected independently. Alternatively, if the affinity substance that specifically binds to the first labeling substance and the second labeling substance is labeled with Cy3 and Cy5, respectively, fluorescence signals derived from both can be detected independently. As the affinity substance, an antibody that specifically binds to the first labeling substance or the second labeling substance is preferably used. An appropriate combination of the first labeling substance and the second labeling substance can be selected by those skilled in the art in consideration of various requirements such as the purpose of implementation.

以上の工程を含む本発明の方法によって検出された結果から、以下A〜Cの何れかの結果が生じる可能性がある。A〜Cの各々について、以下に説明する。   From the results detected by the method of the present invention including the above steps, any of the following results A to C may occur. Each of A to C will be described below.

A:前記第一標識物質または前記第二標識物質のうち何れか一方のみが検出される:
通常はこの状況は生じない。
B:前記第一標識物質および前記第二標識物質の双方が検出される:
この状態は、核を単離する際にターゲット遺伝子が転写されていたことを示す状態である。即ち、前記プローブと、前記ターゲット遺伝子に対応する標識化核酸とが適切にハイブリしたため両者が分解されなかった状況を示している。
C:双方とも検出されない:
この状態は、核を単離する際にターゲット遺伝子が転写されていなかったことを示す状態である。即ち、適切なハイブリダイゼーションが生じなかったためにプローブが分解されたことを示している。
A: Only one of the first labeling substance and the second labeling substance is detected:
Normally this situation does not occur.
B: Both the first labeling substance and the second labeling substance are detected:
This state is a state indicating that the target gene was transcribed when the nucleus was isolated. That is, it shows a situation in which the probe and the labeled nucleic acid corresponding to the target gene were appropriately hybridized, so that both were not decomposed.
C: Neither is detected:
This state is a state indicating that the target gene was not transcribed when the nucleus was isolated. That is, it indicates that the probe was decomposed because appropriate hybridization did not occur.

測定の結果から以上のような情報を取得することができる。
但し、この情報は全ての工程が適切に処理されたとの前提で記載されるものである。従って、いくつかの工程を含まないで実施された場合、以下の記載とは異なることもある。例えば、前記精製工程を実施しない場合は、第一標識物質のみ検出されることも考えられる。これは前記プローブと、標識されていない核酸とが特異的にハイブリする場合に生じることが予想されるからである。この場合においてもプローブは分解されない。この場合、標識されていない核酸はターゲット遺伝子に相補的な核酸であるが、核の単離前から存在していた可能性が考えられる。当業者であれば選択された工程を含む本発明の方法を実施した際に、予想される結果を推定することができる。
The above information can be acquired from the measurement result.
However, this information is described on the assumption that all processes have been appropriately processed. Therefore, when it is implemented without including some steps, it may be different from the following description. For example, when the purification step is not performed, it is conceivable that only the first labeling substance is detected. This is because it is expected to occur when the probe and the unlabeled nucleic acid specifically hybridize. Even in this case, the probe is not decomposed. In this case, the unlabeled nucleic acid is a nucleic acid complementary to the target gene, but may have existed before the isolation of the nucleus. One skilled in the art can estimate the expected results when performing the method of the present invention including selected steps.

以下に記載される実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
本実施例は、前記第一標識物質としてCy3、前記第二標識物質として5-ブロモウリジン、前記核酸分解酵素としてS1 ヌクレアーゼを使用した。
本実施例では、Cy3の波長の蛍光を測定することによって、ハイブリダイゼーションしたプローブのみが適切に保護されるかが検定される。
[Example 1]
In this example, Cy3 was used as the first labeling substance, 5-bromouridine was used as the second labeling substance, and S1 nuclease was used as the nuclease.
In this example, it is tested whether only the hybridized probe is adequately protected by measuring the fluorescence at the wavelength of Cy3.

