JP2007044033A - Method for analyzing interaction of biomolecule immobilized on carrier and apparatus therefor - Google Patents

Method for analyzing interaction of biomolecule immobilized on carrier and apparatus therefor Download PDF

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Hirobumi Yamano
博文 山野
Mitsuyoshi Oba
光芳 大場
Michifumi Nika
通文 丹花
Shuichi Kamei
修一 亀井
Hiroshi Yamaguchi
博史 山口
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Toyo Kohan Co Ltd
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Toyo Kohan Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for rapidly and efficiently treating a large amount of a carrier in an analysis of interaction between biomolecules using the carrier in which the biomolecules are immobilized. <P>SOLUTION: A reactor is used for making the biomolecules on the carrier interact with biomolecules in a sample. The reactor is equipped with a temperature controller 14 for controlling the temperature of the sample and the carrier 23, a carrier holder 11 having a plurality of carrier housing parts having discharge ports 22, a washing head 12 provided with a lid body having a plurality of feed holes for feeding a wash liquid or a gas to the carrier housing parts of the carrier holder and a holder housing container 13 having a plurality of recessed parts for housing the carrier housing parts of the carrier holder 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、担体上に固定化された生体分子を相互作用させるための反応装置、該反応装置を備える生体分子分析装置、ならびに生体分子の相互作用を分析する方法に関する。   The present invention relates to a reaction apparatus for interacting biomolecules immobilized on a carrier, a biomolecule analysis apparatus including the reaction apparatus, and a method for analyzing the interaction of biomolecules.

現在、核酸、糖鎖、タンパク質などの生体分子を担体上に固定化し、それにターゲットとなる生体分子を反応させて両分子の相互作用を研究する方法が広く使われている。   Currently, a method is widely used in which biomolecules such as nucleic acids, sugar chains, and proteins are immobilized on a carrier, and the target biomolecules are reacted to study the interaction between the two molecules.

DNAやタンパク質が固定化された担体は、DNAチップやプロテインチップと称され、分注対象物やシリコン等の担体上に1平方センチメートル当たり数百から数十万の密度でDNAやタンパク質を整列させ、固定化することにより作成される。ある生物種の全ての遺伝子配列が解明されている場合、その情報を元にDNAチップを作成することにより、1回のハイブリダイゼーションで試料の全発現情報を得る技術が発展してきた。つまり配列が既知のDNAをアレイ状態に整列・固定化させ、そこに未知の試料を加えてハイブリダイゼーションを起こさせることにより、DNAチップには数千種類の異なるDNAプローブが含まれているために、同時に数千個の遺伝子を同定することができる。基礎研究の分野では、DNAチップは、既知遺伝子の発現パターンと比較することにより新たに発見された遺伝子の機能を推定する研究やシグナル伝達経路における重要物質を特定する研究や新種の遺伝子を同定する研究に利用されている。また治療薬にとっての新たな標的分子の発見、病気の診断やゲノム毒物学、疾病関連遺伝子の探索などの高いスループットが要求される分野においても重要な技術となっている。   A carrier on which DNA or protein is immobilized is called a DNA chip or protein chip, and the DNA or protein is aligned at a density of several hundred to several hundred thousand per square centimeter on a carrier such as a dispensing object or silicon. Created by immobilization. When all the gene sequences of a certain biological species have been elucidated, a technique has been developed in which a DNA chip is prepared based on the information to obtain information on the total expression of a sample by a single hybridization. In other words, DNA chips with thousands of different DNA probes are included by aligning and immobilizing DNA with a known sequence in an array state and adding an unknown sample to cause hybridization. At the same time, several thousand genes can be identified. In the field of basic research, DNA chips are used to estimate the function of newly discovered genes by comparing them with the expression patterns of known genes, to identify important substances in signal transduction pathways, and to identify new genes Used for research. It is also an important technology in fields that require high throughput, such as discovery of new target molecules for therapeutic drugs, disease diagnosis, genomic toxicology, and search for disease-related genes.

プロテインチップは、抗体を固定化した抗体アレイを用い、ELISA法をチップ上で行うものが主流である。ELISA法は既に確立された技術であり、高感度分析が可能なためである。将来的には、プロテインチップは臨床診断、健康のモニター、環境、食品検査などの役割を担うと期待されている。   The main type of protein chip is an antibody array on which an antibody is immobilized and an ELISA method is performed on the chip. This is because the ELISA method is a well-established technique and enables highly sensitive analysis. In the future, protein chips are expected to play a role in clinical diagnosis, health monitoring, environment, food inspection, and so on.

上記のようなDNAチップまたはプロテインチップを用いた測定作業は、試料数が多いため単純な作業の繰り返しが発生すること、各工程で用いる装置が独立しているため広い設置面積が必要であること、反応温度の管理を行う必要があり反応の進行に長時間を要すること、更に微量な試料を精度高く取り扱うことが必要であること等の理由から、各工程を機械化して自動的に行うことが従来から切望されていた。   The measurement work using a DNA chip or protein chip as described above requires repeated simple work due to the large number of samples, and requires a large installation area because the equipment used in each process is independent. The reaction temperature must be controlled and the reaction takes a long time to proceed, and each process is mechanized automatically because it is necessary to handle a very small amount of sample with high accuracy. Has long been anxious.

本発明の課題は、生体分子が固定化された担体を用いた生体分子間相互作用の分析において、多量の担体を迅速かつ効率的に処理するための手段を提供することである。   An object of the present invention is to provide a means for rapidly and efficiently treating a large amount of carriers in an analysis of interactions between biomolecules using a carrier on which biomolecules are immobilized.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、温度制御装置、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダー、複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッド、ならびに担体収容部を収容可能なホルダー収容容器を備える反応装置を用いて生体分子の相互作用を実施することにより、担体上の生体分子の相互作用、洗浄および乾燥が効率的かつ迅速に実施できることを見いだし、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a temperature control device, a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, and a lid having a plurality of supply holes are provided. By interacting with biomolecules using a reaction device equipped with a head and a holder container that can accommodate a carrier accommodating part, the interaction, washing and drying of biomolecules on the carrier can be carried out efficiently and quickly. The inventors have found what can be done and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)担体上の生体分子を試料中の生体分子と相互作用させるための反応装置であって、
試料および担体の温度を制御する温度制御装置、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダー、洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッド、ならびに担体ホルダーの担体収容部を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器を備える、前記反応装置。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A reaction apparatus for interacting biomolecules on a carrier with biomolecules in a sample,
A temperature control device for controlling the temperature of the sample and the carrier, a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, and a lid having a plurality of supply holes for supplying cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion of the carrier holder. The reaction apparatus comprising: a cleaning head provided; and a holder housing container having a plurality of recesses capable of housing the carrier housing portion of the carrier holder.

(2)(1)記載の反応装置、
生体分子が固定化された複数の担体を配置するためのロード用ステージ、
担体を、ロード用ステージから反応装置における担体ホルダーの担体収容部に移載する移載装置、および
生体分子を含む複数の試料を、反応装置の担体ホルダーの担体収容部に分注する分注装置を備える、生体分子分析装置。
(3)ロード用ステージが洗浄装置を備える、(2)記載の装置。
(2) The reactor according to (1),
A loading stage for arranging a plurality of carriers on which biomolecules are immobilized;
A transfer device for transferring a carrier from a loading stage to a carrier accommodating portion of a carrier holder in a reaction device, and a dispensing device for dispensing a plurality of samples containing biomolecules into a carrier accommodating portion of a carrier holder of a reaction device A biomolecule analyzer comprising:
(3) The apparatus according to (2), wherein the loading stage includes a cleaning device.

(4)分注装置が生体分子を含む試料の温度を制御するための温度制御装置を備える、(2)または(3)記載の装置。
(5)洗浄用ヘッドの蓋体とホルダー収容容器により、担体ホルダーの担体収容部を密封状態にしうる、(1)〜(4)のいずれかに記載の装置。
(4) The device according to (2) or (3), wherein the dispensing device includes a temperature control device for controlling the temperature of the sample containing the biomolecule.
(5) The device according to any one of (1) to (4), wherein the carrier housing portion of the carrier holder can be sealed with the lid of the cleaning head and the holder housing container.

(6)反応装置の温度制御装置がホルダー収容容器に設置され、ホルダー収容容器が移動可能である、(1)〜(5)のいずれかに記載の装置。 (6) The apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the temperature control device of the reaction apparatus is installed in the holder container and the holder container is movable.

(7)生体分子の相互作用を分析する方法であって、
生体分子が固定化された複数の担体をロード用ステージに配置する工程、
担体を、ロード用ステージから、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダーに移載する工程、ここで、該担体ホルダーの担体収容部は、担体ホルダーの担体収容部を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器の該複数の凹部に収容されており、
分注装置により、生体分子を含む複数の試料を担体ホルダーの担体収容部に分注する工程、
洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッドを移動させて担体ホルダーを蓋体で覆うことにより、担体ホルダーの担体収容部を密封する工程、
温度制御装置により試料および担体の温度を変化させ、担体上に固定化された生体分子と試料に含まれる生体分子とを相互作用させる工程、および担体ホルダーとホルダー収容容器とを分離させ、洗浄用ヘッドの供給孔から洗浄液または気体を担体収容部に供給することにより担体を洗浄または乾燥する工程を含む前記方法。
(7) A method for analyzing the interaction of biomolecules,
Arranging a plurality of carriers on which biomolecules are immobilized on a loading stage;
A step of transferring a carrier from a loading stage to a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, wherein the carrier accommodating portion of the carrier holder includes a plurality of carrier accommodating portions of the carrier holder. Are accommodated in the plurality of recesses of the holder housing container having the recesses of
A step of dispensing a plurality of samples containing biomolecules into a carrier accommodating portion of a carrier holder by a dispensing device;
By moving a cleaning head having a lid having a plurality of supply holes for supplying the cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion of the carrier holder and covering the carrier holder with the lid, the carrier accommodating portion of the carrier holder is Sealing,
The temperature control device changes the temperature of the sample and the carrier to allow the biomolecules immobilized on the carrier to interact with the biomolecules contained in the sample, and the carrier holder and the holder container are separated for cleaning. The method comprising the step of cleaning or drying the carrier by supplying a cleaning liquid or gas from the supply hole of the head to the carrier containing portion.

(8)温度制御装置がホルダー収容容器に設置され、ホルダー収容容器が移動することにより担体ホルダーのホルダー収容容器への収容と分離とを実施する、(7)記載の方法。 (8) The method according to (7), wherein the temperature control device is installed in the holder container, and the carrier holder is accommodated and separated from the holder container by moving the holder container.

(9)ロード用ステージが洗浄装置と温度制御装置とを備え、ロード用ステージもしくはロード用ホルダーの少なくとも担体を配置する表面、または担体底部が熱剥離性接着剤からなり、温度制御装置によって剥離する温度未満に変化させることにより担体へ生体分子を固定化して洗浄を行い、さらに温度を剥離温度へ上昇させることにより担体を剥離する、(7)または(8)記載の方法。 (9) The load stage includes a cleaning device and a temperature control device, and at least the surface of the load stage or the load holder on which the carrier is arranged or the bottom of the carrier is made of a heat-peelable adhesive and is peeled off by the temperature control device. The method according to (7) or (8), wherein the biomolecule is immobilized on the support by changing the temperature to below the temperature, washing is performed, and the support is released by raising the temperature to the release temperature.

(10)試料に含まれる生体分子が核酸であり、試料を分注する前に、分注装置に備えられた温度制御装置によって温度を変化させることにより、試料中の核酸をPCR反応に付す工程をさらに含む、(7)〜(9)のいずれかに記載の方法。 (10) A step of subjecting a nucleic acid in a sample to a PCR reaction by changing the temperature with a temperature control device provided in the dispensing device before dispensing the sample, since the biomolecule contained in the sample is a nucleic acid. The method according to any one of (7) to (9), further comprising:

(11)生体分子が核酸であり、担体上に固定化された核酸と試料に含まれる核酸とを相互作用させる工程の少なくとも一部において、温度制御装置によって温度を変化させることによってPCR反応を実施する、(7)〜(10)のいずれかに記載の方法。
(12)PCR反応が非対称PCR反応である、(10)または(11)記載の方法。
(13)担体が、シリコン材料からなる基板表面にカーボン層と化学修飾基とを有する固体支持体である(7)〜(12)のいずれかに記載の方法。
(11) The biomolecule is a nucleic acid, and the PCR reaction is performed by changing the temperature with a temperature controller in at least a part of the step of allowing the nucleic acid immobilized on the carrier to interact with the nucleic acid contained in the sample. The method according to any one of (7) to (10).
(12) The method according to (10) or (11), wherein the PCR reaction is an asymmetric PCR reaction.
(13) The method according to any one of (7) to (12), wherein the carrier is a solid support having a carbon layer and a chemical modification group on a substrate surface made of a silicon material.

本発明により、生体分子が固定化された担体を用いた生体分子間相互作用の分析において、担体上での生体分子の相互作用、洗浄および乾燥が効率的に実施でき、多量の担体を迅速に処理することができる。   According to the present invention, in the analysis of the interaction between biomolecules using the carrier on which the biomolecule is immobilized, the interaction, washing and drying of the biomolecule on the carrier can be carried out efficiently, and a large amount of the carrier can be rapidly produced. Can be processed.

一実施形態において本発明は、担体上の生体分子を試料中の生体分子と相互作用させるための反応装置に関する。該反応装置は、試料および担体の温度を制御する温度制御装置、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダー、洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッド、ならびに担体ホルダーの担体収容部を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器を備える。   In one embodiment, the present invention relates to a reaction apparatus for interacting biomolecules on a carrier with biomolecules in a sample. The reaction apparatus includes a temperature control device for controlling the temperature of the sample and the carrier, a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, and a plurality of supply holes for supplying cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion of the carrier holder. And a holder housing container having a plurality of recesses capable of housing the carrier housing portion of the carrier holder.

別の実施形態において本発明は、ロード用ステージ、上記反応装置、移載装置および分注装置を備える、生体分子分析装置に関する。   In another embodiment, the present invention relates to a biomolecule analyzer comprising a loading stage, the reaction device, a transfer device, and a dispensing device.

本発明において生体分子には、一本鎖および二本鎖DNAおよびRNAなどの核酸、ポリペプチド、糖などが包含される。本発明において、ポリペプチドには、オリゴペプチドおよびタンパク質が包含される。生体分子の相互作用としては、ポリペプチド同士の相互作用、核酸同士の相互作用、およびポリペプチドと核酸との相互作用が挙げられ、具体的には、抗原抗体反応、アビジン−ビオチンの結合反応、酵素と基質の結合反応、核酸相補鎖間のハイブリダイゼーション、リガンドとレセプターの結合反応、核酸と転写因子の結合反応、細胞接着因子の結合反応などが挙げられる。本発明は、核酸の相互作用、特に核酸相補鎖間のハイブリダイゼーションの分析において好適に用いられる。   In the present invention, biomolecules include nucleic acids such as single-stranded and double-stranded DNA and RNA, polypeptides, sugars and the like. In the present invention, polypeptides include oligopeptides and proteins. Examples of the interaction between biomolecules include interactions between polypeptides, interactions between nucleic acids, and interactions between polypeptides and nucleic acids. Specifically, antigen-antibody reaction, avidin-biotin binding reaction, Examples include enzyme-substrate binding reactions, hybridization between nucleic acid complementary strands, ligand-receptor binding reactions, nucleic acid-transcription factor binding reactions, and cell adhesion factor binding reactions. The present invention is preferably used in analysis of nucleic acid interaction, particularly hybridization between nucleic acid complementary strands.

本発明において、ロード用ステージは、生体分子が固定化された複数の担体を配置するためのものとして構成される。ロード用ステージは、既に複数の担体が配列されたロード用ホルダーを配置するためのものとして構成してもよい。ロード用ステージは、好ましくは、洗浄装置を備え、該洗浄装置により、反応装置において生体分子間相互作用を実施する前に、生体分子が固定化された担体を洗浄することができる。洗浄装置としては、当技術分野で通常用いられるものを使用でき、通常、給水装置、撹拌装置および乾燥装置等を備える。給水装置は、通常、洗浄液を含む容器およびリンス用滅菌水を含む容器を備え、洗浄液は当技術分野で通常用いられるものを使用でき、例えば、SSC/SDSを使用できる。担体洗浄後の乾燥は、例えば、ブロー乾燥を行うブロー乾燥ヘッドまたは遠心機により実施できる。   In the present invention, the loading stage is configured to arrange a plurality of carriers on which biomolecules are immobilized. The loading stage may be configured to arrange a loading holder on which a plurality of carriers are already arranged. The loading stage preferably includes a cleaning device, and the cleaning device can clean the carrier on which the biomolecule is immobilized before performing the interaction between the biomolecules in the reaction device. As the cleaning device, those usually used in this technical field can be used, and usually includes a water supply device, a stirring device, a drying device, and the like. The water supply apparatus usually includes a container containing a cleaning liquid and a container containing sterilizing water for rinsing, and the cleaning liquid that is usually used in the art can be used. For example, SSC / SDS can be used. Drying after washing the carrier can be performed by, for example, a blow drying head or a centrifuge that performs blow drying.

