JP2007010413A - 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置 - Google Patents

核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007010413A
JP2007010413A JP2005189840A JP2005189840A JP2007010413A JP 2007010413 A JP2007010413 A JP 2007010413A JP 2005189840 A JP2005189840 A JP 2005189840A JP 2005189840 A JP2005189840 A JP 2005189840A JP 2007010413 A JP2007010413 A JP 2007010413A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nucleic acid
melting point
substrate
fluorescence
substrate surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005189840A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuuri Mizutani
有里 水谷
Hisashi Okamoto
尚志 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2005189840A priority Critical patent/JP2007010413A/ja
Priority to US11/473,061 priority patent/US20070003958A1/en
Publication of JP2007010413A publication Critical patent/JP2007010413A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6452Individual samples arranged in a regular 2D-array, e.g. multiwell plates

Abstract

【課題】 核酸が基板に結合した状態での二本鎖核酸の融点、また、複数のプローブを固定した核酸チップの各プローブに対応した二本鎖核酸ごとの融点の測定を可能とする融点測定方法及びそのための装置を提供すること
【解決手段】 プローブなどの第一の核酸を基板表面に固定し、基板表面での第一の核酸とこれとハイブリダイズし得る第二の核酸とから得られるハイブリッドの温度に依存する形成または解離を、基板表面に合焦した光学系で第二の核酸に標識した蛍光を利用して測定することでこれらの核酸からなるハイブリッドの融点を測定する。
【選択図】 図1

