JP2007132912A - Protein microarray device - Google Patents
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Description
本発明はタンパク質やそれを捕捉する生体分子をチップ基板上に高密度かつ均一なスポット形状に集積固定化するプロテインマイクロアレイヤーに関する。 The present invention relates to a protein microarrayer that integrates and immobilizes proteins and biomolecules that trap them in a high density and uniform spot shape on a chip substrate.
プローブと呼ばれる生体の遺伝子を有するDNAをガラス基板上に多数スポットし、固定した上に調べる相手となる試料を振りかけて、プローブとの相互作用を調べるいわゆるDNAチップが遺伝子解析を網羅的に行う方法として多用されるようになっている。
通常、多種類のDNAをガラス基板上に高密度にスポットする方法として複数のスポットピンにDNAを付着させてガラス基板に転写するマイクロアレイヤーと呼ばれる装置が知られているが、近年、ヒトゲノムの解読により、医療開発の方向は遺伝子解析から遺伝子がコードするタンパク質(抗体、ペプチド、レクチン等を含む)の機能解析、さらにはタンパク質−遺伝子の相互作用、タンパク質−タンパク質の相互作用を網羅的且つ包括的に解析するプロテオーム解析に急速に移りつつあり、そのツールとしてプロテインアレイチップが注目を集めている。しかしながらタンパク質やタンパク質と結合する抗体などのアレイ(プロテインアレイ)の作製に対してはDNAと同様なマイクロアレイヤーでは適用が困難とされていた。A method in which a so-called DNA chip is used to comprehensively perform gene analysis by spotting a large number of DNAs having biological genes called probes on a glass substrate, sprinkling the sample to be examined on the glass substrate, and examining the interaction with the probe. Has come to be used frequently.
Usually, as a method for spotting many types of DNA on a glass substrate at high density, a device called a microarrayer that attaches DNA to a plurality of spot pins and transfers it to the glass substrate is known. Therefore, the direction of medical development is comprehensive and comprehensive from gene analysis to functional analysis of proteins encoded by genes (including antibodies, peptides, lectins, etc.), as well as protein-gene interactions and protein-protein interactions Proteome analysis is rapidly shifting to analysis, and protein array chips are attracting attention as a tool. However, it has been considered difficult to apply a microarrayer similar to DNA for the production of an array of proteins and antibodies that bind to the protein (protein array).
その原因としてタンパク質は不変性のDNAと異なり、環境条件によって様々な修飾を受けている上、三十万種類以上と種類が多く、その構造も性質も多様でかつタンパク質を溶解するソリューションも多種多様であるため、同一条件ではチップ基板上へ均一なスポットを形成させることが困難であった。最近になってアレイする環境の湿度をタンパク質溶液の特性にあわせて変化させることが均一なスポット形成に有効であることが見出され、アレイヤー内部に加湿器や除湿器を装備する例が行われ始めているが、これらはすべてヒーターや冷凍機などによる加湿、減湿の組み合わせで装置構造が複雑であるばかりか、電力などのエネルギーを消費し、またその消費動力分の熱量がアレイヤーの設置されているクリーンルームの熱負荷となる欠点を有していた。 The reason is that proteins are modified differently depending on the environmental conditions, and they have more than 300,000 different types of proteins. Their structures and properties are diverse, and solutions for dissolving proteins are also diverse. Therefore, it was difficult to form a uniform spot on the chip substrate under the same conditions. Recently, it has been found that changing the humidity of the array environment according to the characteristics of the protein solution is effective for uniform spot formation, and an example of installing a humidifier or dehumidifier inside the arrayer has been carried out. Although all of these have been combined with humidification and dehumidification using heaters and refrigerators, etc., not only the structure of the device is complicated, but also energy such as electricity is consumed, and the amount of heat consumed is set up by the arrayer. It had the disadvantage of becoming a heat load in the clean room.
本発明は動力を使用せずに加湿、減湿が可能な湿度調節機構を有すると同時にアレイヤー内を超クリーンな環境を実現し、アレイヤーが設置される部屋のクリーンルーム化を省略できるプロテインマイクロアレイヤーを提供するものである。これにより加湿、減湿、空調にエネルギーを必要とせず、環境にやさしいアレイヤーが実現可能となる。 The present invention provides a protein micro-arrayer that has a humidity control mechanism that can be humidified and dehumidified without using power, and at the same time, realizes an ultra-clean environment within the arrayer and can eliminate the need for a clean room in the room where the arrayer is installed. It is to provide. As a result, energy is not required for humidification, dehumidification, and air conditioning, and an environmentally friendly arrayer can be realized.
