JP2007240282A - Nucleic acid molecule screening method and protein detecting/quantifying method - Google Patents

Nucleic acid molecule screening method and protein detecting/quantifying method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently obtaining a desired nucleic acid molecule from the nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution using a target substance stably. <P>SOLUTION: A target nucleic acid molecule is sorted by this nucleic acid molecule screening method including the step of fixing the fragmented peptide, which is obtained by subjecting protein including a selected peptide molecule, for example, to enzymatic treatment, on a support with the fixed fragmented peptide in a contact with the nucleic acid molecules in the nucleic acid sample solution while analysis utilizing the near field light on the surface of the support is performed to obtain the interaction amount of the fixed fragmented peptide with the nucleic acid molecules and the target nucleic acid molecule is sorted from the nucleic acid molecules in the nucleic acid sample solution. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、核酸分子スクリーニング方法及び核酸分子スクリーニング装置に関し、特に、核酸試料液中の核酸分子から、選択されたペプチド分子に特異的に相互作用する核酸又は核酸誘導体である目的核酸分子をスクリーニングする核酸分子スクリーニング方法及び、これにより得られた核酸分子を用いたタンパク質検出・定量方法に関する。   The present invention relates to a nucleic acid molecule screening method and a nucleic acid molecule screening apparatus, and in particular, screens a target nucleic acid molecule that is a nucleic acid or a nucleic acid derivative that specifically interacts with a selected peptide molecule from nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution. The present invention relates to a nucleic acid molecule screening method and a protein detection / quantification method using a nucleic acid molecule obtained thereby.

特定のタンパク質、ペプチドに結合する核酸及び/又はその誘導体を、その多種の候補の中から選択することは1990年以来行われており、その結合性の核酸及び/又はその誘導体はアプタマーと一般的に呼ばれている。アプタマーは、抗体と同様に目的とする特定物質に結合できるだけでなく、高い親和性を有しており、かつ抗体に比べて作製が容易であることから、特定の生理活性部位に特定的なアプタマーを医療分野等に利用することが期待されている。このようなアプタマーを得るための方法としては、アフィニティカラムによる分離や、PCRによる増幅などの手法が利用されている(例えば特許文献1及び特許文献2)。
アプタマーと特定タンパク質、ペプチドの結合性を評価する方法としては、標識が不要であることと感度の高さから近接場光、例えば表面プラズモン共鳴を利用する方法が挙げられる(例えば、非特許文献1)。また、表面以外の影響を受けずにバックグラウンドノイズを抑制できる点からも近接場光、例えば近接場光蛍光を利用する方法が挙げられる。(例えば非特許文献2)特にスクリーニングの操作中に結合性の評価を行い、その評価に基づいて任意の結合能を持つアプタマーだけを回収することができるため、スクリーニング効率が高いという利点を有している。(例えば非特許文献3)
特開2001−61475号公報 特開2005−245254号公報 Journal of Biological Chemistry (2001) Vol.276, pp.21476-21481 Analytical Chemistry, (1998) Vol.70, pp.3419-3425 Analytical Biochemistry, (2005) Vol.342, pp.312-317
Nucleic acids and / or derivatives thereof that bind to specific proteins and peptides have been selected from the various candidates since 1990, and the binding nucleic acids and / or derivatives thereof are commonly used as aptamers. Has been called. Aptamers are not only able to bind to specific target substances like antibodies, but also have high affinity and are easier to produce than antibodies, so aptamers specific to specific physiologically active sites. Is expected to be used in the medical field. As methods for obtaining such aptamers, techniques such as separation using an affinity column and amplification by PCR are used (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
As a method for evaluating the binding property between an aptamer, a specific protein, and a peptide, there is a method using near-field light such as surface plasmon resonance due to the necessity of labeling and high sensitivity (for example, Non-Patent Document 1). ). In addition, there is a method using near-field light, for example, near-field light fluorescence, from the viewpoint that background noise can be suppressed without being affected by other than the surface. (For example, Non-Patent Document 2) Since the binding property is evaluated particularly during the screening operation and only the aptamer having an arbitrary binding ability can be recovered based on the evaluation, it has the advantage of high screening efficiency. ing. (For example, Non-Patent Document 3)
JP 2001-61475 A JP 2005-245254 A Journal of Biological Chemistry (2001) Vol.276, pp.21476-21481 Analytical Chemistry, (1998) Vol.70, pp.3419-3425 Analytical Biochemistry, (2005) Vol.342, pp.312-317

しかしながら、タンパク質そのものやその特異的な部分配列のみを取り出し、その結合性のアプタマーをスクリーニングする方法は、対象となるタンパク質やペプチドの不安定性などの性質によって、所望のアプタマーが得られない場合がある。また、近接場光を利用した分析(以後、近接場光分析と呼ぶ)を行う場合には、目的とするタンパク質を測定面の最表面に固定化する必要があるが、目的タンパク質によっては、固定化操作で壊れる、不溶性のために固定化ができない、といった問題が生じる。   However, the method of screening only the protein itself or its specific partial sequence and screening its binding aptamer may not obtain the desired aptamer depending on the instability of the target protein or peptide. . In addition, when performing analysis using near-field light (hereinafter referred to as near-field light analysis), it is necessary to immobilize the target protein on the outermost surface of the measurement surface. Problems such as breakage due to insolation operation and immobilization due to insolubility occur.