Description

本発明は固相基板上の核酸ハイブリッドの融点の測定方法及びそのための装置に関する。
遺伝子検出の分野では、サザンブロッティングの時代からDNAプローブ法が広く用いられている。この手法の基本は、ハイブリダイゼーション、すなわち互いに相補的な塩基配列を有するDNA、RNA等の核酸が二本鎖(ハイブリッド)を形成することにより、2本鎖が互いを認識することにある。
近年に於いても、同時に多項目の遺伝子検出を行うことを可能とする、いわゆるDNA核酸チップの検出原理もハイブリダイゼーションである。また、厳密に言えば、遺伝子検出とは言えないかもしれないが、塩基配列決定法、あるいは、PCR(ポリメレースチェインリアクション)に用いられるプライミングの基本もハイブリダイゼーションである。
ハイブリダイゼーションには、それが可能となる要件、また、可能となった場合に、その強度(二本鎖の安定性)を左右する要件がある。それらを以下にまとめた。
(1)ハイブリダイゼーションが可能となるためには基本的に、二本の核酸鎖の(ここでは三重鎖、四重鎖は議論しない)ハイブリダイゼーションが起こる部分の塩基配列全体が相補的(フルマッチ、もしくは、パーフェクトマッチ)でなくてはならない。
(2)ハイブリダイゼーションが起こる部分の塩基配列に相補的でない塩基部分(ミスマッチ)があると、場合によって二本鎖形成が行われないか、二本鎖形成が可能であっても、相補的でない塩基部分に対応して、その塩基数が増加するにしたがって二本鎖の安定性は基本的に減じる。
(3)相補的でない塩基数、位置により、形成した二本鎖部分中に、バルジ、ループなどの高次構造を生じることがある。
(4)基本的に二本鎖を形成する部分の塩基数(鎖長)が多く(鎖長が長く)なれば二本鎖の安定性は増す。
(5)基本的にグアニン(G):シトシン(C)塩基対の割合が多くなれば二本鎖の安定性は増し、逆にアデニン(A):チミン(T)、RNAの場合はアデニン(A):ウラシル(U)塩基対の割合が多くなれば二本鎖の安定性は減じる。これはそれぞれに塩基対を形成する水素結合の数の多寡に由来する。
(6)鎖長が同一であり、また、塩基対の割合が同じであっても、塩基対の鎖内の位置によって二本鎖の安定性が異なる場合がある。
(7)ハイブリダイゼーションは水素結合によって形成されるので、二本鎖が溶解している溶液の温度が上昇するにしたがって、二本鎖の安定性は減じる。
(8)溶液のpHが変化すると二本鎖の安定性が変化することがある。これはそれぞれの塩基が固有の(複数の)酸解離定数(pKa)をもつことによる。
(9)溶液中の塩濃度により二本鎖の安定性は変化する。これは各々の核酸鎖のリン酸のマイナス電荷が反発するのを塩のプラスイオンが抑えるためである。
(10)各々の核酸鎖のいずれか、または、それぞれが単独で何らかの高次構造をとって、単独での安定性が変化すると、二本鎖の安定性、もしくは、二本鎖形成の速度が変化することがある。
このように核酸の二本鎖の安定性は、さまざまな条件によって変化する。この安定性を評価する一つの指標として二本鎖核酸の融点(Tm:melting temperature)がある。
以下、液相中にハイブリダイズし得る1つの一本鎖核酸から形成される二本鎖核酸の融点とその測定方法についての概略を説明する(ここでは例としてDNAについてのみ議論する)。
互いに相補的な塩基配列を有する二本のDNAは、条件が整えば互いに塩基配列を認識して二本鎖を形成し、ワトソン−クリック型としてよく知られている二重らせん構造をとる。その際、二重らせんの内側で、水素結合により形成される塩基対が、平面状(実際にはすこし傾いている)に、角度を少しずつ変えながら連なっていく構造となる。そのとき、それぞれの塩基対は、それぞれの塩基対の上下の塩基対とスタッキング構造をとることとなる。その結果として、それぞれの塩基のπ電子は、上下の塩基のπ電子と電子雲の重なりをもち電子状態は安定化する。核酸塩基は、260nm付近に光の吸収があるが、DNAが一本鎖から二本鎖に変化すると、上記スタッキングの安定化効果により、この吸収の強度が低下する。したがって、この吸収の変化を指標として、DNAの一本鎖から二本鎖に遷移する過程、逆に、二本鎖から一本鎖に遷移する過程をモニターすることが可能となる。
すでに述べたように、核酸の二本鎖の安定性は温度に依存するので、上記遷移の実際の測定は核酸溶液の温度を徐々に昇温、または、降温させて、その際の溶液の吸光度を測定することによって行うのが一般的である。この際、一本鎖核酸の二本鎖への遷移、また、二本鎖核酸の一本鎖への解離は、ある温度を境に急激に起こり、この温度を核酸の融点と呼ぶ。
融点の高い核酸の組み合わせは二本鎖の安定性が高く、一方、融点の低い核酸の組み合わせは二本鎖の安定性が低い。
DNAプローブ法をはじめとして、核酸塩基配列決定法、PCR法のように二本鎖核酸形成を利用する手法においては、二本鎖核酸の安定性はきわめて重要な因子である。すなわち、所望するハイブリッド形成が生起しない場合は、望むべき結果が得られないからである。
そのような理由で、上記手法を行う場合、用いる核酸群のハイブリッドの安定性を予め予想するのが一般的である。その手法としてはA:Tペア、G:Cペア、それぞれの塩基対の安定性を規定値として、鎖長、G:C含有率、さらには各々のDNA鎖の一本鎖状態での高次構造のとり易さ等を勘案して融点を計算する方法がある。また、塩基配列を考慮して、実験的に得られた最近接塩基対の安定性パラメーターから融点を見積もる方法もある(Biotechniques Vol. 27, 1218-1228, 1999)。
このように諸パラメーターによって核酸の融点は計算である程度予測できるが、これらの計算も完全ではないので、予測できない因子により予測した融点と実際の融点が異なる場合がある。
したがって、正確な融点を求めようとすると、実際の核酸の溶液に対して、上述のように温度を変化させて、その際の吸光度を測定して、そのプロファイルから融点を求めることになる。この実際の操作は、数mlの核酸溶液の温度を0.2〜0.5℃/分程度の刻みで変化させ、60〜80℃の温度範囲で吸光度の変化を測定することにより行われる。この操作に基づく融点測定では、場合によっては一回の測定に6〜8時間を要することになる。最近では、例えば600μl程度の核酸溶液を6種同時に測定する装置(ベックマン・コールターベックマン・コールター社 DU640)も市販されているので、測定効率の向上を図ることも可能であるが、いずれにしても多数種の核酸の融点を測定しようとすると膨大な時間が必要となる。
また、従来技術による融点の測定は、吸光度の微妙な変化を捉える方法によっているので、例えば、十数量体のプローブと実際の遺伝子検査で用いられるような数百量体、数千量体の標的核酸とのハイブリッドの融点を検出することは原理的に困難である。また、測定が可能であったとしても、極めて大きな誤差を含むことが予測される。
一方、上述したサザンブロッティングをはじめとして、1990年代初頭から登場した、多数の核酸プローブが基板上にマトリクス状に配置された、いわゆる核酸チップなどは、核プローブを固相に固定化した状態で核酸試料と反応させてターゲット核酸(標的核酸)の検出を行なうために使用される。この場合におけるハイブリダイゼーションは固液界面で行われる(固相ハイブリダイゼーション)。固相ハイブリダイゼーションにおいては、基板表面の状態;プローブあるいはターゲット核酸と基板表面との相互作用;プローブあるいはターゲット核酸の基板表面に対する吸着性;プローブあるいはターゲット核酸の鎖長;プローブとターゲット核酸の有する相補的な塩基配列の全長における位置;プローブまたはターゲット核酸における標識物質の位置;標識物質と基板表面との相互作用;プローブとターゲット核酸の衝突回数の減少;等に基づく種々の要因により、ハイブリッドの安定性、言い換えれば融点は変化することが予想される。上述した液相ハイブリダイゼーションに基づいた融点計算方法、あるいは、液相ハイブリダイゼーションを用いた測定した融点の値をもって、そのまま固相ハイブリダイゼーションの融点を論じることは困難である。したがって、固相ハイブリダイゼーションにおける複数種のハイブリッドの融点を測定する効率的な方法が必要とされてきた。
まず、上述した液相でのハイブリダイゼーションにおいて適用した温度変化による吸光度の変化によって融点を求めることが考えられる。しかしながら、固相表面における核酸はたかだか二分子膜程度でしか存在しないので、吸光度が極めて小さく、このような融点測定方法が現実的ではない。
そこで、複数種の核酸の融点を測定する方法としてDASH(Dynamic Allele Specific Hybridization)が開発されている(ThermoHybaid Limited, UK)。この手法では、まず、二本鎖核酸について解析を所望する側のみビオチン標識したプライマーを用いてPCRを行ない、このPSR産物を予めストレプトアビジンコートしたマイクロプレートに固定して、ついでアルカリ変性により、解析を所望する側の核酸鎖のみをプレート上に残す。次に、プレート上にオリゴ核酸プローブを加えてハイブリッドを形成する。更に、このハイブリッドに、SYBR Green I(Molecular Probe Inc. USA)などの二本鎖核酸にインターカレートして蛍光を発する蛍光色素を作用さる。この状態で、マイクロプレートの温度を変化させて、蛍光色素の蛍光量の変化から各ウェル中に形成された二本鎖核酸の融点を求める。
Biotechniques Vol. 27, 1218-1228, 1999
上記DASH法によれば、場合によって数百種の二本鎖核酸の融点を同時に測定することが可能であるが、以下に示す問題点がある。
通常、ハイブリダイゼーションの蛍光による分析は、標的核酸を蛍光色素によって標識(通常は共有結合によって標識化する)して、この蛍光色素の蛍光強度を測定することによって行う。しかし、この方法をDASH法に適用しようとすると、マイクロプレート上のウェル内にはハイブリッドを形成しなかった蛍光標識された標的核酸が残存しているので、その蛍光が圧倒的に強く、本来のハイブリッドを形成した核酸からの蛍光を正しく測定することが困難である。融点を測定しようとするとき、昇温させていく場合にはハイブリッドが解離して標的核酸が溶液中に拡散していくし、降温させる場合には溶液中にハイブリッドを形成するべき標的核酸が溶解している必要があるので、ハイブリッドを形成していない標的核酸を洗い流すとうことを原理的に行うことができない。従って、ウェル中に残存するハイブリッドを形成していない蛍光標識された標的核酸からの蛍光の融点測定への影響をなくすことは基本的に不可能である。