<材料および方法>
《RNAの調製》
培養細胞株としてのHeLa細胞を0.05%トリプシン―0.53mM EDTAで剥がし、その細胞を冷PBSで2度洗浄し、0.5mLの溶解緩衝液(10mM Tris-HCl pH7.4、10mM NaCl、3mM MgCl2、0.5%NP-40)で懸濁し、氷中で10分放置した。次に、細胞を遠心して核画分(ペレット)を分離し、それを100μLの懸濁用緩衝液(50mM Tris-HCl pH8.3、40%グリセロール、5mM MgCl2、0.1mM EDTA)中に懸濁した。次に100μLの伸長反応溶液〔10mM Tris-HCl pH8.0、5mM MgCl2、300mM KCl、各0.5mM ATP、CTP、GTPおよび0.1mM 5-ブロモウリジン 5'-三リン酸(シグマ社)〕を加え、30℃で30分反応させた。DNaseIを20μg/mLになるように加え、さらに30℃で30分反応させた。その後、200μLの停止液(20mM Tris-HCl、2%SDS、10mM EDTA、200μg/mLプロテナーゼK)を加え42℃で30分反応させた。この停止液処理後の溶液をRNeasy キット(キアゲン社)で使用法に従い処理し、RNAを回収した。その後、抗BrdU抗体(ベーリンガーマンハイム社)とプロテインG ビーズ(アマシャム社)を用いて5-ブロモウリジンで標識された標識化RNAを免疫沈降法で精製した。次に、前記抗体に結合したRNAをハイブリダイゼーション溶液〔5xSSC溶液(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)、50%ホルムアミド、0.1%SDS〕中に回収して、RNA溶液とした。
<Materials and methods>
<< Preparation of RNA >>
HeLa cells as a cultured cell line were detached with 0.05% trypsin-0.53 mM EDTA, washed twice with cold PBS, and 0.5 mL of lysis buffer (10 mM Tris-HCl pH 7.4, 10 mM NaCl, 3 mM MgCl 2 , 0.5% NP-40) and left in ice for 10 minutes. The cells are then centrifuged to separate the nuclear fraction (pellet), which is suspended in 100 μL suspension buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.3, 40% glycerol, 5 mM MgCl 2 , 0.1 mM EDTA). It became cloudy. Next, 100 μL of the extension reaction solution [10 mM Tris-HCl pH 8.0, 5 mM MgCl 2 , 300 mM KCl, 0.5 mM ATP, CTP, GTP and 0.1 mM 5-bromouridine 5′-triphosphate (Sigma)] In addition, the mixture was reacted at 30 ° C. for 30 minutes. DNase I was added to 20 μg / mL, and the mixture was further reacted at 30 ° C. for 30 minutes. Then, 200 μL of a stop solution (20 mM Tris-HCl, 2% SDS, 10 mM EDTA, 200 μg / mL proteinase K) was added and reacted at 42 ° C. for 30 minutes. The solution after the stop solution treatment was treated with an RNeasy kit (Qiagen) according to the method of use, and RNA was recovered. Thereafter, labeled RNA labeled with 5-bromouridine was purified by immunoprecipitation using an anti-BrdU antibody (Boehringer Mannheim) and protein G beads (Amersham). Next, RNA bound to the antibody was recovered in a hybridization solution [5 × SSC solution (0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate), 50% formamide, 0.1% SDS] to obtain an RNA solution.

《キャピラリアレイの調製》
一方、ストレプトアビジンコートスライド(グライナー・ジャパン社)に、5’端をビオチン標識し3’端から10番目のTをCy3標識したDNAプローブであるPRH-HPRT1M.BD{biotin-GGGGGCTATAAATTCTTTGC(T-Cy3)GACCTGCTG}を10nMで点着装置を用いてスポッティングし、ビオチン−アビジン反応で固相化した。このDNAプローブが有する配列は、前記HeLa細胞中で発現していることが確認されているHPRT遺伝子の一部分と相補的な配列である。このスライドに上述の蓋体(両端に溶液を出し入れ出来る穴を有した長さ3〜4cm、幅1mm、高さ0.1〜0.2mmのキャピラリー形状の溝を複数有する)をかぶせ、キャピラリアレイとした。
<< Preparation of capillary array >>
On the other hand, a DNA probe PRH-HPRT1M.BD {biotin-GGGGGCTATAAATTCTTTGC (T-Cy3), which is a streptavidin-coated slide (Gliner Japan), labeled with biotin at the 5 'end and Cy3 at the 10th T from the 3' end. ) GACCTGCTG} was spotted at 10 nM using a spotting apparatus, and solidified by biotin-avidin reaction. The sequence of this DNA probe is a sequence complementary to a part of the HPRT gene that has been confirmed to be expressed in the HeLa cells. Cover the slide with the above-mentioned lid (having a plurality of capillary-shaped grooves having a length of 3 to 4 cm, a width of 1 mm, and a height of 0.1 to 0.2 mm with holes through which solutions can be taken in and out), and a capillary array It was.