従って、本発明は、標的物質を安定的に用いて核酸試料液中の核酸分子から所望の核酸分子を効率よく得ることができる核酸分子スクリーニング方法及びタンパク質検出・定量方法を提供することである。   Therefore, the present invention is to provide a nucleic acid molecule screening method and protein detection / quantification method capable of efficiently obtaining a desired nucleic acid molecule from a nucleic acid molecule in a nucleic acid sample solution by stably using a target substance.

本発明の核酸分子スクリーニング方法は、核酸試料液中の核酸分子から、選択されたペプチド分子に特異的に相互作用する核酸又は核酸誘導体である目的核酸分子をスクリーニングする核酸分子スクリーニング方法であって、前記ペプチド分子を包含するタンパク質を分解処理して、断片ペプチドを得る分解処理工程と、前記断片ペプチドを支持体に固定化して、固定化断片ペプチドを得る固定化工程と、前記核酸試料液中の核酸分子と前記固定化断片ペプチドとを接触させる接触工程と、前記支持体表面における近接場光を利用した分析を行って前記固定化断片ペプチドと前記核酸分子との相互作用量を得ながら、得られた相互作用量に基づいて、前記核酸試料液中の核酸分子から前記目的核酸分子を選別する選別工程と、を含むものである。   The nucleic acid molecule screening method of the present invention is a nucleic acid molecule screening method for screening a target nucleic acid molecule that is a nucleic acid or a nucleic acid derivative that specifically interacts with a selected peptide molecule from nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution, A degradation treatment step of degrading a protein containing the peptide molecule to obtain a fragment peptide; an immobilization step of immobilizing the fragment peptide on a support to obtain an immobilized fragment peptide; and Obtaining the amount of interaction between the immobilized fragment peptide and the nucleic acid molecule by performing a contact step of bringing the nucleic acid molecule into contact with the immobilized fragment peptide and performing an analysis using near-field light on the surface of the support. A selection step of selecting the target nucleic acid molecule from the nucleic acid molecule in the nucleic acid sample solution based on the interaction amount obtained. .

ここで、前記分解処理工程は、酵素を用いてタンパク質を分解することであることが好ましい。
また、上記核酸分子スクリーニング方法では、前記選別工程によって選別された目的核酸分子を、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法によって増幅する増幅工程、を更に含むことが好ましい。
増幅工程を設けた場合には、前記増幅工程によって得られた増幅目的核酸分子を回収して、少なくとも前記接触工程及び選別工程、好ましくは前記接触工程、選別工程及び増幅工程を、少なくとも1回繰り返すことが好ましい。
Here, it is preferable that the decomposition treatment step is to decompose the protein using an enzyme.
The nucleic acid molecule screening method preferably further includes an amplification step of amplifying the target nucleic acid molecule selected in the selection step by a polymerase chain reaction (PCR) method.
When an amplification step is provided, the target nucleic acid molecule obtained by the amplification step is collected, and at least the contact step and the selection step, preferably the contact step, the selection step and the amplification step are repeated at least once. It is preferable.

上記核酸分子スクリーニング方法では、前記固定化断片ペプチドが、同一タンパク質から得られる2種以上の断片ペプチドで構成されていてもよく、また、前記目的核酸分子は、DNA、RNA及びこれらの誘導体からなる群より選択されたものであってもよい。
また上記核酸分子スクリーニング方法では、前記近接場光分析が、表面プラズモン共鳴(SPR)分析であることが好ましい。
また、上記接触工程を行う前に、核酸試料液の接触する部材を、DEPC(ジエチルピロカーボネート)又は過酸化水素を含む溶液に浸すことがより好ましい。
In the nucleic acid molecule screening method, the immobilized fragment peptide may be composed of two or more fragment peptides obtained from the same protein, and the target nucleic acid molecule is composed of DNA, RNA, and derivatives thereof. It may be selected from a group.
In the nucleic acid molecule screening method, the near-field light analysis is preferably surface plasmon resonance (SPR) analysis.
Moreover, before performing the said contact process, it is more preferable to immerse the member which a nucleic acid sample solution contacts in the solution containing DEPC (diethyl pyrocarbonate) or hydrogen peroxide.

本発明のタンパク質検出・定量方法は、上記核酸分子スクリーニング方法で得られた目的核酸分子を用いて、該目的核酸分子と相互作用するペプチドの検出又は定量を行うことによって、該ペプチドを含有するタンパク質の検出又は定量を行うことを特徴としている。   The protein detection / quantification method of the present invention uses the target nucleic acid molecule obtained by the above-described nucleic acid molecule screening method to detect or quantify the peptide that interacts with the target nucleic acid molecule, thereby It is characterized by detecting or quantifying.