このような問題点があるために、DASH法ではインターカレーター色素を用いている。ところが、インターカレーターはインターカレーションする核酸の鎖長、塩基配列によってインターカレートする分子数が異なることがあり、融点測定に際し安定な蛍光強度が得られない場合がある。また、インターカレーター色素はプラスチック、ガラスなどの基板表面、また、有機化合物等によって表面処理されたこれらの基板表面に非特異的に吸着して蛍光を発する場合があることが知られている。そうした場合には得られた蛍光量は、不安定であったり、正しくハイブリッドの量を反映しないことになる。実際、SYBR Green Iはプラスチック表面には比較的吸着しづらいが、ガラス表面、もしくは、表面処理したガラス表面には非特異的吸着を起こす場合があることが知られている。また、インターカレーションしていない状態でも程度の差こそあれ、蛍光を発する場合があるというインターカレーター固有の問題点もある。さらに、インターカレーターは、その特性上、一般的な蛍光色素に較べると、蛍光の強度が温度変化に強く影響される場合がある。そのような色素を温度を比較的広い範囲で変化させる融点測定に使用すると、温度変化にみに起因する蛍光強度の変化が起き、正確な融点測定が困難となる場合が生じる、といった基本的な問題点もある。さらに、インターカレーターが核酸ハイブリッドにインターカレートすることで核酸ハイブリッドの安定性そのものを左右する場合があり、そのような場合には測定された融点そのものが基本的に意味のないものとなってしまう。
また、蛍光顕微鏡を用いて各ウェル内で得られる蛍光色素からの蛍光を観察し、更に、その蛍光強度を測定する場合には、各ウェルの底面が蛍光顕微鏡の焦点調整が不要な程度の平面性を有していれば、煩雑な焦点調整を省略できるという利点がある。更に、各ウェル間での底部が、その平面性にばらつきがないように形成されていることで各ウェル毎の焦点調整も不要となる。また、ウェル底部の平面性が適当でない場合や、各ウェル間でその底部の平面性にばらつきがある場合には、蛍光検出装置の種類、蛍光を観察する位置、ウェルの形状、大きさ等の種々の要因によって、正しい蛍光量を把握できないことがある。
また、マイクロプレートの構造を考慮すると、マイクロプレートを用いた融点測定では、数百種程度のハイブリッド、もしくは数千〜数万種のハイブリッドの融点測定が可能であるが、それ以上となると現実的ではないという問題点もある。
さらに上述のように二本鎖核酸の融点は基板表面の状態に左右されるため、例えば、ウェルを有していない基板平面上にプローブを固定した核酸チップ上での融点は、DASH法で測定された融点とは異なる可能性があるという問題点もある。
本発明の目的は、核酸が基板に結合した状態での二本鎖核酸の融点、また、複数のプローブを固定した核酸チップの各プローブに対応した二本鎖核酸ごとの融点の測定を可能とする融点測定方法及びそのための装置を提供することにある。
本発明は上記従来技術のもつ問題点を解決するために為された。
本発明にかかる二本鎖核酸の融点の測定方法の第1の態様は、
二本鎖核酸の融点を測定するための方法において、
(1)第一の核酸を表面に固定した基板を用意する工程と、
(2)前記第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、且つ、蛍光標識された第二の核酸を用意する工程と、
(3)前記基板上に固定された第一の核酸と前記第二の核酸のハイブリッドを形成し得る反応系を該基板上に形成する工程と、
(4)前記反応系の温度を変化させ、該反応系内でのハイブリッドの形成または解離を生じさせる工程と、
(5)前記ハイブリッドの形成または解離にともなって前記基板の表面に生成または消失する蛍光標識された第二の核酸由来の蛍光を、検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させて測定する工程と、
(6)前記検出装置により測定された蛍光の強度のプロファイルから前記基板上におけるハイブリッドの融点を決定する工程と、
を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定方法である。
本発明にかかる二本鎖核酸の融点の測定方法の第2の態様は、
二本鎖核酸の融点を測定するための方法において、
(1)複数種の第一の核酸の各々を互いに区分した固定領域毎に基板表面に結合した核酸チップ(核酸アレイともいう)を用意する工程と、
(2)前記第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、且つ、蛍光標識された複数種の第二の核酸を用意する工程と、
(3)前記基板の各固定領域に第一の核酸と第二の核酸のハイブリッドを形成し得る反応系を形成する工程と、
(4)各反応系の温度を変化させ、各反応系内でのハイブリッドの形成または解離を生じさせる工程と、
(5)各ハイブリッドの形成または解離にともなって前記基板の表面に生成または消失する蛍光標識された第二の核酸由来の蛍光を、検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させて測定する工程と、
(6)前記検出装置により測定された蛍光の強度のプロファイルから前記基板上における各ハイブリッドの融点を決定する工程と、
を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定方法である。
本発明にかかる二本鎖核酸の融点測定装置は、
基板上に第一の核酸の固定領域を有する核酸チップと、該固定領域に接触して配置され、該第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、かつ蛍光標識された第二の核酸を含む液体と、から構成される反応系を有する試料を保持するための試料保持手段と、
前記反応系の温度を制御するための温度制御手段と、
前記反応系の温度を検出するための温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された反応系の温度の変化を記録する手段と、
前記試料保持手段に保持された試料の基板表面での前記第二の核酸の蛍光標識に由来する蛍光強度を検出するための検出装置と、
前記検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させるための焦点調整手段と、
前記検出装置で検出した前記基板表面での蛍光強度の変化を記録するための蛍光強度検出手段と、
を有し、
前記反応系の温度変化に基づく前記第二の核酸の蛍光標識に由来する前記基板表面での蛍光強度の変化を示すプロファイルから前記第一及び第二の核酸からなるハイブリッドの融点を決定するための二本鎖核酸の融点測定装置である。
本発明にかかる二本鎖核酸の融点測定用システムは、二本鎖核酸の融点を測定するためのシステムにおいて、
基板上に第一の核酸の固定領域を有する核酸チップと、該固定領域に接触して配置され、該第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、かつ蛍光標識された第二の核酸を含む液体と、から構成される反応系を有する試料を調製するための試薬及び器具の少なくいとも一方と、上記構成の測定装置と、を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定システムである。
本発明により核酸が基板に結合した状態での二本鎖核酸の融点、また、核酸チップの各プローブに対応した二本鎖核酸ごとの融点の測定が可能となった。
本発明にかかる二本鎖核酸融点の測定方法においては、二本鎖核酸(ハイブリッド)を構成する2つの一本鎖核酸(以下、第一の核酸及び第二の核酸という)の一方が基板に固定された核酸チップが用いられる。基板への第一の核酸の固定は、ハイブリダイゼーション用の反応液との接触状態において、更には融点測定のための温度変化において安定した固定状態が得られるように定法から選択された方法によって行なうことができる。
基板に複数の異なる第一の核酸それぞれを区分した複数の固定領域を設けることで、複数の異なる第一の核酸毎に形成されるハイブリッドの融点をそれぞれ測定できる。
図1に本発明にかかる二本鎖核酸の融点測定装置の一例を示す。この装置は、第一の核酸と第二の核酸からなるハイブリッドの形成または解離を生じさせる反応系(不図示)が形成されるチャンバー4と、チャンバー4内の温度を検出するための温度検出手段と、チャンバー4内の温度を調整する温度調整手段と、チャンバー4内に形成された反応系内にある核酸チップ(不図示)の基板面からの蛍光を検出するための検出装置13、チャンバー4内に配置された試料ステージ5の位置制御手段とを少なくとも有して構成されている。
温度検出手段は、測温度抵抗体などを有する温度センサー3、温度取り込み用データローダ2及びコンピューター1等から構成されている。一対の温度センサー3の一方(図2のセンサー16)は試料ステージ5の温度を検知できる位置に配置され、他方の温度センサー(図2のセンサー17)は試料の温度(例えば、図3に示す試料の天板33の温度)を検知可能な位置に設置されている。コンピューター1及びデータローガー2を利用して温度を測定し、測定されたデータを保存する。コンピューター1は、温度センサーで検出された温度に関するデータを保持するとともに、核酸チップ内の反応領域に融点測定用の温度変化を付与するための温度調節プログラムを有する。チャンバー4内の温度調整は、例えば、サーキュレーター12により行うことができる。また、必要に応じて、サーキュレーター11を用いてチャンバー4を冷却してもよい。
上記の装置は、チャンバー内の各反応系において同一の温度変化が一括して行なわれる構成を有する。必要に応じて、局所的な加熱手段を用いて各反応系が個別に温度調整が可能となる構成としてもよい。
コンピューター14は、試料ステージ5上に保持した核酸チップ15の表面から得られる蛍光シグナルをフォトセンサーなどの蛍光検知手段(不図示)で検知して得られたデータを取り込んで、保存する。取り込まれたデータは、コンピューター1で記録された試料温度と対比されることで融点が決定される。この対比操作は、コンピューター1及び14を接続して、所定のプログラムに従って行なうこともできる。更に、コンピューター1及び14は一つのコンピューター内に統合してもよい。