洗浄装置は、好ましくは温度制御装置を備える。温度制御装置は、通常、加熱装置を含む。ロード用ステージもしくはロード用ホルダーの少なくとも担体を配置する表面、または担体底部は、好ましくは熱剥離性接着剤からなり、熱剥離性接着剤は、担体を配置した後、温度制御装置によって一定温度に加熱されることにより担体を剥離可能な状態とすることができる。熱剥離性接着剤としては、特に限定はなく、当技術分野で公知のものを使用でき、例えば紫外線硬化型接着剤、およびそれらに発泡剤を配合した接着剤を使用できる。熱剥離性接着剤は、加熱時に接着面から発泡して剥離しやすくなる性質を有するので、加熱することにより容易に剥離できる。洗浄する前に、生体分子がスポットされた担体を温度制御装置を用いて加熱することにより、生体分子の担体への固定化を行ってもよい。   The cleaning device preferably comprises a temperature control device. The temperature control device usually includes a heating device. At least the surface of the loading stage or the loading holder on which the carrier is arranged, or the bottom of the carrier, is preferably made of a heat-peeling adhesive. The heat-peeling adhesive is placed at a constant temperature by a temperature control device after the carrier is placed. By heating, the carrier can be brought into a peelable state. There is no limitation in particular as a heat-peelable adhesive, A well-known thing can be used in this technical field, for example, an ultraviolet curing adhesive and the adhesive which mix | blended them with the foaming agent can be used. The heat-peelable adhesive has a property of easily foaming and peeling off from the adhesive surface when heated, and can be easily peeled off by heating. Before washing, the carrier on which the biomolecule is spotted may be immobilized on the carrier by heating it using a temperature control device.

また、上記熱剥離性接着剤がポリエステルなどのフィルム状の基材に層状に塗布されたシート(熱剥離性接着シート)も使用することができ、そのようなシートとしては市販品を利用することができる。熱剥離性接着剤または熱剥離性接着シートは、50〜200℃で1秒〜20分加熱することにより担体を剥離可能な状態とすることができる。   Moreover, the sheet | seat (thermally peelable adhesive sheet) by which the said heat peelable adhesive was apply | coated to the film-form base materials, such as polyester, in layers can also be used, and a commercial item is utilized as such a sheet. Can do. The heat-peelable adhesive or the heat-peelable adhesive sheet can be brought into a state in which the carrier can be peeled by heating at 50 to 200 ° C. for 1 second to 20 minutes.

熱剥離性接着剤または熱剥離性接着シートを用いることにより、温度制御によって、担体を固定化して担体を洗浄するとともに、洗浄後、担体を剥離可能な状態として、反応装置に移載することができる。担体の固定化と剥離とを温度制御によって実施できることから、自動的な操作が可能であり、また生体分子が固定化された担体が汚染されるリスクを減少することができる。   By using a heat-peelable adhesive or a heat-peelable adhesive sheet, the carrier can be fixed by temperature control to wash the carrier, and after washing, the carrier can be transferred to the reactor in a state where the carrier can be peeled off. it can. Since the immobilization and peeling of the carrier can be performed by temperature control, automatic operation is possible, and the risk of contamination of the carrier on which the biomolecule is immobilized can be reduced.

ロード用ステージに配置された担体は、反応装置における担体ホルダーの担体収容部に、好ましくは移載装置によって移載される。移載装置としては、ロード用ステージ上に配置された複数の担体を、担体ホルダーにおける複数の担体収容部にそれぞれ移載できるものであれば特に制限されない。移載装置は、好ましくはつかみ具および平面方向と鉛直方向へ自在に移動可能なアームユニットを備え、担体の側面をつかんで移動することにより、つかみ具が担体上に固定化された生体分子と接触することなく、担体を担体ホルダーへ搬送する。移載装置は、相互作用および洗浄後の担体を担体ホルダーから取り出して任意の平面位置へ搬送することもできる構成とすることが好ましい。   The carrier arranged on the loading stage is preferably transferred to the carrier accommodating part of the carrier holder in the reaction apparatus by the transfer device. The transfer device is not particularly limited as long as a plurality of carriers arranged on the loading stage can be transferred to the plurality of carrier accommodating portions in the carrier holder. The transfer device preferably includes a gripping tool and an arm unit that can freely move in a plane direction and a vertical direction. The transfer device grips the side surface of the carrier and moves the gripping tool to a biomolecule fixed on the carrier. The carrier is transported to the carrier holder without contact. It is preferable that the transfer device has a configuration in which the carrier after interaction and cleaning can be taken out from the carrier holder and transported to an arbitrary plane position.

担体上の生体分子を別の生体分子と相互作用させるための反応装置は、温度制御装置、担体ホルダー、洗浄用ヘッド、およびホルダー収容容器を備える。図1に、反応装置の一実施形態の側面図を示す。11は担体ホルダー、12は洗浄用ヘッド、13はホルダー収容容器、14は温度制御装置を示す。また、Mは洗浄用ヘッドの前後移動モーター、CYは上下駆動用シリンダーを示す。図1の上に記載したCYは洗浄用ヘッド12を上下に駆動するシリンダーであり、右横に記載したCYはホルダー収納容器13を上下に駆動するシリンダーである。   A reaction apparatus for causing a biomolecule on a carrier to interact with another biomolecule includes a temperature control device, a carrier holder, a cleaning head, and a holder receiving container. FIG. 1 shows a side view of an embodiment of a reaction apparatus. Reference numeral 11 denotes a carrier holder, 12 denotes a cleaning head, 13 denotes a holder container, and 14 denotes a temperature control device. Further, M represents a forward / backward movement motor for the cleaning head, and CY represents a vertical drive cylinder. 1 is a cylinder that drives the cleaning head 12 up and down, and CY described on the right side is a cylinder that drives the holder storage container 13 up and down.

担体ホルダー11は、排出口22を有する複数の担体収容部21を有する。各担体収容部は、通常、担体23を配置可能な底面部を有する凹状容器として構成され、洗浄液や乾燥用の気体を排出するための排出口22をそれぞれ有する。排出口22は、洗浄液や乾燥用の気体を排出できる構造であれば特に制限されず、複数でも単数でもよい。また、担体収容部21がざる状の構造を有していてもよい。図2に担体ホルダー11の一実施態様の断面図を示す。図2には担体収容部21が2つ示されており、各担体収容部は排出口22を有し、それぞれ担体23が収容されている。図3に複数の担体収容部が配列された担体ホルダー11の一実施態様の上面概略図を示す。担体収容部21は上方に開口しており、好ましくは、移載装置における担体23をつかむためのつかみ具が出入りするための溝31を有する。   The carrier holder 11 has a plurality of carrier accommodating portions 21 having discharge ports 22. Each carrier accommodating portion is usually configured as a concave container having a bottom portion on which the carrier 23 can be arranged, and has a discharge port 22 for discharging a cleaning liquid and a drying gas. The discharge port 22 is not particularly limited as long as it has a structure capable of discharging the cleaning liquid and the drying gas, and may be plural or single. Moreover, you may have a structure where the carrier accommodating part 21 is not. FIG. 2 shows a cross-sectional view of one embodiment of the carrier holder 11. FIG. 2 shows two carrier accommodating portions 21, each carrier accommodating portion has a discharge port 22, and a carrier 23 is accommodated in each. FIG. 3 shows a schematic top view of one embodiment of the carrier holder 11 in which a plurality of carrier accommodating portions are arranged. The carrier accommodating portion 21 is open upward, and preferably has a groove 31 for a gripping tool for gripping the carrier 23 in the transfer device to enter and exit.

洗浄用ヘッド12は、洗浄液または気体を担体ホルダー11の担体収容部21に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備え、好ましくは移動可能である。洗浄用ヘッド12の蓋体は、担体ホルダー11の担体収容部21が開口している面を覆うことが可能なように構成される。洗浄用ヘッド12の蓋体の供給孔は、好ましくは担体ホルダー11の各担体収容部に対応するように形成されている。洗浄用ヘッド12は、洗浄液供給ユニットおよび気体供給ユニットに連結されており、これらのユニットから洗浄液や気体が洗浄用ヘッド12における蓋体上部の空間に供給され、循環する。   The cleaning head 12 includes a lid having a plurality of supply holes for supplying a cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder 11 and is preferably movable. The lid of the cleaning head 12 is configured to cover the surface of the carrier holder 11 where the carrier accommodating portion 21 is open. The supply hole of the lid of the cleaning head 12 is preferably formed so as to correspond to each carrier accommodating portion of the carrier holder 11. The cleaning head 12 is connected to a cleaning liquid supply unit and a gas supply unit, and cleaning liquid and gas are supplied from these units to the space above the lid in the cleaning head 12 and circulate.

図4に、洗浄用ヘッド12の一実施態様の平面図を示す。図4において、41は洗浄液または乾燥用の気体、42は蓋体、43は蓋体の供給孔を示す。蓋体の供給孔と担体ホルダー11の担体収容部21の開口との平面方向の位置を一致させ、好ましくは蓋体と担体ホルダー11とを密着させ、洗浄用ヘッド12における蓋体上部に洗浄液や乾燥用の気体を循環させることにより、供給孔から洗浄液や乾燥用の気体が排出され、担体収容部内の担体を洗浄または乾燥することができる(図5b参照)。   FIG. 4 shows a plan view of one embodiment of the cleaning head 12. In FIG. 4, reference numeral 41 denotes a cleaning liquid or a drying gas, 42 denotes a lid, and 43 denotes a supply hole of the lid. The position in the planar direction of the supply hole of the lid and the opening of the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder 11 are made to coincide with each other, preferably the lid and the carrier holder 11 are brought into close contact with each other. By circulating the drying gas, the cleaning liquid and the drying gas are discharged from the supply hole, and the carrier in the carrier accommodating portion can be washed or dried (see FIG. 5b).

また、上記洗浄用ヘッド12は、平面方向で移動させることにより、担体ホルダー11の担体収容部21の開口位置と蓋体の供給孔の位置とをずらすことができ、ずらした状態で洗浄用ヘッドの蓋体と担体ホルダー11とを密着させることにより、担体収容部の開口52をふさぐことができる(図5a参照)。   Further, the cleaning head 12 can be shifted in the plane direction to shift the opening position of the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder 11 and the position of the supply hole of the lid. The lid 52 and the carrier holder 11 are brought into close contact with each other, whereby the opening 52 of the carrier accommodating portion can be blocked (see FIG. 5a).

ホルダー収容容器13は、担体ホルダーの担体収容部21を収容可能な複数の凹部を有する。担体ホルダー11の担体収容部21は、上記のとおり排出口22を有するが、ホルダー収容容器の凹部に収容されることにより、排出口22がふさがれる(図5a参照)。担体ホルダーの凹部は、好ましくは各担体収容部をそれぞれ収容可能なように、担体ホルダー11の担体収容部21の位置に対応するように形成される。   The holder housing container 13 has a plurality of recesses that can accommodate the carrier housing portion 21 of the carrier holder. Although the carrier accommodating part 21 of the carrier holder 11 has the discharge port 22 as described above, the discharge port 22 is blocked by being accommodated in the concave portion of the holder accommodating container (see FIG. 5a). The concave portion of the carrier holder is preferably formed so as to correspond to the position of the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder 11 so that each carrier accommodating portion can be accommodated.

ホルダー収容容器の凹部53には、生体分子を含む試料が、通常分注装置63により分注される。ホルダー収容容器の凹部に収容され、生体分子が固定化された担体が移載された担体収容部21に、試料を分注することにより、担体上の生体分子と試料中の生体分子とを接触させることができる。好ましくは、ホルダー収容容器13に収容された担体ホルダーに、担体収容部の開口52と洗浄用ヘッド蓋体の供給孔の位置をずらした状態で、洗浄用ヘッド12の蓋体を密着させることにより、担体収容部21を密封することができる。図5aに、担体収容部21が上記のように密封された状態の一実施態様を示す。図5aにおいて、13はホルダー収容容器、11は担体ホルダー、21は担体収容部、51は蓋体の供給孔、52は担体収容部の開口、12は洗浄用ヘッド、42は洗浄用ヘッドの蓋体を示す。   A sample containing a biomolecule is normally dispensed by the dispensing device 63 into the concave portion 53 of the holder housing container. The sample is dispensed into the carrier accommodating portion 21 in which the carrier in which the biomolecule is immobilized is transferred, which is accommodated in the concave portion of the holder accommodating container, thereby bringing the biomolecule on the carrier into contact with the biomolecule in the sample. Can be made. Preferably, the lid of the cleaning head 12 is brought into close contact with the carrier holder accommodated in the holder accommodating container 13 with the opening 52 of the carrier accommodating portion and the supply hole of the cleaning head lid shifted. The carrier accommodating portion 21 can be sealed. FIG. 5a shows an embodiment in which the carrier accommodating part 21 is sealed as described above. In FIG. 5a, 13 is a holder container, 11 is a carrier holder, 21 is a carrier container, 51 is a supply hole for the lid, 52 is an opening in the carrier container, 12 is a cleaning head, and 42 is a lid for the cleaning head. Showing the body.

本発明の反応装置において、担体23および試料の温度を制御する温度制御装置14は、好ましくは、ホルダー収容容器13に設置される。温度制御装置14によって、密閉されたホルダー収容容器に収容された担体収容部内の試料および担体の温度を制御させることによって、PCR反応を実施したり、生体分子相互作用の条件、例えばハイブリダイゼーション条件を制御することができる。   In the reaction apparatus of the present invention, the temperature controller 14 for controlling the temperature of the carrier 23 and the sample is preferably installed in the holder accommodating container 13. By controlling the temperature of the sample and the carrier in the carrier container accommodated in the hermetically sealed holder container by the temperature control device 14, the PCR reaction can be carried out or the conditions of biomolecule interaction, for example, the hybridization conditions can be set. Can be controlled.

生体分子の相互作用または反応を行った後、担体ホルダー11とホルダー収容容器を分離すると、担体収容部21の排出口22から試料が流れ出るため、担体23と試料とを分離することができる。そして、洗浄用ヘッド12の蓋体の供給孔と担体収容部の開口52の位置が一致するように蓋体を移動後、好ましくは洗浄用ヘッドの蓋体と担体ホルダー11とを密着させ、供給孔から洗浄液を供給することにより、担体収容部内の担体を効率的に洗浄することができる。また、供給孔から気体、好ましくは窒素などの不活性気体を供給することにより、担体23を乾燥させることもできる。図5bに、担体ホルダー11とホルダー収容容器13が分離している状態の一実施態様を示す。図5bにおいて、12は洗浄用ヘッド、11は担体ホルダー、13はホルダー収容容器、21は担体収容部、42は洗浄用ヘッドの蓋体、51は蓋体の供給孔、52は担体収容部の開口、53はホルダー収容容器の凹部、54の矢印は洗浄液または気体の流れる方向を示す。   After the interaction or reaction of biomolecules is performed, when the carrier holder 11 and the holder container are separated, the sample flows out from the discharge port 22 of the carrier container 21, so that the carrier 23 and the sample can be separated. Then, after the lid is moved so that the position of the supply hole of the lid of the cleaning head 12 and the opening 52 of the carrier accommodating portion coincides, preferably the lid of the cleaning head and the carrier holder 11 are brought into close contact with each other. By supplying the cleaning liquid from the holes, the carrier in the carrier accommodating portion can be efficiently washed. The carrier 23 can also be dried by supplying a gas, preferably an inert gas such as nitrogen, from the supply hole. FIG. 5b shows an embodiment in which the carrier holder 11 and the holder container 13 are separated. In FIG. 5b, 12 is a cleaning head, 11 is a carrier holder, 13 is a holder accommodating container, 21 is a carrier accommodating portion, 42 is a lid for the cleaning head, 51 is a supply hole for the lid, 52 is a carrier accommodating portion. The opening 53 is a recess of the holder housing container, and the arrow 54 indicates the direction in which the cleaning liquid or gas flows.