《ハイブリダイゼーションおよびヌクレアーゼ処理》
次に、前記キャピラリアレイのキャピラリー内に前記RNA溶液を入れ、42℃で1時間ハイブリダイゼーションした。ハイブリダイゼーション後、1xSSC溶液で十分洗浄して未反応のRNAをキャピラリー内から取り除いた。その後、酵素処理溶液〔30mM 酢酸ナトリウム(pH4.6)、280mM NaCl、1mM ZnSO4、1200units/ml S1ヌクレアーゼ(ここで1unitは、熱変性仔牛胸腺由来DNAを基質として用い、37℃、pH4.6において1分間に1μgの酸可溶性物質を生成するような酵素活性とする)〕をキャピラリー内に入れ37℃で1時間反応させた。反応後、0.1xSSCで十分洗浄して未反応物質を取り除き蛍光を測定した。
<< Hybridization and nuclease treatment >>
Next, the RNA solution was put into the capillaries of the capillary array and hybridized at 42 ° C. for 1 hour. After hybridization, the unreacted RNA was removed from the capillary by washing thoroughly with 1 × SSC solution. Thereafter, an enzyme-treated solution [30 mM sodium acetate (pH 4.6), 280 mM NaCl, 1 mM ZnSO 4 , 1200 units / ml S1 nuclease (where 1 unit is heat-denatured calf thymus-derived DNA as a substrate, 37 ° C., pH 4.6) The enzyme activity is such that 1 μg of acid-soluble substance is produced in 1 minute)] was placed in a capillary and reacted at 37 ° C. for 1 hour. After the reaction, the plate was sufficiently washed with 0.1 × SSC to remove unreacted substances, and fluorescence was measured.

<結果および考察>
キャピラリアレイの蛍光を測定した結果を表1に示す(表1は、一番強い蛍光強度を1とした相対値で示す)。
表1から明らかなように、キャピラリアレイ中の蛍光強度は、RNA試料が存在しない条件下で非常に低くかった。この結果は、前記DNAプローブが1本鎖のままだったので分解され、その後の洗浄操作で除去されたことを示している。これと対照的に、RNA試料で処理した場合は、Cy3の波長の蛍光が観察された。この結果は、適切に二本鎖が形成された結果、Cy3標識塩基がヌクレアーゼの分解を免れてキャピラリアレイ中に保持されたことを示している。
<Results and discussion>
The results of measuring the fluorescence of the capillary array are shown in Table 1 (Table 1 shows relative values with the strongest fluorescence intensity being 1).
As is clear from Table 1, the fluorescence intensity in the capillary array was very low under conditions where no RNA sample was present. This result shows that the DNA probe remained single-stranded and was decomposed and removed by a subsequent washing operation. In contrast, Cy3 wavelength fluorescence was observed when treated with RNA samples. This result shows that as a result of proper double strand formation, the Cy3-labeled base was retained in the capillary array without nuclease degradation.

Figure 2006262797
Figure 2006262797

[実施例2]
本実施例は、前記第一標識物質としてCy3、前記第二標識物質として5-ブロモウリジン、前記核酸分解酵素としてS1 ヌクレアーゼを使用した。
本実施例では、Cy3の波長の蛍光を測定することによって、ハイブリダイゼーションしたプローブのみが適切に保護されるかが検定される。また、5-ブロモウリジンにCy5標識した抗BrdU抗体を反応させCy5の波長の蛍光を測定することによって、前記標識化核酸の存在が検定される。更に両者の測定結果(Cy3およびCy5の検出結果)から、キャピラリアレイ内の反応部におけるプローブと前記標識化核酸との関係が推定される。
[Example 2]
In this example, Cy3 was used as the first labeling substance, 5-bromouridine was used as the second labeling substance, and S1 nuclease was used as the nuclease.
In this example, it is tested whether only the hybridized probe is adequately protected by measuring the fluorescence at the wavelength of Cy3. Further, the presence of the labeled nucleic acid is assayed by reacting 5-bromouridine with a Cy5-labeled anti-BrdU antibody and measuring the fluorescence at the wavelength of Cy5. Further, from the measurement results of both (detection results of Cy3 and Cy5), the relationship between the probe in the reaction part in the capillary array and the labeled nucleic acid is estimated.