ステージ5は、蛍光装置13に対する位置を制御可能に設けられている。この位置制御は、ステージ5及び検出装置13の少なくとも一方を移動可能とし、コンピューター14に格納したプログラムに従って行なうことができる。
一方、チャンバー4の上部は、検出装置13からの励起光の導入及び蛍光の取り出しのための透光性の窓が設けられており、この窓が結露することを防止するために、窒素ガスボンベ10からの窒素ガスを利用してチャンバー4内に対して窒素ガス置換が行われる。
図3に異なる第一の核酸34a及び34bを基板31の表面にそれぞれ区分した固定領域に固定した核酸チップの1例を模式的断面図として示す。
第一の核酸とハイブリダイズしてハイブリッドを形成し得る第二の核酸は、ハイブリダイゼーション用の反応液中に含有させて、基板上の第一の核酸の固定領域に接触するように配置する。図3に示す例では、枠体35と天板33とにより反応液2を基板上の所定位置に保持し得る構造体を形成している。反応液2は第一の核酸と第二の核酸とのハイブリダイゼーションに必要な反応系を形成している。反応液は融点測定の温度条件下でのハイブリッドの形成が可能な組成を有していればよく、ハイブリダイゼーション用として用いられているものから適宜選択することができる。
次に、核酸チップの表面に反応系を形成した試料を、試料保持手段としてのステージに固定する。検出装置としては共焦点蛍光顕微鏡の構成を有する装置が好適に利用できる。図4に、共焦点蛍光顕微鏡の構成を有する装置を組み込んだ融点測定装置の一例の構成を模式的に示す。この融点測定装置は、蛍光標識の励起用の光源43と、からの光を試料41の有する基板(図3における31)表面の第一の核酸の固定領域(不図示)にスポット状に結像するための光学系(ダイクロイックミラー48及び対物レンズ47を含む)と、基板の表面で得られる蛍光を蛍光検知手段に導く光学系(ダイクロイックミラー48、対物レンズ47、フィルター49、プリズム50、レンズ51、52を含む)と、蛍光検知手段44と、蛍光検知手段で検知した蛍光強度のデータを記録するレコーダーを有するコンピューター45と、焦点調節手段46と、を少なくとも有して構成されている。なお、図4では、図1〜3に示したチャンバー及び試料の詳細な構造の図示を省略している。なお、蛍光検知手段、レコーダー及び焦点制御手段は、図1に示した装置構成におけるコンピューター14(例えばPC)を利用して構成することができる。
図1及び2で示した温度制御手段によって試料42の温度を調整して試料42の有する基板表面でハイブリッドの形成または解離を行う。試料42の有する反応系としては、基板に固定した第一の核酸と第二の核酸との温度変化に伴う可逆的なハイブリダイゼーションを可能とする各種反応液が用いられる。
基板表面に共焦させた光源43からの励起光スポットを蛍光検出手段44で検知して得られる試料42の有する基板表面での蛍光強度のプロファイルと、試料42における温度変化とから、基板表面に形成されたハイブリッドの融点を判定する。
蛍光強度のプロファイルは、温度測定手段において測定された温度に対して、あるいは、反応系における温度変化が測定時間に対して十分に線形な場合には、測定にかかる経過時間に対して、測定された蛍光強度の変化を記録することで作成可能である。
ステージ41に対する対物レンズ47の位置は、コンピューター44に格納したプログラムに従って、焦点調節手段46により自動制御される。あるいは、ステージ41がXY軸方向及び/またはZ軸方向に移動してもよい。励起された蛍光物質から得られる蛍光を核酸チップの基板表面に検出光学系を合焦させる方法としては、以下の方法が好ましい。
(1)光源43からの光ビームを試料42の有する基板表面に照射して、光ビームの基板表面での反射位置を検出し得る位置に、対物レンズ47と基板表面間の距離を自動的に調整する方法。
(2)対物レンズ47と基板表面間の距離を、自動的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合させておいた蛍光マーカーの蛍光の最大蛍光強度が得られた点を合焦点とする方法。
(3)対物レンズ47と基板表面間の距離を、連続的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合させておいた蛍光マーカーの蛍光を連続的に取得した後、最大の蛍光輝度値を示す点における第二の核酸由来の蛍光輝度値を合焦点における蛍光輝度値とする方法。
上記(3)の方法には、例えば、連続的に取得した蛍光をメモリーに記憶させておき、記憶させておいた複数のデータの中から最大蛍光輝度を示すデータを選択して合焦点における蛍光輝度値とする手法を用いることができる。
融点測定の精度を更に向上させる上で、第二の核酸の標識物質と同じ蛍光物質をマーカーとして試料42の有する基板表面に予め結合させておき、第二の核酸由来の蛍光強度とマーカー由来の蛍光強度を同時に取得し、第二の核酸由来の蛍光強度のプロファイルを、マーカー由来の蛍光強度のプロファイルによって補正してもよい。
本発明によれば、吸光度によらず蛍光法を用いて融点を測定するので、従来技術の課題であった長鎖核酸の融点測定を可能とし、また、固相ハイブリダイゼーションの融点測定も可能とする。また、基板表面の蛍光を観察するの上記DASH法のおける課題、すなわち、蛍光標識第二の核酸を用いることができない問題、あるいは、インターカレーター色素を用いることによって発生する問題を解決することができる。
試料42の有する核酸チップには、1種類の第一の核酸を固定したものや、図3に示すように複数種の第一の核酸の各々を互いに分離された領域に固定したものが利用できる。多種類のプローブのそれぞれの固定領域を基板面に形成し、反応系内に各プローブとハイブリッドし得る核酸を含有させることで、同時に多種類のプローブが形成するハイブリッドの融点を測定することが可能となる。この場合、核酸チップ表面での各固定領域(核酸スポットや核酸ドット)の蛍光強度を画像として一括して取り込み、核酸チップの温度変化に応じた蛍光強度の変化を記録して、融点を判定する方法が好ましく利用できる。
この多種類の第一の核酸を基板に固定した形態によれば、核酸チップを構成する固相表面としての基板表面における蛍光測定により融点が測定できるという利点に加えて、核酸チップを用いて、同時に多数種の第一核酸(プローブ)と、それらに対応した多数種の第二の核酸とのハイブリッドのそれぞれの融点を測定することができる。その結果、液相において多数の核酸の融点を測定することに関わる課題を解決することができる。
試料を形成するための試薬及び器具の少なくとも一方と、上記構成の装置とを少なくとも用いて融点測定用のシステムを構成することができる。これらの試薬及び器具として、第1の核酸、第2の核酸、基板、蛍光マーカー、ハイブリダイゼーション反応液(各種緩衝液)、試料形成用の覆いやフレームなどから必要に応じて選択した1種以上を装置と組み合わせて提供する。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
(実施例1:外部からの光ビームの反射を利用した合焦による融点測定例)
(1)核酸チップの作製
特開平11-187900号公報に準じて核酸プローブ核酸チップを以下に示す方法により作製した。
(1−1)基板洗浄
25.4mm×25,4mm×1mmの合成石英基板をラックに入れ、純水で10%に稀釈した超音波洗浄用洗剤(ブランソン:GPIII)に一晩浸した。その後、洗剤中で20分間超音波洗浄を行い、その後、水洗により洗剤を除去した。純水ですすいだ後、純水の入った容器中でさらに超音波処理を20分間行った。次に、予め80℃に加温した1N水酸化ナトリウム水溶液に基板を10分間浸した。引き続き水洗、純水洗浄を行って、そのまま次工程に供した。
(1−2)表面処理
アミノ基を結合したシランカップリング剤、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン KBM603(信越化学工業)の1wt%水溶液を室温下で2時間攪拌し、上記シラン化合物の分子内のメトキシ基を加水分解した。次いでこの溶液に上記(1−1)で得た基板を室温で1時間浸漬した後、純水で洗浄し、窒素ガスを基板の両面に吹き付けて乾燥させた。次に基板を120℃に加熱したオーブン中で1時間ベークして最終的に基板表面にアミノ基を導入した。
次いでN−マレイミドカプロイロキシスクシンイミド(同仁化学研究所:以下EMCS)2.7mgを、ジメチルスルホキシド(DMSO)/エタノールの1:1溶液に濃度が0.3mg/mlとなる様に溶解した。シランカップリング処理を行った石英基板をこのEMCS溶液に室温で2時間浸漬して、シランカップリング処理によって基板表面に担持されているアミノ基とEMCS溶液のスクシイミド基を反応させた。この段階で基板表面にはEMCS由来のマレイミド基が存在することになる。またこの処理により、核酸が基板表面に吸着することを防止する。EMCS溶液から引き上げた基板はDMSO及びエタノールの混合溶媒及びエタノールで順次洗浄した後、窒素ガスを吹き付けて乾燥させた。
(1−3)プローブDNA(第一の核酸)の合成
DNA合成業者(ベックス)に依頼して配列番号1から6の一本鎖核酸(それぞれdTの20、25、30、35、40、45量体)を合成した。なお配列番号1の一本鎖DNAの5'末端には合成時にチオールモディファイア(グレンリサーチ)を用いる事によってチオール(SH)基を導入した。なお、脱保護、DNAの回収は定法により行い、また、精製にはHPLCを用いた。合成から精製までの一連の工程はすべて合成業者に依頼して行った。
配列番号:1
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT 3'
配列番号:2
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 3'
配列番号:3
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 3'
配列番号:4
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 3'
配列番号:5
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 3'
配列番号:6