洗浄用ヘッド12において、蓋体の供給孔の位置を担体収容部21の開口部と一致させたりずらしたりする操作は、一旦、洗浄用ヘッド12の蓋体と担体ホルダー11とを上限に分離した後、洗浄用ヘッド12を平面方向に移動させることにより行うのが好ましい。   In the cleaning head 12, the operation of aligning or shifting the position of the supply hole of the lid with the opening of the carrier accommodating portion 21 once separated the lid of the cleaning head 12 and the carrier holder 11 to the upper limit. Thereafter, it is preferable that the cleaning head 12 is moved in the plane direction.

担体ホルダー11のホルダー収容容器への収容、および担体ホルダー11のホルダー収容容器13からの分離は、担体ホルダー11およびホルダー収容容器13のいずれを移動させることによって行ってもよいが、好ましくはホルダー収容容器13を上下に移動させることによって行う。   Accommodation of the carrier holder 11 in the holder accommodation container and separation of the carrier holder 11 from the holder accommodation container 13 may be performed by moving either the carrier holder 11 or the holder accommodation container 13, but preferably the holder accommodation. This is done by moving the container 13 up and down.

分注装置63は、反応装置におけるホルダー収容容器の凹部53に収容された担体収容部21に、生体分子を含む複数の試料をそれぞれ分注する。分注装置63は、当技術分野で通常用いられるものを使用でき、通常、複数の試料を収容する容器(例えば、96ウェルもしくは384ウェルプレート)ならびに容器を収容する蓋閉め可能なホルダー部と、複数本のチップノズルと、チップノズルにチップを装着および脱着させる機構と、装着されたチップが試料を吸引または注入する機構と、平面方向と鉛直方向へ自在に移動可能なアームユニットを備える分注ヘッドを有する。   The dispensing device 63 dispenses a plurality of samples containing biomolecules to the carrier accommodating portion 21 accommodated in the concave portion 53 of the holder accommodating container in the reaction device. As the dispensing device 63, those commonly used in the art can be used. Usually, a container (for example, a 96-well or 384-well plate) that accommodates a plurality of samples, and a lid-closable holder that accommodates the container; Dispensing comprising a plurality of tip nozzles, a mechanism for attaching and detaching the tip to and from the tip nozzle, a mechanism for aspirating or injecting the sample by the attached tip, and an arm unit that can move freely in the plane and vertical directions Has a head.

分注装置63のホルダー部は、好ましくは温度制御装置を備える。温度制御装置は、通常、加熱装置および冷却装置を含む。試料に含まれる生体分子が核酸である場合は、ホルダー部を蓋により密閉した状態で温度制御装置によって、分注装置63の容器内に収容された試料の温度を変化させることにより、該容器内でPCR反応を実施することができる。分注装置63においてPCR反応を実施できる構成とすることにより、核酸を相互作用させる場合に、試料内に含まれる核酸を予め別の装置で増幅させる必要がなく、試料をそのまま分注装置63の容器にサンプリングするだけで、そのまま相互作用に使用することができる。   The holder portion of the dispensing device 63 preferably includes a temperature control device. The temperature control device usually includes a heating device and a cooling device. When the biomolecule contained in the sample is a nucleic acid, the temperature inside the container is changed by changing the temperature of the sample contained in the container of the dispensing device 63 by the temperature control device with the holder portion sealed with a lid. PCR reaction can be carried out. By adopting a configuration in which the PCR reaction can be performed in the dispensing device 63, when the nucleic acids are allowed to interact, it is not necessary to amplify the nucleic acid contained in the sample in advance with another device, and the sample can be used as it is in the dispensing device 63. Just sampling into a container, it can be used for interaction as it is.

本発明の生体分子分析装置は、上記反応装置、ロード用ステージ61、移載装置および分注装置63に加えて、相互作用および洗浄後の担体23を取り出して配置するためのアンロード用ステージ62を備えることが好ましい。   In addition to the reaction apparatus, loading stage 61, transfer apparatus, and dispensing apparatus 63, the biomolecule analyzer of the present invention includes an unloading stage 62 for taking out and arranging the carrier 23 after interaction and washing. It is preferable to provide.

図6に、ロード用ステージ61、反応装置、移載装置および分注装置63を備える、生体分子分析装置の一実施態様の上面概略図を示す。図6において、11は担体ホルダー、13はホルダー収容容器、12は洗浄用ヘッド、61はロード用ステージ、62はアンロード用ステージ、63は分注装置示す。図6において、ロード用ステージに配置された担体は、場合により洗浄され、移載装置(図示せず)によって担体ホルダー11に移載される。ここで担体ホルダー11の担体収容部は、ホルダー収容容器の凹部にそれぞれ収容され、その結果担体収容部の排出口はふさがれている。分注装置63は、チップノズルに装着された複数のチップ内に試料を吸引したヘッド部が、X−Y方向に移動することによって、担体ホルダー11の上部へ到達後、下降し、担体収容部内に試料を分注する。続いて、洗浄用ヘッド12がX−Y方向に移動して、担体ホルダー11の上部へ移動し、そしてさらに上下(Z方向)に移動することにより、洗浄用ヘッド12の蓋体が担体ホルダー11と密着する。そして担体収容部内で生体分子の相互作用または反応が行われる。このとき、洗浄用ヘッド12の蓋体が、供給孔の位置を担体ホルダー11の開口に対してずらした状態で担体ホルダー11に密着することにより、担体収容部内は密封される。この際、温度制御装置が担体収容部内の温度を制御する。反応終了後、ホルダー収容容器13と担体ホルダー11とが分離することにより、担体ホルダー11の排出口から試料が流れ出し、担体と試料とが分離される。洗浄用ヘッド12が一旦担体ホルダー11と離れ、X-Y方向にわずかに移動し、蓋体の供給孔の位置と担体収容部の開口部の位置を合わせ、再び蓋体と担体ホルダー11とが密着する。そして供給孔から洗浄液または気体が供給されることにより、担体の洗浄および乾燥が行われる。その後、洗浄用ヘッド12は、担体ホルダー11の上部から離れ、移載装置により担体は担体ホルダー11から取り出される。   FIG. 6 shows a schematic top view of an embodiment of a biomolecule analyzer including a loading stage 61, a reaction device, a transfer device, and a dispensing device 63. In FIG. 6, 11 is a carrier holder, 13 is a holder container, 12 is a cleaning head, 61 is a loading stage, 62 is an unloading stage, and 63 is a dispensing device. In FIG. 6, the carrier placed on the loading stage is optionally washed and transferred to the carrier holder 11 by a transfer device (not shown). Here, the carrier accommodating portions of the carrier holder 11 are respectively accommodated in the concave portions of the holder accommodating container, and as a result, the discharge port of the carrier accommodating portion is blocked. The dispensing device 63 descends after reaching the upper part of the carrier holder 11 by moving the head part that sucks the sample into the plurality of chips attached to the chip nozzle in the XY direction, Dispense the sample into Subsequently, the cleaning head 12 moves in the XY direction, moves to the upper part of the carrier holder 11, and further moves up and down (Z direction), whereby the lid of the cleaning head 12 is moved to the carrier holder 11. Close contact with. Then, interaction or reaction of biomolecules is carried out in the carrier accommodating part. At this time, the inside of the carrier accommodating portion is sealed by the lid of the cleaning head 12 being in close contact with the carrier holder 11 with the position of the supply hole being shifted from the opening of the carrier holder 11. At this time, the temperature control device controls the temperature in the carrier accommodating portion. After completion of the reaction, the holder housing container 13 and the carrier holder 11 are separated, whereby the sample flows out from the outlet of the carrier holder 11 and the carrier and the sample are separated. The cleaning head 12 once moves away from the carrier holder 11 and moves slightly in the XY direction, aligns the position of the supply hole of the lid and the position of the opening of the carrier accommodating portion, and the lid and the carrier holder 11 again. In close contact. Then, the cleaning liquid or gas is supplied from the supply hole, whereby the carrier is cleaned and dried. Thereafter, the cleaning head 12 is separated from the upper part of the carrier holder 11, and the carrier is taken out from the carrier holder 11 by the transfer device.

本発明はまた、生体分子の相互作用を分析する方法に関する。本発明の方法は、
a)生体分子が固定化された複数の担体23をロード用ステージ61に配置する工程、
b)担体23を、ロード用ステージ61から、排出口を有する複数の担体収容部21を有する担体ホルダー11に、好ましくは移載装置により移載する工程、ここで該担体ホルダー11の担体収容部21は、担体ホルダー11の担体収容部21を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器13の該複数の凹部に収容されており、
c)分注装置63により、生体分子を含む複数の試料を担体ホルダー11の担体収容部に分注する工程、
d)洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部21に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッド12を移動させて担体ホルダー11を蓋体で覆うことにより、担体ホルダー11の担体収容部21を密封する工程、
e)温度制御装置14、好ましくはホルダー収容容器13に設置された温度制御装置14により試料および担体の温度を変化させることにより、担体上に固定化された生体分子と試料に含まれる生体分子とを相互作用させる工程、および
f)担体ホルダー11とホルダー収容容器13とを分離させ、好ましくは、ホルダー収容容器13を下降させることにより担体ホルダー11の担体収容部21をホルダー収容容器13から分離させ、洗浄用ヘッド12の蓋体の供給孔から洗浄液または気体を担体収容部21に供給することにより担体23を洗浄または乾燥する工程
を含む。
The invention also relates to a method for analyzing biomolecular interactions. The method of the present invention comprises:
a) arranging a plurality of carriers 23 on which biomolecules are immobilized on a loading stage 61;
b) a step of transferring the carrier 23 from the loading stage 61 to the carrier holder 11 having a plurality of carrier containing portions 21 having discharge ports, preferably by a transfer device, wherein the carrier containing portion of the carrier holder 11 21 is housed in the plurality of recesses of the holder housing container 13 having a plurality of recesses capable of housing the carrier housing portion 21 of the carrier holder 11,
c) Dispensing a plurality of samples containing biomolecules into the carrier accommodating part of the carrier holder 11 by the dispensing device 63;
d) The carrier holder 11 is covered with the lid by moving the washing head 12 provided with a lid having a plurality of supply holes for supplying the cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder. A step of sealing the eleven carrier accommodating portions 21;
e) The biomolecules immobilized on the carrier and the biomolecules contained in the sample by changing the temperature of the sample and the carrier by the temperature control device 14, preferably the temperature control device 14 installed in the holder container 13. And f) separating the carrier holder 11 and the holder housing container 13, and preferably lowering the holder housing container 13 to separate the carrier housing portion 21 of the carrier holder 11 from the holder housing container 13. And a step of cleaning or drying the carrier 23 by supplying a cleaning liquid or gas from the supply hole of the lid of the cleaning head 12 to the carrier accommodating portion 21.

工程fにおいて、工程eで相互作用しなかった生体分子は洗い流され、担体上の生体分子と相互作用した生体分子のみが担体上に残る。担体の乾燥は、窒素等の不活性気体を供給孔から吹き付けることによって行う。上記のように処理された担体は、相互作用を検出する工程に付される。相互作用の検出方法は、用いる生体分子および相互作用に基づいて、当業者であれば適宜選択できる。   In step f, the biomolecules that did not interact in step e are washed away, and only the biomolecules that interact with the biomolecules on the carrier remain on the carrier. The carrier is dried by blowing an inert gas such as nitrogen from the supply hole. The carrier treated as described above is subjected to a step of detecting an interaction. The method for detecting the interaction can be appropriately selected by those skilled in the art based on the biomolecule used and the interaction.

本発明において用いられる生体分子を含む試料として、特に制限されないが、細胞抽出物、菌体抽出物、無細胞系合成産物、PCR(Polymerase chain Reaction)産物、酵素処理産物、合成DNA、合成RNA、合成ペプチド等が挙げられる。また、試料としては予め対象の生体分子を抽出したものを分注装置63に設置することが好ましい。生体分子の抽出は、当技術分野で通常用いられる方法により実施できる。例えば、DNAを抽出する場合には、フェノール抽出及びエタノール沈殿を行う方法、臭化セチルトリメチルアンモニウムを用いる方法、ガラスビーズを用いる方法などを利用することができる。またRNAを抽出する場合には、グアニジン−塩化セシウム超遠心法、ホットフェノール法、又はチオシアン酸グアジニウム−フェノール−クロロホルム(AGPC)法などを利用することができる。   Samples containing biomolecules used in the present invention are not particularly limited, but include cell extracts, bacterial cell extracts, cell-free synthetic products, PCR (Polymerase chain Reaction) products, enzyme-treated products, synthetic DNAs, synthetic RNAs, Examples include synthetic peptides. Moreover, it is preferable to install in the dispensing device 63 a sample from which a target biomolecule has been extracted in advance. Extraction of biomolecules can be performed by a method usually used in the art. For example, when DNA is extracted, a method of phenol extraction and ethanol precipitation, a method of using cetyltrimethylammonium bromide, a method of using glass beads, or the like can be used. When RNA is extracted, a guanidine-cesium chloride ultracentrifugation method, a hot phenol method, a guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform (AGPC) method, or the like can be used.

試料に含まれる生体分子として核酸を相互作用させる場合は、試料を分注する前に、分注装置63に備えられた温度制御装置によって温度を制御することにより、試料中の核酸をPCR反応、好ましくは非対称PCR反応により増幅することができる。増幅は、好ましくは増幅断片が検出可能なレベルになるまで行う。   When nucleic acid is allowed to interact as a biomolecule contained in the sample, the nucleic acid in the sample is subjected to PCR reaction by controlling the temperature with a temperature control device provided in the dispensing device 63 before dispensing the sample. Preferably, it can be amplified by an asymmetric PCR reaction. Amplification is preferably performed until the amplified fragment is at a detectable level.

PCR反応の条件は、通常、(1)94〜98℃で0秒〜5分の熱変性、(2)95〜98℃で0秒〜5分の熱変性、(3)37〜68℃で0秒〜2分のアニーリング、(4)70〜75℃で5秒〜5分の伸長反応、(5)70〜75℃で約5分の伸長反応からなり、(2)〜(4)の工程を20〜40サイクル繰り返すことにより、核酸を増幅する。   The PCR reaction conditions are usually (1) heat denaturation at 94 to 98 ° C. for 0 second to 5 minutes, (2) heat denaturation at 95 to 98 ° C. for 0 second to 5 minutes, and (3) 37 to 68 ° C. (2) Annealing reaction of 0 to 2 minutes, (4) An extension reaction at 70 to 75 ° C for 5 seconds to 5 minutes, (5) An extension reaction at 70 to 75 ° C for about 5 minutes, Nucleic acids are amplified by repeating the process for 20-40 cycles.

上記PCR反応の条件は、プライマーの種類、DNAポリメラーゼの種類および増幅する核酸の長さ等に基づき当業者であれば適宜設定できる。(2)の工程および(3)の工程で、所定の温度まで変化させるがその温度で保持することなく(すなわち0秒)、次の工程の温度への変化を開始させても、核酸を十分に増幅させることができ、PCRの反応時間を短縮できる。   Conditions for the PCR reaction can be appropriately set by those skilled in the art based on the type of primer, the type of DNA polymerase, the length of the nucleic acid to be amplified, and the like. In the steps (2) and (3), the nucleic acid is sufficiently changed even if the temperature is changed to a predetermined temperature but is not maintained at that temperature (that is, 0 seconds) and the change to the temperature of the next step is started. PCR reaction time can be shortened.

非対称PCRは、通常のPCRでは増幅用の2種類のプライマーをそれぞれ等量用いるのに対し、1本鎖として得たい方のプライマーを、もう一方のプライマーよりも多量に入れてPCRを行う方法である。そうすることにより、PCRサイクルの始めのうちは2本鎖ばかりが作り出されてくるが、少ない方のプライマーが使い尽くされてくると、以後、1本鎖のDNAが毎回作り出されてくるようになる。2本鎖DNAをターゲットとして用いた場合、このDNA同士が相互にハイブリダイズしてしまい、プローブ核酸とハイブリダイズできなくなってしまうために感度が低くなってしまうという問題点があるが、非対称PCRにより調製した1本鎖DNAを用いることにより、このような問題がなく高感度な検出が可能になる。   Asymmetric PCR is a method in which two primers for amplification are used in equal amounts in normal PCR, whereas the primer to be obtained as a single strand is put in a larger amount than the other primer and PCR is performed. is there. By doing so, only two strands are created at the beginning of the PCR cycle, but once the smaller primer is used up, single-stranded DNA will be created each time. Become. When double-stranded DNA is used as a target, the DNAs hybridize with each other and cannot be hybridized with the probe nucleic acid, resulting in low sensitivity. By using the prepared single-stranded DNA, high-sensitivity detection is possible without such problems.