<材料および方法>
《RNAの調製》
培養細胞株としてのHeLa細胞を0.05%トリプシン―0.53mM EDTAで剥がし、その細胞を冷PBSで2度洗浄し、0.5mLの緩衝液(10mM Tris-HCl pH7.4、10mM NaCl、3mM MgCl2、0.5%NP-40)で懸濁し、氷中で10分放置した。次に、細胞を遠心して核画分(ペレット)を分離し、それを100μLの懸濁用緩衝液(50mM Tris-HCl pH8.3、40%グリセロール、5mM MgCl2、0.1mM EDTA)に懸濁した。次に100μLの反応液〔10mM Tris-HCl pH8.0、5mM MgCl2、300mM KCl、各0.5mM ATP、CTP、GTPおよび0.1mM 5-ブロモウリジン 5'-三リン酸(シグマ社)〕を加え、30℃で30分反応させた。DNaseIを20μg/mLになるように加え、さらに30℃で30分反応させた。その後、200μLの停止液(20mM Tris-HCl、2%SDS、10mM EDTA、200μg/mLプロテナーゼK)を加え42℃で30分反応させた。それをRNeasy キット(キアゲン社)で使用法に従い処理し、RNAを回収した。その後、抗BrdU抗体(ベーリンガーマンハイム社)とプロテインG ビーズ(アマシャム社)を用いて5-ブロモウリジンで標識された標識化RNAを免疫沈降法で精製した。次に、前記抗体に結合したRNAをハイブリダイゼーション溶液〔5xSSC溶液(0.15M NaCl、0.015Mクエン酸ナトリウム)、50%ホルムアミド、0.1%SDS〕中に回収して、RNA溶液とした。
<Materials and methods>
<< Preparation of RNA >>
HeLa cells as a cultured cell line were detached with 0.05% trypsin-0.53 mM EDTA, the cells were washed twice with cold PBS, and 0.5 mL of a buffer (10 mM Tris-HCl pH 7.4, 10 mM NaCl, 3 mM MgCl 2 , 0.5% NP-40) and left in ice for 10 minutes. The cells are then centrifuged to separate the nuclear fraction (pellet), which is suspended in 100 μL suspension buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.3, 40% glycerol, 5 mM MgCl 2 , 0.1 mM EDTA). did. Next, 100 μL of the reaction solution [10 mM Tris-HCl pH 8.0, 5 mM MgCl 2 , 300 mM KCl, 0.5 mM ATP, CTP, GTP and 0.1 mM 5-bromouridine 5′-triphosphate (Sigma)] was added. And reacted at 30 ° C. for 30 minutes. DNase I was added to 20 μg / mL, and the mixture was further reacted at 30 ° C. for 30 minutes. Then, 200 μL of a stop solution (20 mM Tris-HCl, 2% SDS, 10 mM EDTA, 200 μg / mL proteinase K) was added and reacted at 42 ° C. for 30 minutes. It was treated with RNeasy kit (Qiagen) according to the usage method, and RNA was recovered. Thereafter, labeled RNA labeled with 5-bromouridine was purified by immunoprecipitation using an anti-BrdU antibody (Boehringer Mannheim) and protein G beads (Amersham). Next, RNA bound to the antibody was recovered in a hybridization solution [5 × SSC solution (0.15 M NaCl, 0.015 M sodium citrate), 50% formamide, 0.1% SDS] to obtain an RNA solution.