5' HS-(CH2)6-O-PO2-O-TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT 3'
(1−4)蛍光マーカーの合成
DNA合成業者(ベックス)に依頼して配列番号7の蛍光マーカーを合成した。なおフォスフォロアミダイトを使って5'末端にはCy3標識、3'末端にはチオールモディファイア(グレンリサーチ)を用いる事によってチオール(SH)基を導入した。なお、脱保護、DNAの回収は定法により行い、また、精製にはHPLCを用いた。合成から精製までの一連の工程はすべて合成業者に依頼して行った。
配列番号:7
5' Cy3 -(CH2)6-O-PO2-O-CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC-O- PO2-O-(CH2)6-SH 3'
(1−5)サーマルジェットプリンターによるDNA吐出、および基板への結合
上記配列番号1から6の一本鎖DNAは8μMの濃度で、上記配列番号7の蛍光マーカーは吸光度にて0.1になるようにグリセリン7.5wt%、尿素7.5wt%、チオジグリコール7.5wt%、アセチレンアルコール(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル(株)社製)1wt%を含む溶液に溶解した。サーマルジェット法の一種であるバブルジェット法を用いたバブルジェットプリンターBJF-850(キヤノン)用のプリンターヘッドBC-50(キヤノン)を数100μlの溶液を吐出可能とするべく改造し、このヘッドを上記石英基板上へ吐出可能となるよう改造した吐出描画機に搭載した。このヘッド6個搭載されている改造タンク部に上記6種のDNA溶液をそれぞれ数100μl注入し、吐出描画機にEMCS処理基板を装着して、ここにスポッティングした。なお、スポッティング時の吐出量は4pl/dropletで、スポッティングの範囲は基板の中央部に10mm×10mmの範囲に200dpi(dot per inch)すなわち127μmのピッチで吐出した。この条件ではスポッティングされたドットの直径は約50μmであった。スポットの基本パターンは上記6種のDNAと上記マーカーをDNAの周囲に配置させ、5×4の行列となっているもので、本実施例では上記パターンを10パターンスポッティングした。
スポッティング終了後、基板を30分間加湿チャンバー内に静置し、ガラス板表面のマレイミド基と核酸プローブおよびマーカーの末端のチオール基とを反応させた。次いで、基板を純水で洗浄し、純水中で保存した。この基板を融点測定に供した。
(2)ハイブリダイゼーション反応場の作製
上記(1)で作製した核酸プローブ核酸チップ上面(プローブが結合した側)に内寸15×16mm、幅8mm、厚さ0.25mmの両面に接着物質が付いたフレーム(日本ジェネティクス株式会社製、製品名;ハイブリダイゼーション用フレーム)を貼り、両端に穴を開けた22×22mm、厚さ0.17mmのカバーガラスを、上記フレームに貼り付け、反応場を封入した試料を作製した。カバーガラスの一端より、下記組成のハイブリダイゼーション溶液65μlを滴入し、カバーガラスの両端の穴をポリイミドテープにて封止した。なお、下記配列番号8は蛍光色素Cy3で標識された、上記6種のプローブに対する共通した相補的核酸(第二の核酸)である。
ハイブリダイゼーション溶液:
6×SSPE、10%ホルムアミド
50 nM Cy3標識dA45(配列番号:8;下記)
配列番号:8
5' Cy3-(CH2)6-O-PO2-O-AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAA 3'
(3)融点測定
上記(2)で作製した試料を、図1の5(図2)の融点測定装置の温度コントロール(温調)ステージにセットし、温度コントローラーを25℃から80℃まで0.5℃/minのレートで昇温、あるいは、降温するようにセットし、上記カバーガラス(ハイブリダイゼーション溶液)の温度を制御し、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度を取り込んだ。蛍光輝度の取り込みは、LSM510に20倍(×20)蛍光観察用対物レンズ(フルオール)と、Cy3蛍光観察用フィルターブロック(N0.20)をセットして行った。顕微鏡の外部に設けた赤色半導体レーザーを上記核酸チップに照射した際の反射光を、同じく顕微鏡の外部に設けたフォトセンサーによって検知し、フォトセンサー内の検知位置から、顕微鏡のステージ高さを調整し、合焦させ、上記昇温、降温を順次行い、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度と、各スポットからの蛍光輝度のピクセルあたりの平均輝度をデータとして取り込んだ。
取り込んだ各データからそれぞれのプローブとそれに対して相補的な核酸との融点を求
めた。得られた結果を表1に示す。
Figure 2007010413
表1から本発明の核酸融点測定装置、あるいは、本発明の核酸融点測定方法により核酸チップ上において各核酸プローブと相補的な核酸との融点が測定可能であることがわかる。
(実施例2:検出光学系の対物レンズと基板表面間の距離を自動的に変化させて合焦を行うことによる融点測定例)
実施例1で得た試料を、図1の5(図2)の融点測定装置の温度コントロール(温調)ステージにセットし、温度コントローラーを25℃から80℃まで0.5℃/minのレートで昇温、あるいは、降温するようにセットした。上記カバーガラス(ハイブリダイゼーション溶液)の温度を制御し、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度を取り込んだ。蛍光輝度の取り込みは、LSM510に20倍(×20)蛍光観察用対物レンズ(フルオール)と、Cy3蛍光観察用フィルターブロック(N0.20)をセットして行った。共焦点顕微鏡のステージを高さ方向(Z軸方向)に移動させながら、核酸チップ上の第二の核酸あるいは蛍光マーカー由来の蛍光輝度が一番高くなる位置にて画像を取得することとして、上記昇温、降温を順次行い、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度と、各スポットからの蛍光輝度のピクセルあたりの平均輝度をデータとして取り込んだ。
取り込んだ各データからそれぞれのプローブとそれに対して相補的な核酸との融点を求めたところ表1と同じ結果が得られた。
(実施例3:検出光学系の対物レンズと基板表面間の距離を逐次変化させ、一通り画像を取得後、第二の核酸または蛍光マーカー由来の蛍光輝度が最大となる画像を選択し、合焦点における蛍光輝度値とする融点測定例)
実施例1で得た試料を、図1の5(図2)の融点測定装置の温度コントロール(温調)ステージにセットし、温度コントローラーを25℃から80℃まで0.5℃/minのレートで昇温、あるいは、降温するようにセットした。上記カバーガラス(ハイブリダイゼーション溶液)の温度を制御し、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度を取り込んだ。蛍光輝度の取り込みは、LSM510に20倍(×20)蛍光観察用対物レンズ(フルオール)と、Cy3蛍光観察用フィルターブロック(N0.20)をセットして行った。共焦点顕微鏡内蔵の"Time Series"ソフトを用いて、1分毎にZ軸を1μm移動させながら、自動で画像を取得した。取得した画像データから、蛍光マーカーの輝度が一番高く得られる高さの画像を選択し、各スポットからの蛍光輝度のピクセルあたりの平均輝度を出し、蛍光マーカーによる蛍光輝度の温度依存性の補正を前記平均輝度に対して行い、温度との関係をプロットした。
取り込んだ各データからそれぞれのプローブとそれに対して相補的な核酸との融点を求めたところ、表1と同じ結果が得られた。
(実施例4:基板上の蛍光マーカーによる第二の核酸の蛍光輝度補正を行う場合の融点測定例)
実施例1で作製した試料を、図1の5(図2)の融点測定装置の温度コントロール(温調)ステージにセットし、温度コントローラーを25℃から80℃まで0.5℃/minのレートで昇温、あるいは、降温するようにセットした。上記カバーガラス(ハイブリダイゼーション溶液)の温度を制御し、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度を取り込んだ。蛍光輝度の取り込みは、LSM510に20倍(×20)蛍光観察用対物レンズ(フルオール)と、Cy3蛍光観察用フィルターブロック(N0.20)をセットして行った。顕微鏡の外部に設けた赤色半導体レーザーを上記核酸チップに照射した際の反射光を、同じく顕微鏡の外部に設けたフォトセンサーによって検知し、フォトセンサー内の検知位置から、顕微鏡のステージ高さを調整し、合焦させ、上記昇温、降温を順次行い、1分毎にカバーガラス表面にセットされた測温抵抗体からの温度と、各スポットからの第二の核酸と蛍光マーカーの蛍光輝度をデータとして取り込んだ。
取り込んだ第二の核酸の蛍光輝度データを、同一時刻の蛍光マーカの蛍光輝度で割り算を行い、横軸に温度、縦軸に前記割り算の一次微分をプロットし融点を求めたところ、表1と同じ結果が得られた。
融点測定装置の一例の概要を示す図である。 融点測定装置の温度制御機構を説明するための図である。 核酸ハイブリッドの形成または解離を生じさせるための反応系を基板上に形成した核酸チップの一例の断面図である。 融点測定装置の有する光学系の構成の一例を説明するための図である。
符号の説明
1 温度制御用のコンピュータ
2 温度取り込み用データローガ
3 温度センサー
4 チャンバー
5 試料ステージ
6 チャンバー冷却用の純水出入り口
7 試料ステージ恒温水出入り口
8 置換用窒素ガス出入り口
9 減圧弁
10 窒素ガスボンベ
11 チャンバー冷却用サーキュレーター
12 試料ステージ調温用のサーキュレーター
13 検出装置部
14 検出画像取り込み用およびステージ移動制御用
15 核酸チップ
16 ステージ温度検知用温度センサー
17 試料温度検知用温度センサー
31 基板
32 反応領域
33 覆い
34a 核酸固定領域
34b 核酸固定領域
35 フレーム
41 ステージ
42 核酸チップ
43 光源
44 蛍光検知手段
45 レコーダー
46 焦点調節手段
47 対物レンズ
48 ダイクロイックミラー
49 フィルター
50 プリズム
51、52 レンズ