本発明者は通常、圧縮空気から湿度分、すなわち水蒸気を選択的に分離し乾燥空気を製造する非多孔質溶解拡散膜(以下、中空糸膜という)に着目し、この膜を用いてマイクロアレイヤーの加湿、減湿両方の調節ができ、同時にアレイヤー内部をクリーンルーム以上のクリーンな環境を実現するシステムを開発した。 The present inventor usually pays attention to a non-porous dissolution diffusion membrane (hereinafter referred to as a hollow fiber membrane) that selectively produces moisture by compressing moisture, that is, water vapor, to produce dry air. We have developed a system that can adjust both humidification and dehumidification of the atmosphere, and at the same time realizes a clean environment inside the arrayer that is more clean than a clean room.
すなわち、本発明はプローブとしてのタンパク質を含む溶液を、該溶液に先端を浸漬して三次元で移動するスポットピンを介してチップ基板上に転写し、基板上に複数のスポットを形成せしめるマイクロアレイヤーであって(1)空気から水蒸気を選択的に分離する中空糸膜をアレイヤーの外側に設置し、圧縮空気を該中空糸膜に導入する、(2)中空糸膜から排出される水蒸気と乾燥空気を各々コントロール弁を介して別々にマイクロアレイヤー内に導入し、(3)アレイヤー内の湿度が目標とする湿度になるように湿度制御計の設定に従いコントロール弁が自動的に開度を調節できるようにした マイクロアレイヤーに関する。 That is, the present invention transfers a solution containing a protein as a probe onto a chip substrate through a spot pin that moves in three dimensions by immersing the tip in the solution, and forms a plurality of spots on the substrate. (1) A hollow fiber membrane that selectively separates water vapor from air is placed outside the arrayer, and compressed air is introduced into the hollow fiber membrane. (2) Water vapor discharged from the hollow fiber membrane and drying Air is individually introduced into the microarrayer via each control valve, and (3) the control valve can automatically adjust the opening according to the setting of the humidity controller so that the humidity in the arrayer becomes the target humidity Related to microarrayer.
タンパク質アレイではスポットピンにより均一なスポットを形成せしめるためにはアレイヤー内部の湿度をタンパク質を溶解しているソリューションの性状にあわせて調節することが必要で、通常相対湿度30〜65%の範囲内で調節される。用いるソリューションの性状に適する湿度よりも湿度が低い場合にはスポット形状が欠けやすく、高すぎる場合にはスポット形状が膨潤、拡大して、いずれも解析に適正なスポット形状が得られず、タンパク解析に悪影響を及ぼす。タンパク質アレイでは適正な湿度条件を見出し、アレイ環境をその湿度に調節することがなによりも重要である。従来は加湿の場合は電気ヒーターや超音波などで水を蒸発、気化させたり、減湿の場合は冷凍機で凝縮させたりする方法が一般的でいずれもエネルギーが必要であった。また、アレイヤー自体は周囲環境によるタンパク質の汚染や機能低下を避けるため、クリーンルームに設置されるのが普通であり、クリーンルームを稼動する膨大な動力の消費を必要とした。 In order to form a uniform spot with a spot pin in a protein array, it is necessary to adjust the humidity inside the arrayer according to the properties of the solution in which the protein is dissolved, usually within the range of 30 to 65% relative humidity. Adjusted. If the humidity is lower than the humidity suitable for the properties of the solution used, the spot shape tends to be chipped, and if it is too high, the spot shape swells and expands, and neither of them can obtain a suitable spot shape, so protein analysis Adversely affect. Finding the right humidity conditions for protein arrays and adjusting the array environment to that humidity is more important. Conventionally, in the case of humidification, water is generally evaporated and vaporized by an electric heater or ultrasonic waves, and in the case of dehumidification, a method of condensing with a refrigerator is generally required, and energy is required for both. In addition, the arrayer itself is usually installed in a clean room in order to avoid protein contamination and functional degradation due to the surrounding environment, and it requires consumption of enormous power to operate the clean room.