《キャピラリアレイの調製》
一方、ストレプトアビジンコートスライド(グライナー・ジャパン社)に5’端をビオチン標識し3’端から10番目のTをCy3標識したDNAプローブであるPRH-HPRT1M.BD{biotin-GGGGGCTATAAATTCTTTGC(T-Cy3)GACCTGCTG}を10nMで点着装置を用いてスポッティングし、ビオチン−アビジン反応で固相化した。このDNAプローブが有する配列は、前記HeLa細胞中で発現していることが確認されているHPRT遺伝子の一部分と相補的な配列である。このスライドに上述の蓋体(両端に溶液を出し入れ出来る穴を有した長さ3〜4cm、幅1mm、高さ0.1〜0.2mmのキャピラリー形状の溝を複数有する)をかぶせ、キャピラリアレイとした。
<< Preparation of capillary array >>
On the other hand, a DNA probe PRH-HPRT1M.BD {biotin-GGGGGCTATAAATTCTTTGC (T-Cy3), which is a streptavidin-coated slide (Gliner Japan), labeled with biotin at the 5 'end and Cy3 at the 10th T from the 3' end. GACCTGCTG} was spotted at 10 nM using a spotting apparatus, and immobilized on a biotin-avidin reaction. The sequence of this DNA probe is a sequence complementary to a part of the HPRT gene that has been confirmed to be expressed in the HeLa cells. Cover the slide with the above-mentioned lid (having a plurality of capillary-shaped grooves having a length of 3 to 4 cm, a width of 1 mm, and a height of 0.1 to 0.2 mm with holes through which solutions can be taken in and out), and a capillary array It was.

《ハイブリダイゼーションおよびヌクレアーゼ処理》
次に、前記キャピラリアレイのキャピラリー内に前記RNA溶液を入れ42℃で1時間ハイブリダイゼーションした。ハイブリダイゼーション後、1xSSC溶液で十分洗浄して未反応のRNAをキャピラリー内から取り除いた。その後、酵素処理溶液〔30mM 酢酸ナトリウム (pH4.6)、280mM NaCl、1mM ZnSO4、1200units/ml S1ヌクレアーゼ(ここで1unitは、熱変性仔牛胸腺由来DNAを基質として用い、37℃、pH4.6において1分間に1μgの酸可溶性物質を生成するような酵素活性とする)〕をキャピラリー内に入れ37℃で1時間反応させた。反応後、0.1xSSCで十分洗浄して未反応物質を取り除いた。その後、5-ブロモウリジンを含むRNAを抗BrdU抗体(ベーリンガーマンハイム社)で反応させ、洗浄した後に抗BrdU抗体に対するCy5標識抗体を反応させ再び洗浄しCy3およびCy5の波長の蛍光を測定した(表2)。
<< Hybridization and nuclease treatment >>
Next, the RNA solution was placed in the capillaries of the capillary array and hybridized at 42 ° C. for 1 hour. After hybridization, the unreacted RNA was removed from the capillary by washing thoroughly with 1 × SSC solution. Thereafter, an enzyme-treated solution [30 mM sodium acetate (pH 4.6), 280 mM NaCl, 1 mM ZnSO 4 , 1200 units / ml S1 nuclease (where 1 unit is heat-denatured calf thymus-derived DNA as a substrate, 37 ° C., pH 4.6) The enzyme activity is such that 1 μg of acid-soluble substance is produced in 1 minute)] was placed in a capillary and reacted at 37 ° C. for 1 hour. After the reaction, the unreacted material was removed by washing thoroughly with 0.1 × SSC. Thereafter, RNA containing 5-bromouridine was reacted with an anti-BrdU antibody (Boehringer Mannheim), washed, reacted with a Cy5-labeled antibody against the anti-BrdU antibody, washed again, and fluorescence at wavelengths of Cy3 and Cy5 was measured (Table). 2).

<結果および考察>
キャピラリアレイの蛍光を測定した結果を表2に示す(表2は、一番強い蛍光強度を1とした相対値で示す)。
表2から明らかなように、キャピラリアレイ中の蛍光強度は、RNA試料が存在しない条件下で非常に低くかった。この結果は、前記DNAプローブが1本鎖のままだったので分解され、その後の洗浄操作で除去されたことを示している。これと対照的に、RNA試料で処理した場合は、Cy3の波長の蛍光が観察された。この結果は、適切に二本鎖が形成された結果、Cy3標識塩基がヌクレアーゼの分解を免れキャピラリアレイ中に保持されたことを示している。
<Results and discussion>
The results of measuring the fluorescence of the capillary array are shown in Table 2 (Table 2 shows relative values with the strongest fluorescence intensity being 1).
As can be seen from Table 2, the fluorescence intensity in the capillary array was very low under conditions where no RNA sample was present. This result shows that the DNA probe remained single-stranded and was decomposed and removed by a subsequent washing operation. In contrast, Cy3 wavelength fluorescence was observed when treated with RNA samples. This result shows that as a result of proper double strand formation, the Cy3-labeled base escapes nuclease degradation and is retained in the capillary array.