本発明において、非対称PCRにおける一方のプライマー濃度に対する他方のプライマーの濃度比は、通常1未満、好ましくは1/2以下、より好ましくは1/100〜1/10である。   In the present invention, the concentration ratio of the other primer to the one primer concentration in asymmetric PCR is usually less than 1, preferably 1/2 or less, more preferably 1/100 to 1/10.

増幅反応の過程で取り込まれるdNTP(dATP、dCTP、dGTP、dTTPを等量含んだもの)もしくはPCR用プライマー等に、放射性同位体、蛍光物質、発光物質などの標識体を作用させ、この標識体を検出することにより、核酸の相互作用を分析することができる。放射性同位体としては、32P、125I、35Sなどを用いることができる。また蛍光物質としては、例えば、フルオレセン(FITC)、スルホローダミン(TR)、テトラメチルローダミン(TRITC)などを用いることができる。また発光物質としてはルシフェリンなどを用いることができる。これら標識体の種類や標識体の導入方法等に関しては、特に制限されることはなく、従来公知の各種手段を用いることができる。例えば標識体の導入方法としては、放射性同位体を用いるランダムプライム法が挙げられる。 A label such as a radioisotope, a fluorescent substance, or a luminescent substance is allowed to act on dNTP (containing equal amounts of dATP, dCTP, dGTP, dTTP) or a primer for PCR that is incorporated during the amplification reaction. By detecting this, the interaction of nucleic acids can be analyzed. As a radioactive isotope, 32 P, 125 I, 35 S, or the like can be used. As the fluorescent substance, for example, fluorescein (FITC), sulforhodamine (TR), tetramethylrhodamine (TRITC) and the like can be used. As the luminescent substance, luciferin or the like can be used. There are no particular restrictions on the type of the labeled body and the method for introducing the labeled body, and various conventionally known means can be used. For example, as a method for introducing a label, a random prime method using a radioisotope can be mentioned.

試料由来の核酸と担体上の核酸とを相互作用させる場合、核酸抽出試料またはPCR産物に、SSCおよびSDSを含むハイブリダイズ用バッファ(例えば、1〜5×SSC/0.1〜1%SDS)を添加し、これを担体上の核酸と相互作用させることが好ましい。上記ハイブリダイズ用バッファを用いることにより、ハイブリダイゼーションの時間を短縮することができる。   When the sample-derived nucleic acid interacts with the nucleic acid on the carrier, the hybridization buffer containing SSC and SDS in the nucleic acid extraction sample or PCR product (for example, 1 to 5 × SSC / 0.1 to 1% SDS) Is preferably added and allowed to interact with the nucleic acid on the support. By using the hybridization buffer, the hybridization time can be shortened.

また、工程eにおいて担体23に固定化された核酸と試料中の核酸とを相互作用、すなわちハイブリダイズさせる態様においては、工程eの少なくとも一部において、温度制御装置14によって温度を制御することによってPCR、好ましくは非対称PCRを実施することが好ましい。少なくとも一部とは、少なくとも一部の時間において、非対称PCR反応とハイブリダイズ反応が平行して行われることを意味し、より好ましくはPCR反応とハイブリダイズ反応が平行して行われる。また、核酸を含む試料にポリヌクレオチドプローブを存在させてプローブの伸長反応とハイブリダイズを行うこともできる。さらに、振動等による撹拌または電場の付与を行うと反応速度を上げることができる。   Further, in the embodiment in which the nucleic acid immobilized on the carrier 23 in step e interacts with the nucleic acid in the sample, that is, in the hybridizing mode, the temperature controller 14 controls the temperature in at least a part of step e. It is preferred to perform PCR, preferably asymmetric PCR. The term “at least part” means that the asymmetric PCR reaction and the hybridization reaction are performed in parallel during at least a part of the time, and more preferably the PCR reaction and the hybridization reaction are performed in parallel. In addition, a polynucleotide probe can be present in a sample containing nucleic acid to perform hybridization with the probe extension reaction. Furthermore, the reaction rate can be increased by stirring by vibration or applying an electric field.

非対称PCRにおいて、担体23に固定化する核酸プローブは、非対称PCRにより増幅された一本鎖増幅断片の特定部位と結合し、かつ未反応のプライマーとは結合しないものであることが好ましい。この理由は、非対称PCRにより多量に増幅され1本鎖として存在する増幅断片を対象とした方がハイブリダイズの効率が格段に向上すること、増幅された1本鎖の相補鎖ができにくいことである。また、非対称PCRに用いるプライマーと同じ塩基配列を有する核酸をプローブとして用いると、PCR液中の未反応プライマーが優先的に増幅断片に結合してしまい充分なプローブとのハイブリダイズ効率が得られないからである。   In asymmetric PCR, the nucleic acid probe immobilized on the carrier 23 is preferably one that binds to a specific site of a single-stranded amplified fragment amplified by asymmetric PCR and does not bind to an unreacted primer. The reason for this is that the efficiency of hybridization is markedly improved when targeting amplified fragments that are amplified in large amounts by asymmetric PCR and present as single strands, and that complementary strands of amplified single strands are difficult to produce. is there. In addition, if a nucleic acid having the same base sequence as a primer used for asymmetric PCR is used as a probe, unreacted primers in the PCR solution will bind preferentially to the amplified fragment, and sufficient hybridization efficiency with the probe cannot be obtained. Because.

ハイブリダイゼーション反応は、ストリンジェントな条件下で行う必要がある。ストリンジェントな条件は当技術分野で周知であり、特に限定されない。例えば、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件とは、例えば、ナトリウム濃度が15〜40mM、好ましくは15〜20mMで、温度が40〜70℃、好ましくは60〜65℃の条件を示す。特に、ナトリウム濃度が16〜17mMで温度が65℃の場合が最も好ましい。   The hybridization reaction needs to be performed under stringent conditions. Stringent conditions are well known in the art and are not particularly limited. For example, stringent hybridization conditions indicate, for example, conditions in which the sodium concentration is 15 to 40 mM, preferably 15 to 20 mM, and the temperature is 40 to 70 ° C., preferably 60 to 65 ° C. In particular, the case where the sodium concentration is 16 to 17 mM and the temperature is 65 ° C. is most preferable.

また、一実施形態においては、ロード用ステージ61もしくはロード用ホルダーの少なくとも担体23を配置する表面、または担体底部が熱剥離性接着剤または熱剥離性接着シートからなる。その場合、ロード用ステージ61は洗浄装置を備え、該洗浄装置は温度制御装置を備える。担体23をロード用ステージ61に配置した後、温度制御装置によって熱剥離性接着剤または熱剥離性接着シートを剥離可能な一定温度に加熱することにより担体23を剥離可能な状態とすることができる。   In one embodiment, at least the surface of the loading stage 61 or the loading holder on which the carrier 23 is disposed, or the bottom of the carrier is made of a heat-peelable adhesive or a heat-peelable adhesive sheet. In this case, the loading stage 61 includes a cleaning device, and the cleaning device includes a temperature control device. After the carrier 23 is placed on the loading stage 61, the carrier 23 can be made peelable by heating the heat peelable adhesive or the heat peelable adhesive sheet to a certain temperature at which the carrier 23 can be peeled off. .

本発明において処理の対象となる生体分子が固定化された担体23は、当技術分野で公知の方法によって製造することができる。例えば、生体分子をスポッティグ用バッファーに溶解し、担体上にスポッティングすることにより、生体分子を担体上に固定化する。スポッティング用バッファーとしては、PEG(ポリエチレングリコール)溶液、グリセリン溶液、PBS(リン酸緩衝化生理食塩水)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、3×SSC(saline sodium citrate)、純水等を使用することができる。調製したスポッティング用溶液を、96ウェルもしくは384ウェルプレートに分注し、分注した溶液をスポッター装置等によって担体上にスポッティングすることができる。または、マイクロピペッターにて手動でスポッティングしてもよい。このとき、多種類の生体分子を互いに独立したスポットとしてアレイ状に配列することにより、この複数種の生体分子を迅速に分析することができる。   In the present invention, the carrier 23 on which a biomolecule to be treated is immobilized can be produced by a method known in the art. For example, the biomolecule is immobilized on the carrier by dissolving the biomolecule in a spotting buffer and spotting it on the carrier. As the spotting buffer, PEG (polyethylene glycol) solution, glycerin solution, PBS (phosphate buffered saline), DMSO (dimethyl sulfoxide), 3 × SSC (saline sodium citrate), pure water, etc. may be used. it can. The prepared spotting solution can be dispensed into a 96-well or 384-well plate, and the dispensed solution can be spotted on a carrier by a spotter device or the like. Alternatively, spotting may be performed manually with a micropipette. At this time, a plurality of types of biomolecules can be rapidly analyzed by arranging a plurality of types of biomolecules in an array as independent spots.

固定化する生体分子が核酸である場合には、スポッター装置を用いて、ポリ陽イオン(ポリリシン、ポリエチレンイミン等)で表面処理した担体表面にスポッティングして、DNAの荷電を利用して担体上に静電結合させる方法が一般的に利用される。また、担体表面の処理方法として、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基等を有するシランカップリング剤を用いる方法も利用されている。この場合には、アミノ基、アルデヒド基等は、共有結合により担体表面に導入されるため、ポリ陽イオンによる場合と比較して安定に担体表面に存在する。   When the biomolecule to be immobilized is a nucleic acid, it is spotted on a carrier surface that has been surface-treated with a polycation (polylysine, polyethyleneimine, etc.) using a spotter device, and the DNA is charged on the carrier. Generally, a method of electrostatically coupling to the substrate is used. In addition, a method using a silane coupling agent having an amino group, an aldehyde group, an epoxy group or the like is also used as a method for treating the carrier surface. In this case, since an amino group, an aldehyde group, and the like are introduced to the support surface by a covalent bond, they are stably present on the support surface as compared with the case of using a polycation.

本発明において、生体分子を固定化する担体としては、当技術分野で公知のものを使用でき、特に制限されない。例えば、白金、白金黒、金、パラジウム、ロジウム、銀、水銀、タングステン及びそれらの化合物などの貴金属、及びグラファイト、カ−ボンファイバ−に代表される炭素などの導電体材料;単結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素などに代表されるシリコン材料、SOI(シリコン・オン・インシュレータ)などに代表されるこれらシリコン材料の複合素材;ガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、セラミクス、フォルステライト、感光性ガラスなどの無機材料;ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、環状ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホンなどの有機材料等が挙げられる。   In the present invention, as a carrier for immobilizing a biomolecule, those known in the art can be used and are not particularly limited. For example, noble metals such as platinum, platinum black, gold, palladium, rhodium, silver, mercury, tungsten and their compounds, and conductor materials such as graphite and carbon typified by carbon fiber; single crystal silicon, amorphous Silicon materials represented by silicon, silicon carbide, silicon oxide, silicon nitride, etc., composite materials of these silicon materials represented by SOI (silicon on insulator), etc .; glass, quartz glass, alumina, sapphire, ceramics, Inorganic materials such as stellite and photosensitive glass; polyethylene, ethylene, polypropylene, cyclic polyolefin, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol , Polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, polyphenylene oxide And organic materials such as polysulfone.

本発明は、微細な平板状の構造を有する担体23に対し好適に用いられる。形状は、長方形、正方形及び丸形など限定されないが、通常、1〜75mm四方のもの、好ましくは1〜10mm四方のもの、より好ましくは3〜5mm四方のものを用いる。微細な平板状の構造の担体を製造しやすいことから、シリコン材料や樹脂材料が挙げられ、特に単結晶シリコンからなる担体23に対し、本発明は好適に用いられる。   The present invention is suitably used for the carrier 23 having a fine flat plate structure. The shape is not limited to a rectangle, a square, or a round shape, but a shape of 1 to 75 mm square, preferably 1 to 10 mm square, more preferably 3 to 5 mm square is usually used. Since it is easy to produce a carrier having a fine plate-like structure, silicon materials and resin materials can be mentioned. The present invention is preferably used particularly for the carrier 23 made of single crystal silicon.

本発明においては、基板の表面にカーボン層を有する固体支持体を用いるのが好ましい。さらに、カーボン層に特定の化学修飾基を導入したものが好ましい。特定の化学修飾を導入することにより分析対象となる生体分子を保持しやすくなり、また安定に固定化できるからである。ここで基板とはカーボン層を形成させるもととなる基材を意味し、このような基材としては、特に制限されないが、上記材料からなるものを使用できる。上記のような固体支持体における基材も同様に、シリコン材料、特に単結晶シリコンからなるものが好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a solid support having a carbon layer on the surface of the substrate. Furthermore, what introduce | transduced the specific chemical modification group into the carbon layer is preferable. This is because by introducing a specific chemical modification, it becomes easier to hold the biomolecule to be analyzed and it can be stably immobilized. Here, the substrate means a base material from which the carbon layer is formed. Such a base material is not particularly limited, and those made of the above materials can be used. Similarly, the base material in the solid support as described above is preferably made of a silicon material, particularly single crystal silicon.

本発明において基板上に形成させるカーボン層としては、特に制限されないが、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、無定形炭素、グラファイト、炭化ハフニウム、炭化ニオブ、炭化珪素、炭化タンタル、炭化トリウム、炭化チタン、炭化ウラン、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、炭化モリブデン、炭化クロムまたは炭化バナジウム等からなる層を挙げることができ、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)層が好ましい。カーボン層は、化学的安定性に優れておりその後の化学修飾基の導入や分析対象物質との結合における反応に耐えることができる点、分析対象物質と静電結合によって結合するためその結合が柔軟性を持っている点、UV吸収がないため検出系UVに対して透明性である点、およびエレクトロブロッティングの際に通電可能な点において有利である。また、分析対象物質との結合反応において、非特異的吸着が少ない点においても有利である。   The carbon layer formed on the substrate in the present invention is not particularly limited, but diamond, diamond-like carbon, amorphous carbon, graphite, hafnium carbide, niobium carbide, silicon carbide, tantalum carbide, thorium carbide, titanium carbide, uranium carbide. , Tungsten carbide, zirconium carbide, molybdenum carbide, chromium carbide, vanadium carbide and the like, and a diamond-like carbon (DLC) layer is preferable. The carbon layer has excellent chemical stability, can withstand subsequent reactions in the introduction of chemical modification groups and binding to the analyte, and the binding is flexible because of the electrostatic binding to the analyte. It is advantageous in that it has the property of being transparent, it is transparent to the detection system UV because it has no UV absorption, and it can be energized during electroblotting. Further, it is advantageous in that nonspecific adsorption is small in the binding reaction with the analyte.

本発明においてカーボン層の形成は公知の方法で行うことができる。例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical vapor deposit)法、ECRCVD(Electric cyclotron resonance chemical vapor deposit)法、ICP(Inductive coupled plasma)法、直流スパッタリング法、ECR(Electric cyclotron resonance)スパッタリング法、イオン化蒸着法、アーク式蒸着法、レーザ蒸着法、EB(Electron beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法などが挙げられる。   In the present invention, the carbon layer can be formed by a known method. For example, a microwave plasma CVD (Chemical vapor deposition) method, an ECRCVD (Electrical cyclotron resonance) method, an ICP (Inductive coupled plasma) method, a direct current sputtering method, an ICP (Inductive coupled plasma method) Examples thereof include a vapor deposition method, a laser vapor deposition method, an EB (Electron beam) vapor deposition method, and a resistance heating vapor deposition method.

高周波プラズマCVD法では、高周波によって電極間に生じるグロー放電により原料ガス(メタン)を分解し、基板上にDLC(ダイヤモンドライクカーボン)層を合成する。イオン化蒸着法では、タングステンフィラメントで生成される熱電子を利用して、原料ガス(ベンゼン)を分解・イオン化し、バイアス電圧によって基板上にカーボン層を形成する。水素ガス1〜99体積%と残りメタンガス99〜1体積%からなる混合ガス中で、イオン化蒸着法によりDLC層を形成してもよい。   In the high-frequency plasma CVD method, a source gas (methane) is decomposed by glow discharge generated between electrodes by a high frequency to synthesize a DLC (diamond-like carbon) layer on a substrate. In the ionization vapor deposition method, the source gas (benzene) is decomposed and ionized using thermoelectrons generated by a tungsten filament, and a carbon layer is formed on the substrate by a bias voltage. The DLC layer may be formed by ionized vapor deposition in a mixed gas composed of 1 to 99% by volume of hydrogen gas and 99 to 1% by volume of remaining methane gas.