本発明によれば加湿、減湿操作に動力や電気ヒーターなどエネルギーを使用しないため、エネルギーコストがかからないばかりか、熱負荷もないため、アレイヤーを設置しているクリーンルームの空調に対しても負荷にならないばかりか、同時にアレイヤー内部を超クリーン環境にできる特徴を有するのでクリーンルーム自体を省略でき、環境にやさしいマイクロアレイヤーが実現できる。また、設備的にも膜とコントロール弁と配管だけでよく設備コストが安価にできるという付帯効果も得られる。 According to the present invention, no energy such as power and electric heater is used for humidifying and dehumidifying operations, so there is no energy cost and there is no thermal load, so it is also a burden on the air conditioning of the clean room where the arrayer is installed. Not only does it have the feature that the interior of the arrayer can be made into an ultra-clean environment at the same time, the clean room itself can be omitted, and an environmentally friendly microarrayer can be realized. In addition, there is an incidental effect that the facility cost can be reduced by using only the membrane, the control valve, and the piping.
アレイヤー内部の湿度調節に非多孔質溶解拡散膜から成る中空糸膜を利用し、アレイヤーを設置している室内の空気をコンプレッサーなどで圧縮してこの中空糸膜に通して水蒸気と乾燥空気に分離し、加湿を行う場合は分離された該水蒸気をアレイヤー内部に注入することで行い、除湿・脱湿を行う場合は水蒸気を分離された一方の乾燥空気をアレイヤー内部に注入することで加湿、除湿が同一機構によって可能になる。中空糸膜に通す空気はアレイヤーを設置している室内の空気を利用すれば分離された水蒸気と乾燥空気が同じ室内に放出されるので室内の湿度が変わることはなくクリーンルームなどへの負荷もないばかりか、中空糸膜自体が超精密フィルターの役目を兼ねるためそれから発生する水蒸気と乾燥空気はいずれもクリーンでアレイヤー内部をクリーンルーム以上のクリーン環境にできるため結果的にクリーンルームを省略できてエネルギー消費がなくなり環境にやさしいアレイヤーが実現できる。 A hollow fiber membrane consisting of a non-porous dissolution and diffusion membrane is used to control the humidity inside the arrayer, and the air in the room where the arrayer is installed is compressed with a compressor, etc., and passed through this hollow fiber membrane to separate into water vapor and dry air When humidifying, the separated water vapor is injected into the interior of the arrayer, and when dehumidifying and dehumidifying is performed, one dry air separated from the water vapor is injected into the interior of the arrayer to humidify and dehumidify. Is made possible by the same mechanism. If the indoor air where the arrayer is installed is used as the air passing through the hollow fiber membrane, the separated water vapor and dry air are released into the same room, so the indoor humidity does not change and there is no load on the clean room etc. In addition, since the hollow fiber membrane itself functions as an ultra-precise filter, the water vapor and dry air generated from it both are clean, and the interior of the arrayer can be made a clean environment higher than that of the clean room. Eliminates environment-friendly layering.
1 マイクロアレイヤー本体
2 ピン上下移動ロボット
3 ピン前後左右移動ロボット
4 ピンホルダー
5 スポットピン
6 ウエルプレート
7 冷却プレート
8 ペルチェ
9 チップ基板
10 中空糸膜
11 コンプレッサー
12 水蒸気配管
13 乾燥空気配管
14 コントロール弁
15 コントロール弁
16 湿度制御計
17 精密フィルターDESCRIPTION OF
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005351182A JP2007132912A (en) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Protein microarray device |
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Publications (1)
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JP2005351182A Pending JP2007132912A (en) | 2005-11-08 | 2005-11-08 | Protein microarray device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105424883A (en) * | 2015-11-17 | 2016-03-23 | 重庆大学 | Movable gantry type micro array sensor preparing device |
WO2021049436A1 (en) | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 国立大学法人大阪大学 | Coating apparatus and coating method |
WO2021162028A1 (en) * | 2020-02-14 | 2021-08-19 | 東レ株式会社 | Method for producing biochips |
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2005
- 2005-11-08 JP JP2005351182A patent/JP2007132912A/en active Pending
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CN105424883A (en) * | 2015-11-17 | 2016-03-23 | 重庆大学 | Movable gantry type micro array sensor preparing device |
WO2021049436A1 (en) | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 国立大学法人大阪大学 | Coating apparatus and coating method |
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