更に、Cy3の波長の蛍光が観察された反応部においてCy5の蛍光も測定された。この結果は、RNA試料の5-ブロモウリジン 5'-三リン酸を取り込んだRNAが、前記DNAプローブと適切に二本鎖を形成したために両核酸が分解されずに残ったことを示している。このように、本発明の実現性は、mRNAレベルの実験において十分な定量性、感度および再現性が確認された。したがって、本発明の方法は、発現頻度解析のみならず、SNP(一分子多型)解析や、分子計算機(DNAコンピューター)への応用等に有効なユニバーサルアレイ(特開2002−318992、特開2002−335999参照)にも適用できるといった汎用性も期待できる。   Furthermore, the fluorescence of Cy5 was also measured in the reaction part where the fluorescence of the wavelength of Cy3 was observed. This result indicates that RNA incorporating 5-bromouridine 5′-triphosphate of the RNA sample formed an appropriate double strand with the DNA probe, so that both nucleic acids remained undegraded. . Thus, the feasibility of the present invention was confirmed to be sufficiently quantitative, sensitive and reproducible in mRNA level experiments. Therefore, the method of the present invention can be applied not only to expression frequency analysis but also to universal arrays (JP 2002-318992, JP 2002) effective for SNP (single molecule polymorphism) analysis, molecular computers (DNA computers), and the like. (See -335999), and can be expected to be versatile.

Figure 2006262797
Figure 2006262797

本発明の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of this invention. キャピラリアレイの代表例を説明する図である。It is a figure explaining the typical example of a capillary array.

符号の説明Explanation of symbols

1…キャピラリアレイ基板
2…基板上部
3…基板本体
4…キャピラリ構造
5…プローブ
6…溶液注入口
7…溶液排出口
8…注入口連結部
9…排出口連結部
10…ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Capillary array board | substrate 2 ... Board | substrate upper part 3 ... Board | substrate body 4 ... Capillary structure 5 ... Probe 6 ... Solution injection port 7 ... Solution discharge port 8 ... Injection port connection part 9 ... Discharge port connection part 10 ... Heater

Claims (9)