アーク式蒸着法では、固体のグラファイト材料(陰極蒸発源)と真空容器(陽極)の間に直流電圧を印加することにより真空中でアーク放電を起こして陰極から炭素原子のプラズマを発生させ蒸発源よりもさらに負のバイアス電圧を基板に印加することにより基板に向かってプラズマ中の炭素イオンを加速しカーボン層を形成することができる。   In the arc evaporation method, an arc discharge is generated in a vacuum by applying a DC voltage between a solid graphite material (cathode evaporation source) and a vacuum vessel (anode), and a plasma of carbon atoms is generated from the cathode to generate an evaporation source. Further, by applying a negative bias voltage to the substrate, carbon ions in the plasma can be accelerated toward the substrate to form a carbon layer.

レーザ蒸着法では、例えばNd:YAGレーザ(パルス発振)光をグラファイトのターゲット板に照射して溶融させ、ガラス基板上に炭素原子を堆積させることによりカーボン層を形成することができる。   In the laser vapor deposition method, for example, a carbon layer can be formed by irradiating a graphite target plate with Nd: YAG laser (pulse oscillation) light and melting it, and depositing carbon atoms on a glass substrate.

本発明の固体支持体表面のカーボン層の厚さは、通常、単分子層〜100μm程度であり、薄すぎると下地基板の表面が局部的に露出する可能性があり、逆に厚くなると生産性が悪くなるので、好ましくは2nm〜1μm、より好ましくは5nm〜500nmである。なお、固体支持体のすべてが炭素材料で構成されていてもよい。   The thickness of the carbon layer on the surface of the solid support of the present invention is usually from a monomolecular layer to about 100 μm. If it is too thin, the surface of the base substrate may be locally exposed. Therefore, the thickness is preferably 2 nm to 1 μm, more preferably 5 nm to 500 nm. Note that all of the solid support may be made of a carbon material.

生体分子を固定化するためには、カーボン層が形成された基板の表面に化学修飾基を導入することが好ましい。このような化学修飾基の導入は、当業者であれば適宜選択することができ、特に制限されないが、例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ホルミル基、ヒドロキシル基および活性化エステル基を導入することが挙げられる。また、ニッケルキレート、コバルトキレート等の金属キレートを導入することも有効である。   In order to immobilize the biomolecule, it is preferable to introduce a chemical modifying group into the surface of the substrate on which the carbon layer is formed. The introduction of such a chemical modification group can be appropriately selected by those skilled in the art and is not particularly limited. For example, an amino group, a carboxyl group, an epoxy group, a formyl group, a hydroxyl group, and an activated ester group are introduced. To do. It is also effective to introduce metal chelates such as nickel chelates and cobalt chelates.

アミノ基の導入は、例えば、カーボン層をアンモニアガス中で紫外線照射することにより実施できる。または、カーボン層を塩素ガス中で紫外線を照射して塩素化し、さらにアンモニアガス中で紫外線照射することにより実施できる。または、メチレンジアミン、エチレンジアミンで等の多価アミン類ガス中を、塩素化したカーボン層と反応させることによって実施することもできる。   Introduction of amino groups can be carried out, for example, by irradiating the carbon layer with ultraviolet rays in ammonia gas. Alternatively, the carbon layer can be chlorinated by irradiation with ultraviolet rays in chlorine gas, and further irradiated with ultraviolet rays in ammonia gas. Alternatively, it can also be carried out by reacting a polyvalent amine gas such as methylenediamine or ethylenediamine with a chlorinated carbon layer.

カルボキシル基の導入は、例えば、上記のようにアミノ化したカーボン層に適当な多価カルボン酸を反応させることにより実施できる。   The introduction of the carboxyl group can be carried out, for example, by reacting a suitable polycarboxylic acid with the carbon layer aminated as described above.

エポキシ基の導入は、例えば、上記のようにアミノ化したカーボン層に適当な多価エポキシ化合物を反応させることによって実施できる。あるいは、カーボン層が含有する炭素=炭素2重結合に有機過酸を反応させることにより得ることができる。有機過酸としては、過酢酸、過安息香酸、ジペルオキシフタル酸、過ギ酸、トリフルオロ過酢酸などが挙げられる。   Introduction of an epoxy group can be carried out, for example, by reacting a suitable polyvalent epoxy compound with the carbon layer aminated as described above. Or it can obtain by making an organic peracid react with the carbon = carbon double bond which a carbon layer contains. Examples of the organic peracid include peracetic acid, perbenzoic acid, diperoxyphthalic acid, performic acid, and trifluoroperacetic acid.

ホルミル基の導入は、例えば、上記のようにアミノ化したカーボン層に、グルタルアルデヒドを反応させることにより実施できる。   Introduction of the formyl group can be carried out, for example, by reacting glutaraldehyde with the carbon layer aminated as described above.

ヒドロキシル基の導入は、例えば、上記のように塩素化したカーボン層に、水を反応させることにより実施できる。   Introduction of hydroxyl groups can be carried out, for example, by reacting water with the carbon layer chlorinated as described above.

活性化エステル基の導入は、例えば、塩素ガス中でカーボン層に紫外線を照射して表面を塩素化し、ついで、アンモニアガス中で紫外線を照射してアミノ化した後、適当な酸クロリドまたはジカルボン酸無水物を用いてカルボキシル化し、末端のカルボキシル基をカルボジイミドまたはジシクロヘキシルカルボジイミドおよびN−ヒドロキシスクシンイミドと脱水縮合することにより実施できる。この処理により、アミド結合を介して炭化水素基の末端に、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル基等の活性化エステル基が結合した基を形成することができる(特開2001−139532)。   The introduction of the activated ester group is, for example, by irradiating the carbon layer with ultraviolet rays in chlorine gas to chlorinate the surface, and then irradiating with ultraviolet rays in ammonia gas and aminating, and then using an appropriate acid chloride or dicarboxylic acid. Carboxylation with an anhydride can be carried out by dehydration condensation of the terminal carboxyl group with carbodiimide or dicyclohexylcarbodiimide and N-hydroxysuccinimide. By this treatment, a group in which an activated ester group such as an N-hydroxysuccinimide ester group is bonded to the end of the hydrocarbon group via an amide bond can be formed (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-139532).

DNAおよびRNA等の核酸を固定化する場合は、アミノ基、カルボジイミド基、エポキシ基、ホルミル基または活性化エステル基を導入するのが好ましい。ポリペプチドを固定化する場合は、アミノ基、カルボジイミド基、エポキシ基、ホルミル基、金属キレートまたは活性化エステル基を導入するのが好ましい。金属キレートを導入した固体支持体を使用すると、ポリヒスチジン配列等の金属イオンと親和性のある標識を有するポリペプチドを効果的かつ安定に固定化することができる。金属キレートの導入は、例えば、カーボン層が形成された基板を塩素化し、次いでこれをアミノ化した後、クロロ酢酸等のハロカルボン酸を添加してキレート配位子を導入することにより実施できる。ポリヒスチジン配列等の標識は、当業者に公知の方法により導入することができる。   When immobilizing nucleic acids such as DNA and RNA, it is preferable to introduce an amino group, a carbodiimide group, an epoxy group, a formyl group, or an activated ester group. When immobilizing a polypeptide, it is preferable to introduce an amino group, a carbodiimide group, an epoxy group, a formyl group, a metal chelate or an activated ester group. When a solid support into which a metal chelate is introduced is used, a polypeptide having a label having an affinity for a metal ion such as a polyhistidine sequence can be immobilized effectively and stably. The metal chelate can be introduced, for example, by chlorinating the substrate on which the carbon layer is formed and then aminating it, and then adding a halocarboxylic acid such as chloroacetic acid to introduce a chelate ligand. Labels such as polyhistidine sequences can be introduced by methods known to those skilled in the art.

また、上記化学修飾基の導入は、表面カーボン層上に静電層を形成することにより行ってもよい。該静電層は、アミノ基含有化合物など正荷電を有する化合物を用いて形成することができる。   The chemical modification group may be introduced by forming an electrostatic layer on the surface carbon layer. The electrostatic layer can be formed using a positively charged compound such as an amino group-containing compound.

カーボン層として、高分子材料と炭素系物質とを混練して成形したものを使用することもできる。炭素系物質としては、カーボンブラックおよび黒鉛が挙げられる。従って本発明においては、担体として、高分子材料と、カーボンブラックおよび/または黒鉛とを混練して成形したものの表面に化学修飾基を有する担体を使用することができる。炭素系物質は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用してもよい。   A carbon layer obtained by kneading and molding a polymer material and a carbon-based material can also be used. Examples of the carbon-based material include carbon black and graphite. Accordingly, in the present invention, a carrier having a chemically modifying group on the surface of a material obtained by kneading a polymer material and carbon black and / or graphite can be used as the carrier. A carbonaceous material may be used independently and may be used in mixture of multiple types.

高分子材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、四フッ化エチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4.6フッ化、EFP)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(2フッ化、PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(3フッ化、PCTFE)などのフッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールおよびポリ酢酸ビニルなどのポリオレフィン、ナイロン(例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロンMXD6)などのポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリトリメチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ乳酸、ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene樹脂)、アクリル樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂およびエポキシ樹脂などが挙げられる。カーボンブラックとしては、公知のカーボンブラックを使用でき、例えば、チャンネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛化カーボンブラックなどが挙げられる。黒鉛としては、公知の黒鉛を使用でき、例えば、人造黒鉛、鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土壌黒鉛などが挙げられる。上記高分子材料と、上記カーボンブラックおよび/または上記黒鉛との混練割合は特に限定されるものではない。混練の際に接着剤を添加し、成形してもよい。このように混練した材料は非特異的吸着を抑制できるだけでなく、自家蛍光を抑制でき、ペプチドのみならずDNA等の核酸も固定することができる。   Examples of the polymer material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4.6 fluoride, EFP), Fluororesin such as tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (difluoride, PVDF), polychlorotrifluoroethylene (trifluoride, PCTFE), polypropylene, polyethylene, polybutene, polystyrene, poly Polyolefins such as vinyl chloride, polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate, polyamides such as nylon (for example, nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, nylon MXD6), polybutylene terephthalate, polyethylene Polyesters such as terephthalate and polytrimethylene terephthalate, polycarbonate, polyurethane, polylactic acid, ABS resin (Acrylonitrile Butadiene Styrene resin), acrylic resins, methylpentene resins, phenol resins, melamine resins and epoxy resins. As the carbon black, known carbon black can be used, and examples thereof include channel black, thermal black, furnace black, acetylene black, ketjen black, and graphitized carbon black. As graphite, known graphite can be used, and examples thereof include artificial graphite, scaly graphite, scaly graphite, and soil graphite. The kneading ratio between the polymer material and the carbon black and / or the graphite is not particularly limited. An adhesive may be added during kneading and molding may be performed. The kneaded material can not only suppress nonspecific adsorption but also suppress autofluorescence, and can immobilize not only peptides but also nucleic acids such as DNA.

本発明の一実施形態においては、動植物の全遺伝子情報の内、目的とする解析に対して十分な情報が得られるよう絞り込んだ遺伝子を担体上に固定化する。例えば、化学物質が動植物の遺伝子に与える影響を調べる目的の場合には、エストロゲンに関連する遺伝子に絞り込んで担体上に固定化する。例えば、Estrogen receptor 1、Trefoil factor 1、Tumor protein D52−like 1などのエストロゲン関連遺伝子を担体上に固定化し、そしてエストロゲンを作用させた動植物の組織または細胞からDNAを抽出し、ターゲットとして担体上の遺伝子と反応させる。そしてエストロゲン関連遺伝子の挙動を調べることでエストロゲンが動植物に与える影響を知ることができる。例えば、Estrogen receptor 1遺伝子の発現量が増えていれば、その細胞がエストロゲンを多く取り込んでいることを示唆し、何らかの影響を受けている可能性を示している。より多くの遺伝子について、その発現量の増減を調べることでその影響を知ることができる。   In one embodiment of the present invention, genes that have been narrowed down so as to obtain sufficient information for the target analysis among all gene information of animals and plants are immobilized on a carrier. For example, for the purpose of investigating the influence of chemical substances on animal and plant genes, they are narrowed down to genes related to estrogen and immobilized on a carrier. For example, an estrogen-related gene such as Estrogen receptor 1, Trefoil factor 1, Tumor protein D52-like 1 is immobilized on a carrier, and DNA is extracted from a tissue or cell of an animal or plant on which estrogen has acted, and the carrier is used as a target. React with genes. By examining the behavior of estrogen-related genes, it is possible to know the effects of estrogen on animals and plants. For example, if the expression level of the Estrogen receptor 1 gene is increased, it indicates that the cell has taken up a large amount of estrogen, indicating the possibility of being affected in some way. The effect of more genes can be determined by examining the increase or decrease in the expression level.

本発明の別の実施形態においては、動植物の全遺伝子情報を適宜分類して担体上に固定化する。例えば、癌に関与する遺伝子の内、臓器別に関与する遺伝子を分類して担体上に固定化する。例えば、肝臓癌の場合、肝臓特異的遺伝子として、α―フェトプロテイン、チロシンアミノトランスフェラーゼ、Cyp7a1など、肝癌特異的遺伝子として、ICDH、BFP、CA125などの遺伝子を担体上に固定化する。そして患者肝臓よりDNAを抽出し、ターゲットとしてその担体上の遺伝子と反応させる。そして反応したターゲットを調べることで、その肝臓が癌化しているかどうか、癌化しているならばその進行度合いを調べることができる。ここで遺伝子には、cDNA、mRNA、aRNAおよびこれらの断片が包含される。本装置を使用することで、迅速かつ正確に、疾患関連遺伝子の探索を行うことができ、また治療薬にとっての標的分子を発見することができる。   In another embodiment of the present invention, all gene information of animals and plants is appropriately classified and immobilized on a carrier. For example, among genes involved in cancer, genes involved in organs are classified and immobilized on a carrier. For example, in the case of liver cancer, α-fetoprotein, tyrosine aminotransferase, Cyp7a1, etc. are immobilized on a carrier as liver-specific genes, and ICDH, BFP, CA125, etc. are immobilized as liver-specific genes. Then, DNA is extracted from the patient's liver and reacted with the gene on the carrier as a target. By examining the reacted target, it is possible to examine whether the liver is cancerous or, if it is cancerous, the degree of progression. Here, the gene includes cDNA, mRNA, aRNA and fragments thereof. By using this device, a disease-related gene can be searched quickly and accurately, and a target molecule for a therapeutic agent can be found.

以下に、培養細胞からDNAを抽出して試料を調製し、該試料をPCR反応に付した後、DNAを固定化した担体が移載された反応装置の担体ホルダーに分注し、DNA同士を相互作用させる本発明の一実施態様について説明する。   In the following, DNA is extracted from cultured cells to prepare a sample, subjected to PCR reaction, and then dispensed into a carrier holder of a reaction apparatus on which a carrier on which DNA is immobilized is transferred. One embodiment of the present invention that interacts will be described.

試料の前処理:
細胞を培養し、細胞数を調整した試料を作成する。細胞数は1×10以下とする。その細胞を180μlのPBSに溶かし、よく分散させる。次に20μlの細胞溶解液A(EDT)、180μlの細胞溶解液B(LDT)を加え、よく混ぜ、70℃で10分間、加温する。240μlの100%エタノールを加え、前処理試料とする。
Sample pretreatment:
A sample is prepared by culturing cells and adjusting the number of cells. The number of cells is 1 × 10 6 or less. The cells are dissolved in 180 μl PBS and dispersed well. Next, 20 μl of cell lysate A (EDT) and 180 μl of cell lysate B (LDT) are added, mixed well, and heated at 70 ° C. for 10 minutes. Add 240 μl of 100% ethanol to make a pretreated sample.