Claims (21)

  1. 二本鎖核酸の融点を測定するための方法において、
    (1)第一の核酸を表面に固定した基板を用意する工程と、
    (2)前記第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、且つ、蛍光標識された第二の核酸を用意する工程と、
    (3)前記基板上に固定された第一の核酸と前記第二の核酸のハイブリッドを形成し得る反応系を該基板上に形成する工程と、
    (4)前記反応系の温度を変化させ、該反応系内でのハイブリッドの形成または解離を生じさせる工程と、
    (5)前記ハイブリッドの形成または解離にともなって前記基板の表面に生成または消失する蛍光標識された第二の核酸由来の蛍光を、検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させて測定する工程と、
    (6)前記検出装置により測定された蛍光の強度のプロファイルから前記基板上におけるハイブリッドの融点を決定する工程と、
    を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定方法。
  2. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、外部から光ビームを前記基板表面に照射して、該光ビームの前記基板面での反射位置を検出し得る位置に、前記検出光学系の対物レンズと基板表面間の距離を自動的に調整することによる請求項1に記載の融点測定方法。
  3. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、前記検出光学系の対物レンズと前記基板表面間の距離を自動的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合した蛍光マーカーの蛍光の最大蛍光強度が得られた点を合焦点とすることにより行なう請求項1に記載の融点測定方法。
  4. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、前記検出光学系の対物レンズと前記基板表面間の距離を連続的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合した蛍光マーカーの蛍光輝度値を連続的に取得した後、最大蛍光強度が得られた点を合焦点とすることにより行なう請求項1に記載の融点測定方法。
  5. 上記検出装置が共焦点蛍光顕微鏡である請求項1から4のいずれかに記載の融点測定方法。
  6. 前記第二の核酸の標識物質と同じ蛍光物質をマーカーとして前記基板表面に予め結合させておき、前記第二の核酸由来の蛍光強度と前記マーカー由来の蛍光強度を同時に取得し、前記第二の核酸由来の蛍光強度のプロファイルを、前記マーカー由来の蛍光強度のプロファイルによって補正する請求項1から5のいずれかに記載の融点測定方法。
  7. 二本鎖核酸の融点を測定するための方法において、
    (1)複数種の第一の核酸の各々を互いに区分した固定領域毎に基板表面に結合した核酸チップを用意する工程と、
    (2)前記第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、且つ、蛍光標識された複数種の第二の核酸を用意する工程と、
    (3)前記基板の各固定領域に第一の核酸と第二の核酸のハイブリッドを形成し得る反応系を形成する工程と、
    (4)各反応系の温度を変化させ、各反応系内でのハイブリッドの形成または解離を生じさせる工程と、
    (5)各ハイブリッドの形成または解離にともなって前記基板の表面に生成または消失する蛍光標識された第二の核酸由来の蛍光を、検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させて測定する工程と、
    (6)前記検出装置により測定された蛍光の強度のプロファイルから前記基板上における各ハイブリッドの融点を決定する工程と、
    を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定方法。
  8. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、外部から光ビームを前記基板表面に照射して、該光ビームの前記基板面での反射位置を検出し得る位置に、前記検出光学系の対物レンズと基板表面間の距離を自動的に調整することによる請求項7に記載の融点測定方法。
  9. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、前記検出光学系の対物レンズと前記基板表面間の距離を自動的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合した蛍光マーカーの蛍光の最大蛍光強度が得られた点を合焦点とすることにより行なう請求項7に記載の融点測定方法。
  10. 前記検出光学系の前記基板表面への合焦が、前記検出光学系の対物レンズと前記基板表面間の距離を連続的に変化させて、第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合した蛍光マーカーの蛍光輝度値を連続的に取得した後、最大蛍光強度が得られた点を合焦点とすることにより行なう請求項7に記載の融点測定方法。
  11. 上記検出装置が共焦点蛍光顕微鏡である請求項7から10のいずれかに記載の融点測定方法。
  12. 前記第二の核酸の標識物質と同じ蛍光物質をマーカーとして前記基板表面に予め結合させておき、前記第二の核酸由来の蛍光強度と前記マーカー由来の蛍光強度を同時に取得し、前記第二の核酸由来の蛍光強度のプロファイルを、前記マーカー由来の蛍光強度のプロファイルによって補正する請求項7から11のいずれかに記載の融点測定方法。
  13. 二本鎖核酸の融点を測定するための装置において、
    基板上に第一の核酸の固定領域を有する核酸チップと、該固定領域に接触して配置され、該第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、かつ蛍光標識された第二の核酸を含む液体と、から構成される反応系を有する試料を保持するための試料保持手段と、
    前記反応系の温度を制御するための温度制御手段と、
    前記反応系の温度を検出するための温度検出手段と、
    前記温度検出手段で検出された反応系の温度の変化を記録する手段と、
    前記試料保持手段に保持された核酸チップの基板表面での前記第二の核酸の蛍光標識に由来する蛍光強度を検出するための検出装置と、
    前記検出装置の検出光学系の焦点を前記基板表面に合焦させるための焦点調整手段と、
    前記検出装置で検出した前記基板表面での蛍光強度の変化を記録するための蛍光強度検出手段と、
    を有し、
    前記反応系の温度変化に基づく前記第二の核酸の蛍光標識に由来する前記基板表面での蛍光強度の変化を示すプロファイルから前記第一及び第二の核酸からなるハイブリッドの融点を決定するための二本鎖核酸の融点測定装置。
  14. 前記焦点調整手段が、外部から光ビームを前記基板表面に照射する手段と、該光ビームの前記基板面での反射位置を検出し得る位置に前記検出光学系の対物レンズの位置を前記基板表面に対して自動的に調整する手段と、を有する請求項13に記載の融点測定装置。
  15. 前記焦点調整手段が、前記基板表面での第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ前記基板表面に結合させた蛍光マーカーの蛍光の最大蛍光強度が得られる前記検出光学系の対物レンズと基板表面間の距離にこれらの位置を自動的に調整する手段を有する請求項14に記載の融点測定装置。
  16. 前記焦点調整手段が、前記検出光学系の対物レンズと前記基板表面間の距離を連続的に変化させて、前記基板表面での第二の核酸由来の蛍光、または、あらかじめ基板表面に結合した蛍光マーカーの蛍光輝度値を連続的に取得する手段、および、前記第二の核酸由来の蛍光、または前記蛍光マーカーの最大の蛍光輝度値を選択する手段を有する請求項14に記載の融点測定装置。
  17. 前記検出装置が、前記焦点調整手段を具備する共焦点蛍光顕微鏡である請求項13から16のいずれかに記載の核酸融点の融点測定装置。
  18. 前記基板として前記第二の核酸の標識物質と同じ蛍光物質からなるマーカーを有する基板を用い、該マーカー由来の蛍光強度の変化を検出するためのマーカー蛍光検出手段を更に有し、該マーカー由来の蛍光強度のプロファイルは、前記第二の核酸の蛍光標識に由来する蛍光強度のプロファイルを補正するためのものである請求項13〜17のいずれかに記載の融点測定装置。
  19. 前記固定領域が前記基板面に複数設けられている請求項13〜18のいずれかに記載の融点測定装置。
  20. 二本鎖核酸の融点を測定するためのシステムにおいて、
    基板上に第一の核酸の固定領域を有する核酸チップと、該固定領域に接触して配置され、該第一の核酸とハイブリダイズし得る塩基配列を有し、かつ蛍光標識された第二の核酸を含む液体と、から構成される反応系を有する試料を調製するための試薬及び器具の少なくいとも一方と、請求項1〜16に記載の測定装置と、を有することを特徴とする二本鎖核酸の融点測定システム。
  21. 前記固定領域が前記基板面に複数設けられている請求項17に記載の融点測定システム。
JP2005189840A 2005-06-29 2005-06-29 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置 Withdrawn JP2007010413A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005189840A JP2007010413A (ja) 2005-06-29 2005-06-29 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置
US11/473,061 US20070003958A1 (en) 2005-06-29 2006-06-23 Method for measuring melting temperature of nucleic acid hybrid and apparatus for use in the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005189840A JP2007010413A (ja) 2005-06-29 2005-06-29 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007010413A true JP2007010413A (ja) 2007-01-18