遺伝子発現を測定する対象細胞中で発現されつつある遺伝子を、キャピラリアレイを用いて検出する方法であって、
特定のターゲット遺伝子に対して相補的で且つ第一標識物質を結合されたプローブを、キャピラリアレイが具備する複数のキャピラリ構造内の反応部に固相化する固相化工程と;
前記細胞より単離した核に、第二標識物質を結合させたヌクレオチドが伸長鎖中に取り込まれるように調製された伸長反応溶液を反応させて、前記核の単離の際に伸長途中であったRNAの伸長反応を行うことにより、第二標識物質で標識した標識化核酸を作出する核酸標識工程と;
上記工程処理後、前記標識化核酸を適切な溶液中に抽出する抽出工程と;
上記工程処理後、前記標識化核酸を前記キャピラリアレイ中の前記反応部に導入することによって、前記プローブと、前記ターゲット遺伝子に対応する標識化核酸とをハイブリダイズさせて、相補的な二本鎖核酸を形成させるハイブリダイゼーション工程と;
上記工程処理後、相補的な二本鎖核酸を形成しなかった前記プローブを、塩基対を形成していない一本鎖核酸の部分に特異的に作用する核酸分解酵素を含む酵素処理溶液で、適切な反応条件下において特異的に分解反応させる分解工程と;
上記工程処理後、前記第一標識物質を含む前記プローブの分解産物を、前記反応部から除去する分解後洗浄工程と;
上記工程処理後、前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出できる検出手段によって、前記反応部に残存する前記第一標識物質および/または前記第二標識物質を検出する検出工程とを具備し、
キャピラリー毎に異なる条件制御下で、複数の試料について並行して上記工程を進行させることを特徴とする方法。
A method of detecting a gene that is being expressed in a target cell for measuring gene expression using a capillary array,
A solid phase immobilization step of immobilizing a probe complementary to a specific target gene and bound with a first labeling substance in a reaction section in a plurality of capillary structures included in the capillary array;
The nucleus isolated from the cells is allowed to react with an extension reaction solution prepared so that nucleotides bound to the second labeling substance are incorporated into the extension chain. A nucleic acid labeling step of producing a labeled nucleic acid labeled with a second labeling substance by performing an extension reaction of the RNA;
An extraction step of extracting the labeled nucleic acid into an appropriate solution after the above-mentioned step treatment;
After the above process, the labeled nucleic acid is introduced into the reaction section in the capillary array, so that the probe and the labeled nucleic acid corresponding to the target gene are hybridized to form a complementary double strand. A hybridization step to form nucleic acids;
After the above process, the probe that did not form a complementary double-stranded nucleic acid is an enzyme-treated solution containing a nucleolytic enzyme that specifically acts on a portion of a single-stranded nucleic acid that does not form a base pair. A decomposing step that specifically decomposes under appropriate reaction conditions;
A post-decomposition washing step for removing the degradation product of the probe containing the first labeling substance from the reaction part after the process step;
A detection step of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance remaining in the reaction part by a detecting means capable of detecting the first labeling substance and / or the second labeling substance after the above-mentioned process treatment; Comprising
A method characterized in that the above steps are advanced in parallel for a plurality of samples under different condition control for each capillary.
請求項1に記載の方法であって、前記固相化工程に続き更に、上記工程においてキャピラリアレイが具備する複数のキャピラリ構造内の反応部に固相化されたプローブの固相化状態を、前記第一標識物質を検出できる検出手段によって検定する検定工程、をも具備する方法。   The method according to claim 1, further comprising the step of immobilizing a probe immobilized on a reaction portion in a plurality of capillary structures provided in a capillary array in the step, following the step of immobilization. An assay step of assaying by a detection means capable of detecting the first labeling substance. 請求項1または2に記載の方法であって、前記抽出工程に続き更に、前記標識化核酸を適切な精製手段で精製する精製工程、をも具備する方法。   The method according to claim 1 or 2, further comprising a purification step of purifying the labeled nucleic acid by an appropriate purification means following the extraction step. 請求項3に記載の方法であって、前記精製工程に続き更に、前記標識化核酸を逆転写する逆転写工程、をも具備する方法。   4. The method according to claim 3, further comprising a reverse transcription step of reverse transcription of the labeled nucleic acid following the purification step. 請求項1〜4の何れか1項に記載の方法であって、前記ハイブリダイゼーション工程に続き更に、上記工程で結合しなかった核酸を洗浄する非結合核酸洗浄工程、をも具備する方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising a non-binding nucleic acid washing step for washing the nucleic acid that has not been bound in the step after the hybridization step. 請求項1〜5の何れか1項に記載の方法であって、前記分解工程に続き更に、前記核酸分解酵素に適切な反応停止処理を施すことによって、前記分解反応を停止させる反応停止工程、をも具備する方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a reaction stopping step for stopping the decomposition reaction by performing an appropriate reaction stopping process on the nucleolytic enzyme following the decomposition step. A method comprising: 請求項1〜6の何れか1項に記載の方法であって、前記第一標識物質が、Cy3またはCy5である方法。   The method according to claim 1, wherein the first labeling substance is Cy3 or Cy5. 請求項1〜7の何れか1項に記載の方法であって、前記第二標識物質を結合させたヌクレオチドが、5−ブロモウリジンである方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the nucleotide to which the second labeling substance is bound is 5-bromouridine. 請求項1〜8の何れか1項に記載の方法であって、前記核酸分解酵素が、S1ヌクレアーゼ、エクソヌクレアーゼI、ヌクレアーゼ P1からなる群から選択される方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the nucleolytic enzyme is selected from the group consisting of S1 nuclease, exonuclease I, and nuclease P1.
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