DNA抽出:
前処理試料を抽出装置(例えば、Quick Gene 800 富士写真フィルム製)のカートリッジに添加する。以下は自動で行われる。試料がカラムフィルターをとおり、DNAのみがカラムに吸着する。洗浄液にて、DNA吸着カラムを洗浄する。つづいて回収バッファーを通すことでカラムからDNAが分離する。この抽出液をDNA試料とする。
DNA extraction:
The pretreated sample is added to a cartridge of an extraction apparatus (for example, Quick Gene 800 manufactured by Fuji Photo Film). The following is done automatically. The sample passes through the column filter and only the DNA is adsorbed to the column. The DNA adsorption column is washed with a washing solution. Subsequently, the DNA is separated from the column by passing the collection buffer. This extract is used as a DNA sample.

装置前準備:
各種スポッター装置等によりプローブDNAがスポットされた3mm角シリコン担体を準備する。該シリコン担体は、3mm角のシリコン基板にダイヤモンドライクカーボン層をコーティングし、カルボキシル基で修飾後、N−ヒドロキシスクシンイミドで活性エステル化することにより作製する。シリコン担体を、ロード用ホルダーとしてのガラススライドに、1枚あたり例えば32枚配列する。5mm角シリコン担体の場合は、ガラススライド1枚あたり、例えば8枚配列する。そして、担体が配列されたロード用ホルダーをロード用ステージに配置する。
Preparation before device:
A 3 mm square silicon carrier on which probe DNA is spotted is prepared by various spotter devices. The silicon carrier is prepared by coating a 3 mm square silicon substrate with a diamond-like carbon layer, modifying with a carboxyl group, and then active esterifying with N-hydroxysuccinimide. For example, 32 silicon carriers are arranged on a glass slide as a load holder. In the case of a 5 mm square silicon carrier, for example, 8 sheets are arranged per glass slide. Then, the loading holder on which the carriers are arranged is arranged on the loading stage.

装置の電源を入れ、DNA試料を分注装置63の96ウェルプレートにそれぞれ入れる。ワークデータを入力する。(担体の板厚、ピッチ、スライド数、ロード用ホルダー基準位置、アンロード用ホルダー基準位置、ロード用ホルダーにおける1つ目の担体の座標など)。ロード用ホルダーに設置された洗浄装置に、担体固定化条件(例えば、温度80℃、1時間加熱)および担体剥離条件(例えば、温度100℃、1分加熱)を入力する。ロード用ステージにおける担体洗浄条件を入力する(例えば、洗浄ステップ数、洗浄液供給ボトルの指定、洗浄時間、リンス時間、リンス回数、乾燥エアー吹付け回数、往復速度、温度など)。反応装置におけるハイブリダイズ条件を入力する(例えば、温度45℃、3時間)。反応装置における洗浄条件を入力する(例えば、洗浄ステップ数、洗浄液供給ボトルの指定、洗浄液吐き出し時間、乾燥エアー吹付け時間など)。各種の洗浄溶液ボトルへ洗浄液、例えば、2×SSC/0.2%SDSや純水をいれる。   The apparatus is turned on and the DNA sample is placed in the 96-well plate of the dispensing apparatus 63, respectively. Enter work data. (Thickness of carrier, pitch, number of slides, loading holder reference position, unloading holder reference position, coordinates of first carrier in loading holder, etc.). The carrier immobilization conditions (for example, temperature 80 ° C., heating for 1 hour) and the carrier peeling conditions (for example, temperature 100 ° C., heating for 1 minute) are input to the cleaning device installed in the load holder. Enter the carrier cleaning conditions in the loading stage (for example, number of cleaning steps, designation of cleaning liquid supply bottle, cleaning time, rinse time, number of rinses, number of times of dry air spray, reciprocating speed, temperature, etc.). Enter the hybridization conditions in the reactor (eg, temperature 45 ° C., 3 hours). The cleaning conditions in the reactor are input (for example, the number of cleaning steps, the specification of the cleaning liquid supply bottle, the cleaning liquid discharge time, the drying air blowing time, etc.). A cleaning solution, for example, 2 × SSC / 0.2% SDS or pure water, is put into various cleaning solution bottles.

分注装置63にチップ(ピペットチップ、例えば96チップ)を置く。また、96チップ必要ないときは、めくら冶具を取りつけて対応する(チップの先の吸い込み先をふさいだもの)。チップ取りつけ用ボタンを押すと、チップノズルが下がり、チップをはめて最初の位置へ戻る。分注量を決定する。
反応装置のステージにホルダー収容容器13に収容された状態で担体ホルダー11を置く。
分注装置63のDNA試料が入った96ウェルプレートの各ウェルに、PCRを実施するための下記成分の溶液を分注する。
A tip (pipette tip, for example, 96 tip) is placed on the dispensing device 63. If 96 chips are not needed, attach a blind jig (the tip of the tip is blocked). When the tip mounting button is pressed, the tip nozzle is lowered, and the tip is inserted and returned to the initial position. Determine the dispensing volume.
The carrier holder 11 is placed on the stage of the reactor while being accommodated in the holder accommodating container 13.
A solution of the following components for performing PCR is dispensed into each well of a 96-well plate containing the DNA sample of the dispensing device 63.

Figure 2007044033
Figure 2007044033

PCR用の温度プログラムを作成する。例えば、(1)95℃ 2分→(2)95℃ 30秒→(3)55℃ 30秒→(4)72℃ 30秒→(5)72℃ 5分。(2)〜(4)を25回繰り返し。PCR開始ボタンを押して、PCRを実行する。   Create a temperature program for PCR. For example, (1) 95 ° C. 2 minutes → (2) 95 ° C. 30 seconds → (3) 55 ° C. 30 seconds → (4) 72 ° C. 30 seconds → (5) 72 ° C. 5 minutes. Repeat (2) to (4) 25 times. Press the PCR start button to execute PCR.

装置運転:
ロード用ステージ61が加熱される。固定化温度(80℃)に達すると固定化時間(1時間)温度が保持される。固定化時間が終了すると、洗浄液がポンプにより導入され、担体が完全に洗浄液中に浸漬するまで供給される。スターラーによる回転またはポンプによる洗浄液の循環により流水状態として、洗浄時間(15分)ほど洗浄する。このとき、加熱された洗浄液を使用する場合は、ステージを加熱設定すると設定温度まで加熱される。洗浄時間が来ると、洗浄液が排出される。続いて、担体が完全に浸漬するまで純水が供給される。流水状態として、水洗浄を行なう。洗浄時間は、リンス時間で設定された時間を行い、その後排出される。ブロー乾燥ヘッドから気体が噴出して担体の乾燥を行う。ブロー乾燥ヘッドが担体を覆う様に前後に動く。
Device operation:
The loading stage 61 is heated. When the immobilization temperature (80 ° C.) is reached, the immobilization time (1 hour) is maintained. When the immobilization time ends, the cleaning liquid is introduced by a pump and supplied until the carrier is completely immersed in the cleaning liquid. Washing is carried out for about a washing time (15 minutes) in a running water state by rotation with a stirrer or circulation of washing liquid by a pump. At this time, when the heated cleaning liquid is used, the stage is heated to the set temperature when heated. When the cleaning time comes, the cleaning liquid is discharged. Subsequently, pure water is supplied until the carrier is completely immersed. Wash water with running water. The cleaning time is the time set by the rinse time, and then discharged. Gas is ejected from the blow drying head to dry the carrier. The blow drying head moves back and forth to cover the carrier.

上記固定化処理および洗浄と乾燥の工程が完了した後に担体を剥離するための加熱を行う。剥離加熱が終了後に移載装置が稼働して、担体をロード用ステージ上のロード用ホルダーに取りに行く。移載装置は、担体の側面をつかんで搬送する。このとき、担体の位置にずれが生じている場合は正確な搬送ができないため担体の位置をサーチする手段を持つ。このサーチの手段としては全サーチと基準サーチを利用する。全サーチであれば、担体毎にセンサーによる位置検出が行われる。基準サーチであれば、搬送開始の際に最初に搬送する担体のみをサーチして、あとは入力されたピッチで移載をすることでサーチ時間を短縮して搬送する。移載装置で取られた担体は、反応装置にセットされた担体ホルダー11の担体収容部21に収められる。ワークデータに基づいて、全ての担体を移載する。   After the immobilization process and the washing and drying steps are completed, heating for peeling the carrier is performed. After the peeling heating is completed, the transfer device is operated to take the carrier to the loading holder on the loading stage. The transfer device holds and conveys the side surface of the carrier. At this time, if there is a deviation in the position of the carrier, the carrier cannot be accurately conveyed, and means for searching for the position of the carrier is provided. As a means for this search, a full search and a reference search are used. In the case of full search, position detection by a sensor is performed for each carrier. In the case of the reference search, only the carrier to be transported first is searched at the start of transporting, and then the transport is performed with a shortened search time by transferring at the input pitch. The carrier taken by the transfer device is stored in the carrier accommodating portion 21 of the carrier holder 11 set in the reaction device. All carriers are transferred based on the work data.

分注装置63においてPCR反応が完了していれば、そのまま分注作業に入る。分注装置63のチップを装着したチップノズルが、96ウェルプレートから試料を吸い込める位置まで下がる。96ウェル同時にPCR反応後のDNA試料を設定された容量分、吸い込む。分注ヘッドは上昇して、反応装置上部へ移動して下降し、担体が収容された担体ホルダー11の担体収容部に試料を分注する。分注ヘッドは上昇して後退する。洗浄用ヘッドが下がり、蓋体が担体ホルダーと密着して担体収容部21を密封する。   If the PCR reaction is completed in the dispensing device 63, the dispensing operation is started as it is. The tip nozzle equipped with the tip of the dispensing device 63 is lowered to a position where the sample can be sucked from the 96 well plate. Simultaneously in 96 wells, the DNA sample after the PCR reaction is sucked in a set volume. The dispensing head ascends, moves to the upper part of the reaction apparatus and descends, and dispenses the sample into the carrier accommodating portion of the carrier holder 11 in which the carrier is accommodated. The dispensing head rises and retracts. The cleaning head is lowered, and the lid is in close contact with the carrier holder to seal the carrier accommodating portion 21.

温度制御装置14によって試料および担体を加熱することにより、ハイブリダイズ反応を実施する(45℃×3時間)。ここで、ハイブリダイズ反応を実施する少なくとも一部の時間において、温度制御装置14によって温度を変化させることによってPCR反応を実施してもよい。   The sample and the carrier are heated by the temperature controller 14 to carry out the hybridization reaction (45 ° C. × 3 hours). Here, the PCR reaction may be performed by changing the temperature by the temperature control device 14 during at least a part of the time when the hybridization reaction is performed.

ハイブリダイズが終了すると、洗浄用ヘッド12が上昇し、蓋体が外れる。洗浄用ヘッド12の蓋体の供給孔が、担体収容部の開口52に位置が合うように移動する。再び、洗浄用ヘッド12が下降する。また、ホルダー収容容器13も下降する。供給孔より洗浄液が供給される。担体ホルダーとホルダー収容容器とを分離させ、洗浄用ヘッドの供給孔から洗浄液または気体を担体収容部に供給することにより担体に分注した生体分子間の相互汚染を防ぐことができる。洗浄終了後、供給孔より気体が送りこまれて担体を乾燥する。洗浄用ヘッド12が上昇して、退避する。   When the hybridization is completed, the cleaning head 12 is raised and the lid is removed. The supply hole of the lid of the cleaning head 12 moves so as to be aligned with the opening 52 of the carrier accommodating portion. Again, the cleaning head 12 descends. Further, the holder accommodating container 13 is also lowered. The cleaning liquid is supplied from the supply hole. By separating the carrier holder and the holder housing container and supplying the cleaning liquid or gas from the supply hole of the cleaning head to the carrier storage portion, it is possible to prevent cross-contamination between biomolecules dispensed on the carrier. After the completion of cleaning, gas is fed from the supply hole to dry the carrier. The cleaning head 12 is raised and retracted.

移載された担体を直ちに既知の検出方法にて測定を行う。検出方法としては、蛍光測定器、ラジオアイソトープ測定器または化学発光測定器等による検出方法が挙げられる。直ちに測定を行わない場合は各検出方法に則して保存しなければならない。特に蛍光測定を行う場合は蛍光物質の退色を防ぐために、遮光及び−20℃以下の低温で保存することが好ましい。化学発光を測定する場合は溶液中で行うことが多く、洗浄行程とアンロード用ホルダーへの移送行程を除き、所定の発光時間を経た後に化学発光測定器にて測定することができる。   The transferred carrier is immediately measured by a known detection method. Examples of the detection method include a detection method using a fluorescence measuring device, a radioisotope measuring device, a chemiluminescence measuring device, or the like. If measurement is not performed immediately, it must be stored according to each detection method. In particular, when performing fluorescence measurement, in order to prevent discoloration of the fluorescent material, it is preferable to store the light at a low temperature of −20 ° C. or lower and light shielding. When chemiluminescence is measured, it is often carried out in a solution, and it can be measured with a chemiluminescence measuring instrument after a predetermined luminescence time, excluding the cleaning process and the transfer process to the unloading holder.

(実施例1)DNAの相互作用
シリコン担体の作成
3mm角のシリコン基板にダイヤモンドライクカーボン層をコーティングし、カルボキシル基で修飾後、N−ヒドロキシスクシンイミドで活性エステル化することによりシリコン担体を作製した。
(Example 1) DNA interaction
Preparation of silicon support A 3 mm square silicon substrate was coated with a diamond-like carbon layer, modified with a carboxyl group, and then active esterified with N-hydroxysuccinimide to prepare a silicon support.

DNA固定化担体の作成
オリゴヌクレオチド(北海道システム・サイエンス社製)を滅菌水にて100μMに調整した。4倍濃縮Sol.6(東洋鋼鈑製)にて溶かして、終濃度5μMのDNA溶液とした。スライドガラスに熱剥離性接着剤が塗布されたシートとして熱剥離性両面テープ(日東電工社製)を貼り、移載装置(日立ハイテクノロジーズ社製)にてシリコン担体を図7のように配置した。SPBIO2000(日立ソフトエンジニアリング社製)にてDNA溶液を3200点スポット(100点/チップ)した。
Preparation of DNA-immobilized carrier Oligonucleotide (manufactured by Hokkaido System Science) was adjusted to 100 μM with sterile water. 4 times concentrated Sol. 6 (manufactured by Toyo Kohan Co., Ltd.) to obtain a DNA solution having a final concentration of 5 μM. A heat-releasable double-sided tape (manufactured by Nitto Denko) was applied as a sheet coated with a heat-releasable adhesive on a slide glass, and a silicon carrier was arranged as shown in FIG. 7 using a transfer device (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). . The DNA solution was spotted 3200 points (100 points / chip) with SPBIO2000 (manufactured by Hitachi Soft Engineering).

DNA固定化担体の洗浄
DNA固定化担体を配置したスライドガラスを、80℃のベーキングチャンバーに入れ、1時間放置して固定化した。続いて室温の洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて15分間洗浄を行った。続いて、沸騰した(約90℃〜100℃)洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて5分間洗浄を行った。超純水にてリンスを3回行った。遠心機にて水分を吹き飛ばした。
Washing of DNA Immobilization Carrier A slide glass on which a DNA immobilization carrier was placed was placed in a baking chamber at 80 ° C. and allowed to stand for 1 hour for immobilization. Subsequently, the substrate was washed with a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) for 15 minutes. Subsequently, cleaning was performed for 5 minutes with a boiling (about 90 ° C. to 100 ° C.) cleaning solution (2 × SSC / 0.2% SDS). Rinsing was performed three times with ultrapure water. Water was blown away with a centrifuge.

DNA試料の調製
自動核酸抽出システムQuickGene800(富士写真フィルム社製)を用いてDNAの抽出を行った。各種細胞に細胞溶解液を加え細胞を溶かし、その溶解液を装置カートリッジに添加し、DNAを抽出した。TaKaRa Ex TaqTM(タカラバイオ社製)を用いて、PCRを行い、DNA試料とした。このとき、一方のプライマー濃度を10分の1にすることで、他方のプライマーより伸長するDNA鎖をより多く増幅させた。また、CyDye標識dCTPを用いることでPCR産物にCyDyeを取り込ませた。
Preparation of DNA Sample DNA was extracted using an automatic nucleic acid extraction system QuickGene800 (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). A cell lysate was added to various cells to dissolve the cells, and the lysate was added to the apparatus cartridge to extract DNA. PCR was performed using TaKaRa Ex Taq (manufactured by Takara Bio Inc.) to obtain a DNA sample. At this time, the concentration of one primer was reduced to 1/10 to amplify more DNA strands extending than the other primer. CyDye was incorporated into the PCR product by using CyDye-labeled dCTP.