Family

ID=37590020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005189840A Withdrawn JP2007010413A (ja) 2005-06-29 2005-06-29 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20070003958A1 (ja)
JP (1) JP2007010413A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083191A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Sharp Corp 検出装置、検出方法、制御プログラムおよび記録媒体
CN116679043A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 天津大学 适用于磁泳分析平台的机器人及制备方法、磁泳分析平台

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4541731B2 (ja) * 2004-03-12 2010-09-08 キヤノン株式会社 核酸検出方法
DE102005013969A1 (de) * 2005-03-26 2006-10-05 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zur mikroskopischen Untersuchung einer räumlichen Feinstruktur
US7642086B2 (en) * 2005-08-09 2010-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Labeled probe bound object, method for producing the same and method for using the same
JP2007148752A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Canon Inc 標的物質の自動解析装置および判定ソフトウェア更新方法
US20070122848A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 Canon Kabushiki Kaisha Biochemical reaction cassette and detection apparatus for biochemical reaction cassette
JP5159098B2 (ja) * 2006-12-01 2013-03-06 キヤノン株式会社 複対立遺伝子のハプロタイプ決定方法
DE102007055386B4 (de) * 2007-11-20 2015-07-16 Boehringer Ingelheim Vetmedica Gmbh Verfahren zur Kalibrierung eines Sensorelements
WO2009158451A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 Real-Time Genomics, Llc Method and apparatus for melting curve analysis of nucleic acids in microarray format
WO2012142346A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Real-Time Genomics, Llc Method and apparatus for high accuracy genomic analysis platform utilizing hybridization and enhanced dissociation
KR101541084B1 (ko) * 2014-02-24 2015-08-03 한국과학기술연구원 Dna 코팅을 통한 그래핀 내 pn 접합 형성 방법 및 이에 의해 형성된 pn 접합 구조체
CN107703177B (zh) * 2017-09-14 2018-11-27 上海凯历迪新材料科技股份有限公司 一种显微镜热台及显微熔点测量仪
CN112326652B (zh) * 2017-09-20 2021-09-03 深圳市真迈生物科技有限公司 成像方法、控制序列测定反应的方法、装置及系统