ハイブリダイズ反応
上記で調製したCyDye標識PCR産物をハイブリダイズ液(5×SSC/0.5%SDS)に溶かし、20μlのハイブリダイズ液とした。このハイブリダイズ液を上記で調製したDNA固定化担体に添加し、チャンバー内にて、60℃で1時間反応させた。反応後、室温の洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)を流速10ml/分にて送液した。2×SSCを流速10ml/分にて送液した。Nブローにて乾燥させた。
Hybridization reaction The CyDye-labeled PCR product prepared above was dissolved in a hybridization solution (5 × SSC / 0.5% SDS) to obtain a 20 μl hybridization solution. This hybridizing solution was added to the DNA-immobilized carrier prepared above and reacted at 60 ° C. for 1 hour in the chamber. After the reaction, a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) was fed at a flow rate of 10 ml / min. 2 × SSC was fed at a flow rate of 10 ml / min. Dry with N 2 blow.

(実施例2)DNA−タンパク質の相互作用
シリコン担体の作成
3mm角のシリコン基板にダイヤモンドライクカーボン層をコーティングし、カルボキシル基で修飾後、N−ヒドロキシスクシンイミドで活性エステル化することによりシリコン担体を作製した。
(Example 2) DNA-protein interaction
Preparation of silicon support A 3 mm square silicon substrate was coated with a diamond-like carbon layer, modified with a carboxyl group, and then active esterified with N-hydroxysuccinimide to prepare a silicon support.

DNA固定化担体の作成
オリゴヌクレオチド(北海道システム・サイエンス社製)を滅菌水にて100μMに調整した。4倍濃縮Sol.6(東洋鋼鈑製)にて溶かして、終濃度5μMのDNA溶液とした。スライドガラスに熱剥離性接着剤が塗布されたシートとして熱剥離性両面テープ(日東電工社製)を貼り、移載装置(日立ハイテクノロジーズ社製)にてシリコン担体を図7のように配置した。SPBIO2000(日立ソフトエンジニアリング社製)にてDNA溶液を3200点スポット(100点/チップ)した。
Preparation of DNA-immobilized carrier Oligonucleotide (manufactured by Hokkaido System Science) was adjusted to 100 μM with sterile water. 4 times concentrated Sol. 6 (manufactured by Toyo Kohan Co., Ltd.) to obtain a DNA solution having a final concentration of 5 μM. A heat-releasable double-sided tape (manufactured by Nitto Denko) was applied as a sheet coated with a heat-releasable adhesive on a slide glass, and a silicon carrier was arranged as shown in FIG. 7 using a transfer device (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). . The DNA solution was spotted 3200 points (100 points / chip) with SPBIO2000 (manufactured by Hitachi Soft Engineering).

DNA固定化担体の洗浄
DNA固定化担体を配置したスライドガラスを、80℃のベーキングチャンバーに入れ、1時間放置して固定化した。続いて室温の洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて15分間洗浄を行った。続いて、沸騰した(約90℃〜100℃)洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて5分間洗浄を行った。超純水にてリンスを3回行った。遠心機にて水分を吹き飛ばした。
Washing of DNA Immobilization Carrier A slide glass on which a DNA immobilization carrier was placed was placed in a baking chamber at 80 ° C. and allowed to stand for 1 hour for immobilization. Subsequently, the substrate was washed with a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) for 15 minutes. Subsequently, cleaning was performed for 5 minutes with a boiling (about 90 ° C. to 100 ° C.) cleaning solution (2 × SSC / 0.2% SDS). Rinsing was performed three times with ultrapure water. Water was blown away with a centrifuge.

タンパク質試料の調製
出芽酵母(S.cerevisiae)をYPD液体培地で終夜培養し、4℃、3000rpmで遠心し回収した。生理食塩水でリンスした後、再度遠心し回収した菌体を−80℃で保存した。0.4gの菌体をLysis Buffer(50mM HEPES−KOH、pH7.5、10mM MgCl、150mM KCl、0.1mM EDTA、10% グリセリン、0.1% NP−40、1mM ジチオスレイトール、1mM メタ重亜硫酸ナトリウム、0.2mM PMSF、1mM ベンズアミド、1μg/mL ペプスタチン)1mLで溶解し、直径0.5mmのガラスビーズが入ったチュ−ブに移した。ビードビーター(BIOSPEC社製)を用いて1分間破砕し、2分間氷冷した。この破砕を4回繰り返した。上清を回収し、12000rpm、4℃、10分間遠心分離し、上清をタンパク質抽出液として得た。
Preparation of Protein Sample Budding yeast (S. cerevisiae) was cultured overnight in YPD liquid medium, and collected by centrifugation at 4 ° C. and 3000 rpm. After rinsing with physiological saline, the cells recovered by centrifugation were stored at -80 ° C. 0.4 g of cells were added to Lysis Buffer (50 mM HEPES-KOH, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 150 mM KCl, 0.1 mM EDTA, 10% glycerin, 0.1% NP-40, 1 mM dithiothreitol, 1 mM metathiol. It was dissolved in 1 mL of sodium bisulfite, 0.2 mM PMSF, 1 mM benzamide, 1 μg / mL pepstatin) and transferred to a tube containing 0.5 mm diameter glass beads. The mixture was crushed for 1 minute using a bead beater (manufactured by BIOSPEC) and ice-cooled for 2 minutes. This crushing was repeated 4 times. The supernatant was collected and centrifuged at 12000 rpm, 4 ° C. for 10 minutes to obtain the supernatant as a protein extract.

タンパク質5mgに対して、Cy3 Mono−reactive Dye(アマシャムバイオサイエンス社製)1パックを1時間反応させた。Micro Bio−Spin(BIO RAD社製)にてタンパク質のカラム精製を行い、タンパク質試料とした。   One pack of Cy3 Mono-reactive Dye (manufactured by Amersham Biosciences) was allowed to react with 5 mg of protein for 1 hour. Protein column purification was performed with Micro Bio-Spin (manufactured by BIO RAD) to obtain a protein sample.

DNA−タンパク質相互作用
タンパク質試料を上記で調製したDNA固定化担体に添加し、チャンバー内にて、37℃で1時間反応させた。反応後、室温の洗浄液(TE緩衝液)を流速10ml/分にて送液した。Nブローにて乾燥させた。
The DNA-protein interaction protein sample was added to the DNA-immobilized carrier prepared above, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 1 hour in the chamber. After the reaction, a room temperature washing solution (TE buffer solution) was fed at a flow rate of 10 ml / min. Dry with N 2 blow.

(実施例3)タンパク質−タンパク質相互作用
シリコン担体の作成
3mm角のシリコン基板にダイヤモンドライクカーボン層をコーティングし、カルボキシル基で修飾後、N−ヒドロキシスクシンイミドで活性エステル化することによりシリコン担体を作製した。
(Example 3) Protein-protein interaction
Preparation of silicon support A 3 mm square silicon substrate was coated with a diamond-like carbon layer, modified with a carboxyl group, and then active esterified with N-hydroxysuccinimide to prepare a silicon support.

タンパク質固定化担体の作成
タンパク質をPBSに溶かし、スポット試料とした。スライドガラスに熱剥離性接着剤が塗布されたシートとして熱剥離性両面テープ(日東電工社製)を貼り、移載装置(日立ハイテクノロジーズ社製)にてシリコン担体を図7のように配置した。SPBIO2000(日立ソフトエンジニアリング社製)にてスポット試料を3200点スポット(100点/チップ)した。
Preparation of protein-immobilized carrier Proteins were dissolved in PBS and used as spot samples. A heat-releasable double-sided tape (manufactured by Nitto Denko) was applied as a sheet coated with a heat-releasable adhesive on a slide glass, and a silicon carrier was arranged as shown in FIG. 7 using a transfer device (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). . SPBIO2000 (manufactured by Hitachi Soft Engineering) spotted 3200 spots (100 spots / chip).

タンパク質固定化担体の洗浄
タンパク質固定化担体を37℃のベーキングチャンバーに入れ、1時間放置して固定化した。続いて室温の洗浄液(TE緩衝液)にて15分間洗浄を行った。遠心機にて水分を吹き飛ばした。
Washing of the protein-immobilized carrier The protein-immobilized carrier was placed in a baking chamber at 37 ° C and allowed to stand for 1 hour for immobilization. Subsequently, the substrate was washed with a room temperature washing solution (TE buffer solution) for 15 minutes. Water was blown away with a centrifuge.

タンパク質試料の調製
出芽酵母(S.cerevisiae)をYPD液体培地で終夜培養し、4℃、3000rpmで遠心し回収した。生理食塩水でリンスした後、再度遠心し回収した菌体を−80℃で保存した。0.4gの菌体をLysis Buffer(50mM HEPES−KOH、pH7.5、10mM MgCl、150mM KCl、0.1mM EDTA、10% グリセリン、0.1% NP−40、1mM ジチオスレイトール、1mM メタ重亜硫酸ナトリウム、0.2mM PMSF、1mM ベンズアミド、1μg/mL ペプスタチン)1mLで溶解し、直径0.5mmのガラスビーズが入ったチュ−ブに移した。ビードビーター(BIOSPEC社製)を用いて1分間の破砕し、2分間氷冷した。この破砕を4回繰り返した。上清を回収し、12000rpm、4℃、10分間遠心分離し、上清をタンパク質抽出液として得た。
Preparation of Protein Sample Budding yeast (S. cerevisiae) was cultured overnight in YPD liquid medium, and collected by centrifugation at 4 ° C. and 3000 rpm. After rinsing with physiological saline, the cells recovered by centrifugation were stored at -80 ° C. 0.4 g of cells were added to Lysis Buffer (50 mM HEPES-KOH, pH 7.5, 10 mM MgCl 2 , 150 mM KCl, 0.1 mM EDTA, 10% glycerin, 0.1% NP-40, 1 mM dithiothreitol, 1 mM metathiol. It was dissolved in 1 mL of sodium bisulfite, 0.2 mM PMSF, 1 mM benzamide, 1 μg / mL pepstatin) and transferred to a tube containing 0.5 mm diameter glass beads. Using a bead beater (manufactured by BIOSPEC), the mixture was crushed for 1 minute and cooled on ice for 2 minutes. This crushing was repeated 4 times. The supernatant was collected and centrifuged at 12000 rpm, 4 ° C. for 10 minutes to obtain the supernatant as a protein extract.

タンパク質5mgに対して、Cy3 Mono−reactive Dye(アマシャムバイオサイエンス社製)1パックを1時間反応させた。Micro Bio−Spin(BIO RAD社製)にてタンパク質のカラム精製を行い、タンパク質試料とした。   One pack of Cy3 Mono-reactive Dye (manufactured by Amersham Biosciences) was allowed to react with 5 mg of protein for 1 hour. Protein column purification was performed with Micro Bio-Spin (manufactured by BIO RAD) to obtain a protein sample.

タンパク質−タンパク質相互作用
タンパク質試料をタンパク質用プレハイブリダイズ液(1× TE緩衝液)に溶かし、上記で調製したタンパク質固定化担体に添加し、チャンバー内にて、37℃で14時間反応させた。反応後、室温の洗浄液(TE緩衝液)を流速10ml/分にて送液した。Nブローにて乾燥させた。
Protein-Protein Interaction A protein sample was dissolved in a prehybridization solution for protein (1 × TE buffer), added to the protein-immobilized carrier prepared above, and reacted at 37 ° C. for 14 hours in a chamber. After the reaction, a room temperature washing solution (TE buffer solution) was fed at a flow rate of 10 ml / min. Dry with N 2 blow.

(実施例4)PCRの反応時間の短縮
分注装置において、DNAを含む試料(λファージより抽出したDNA)をPCR増幅するため下記成分のPCR溶液を分注した。
(Example 4) Reduction of PCR reaction time In a dispensing apparatus, a PCR solution of the following components was dispensed in order to amplify a sample containing DNA (DNA extracted from λ phage).

Figure 2007044033
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PCR反応は、通常、(1)94〜98℃で0秒〜5分の熱変性、(2)95〜98℃で0秒〜5分の熱変性、(3)37〜68℃で0秒〜2分のアニーリング、(4)70〜75℃で5秒〜5分の伸長反応、(5)70〜75℃で約5分の伸長反応からなり、(2)〜(4)の工程を繰り返すことにより、核酸を増幅する。   PCR reaction is usually performed by (1) heat denaturation at 94-98 ° C. for 0 seconds to 5 minutes, (2) heat denaturation at 95-98 ° C. for 0 seconds to 5 minutes, and (3) 0 seconds at 37-68 ° C. It consists of annealing for 2 minutes, (4) extension reaction at 70-75 ° C. for 5 seconds to 5 minutes, and (5) extension reaction at 70-75 ° C. for about 5 minutes. By repeating, the nucleic acid is amplified.

本実施例では、上記(1)〜(5)の工程のうち(2)〜(4)の工程における条件を下記表3のPCR条件1〜3のように設定し、これをそれぞれ30サイクル繰り返した。下記表3において、例えば95℃ 0秒とは、95℃になるまで温度を変化させるがその温度で保持せずに、95℃に到達したらすぐに55℃への変化を開始させることを意味する。   In this example, the conditions in the steps (2) to (4) among the above steps (1) to (5) are set as PCR conditions 1 to 3 in Table 3 below, and this is repeated for 30 cycles. It was. In Table 3 below, for example, 95 ° C. 0 second means that the temperature is changed to 95 ° C., but is not maintained at that temperature, and the change to 55 ° C. is started as soon as 95 ° C. is reached. .

Figure 2007044033
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反応後のPCR産物1μlを電気泳動に付し、DNAの増幅を確認した。その結果、PCR条件3でもDNAの増幅が十分に認められ(図8)、PCRの反応時間を40分まで短縮できることが示された。   1 μl of the PCR product after the reaction was subjected to electrophoresis to confirm DNA amplification. As a result, DNA amplification was sufficiently observed even under PCR condition 3 (FIG. 8), indicating that the PCR reaction time could be shortened to 40 minutes.

(実施例5)ハイブリダイゼーション時間の短縮
シリコン担体の作成
3mm角のシリコン基板にダイヤモンドライクカーボン層をコーティングした。ダイヤモンドライクカーボン層の成膜はイオン化蒸着法によって行った。はじめにターボ分子ポンプによりチャンバー内が8×10−3Pa以下になるまで排気した。次に、水素プラズマにより予めシリコン基板表面の汚れを落とした。条件は、室温で、水素ガス流量40sccm、高周波電力100Wで行った。ダイヤモンドライクカーボン層の成膜は、メタンガス:水素ガス=47.5sccm:2.5sccmのガス流量、3Paの圧力、200Wの高周波電力、および室温の条件で行った。そして、アンモニアプラズマによりダイヤモンドライクカーボン層表面をアミノ化した。アンモニアガス流量は18sccm、圧力は3Paで行った。アミノ化したダイヤモンドライクカーボン層表面にカルボキシル基を導入するため、この基板を、ピロリドンに0.14M 無水コハク酸、0.1M ホウ酸ナトリウム(pH8.0)を溶かした溶液に10分間つけ、純水で洗浄後、真空乾燥した。つづいて基板表面のカルボキシル基を活性エステル化するため、活性化液に25℃で20分間浸し活性化した。活性化液は0.1M リン酸バッファー中、0.2M カルボジミイミド、0.2M N−ヒドロキシスクシンイミドになるように調製した。その後、活性化した基板を純水で洗浄し、100℃で真空乾燥させた。
(Example 5) Reduction of hybridization time
Preparation of silicon carrier A diamond-like carbon layer was coated on a 3 mm square silicon substrate. The diamond-like carbon layer was formed by ionized vapor deposition. First, the chamber was evacuated by a turbo molecular pump until the inside of the chamber became 8 × 10 −3 Pa or less. Next, the silicon substrate surface was previously cleaned with hydrogen plasma. The conditions were room temperature, hydrogen gas flow rate of 40 sccm, and high frequency power of 100 W. The diamond-like carbon layer was formed under the conditions of methane gas: hydrogen gas = 47.5 sccm: 2.5 sccm gas flow rate, 3 Pa pressure, 200 W high frequency power, and room temperature. The surface of the diamond-like carbon layer was aminated with ammonia plasma. The ammonia gas flow rate was 18 sccm, and the pressure was 3 Pa. In order to introduce a carboxyl group into the surface of the aminated diamond-like carbon layer, this substrate was placed in a solution of 0.14M succinic anhydride and 0.1M sodium borate (pH 8.0) dissolved in pyrrolidone for 10 minutes. After washing with water, it was vacuum dried. Subsequently, in order to active esterify the carboxyl group on the substrate surface, the substrate was activated by immersing in an activating solution at 25 ° C. for 20 minutes. The activation solution was prepared to be 0.2M carbodiimidide and 0.2M N-hydroxysuccinimide in 0.1M phosphate buffer. Thereafter, the activated substrate was washed with pure water and vacuum-dried at 100 ° C.

固定化担体の作成
ウィルスのDNAと相補的なオリゴヌクレオチド(北海道システム・サイエンス社製)を滅菌水にて100μMに調整した。20vol%ポリエチレングリコール溶液にて溶かして、終濃度5μMのウィルスのDNAと相補的なオリゴヌクレオチド溶液とした。シリコン担体に熱剥離性接着剤が塗布されたシートとして熱剥離性両面テープ(日東電工社製)を貼り、移載装置(日立ハイテクノロジーズ社製)にてシリコン担体を図7のように配置した。SPBIO2000(日立ソフトエンジニアリング社製)にて、シリコン担体にウィルスのDNAと相補的なオリゴヌクレオチド溶液を28点スポットした。
Preparation of Immobilization Carrier An oligonucleotide complementary to viral DNA (manufactured by Hokkaido System Science Co., Ltd.) was adjusted to 100 μM with sterile water. It was dissolved in a 20 vol% polyethylene glycol solution to obtain an oligonucleotide solution complementary to the final concentration of 5 μM viral DNA. A heat-releasable double-sided tape (manufactured by Nitto Denko Corporation) was applied as a sheet in which a heat-releasable adhesive was applied to a silicon carrier, and the silicon carrier was arranged as shown in FIG. 7 using a transfer device (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). . SPBIO2000 (manufactured by Hitachi Soft Engineering) spotted 28 oligonucleotide solutions complementary to viral DNA on a silicon carrier.

DNA固定化担体の洗浄
DNA固定化担体を、80℃のベーキングチャンバーに入れ、1時間放置して固定化した。続いて室温の洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて15分間洗浄を行った。続いて、沸騰した(約90℃〜100℃)洗浄液(2×SSC/0.2%SDS)にて5分間洗浄を行った。超純水にてリンスを3回行った。遠心機にて水分を吹き飛ばした。
Washing of DNA Immobilization Carrier The DNA immobilization carrier was placed in a baking chamber at 80 ° C. for 1 hour to be immobilized. Subsequently, the substrate was washed with a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) for 15 minutes. Subsequently, cleaning was performed for 5 minutes with a boiling (about 90 ° C. to 100 ° C.) cleaning solution (2 × SSC / 0.2% SDS). Rinsing was performed three times with ultrapure water. Water was blown away with a centrifuge.

DNA試料の調製
ヒト組織から抽出したDNAをプラスミドベクターに組み込み、このプラスミドDNAをテンプレートとして、TaKaRa Ex TaqTM(タカラバイオ社製)を用いて、PCRを行い、DNA試料とした。PCRは以下の表4のPCR溶液を用いて行った。このとき、Cy3標識FWプライマーを用いることでPCR産物をCy3標識した。PCR反応は、95℃で0秒、55℃で0秒、72℃で5秒のサイクルを30サイクル行った(実施例4のPCR条件3と同様)。
Preparation of DNA sample DNA extracted from human tissue was incorporated into a plasmid vector, and PCR was performed using this plasmid DNA as a template using TaKaRa Ex Taq (Takara Bio Inc.) to obtain a DNA sample. PCR was performed using the PCR solution shown in Table 4 below. At this time, the PCR product was Cy3 labeled by using a Cy3 labeled FW primer. In the PCR reaction, 30 cycles of 95 ° C. for 0 second, 55 ° C. for 0 second, and 72 ° C. for 5 seconds were performed (same as PCR condition 3 in Example 4).

Figure 2007044033
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ハイブリダイズ反応
上記で調製したCy3標識PCR産物をハイブリダイズ用バッファ(5×SSC/0.5%SDS)に溶かし、20μlのハイブリダイズ液とした。このハイブリダイズ液を上記で調製したDNA固定化担体に添加し、チャンバー内にて、50℃で5分間、10分間、30分間、1時間および4時間反応させた。反応後、2×SSC/0.2%SDSで1回、2×SSCで2回、80%エタノールで2回、順にリンスした。その後、遠心機にて水分を吹き飛ばした。蛍光スキャナーFLA8000(富士写真フイルム社製)により、ハイブリダイズしたCy3標識PCR産物に由来する蛍光シグナルを測定した結果、ハイブリダイズ時間が10分間でほぼピークに達していることから、ハイブリダイズ時間は10分で十分であることがわかった(図9)。
Hybridization Reaction The Cy3-labeled PCR product prepared above was dissolved in a hybridization buffer (5 × SSC / 0.5% SDS) to obtain a 20 μl hybridization solution. This hybridizing solution was added to the DNA-immobilized carrier prepared above, and reacted in a chamber at 50 ° C. for 5 minutes, 10 minutes, 30 minutes, 1 hour and 4 hours. After the reaction, rinsing was performed in order, once with 2 × SSC / 0.2% SDS, twice with 2 × SSC, and twice with 80% ethanol. Thereafter, water was blown off by a centrifuge. As a result of measuring the fluorescence signal derived from the hybridized Cy3-labeled PCR product with a fluorescent scanner FLA8000 (Fuji Photo Film Co., Ltd.), the hybridization time reached almost a peak in 10 minutes. Minutes were found to be sufficient (Figure 9).

一方、ハイブリダイズ用バッファ(SSC/SDSバッファ)を用いない場合、ハイブリダイズ時間10分では十分な蛍光シグナルが得られていなかった(図10)。したがって、SSC/SDSを加えることによって、ハイブリダイゼーションの時間を短縮できることがわかった。   On the other hand, when the hybridization buffer (SSC / SDS buffer) was not used, a sufficient fluorescence signal was not obtained with a hybridization time of 10 minutes (FIG. 10). Therefore, it was found that the hybridization time can be shortened by adding SSC / SDS.

本発明の反応装置の一実施形態の側面図を示す。The side view of one Embodiment of the reaction apparatus of this invention is shown. 本発明の担体ホルダーの一実施態様の断面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the carrier holder of the present invention. 複数の担体収容部が配列された本発明の担体ホルダーの一実施態様の上面概略図を示す。The top view schematic of one embodiment of the carrier holder of this invention with which the some carrier accommodating part was arranged is shown. 本発明の洗浄用ヘッドの一実施態様の平面図を示す。The top view of one embodiment of the washing head of the present invention is shown. 図5aは、担体収容部が密封された状態の一実施態様を示す。図5bは、担体ホルダーとホルダー収容容器が分離している状態の一実施態様を示す。FIG. 5a shows an embodiment in which the carrier housing is sealed. FIG. 5b shows an embodiment in which the carrier holder and the holder container are separated. ロード用ステージ、反応装置、移載装置および分注装置を備える、本発明の装置の一実施態様の上面概略図を示す。1 shows a schematic top view of one embodiment of the apparatus of the present invention comprising a loading stage, a reaction apparatus, a transfer apparatus and a dispensing apparatus. スライドガラスに担体を配置する態様を示す。The mode which arrange | positions a support | carrier to a slide glass is shown. 実施例4において各種PCR条件で増幅した試料を電気泳動に付した結果を示す。The result of having applied the sample amplified in various PCR conditions in Example 4 to electrophoresis is shown. ハイブリダイズ用バッファを用いた場合と用いない場合における、ハイブリダイゼーションにより得られる蛍光シグナルの測定結果を、ハイブリダイゼーション時間に対してプロットした結果を示す。The result of having plotted the measurement result of the fluorescence signal obtained by hybridization with and without using the hybridization buffer with respect to the hybridization time is shown. ハイブリダイズ用バッファを用いた場合と用いない場合の、ハイブリダイゼーション時間10分における蛍光画像を示す。Fluorescence images at a hybridization time of 10 minutes are shown with and without a hybridization buffer.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・担体ホルダー、12・・・洗浄用ヘッド、13・・・ホルダー収容容器、14・・・温度制御装置、21・・・担体収容部、22・・・排出口、23・・・担体、31・・・溝、41・・・洗浄液または乾燥用の気体、42・・・蓋体、43・・・蓋体の供給孔、51・・・蓋体の供給孔、52・・・担体収容部の開口、53・・・ホルダー収容容器の凹部、54・・・洗浄液または気体の流れる方向、61・・・ロード用ステージ、62・・・アンロード用ステージ、63・・・分注装置、M・・・洗浄用ヘッドの前後移動モーター、CY・・・上下駆動用シリンダー DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Carrier holder, 12 ... Cleaning head, 13 ... Holder accommodating container, 14 ... Temperature control device, 21 ... Carrier accommodating part, 22 ... Discharge port, 23 ... Carrier, 31 ... groove, 41 ... cleaning liquid or gas for drying, 42 ... lid body, 43 ... supply hole for lid body, 51 ... supply hole for lid body, 52 ... Opening of carrier accommodating portion, 53... Recessed portion of holder accommodating container, 54... Direction of flow of cleaning liquid or gas, 61... Loading stage, 62. Equipment, M ... Motor head moving motor, CY ... Cylinder for vertical drive

Claims (13)

担体上の生体分子を試料中の生体分子と相互作用させるための反応装置であって、
試料および担体の温度を制御する温度制御装置、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダー、洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッド、ならびに担体ホルダーの担体収容部を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器を備える、前記反応装置。
A reaction device for interacting biomolecules on a carrier with biomolecules in a sample,
A temperature control device for controlling the temperature of the sample and the carrier, a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, and a lid having a plurality of supply holes for supplying cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion of the carrier holder. The reaction apparatus comprising: a cleaning head provided; and a holder housing container having a plurality of recesses capable of housing the carrier housing portion of the carrier holder.
請求項1記載の反応装置、
生体分子が固定化された複数の担体を配置するためのロード用ステージ、
担体を、ロード用ステージから反応装置における担体ホルダーの担体収容部に移載する移載装置、および生体分子を含む複数の試料を、反応装置の担体ホルダーの担体収容部に分注する分注装置を備える、生体分子分析装置。
The reactor according to claim 1,
A loading stage for arranging a plurality of carriers on which biomolecules are immobilized;
A transfer device for transferring a carrier from a loading stage to a carrier accommodating portion of a carrier holder in the reaction device, and a dispensing device for dispensing a plurality of samples containing biomolecules into the carrier accommodating portion of the carrier holder of the reaction device A biomolecule analyzer comprising:
ロード用ステージが洗浄装置を備える、請求項2記載の装置。   The apparatus of claim 2, wherein the loading stage comprises a cleaning device. 分注装置が生体分子を含む試料の温度を制御するための温度制御装置を備える、請求項2または3記載の装置。   The apparatus of Claim 2 or 3 with which the dispensing apparatus is equipped with the temperature control apparatus for controlling the temperature of the sample containing a biomolecule. 洗浄用ヘッドの蓋体とホルダー収容容器により、担体ホルダーの担体収容部を密封状態にしうる、請求項1〜4のいずれか1項記載の装置。   The apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the carrier accommodating portion of the carrier holder can be sealed by the lid of the cleaning head and the holder accommodating container. 反応装置の温度制御装置がホルダー収容容器に設置され、ホルダー収容容器が移動可能である、請求項1〜5のいずれか1項記載の装置。   The apparatus of any one of Claims 1-5 by which the temperature control apparatus of a reaction apparatus is installed in a holder storage container, and a holder storage container is movable. 生体分子の相互作用を分析する方法であって、
生体分子が固定化された複数の担体をロード用ステージに配置する工程、
担体を、ロード用ステージから、排出口を有する複数の担体収容部を有する担体ホルダーに移載する工程、ここで、該担体ホルダーの担体収容部は、担体ホルダーの担体収容部を収容可能な複数の凹部を有するホルダー収容容器の該複数の凹部に収容されており、
分注装置により、生体分子を含む複数の試料を担体ホルダーの担体収容部に分注する工程、
洗浄液または気体を担体ホルダーの担体収容部に供給するための複数の供給孔を有する蓋体を備えた洗浄用ヘッドを移動させて担体ホルダーを蓋体で覆うことにより、担体ホルダーの担体収容部を密封する工程、
温度制御装置により試料および担体の温度を変化させ、担体上に固定化された生体分子と試料に含まれる生体分子とを相互作用させる工程、および
担体ホルダーとホルダー収容容器とを分離させ、洗浄用ヘッドの供給孔から洗浄液または気体を担体収容部に供給することにより担体を洗浄または乾燥する工程
を含む前記方法。
A method for analyzing the interaction of biomolecules,
Arranging a plurality of carriers on which biomolecules are immobilized on a loading stage;
A step of transferring a carrier from a loading stage to a carrier holder having a plurality of carrier accommodating portions having discharge ports, wherein the carrier accommodating portion of the carrier holder includes a plurality of carrier accommodating portions of the carrier holder. Are accommodated in the plurality of recesses of the holder housing container having the recesses of
A step of dispensing a plurality of samples containing biomolecules into a carrier accommodating portion of a carrier holder by a dispensing device;
By moving a cleaning head having a lid having a plurality of supply holes for supplying the cleaning liquid or gas to the carrier accommodating portion of the carrier holder and covering the carrier holder with the lid, the carrier accommodating portion of the carrier holder is Sealing,
The temperature control device changes the temperature of the sample and the carrier to allow the biomolecules immobilized on the carrier to interact with the biomolecules contained in the sample, and the carrier holder and the holder container are separated for cleaning. The method comprising the step of cleaning or drying the carrier by supplying a cleaning liquid or gas from the supply hole of the head to the carrier containing portion.
温度制御装置がホルダー収容容器に設置され、ホルダー収容容器が移動することにより担体ホルダーのホルダー収容容器への収容と分離とを実施する、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the temperature control device is installed in the holder receiving container, and the holder receiving container moves and carries out the receiving and separating of the carrier holder in the holder receiving container. ロード用ステージが洗浄装置と温度制御装置とを備え、ロード用ステージもしくはロード用ホルダーの少なくとも担体を配置する表面、または担体底部が熱剥離性接着剤からなり、温度制御装置によって剥離する温度未満に変化させることにより担体へ生体分子を固定化して洗浄を行い、さらに温度を剥離温度へ上昇させることにより担体を剥離する、請求項7または8記載の方法。   The loading stage is equipped with a cleaning device and a temperature control device, and at least the surface of the loading stage or loading holder on which the carrier is arranged or the bottom of the carrier is made of a heat-peelable adhesive and is below the temperature at which the temperature control device peels The method according to claim 7 or 8, wherein the biomolecule is immobilized on the carrier by washing to perform washing, and the carrier is peeled by raising the temperature to the peeling temperature. 試料に含まれる生体分子が核酸であり、試料を分注する前に、分注装置に備えられた温度制御装置によって温度を変化させることにより、試料中の核酸をPCR反応に付す工程をさらに含む、請求項7〜9のいずれか1項記載の方法。   The biomolecule contained in the sample is a nucleic acid, and further includes a step of subjecting the nucleic acid in the sample to a PCR reaction by changing the temperature with a temperature control device provided in the dispensing device before dispensing the sample. The method of any one of Claims 7-9. 生体分子が核酸であり、担体上に固定化された核酸と試料に含まれる核酸とを相互作用させる工程の少なくとも一部において、温度制御装置によって温度を変化させることによってPCR反応を実施する、請求項7〜10のいずれか1項記載の方法。   The biomolecule is a nucleic acid, and at least a part of the step of interacting the nucleic acid immobilized on the carrier with the nucleic acid contained in the sample, the PCR reaction is performed by changing the temperature with a temperature controller. Item 11. The method according to any one of Items 7 to 10. PCR反応が非対称PCR反応である、請求項10または11記載の方法。   The method according to claim 10 or 11, wherein the PCR reaction is an asymmetric PCR reaction. 担体が、シリコン材料からなる基板表面にカーボン層と化学修飾基とを有する固体支持体である請求項7〜12のいずれか1項記載の方法。   The method according to any one of claims 7 to 12, wherein the carrier is a solid support having a carbon layer and a chemically modifying group on a substrate surface made of a silicon material.
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