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE139845T1 (de) * 1989-08-23 1996-07-15 Canon Kk Methode zur messung eines immunologisch aktiven materials und vorrichtung, die dazu geeignet ist
CA2023804C (en) * 1989-08-23 1999-05-25 Takeshi Miyazaki Method for measuring an immunologically active material and apparatus suitable for practicing said method
JP3285609B2 (ja) * 1991-06-21 2002-05-27 キヤノン株式会社 標識複合体、及びそれを用いる分析法
JPH06153997A (ja) * 1992-11-27 1994-06-03 Canon Inc 検出信号増幅による標的核酸の検出方法
DE69333991T2 (de) * 1992-11-27 2006-12-14 Canon K.K. Verfahren und Sonde zum Nachweis von Nukleinsäuren
JP3495752B2 (ja) * 1992-12-11 2004-02-09 キヤノン株式会社 生標的個体の検出方法およびプローブ
JP3247001B2 (ja) * 1992-12-21 2002-01-15 キヤノン株式会社 ピリリウム化合物を用いた2本鎖核酸の検出方法、ピリリウム化合物を含有するプローブ及びそれを用いた標的核酸の検出方法、新規ピリリウム化合物
US5670315A (en) * 1993-09-13 1997-09-23 Canon Kabushiki Kaisha Nucleic acid determination employing pyryilium dye
JP3368011B2 (ja) * 1993-10-04 2003-01-20 キヤノン株式会社 核酸検出法
EP0684239B1 (en) * 1994-05-26 2003-12-10 Canon Kabushiki Kaisha A method for detecting a target substance in a sample, utilizing pyrylium compound
ATE230801T1 (de) * 1996-10-03 2003-01-15 Canon Kk Verfahren zur detektion von zielnukleinsäure, verfahren zu ihrer quantifizierung und pyrylium- verbindungen zur chemilumineszenz-analyse
JP3785517B2 (ja) * 1997-06-05 2006-06-14 東ソー株式会社 核酸融解温度測定法
JP4313861B2 (ja) * 1997-08-01 2009-08-12 キヤノン株式会社 プローブアレイの製造方法
JP3647267B2 (ja) * 1998-05-29 2005-05-11 キヤノン株式会社 面発光レーザーを用いた表面プラズモン共鳴センサ装置
US6306643B1 (en) * 1998-08-24 2001-10-23 Affymetrix, Inc. Methods of using an array of pooled probes in genetic analysis
JP4355384B2 (ja) * 1999-01-14 2009-10-28 キヤノン株式会社 パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法
JP4261661B2 (ja) * 1999-01-28 2009-04-30 キヤノン株式会社 プローブ結合基板、プローブ結合基板の製造方法、プローブアレイ、標的物質の検出方法、サンプル中の一本鎖核酸の塩基配列を特定する方法、及びサンプル中の標的物質の定量方法
JP2000304698A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Canon Inc 蛍光測定方法と装置及びそれに適した基板
JP2000304688A (ja) * 1999-04-16 2000-11-02 Canon Inc 基板測定方法および装置
US6960432B2 (en) * 1999-07-26 2005-11-01 Canon Kabushiki Kaisha Detection/quantification of targeted nucleotide chains, and detection/quantification of multi-stranded nucleotide chains by fluorescence
JP3467004B2 (ja) * 2000-08-31 2003-11-17 キヤノン株式会社 核酸の塩基配列の解析方法
JP2002071687A (ja) * 2000-08-31 2002-03-12 Canon Inc 変異遺伝子のスクリーニング方法
US6346386B1 (en) * 2000-09-29 2002-02-12 Arup Institue Method of solution-based scanning for alterations in a DNA segment using a double-stranded DNA binding dye and fluorescence melting profiles
JP3596868B2 (ja) * 2000-11-24 2004-12-02 キヤノン株式会社 末端標識プローブアレイのプローブの量の評価方法、及び、該標識プローブアレイを用いた標的物質量の評価方法
US6852524B2 (en) * 2001-04-27 2005-02-08 Canon Kabushiki Kaisha Probe carrier, probe fixing carrier and method of manufacturing the same
WO2004001412A1 (ja) * 2002-06-24 2003-12-31 Canon Kabushiki Kaisha 標準プローブを持つdnaマイクロアレイ及び該アレイを有するキット
EP1437416A4 (en) * 2002-10-24 2004-07-14 Ben Gao METHOD AND DEVICES FOR MONITORING NUCLEIC ACID HYBRIDIZATION ON A DNA CHIP USING FOUR-DIMENSIONAL PARAMETERS
US7701138B2 (en) * 2003-07-02 2010-04-20 Canon Kabushiki Kaisha Information acquisition method, information acquisition apparatus and disease diagnosis method
JP4183256B2 (ja) * 2004-08-04 2008-11-19 キヤノン株式会社 核酸増幅反応産物の鎖分離方法、核酸増幅反応産物の検出方法
US7642086B2 (en) * 2005-08-09 2010-01-05 Canon Kabushiki Kaisha Labeled probe bound object, method for producing the same and method for using the same
JP2007148752A (ja) * 2005-11-28 2007-06-14 Canon Inc 標的物質の自動解析装置および判定ソフトウェア更新方法
US20070122848A1 (en) * 2005-11-29 2007-05-31 Canon Kabushiki Kaisha Biochemical reaction cassette and detection apparatus for biochemical reaction cassette

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083191A (ja) * 2010-10-12 2012-04-26 Sharp Corp 検出装置、検出方法、制御プログラムおよび記録媒体
CN116679043A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 天津大学 适用于磁泳分析平台的机器人及制备方法、磁泳分析平台
CN116679043B (zh) * 2023-08-03 2023-11-03 天津大学 适用于磁泳分析平台的机器人及制备方法、磁泳分析平台

Also Published As

Publication number Publication date
US20070003958A1 (en) 2007-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007010413A (ja) 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置
EP1704258B1 (en) Real-time pcr of targets on a micro-array
US7252938B2 (en) Methods and devices for producing a polymer at a location of a substrate
Okamoto et al. Microarray fabrication with covalent attachment of DNA using bubble jet technology
US8247196B2 (en) Real-time PCR of targets on a micro-array
US20050227231A1 (en) Device for sequencing nucleic acid molecules
KR20070112785A (ko) 비드-기초 서열화를 위한 시약, 방법, 및 라이브러리
US20060292617A1 (en) Methods and compositions for analysis of microRNA
WO2017205827A1 (en) Arrays for single molecule detection and uses thereof
WO2016134191A1 (en) Assays for single molecule detection and use thereof
US7070932B2 (en) Methods and devices for detecting printhead misalignment of an in situ polymeric array synthesis device
JP2011501965A (ja) 核酸のハイ・スループット塩基配列決定のための装置
JP5899234B2 (ja) 核酸増幅法、核酸基板、核酸分析方法及び核酸分析装置
EP1479783A2 (en) PCR amplification method, pcr primer set, pcr amplification product, and method for detection of nucleic acid using the amplification method
JP2001511360A (ja) アレイエレメント内での複数機能性およびその使用
US20050014147A1 (en) Method and apparatus for three label microarrays
JP2005512544A (ja) 核酸の合成後ラベリングとその使用
JP2009011230A (ja) ヌクレオチド制限伸長を利用した塩基配列解析法
US20080124788A1 (en) Bioassay System And Bioassay Method
JP2001269199A (ja) 蛍光相関分光法による1塩基置換検出方法
US20230295696A1 (en) Method for loading nucleic acid molecule on solid support
JP2005164546A (ja) アドレスマーカーが付加されたマイクロアレイ
JP5258755B2 (ja) 捕捉プローブを含み、pcr槽を開けることなしにハイブリダイゼーションによるpcr産物の検出を可能にするリアルタイムpcr用反応チェンバ
JP2004016132A (ja) 核酸の測定方法、及びその方法によって得られるデータ解析法
AU2002356188A1 (en) Method and apparatus for three label microarrays

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080630

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100311