本発明によれば、目的核酸分子を得るために断片ペプチドを用いているので、標的物質を安定的に用いて核酸試料液中の核酸分子から所望の核酸分子を効率よく得ることができる核酸分子スクリーニング方法及びタンパク質検出・定量方法を提供することができる。   According to the present invention, since a fragment peptide is used to obtain a target nucleic acid molecule, a nucleic acid molecule capable of efficiently obtaining a desired nucleic acid molecule from a nucleic acid molecule in a nucleic acid sample solution by stably using a target substance. A screening method and a protein detection / quantification method can be provided.

本発明の核酸分子スクリーニング方法は、核酸試料液中の核酸分子から、選択されたペプチド分子に特異的に相互作用する核酸又は核酸誘導体である目的核酸分子をスクリーニングする核酸分子スクリーニング方法であって、前記ペプチド分子を包含するタンパク質を分解処理して、断片ペプチドを得る分解処理工程と、前記断片ペプチドを支持体に固定化して、固定化断片ペプチドを得る固定化工程と、前記核酸試料液中の核酸分子と前記固定化断片ペプチドとを接触させる接触工程と、前記支持体表面における近接場光を利用した分析を行って前記固定化断片ペプチドと前記核酸分子との相互作用量を得ながら、得られた相互作用量に基づいて、前記核酸試料液中の核酸分子から前記目的核酸分子を選別する選別工程と、を含むものである。   The nucleic acid molecule screening method of the present invention is a nucleic acid molecule screening method for screening a target nucleic acid molecule that is a nucleic acid or a nucleic acid derivative that specifically interacts with a selected peptide molecule from nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution, A degradation treatment step of degrading a protein containing the peptide molecule to obtain a fragment peptide; an immobilization step of immobilizing the fragment peptide on a support to obtain an immobilized fragment peptide; and Obtaining the amount of interaction between the immobilized fragment peptide and the nucleic acid molecule by performing a contact step of bringing the nucleic acid molecule into contact with the immobilized fragment peptide and performing an analysis using near-field light on the surface of the support. A selection step of selecting the target nucleic acid molecule from the nucleic acid molecule in the nucleic acid sample solution based on the interaction amount obtained. .

本方法では、核酸試料液中の核酸分子から、選択された特定のペプチド分子に特異的に相互作用する目的核酸分子を、タンパク質を分解処理して得られた断片ペプチドを用いて選別する。
このような断片ペプチドは、断片ペプチド分子を包含したタンパク質そのものよりも、構造上の安定性が高く、支持体上への固定化操作で破壊されることが少ない。また、タンパク質そのものの場合には立体構造や親疎水性の関係から不溶性の性質を示すものであっても、断片ペプチドであれば溶液に溶けやすく、核酸試料液を用いたスクリーニングが容易になる。更には、安定状態では内側となる部位のペプチド分子であっても、断片ペプチドとすることにより、タンパク質の変性処理などを行うことなくこの部位に相互作用可能なアプタマーをスクリーニングしやすくすることができる。この結果、安定した標的物質、即ち断片ペプチドによって所望の核酸分子を効率よくまた再現性よく得ることができる。
なお、本発明における目的核酸分子と断片ペプチドとの相互作用とは、物理的、化学的、もしくは生化学的な結合・会合反応をいう。
In this method, a target nucleic acid molecule that specifically interacts with a selected specific peptide molecule is selected from nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution using a fragment peptide obtained by decomposing the protein.
Such a fragment peptide has higher structural stability than a protein itself including a fragment peptide molecule, and is less likely to be destroyed by an immobilization operation on a support. In the case of a protein itself, even if it exhibits insoluble properties due to a three-dimensional structure or hydrophilicity / hydrophobicity, a fragment peptide can be easily dissolved in a solution, and screening using a nucleic acid sample solution is facilitated. Furthermore, even if it is a peptide molecule at the inner site in a stable state, it can be easily screened for aptamers that can interact with this site without performing protein denaturation treatment, etc., by using a fragment peptide. . As a result, a desired nucleic acid molecule can be efficiently and reproducibly obtained by a stable target substance, that is, a fragment peptide.
The interaction between the target nucleic acid molecule and the fragment peptide in the present invention refers to a physical, chemical, or biochemical binding / association reaction.

本発明における核酸分子としては、核酸又は誘導体を挙げることができ、DNA、RNAの他に、これらの誘導体、即ち、天然に存在するDNA、RNAの一部を改変したものを含む。核酸誘導体としては、例えば、DNAと類似した構造を有し、ペプチド結合により骨格を形成する化合物であるPNA(ペプチド核酸)を挙げることができる。このような核酸分子のうち、本発明における目的核酸分子は、選択された特定のペプチド分子と特異的に相互作用する性質を有し、一般にアプタマーと呼ばれているものである。   Examples of the nucleic acid molecule in the present invention include a nucleic acid or a derivative, and in addition to DNA and RNA, these derivatives, that is, naturally-modified DNA and RNA partially modified. Examples of the nucleic acid derivative include PNA (peptide nucleic acid) which is a compound having a structure similar to DNA and forming a skeleton by peptide bond. Among such nucleic acid molecules, the target nucleic acid molecule in the present invention has a property of specifically interacting with a selected specific peptide molecule, and is generally called an aptamer.

核酸試料液を構成する溶液としては、核酸分子を安定して保持することができるものであればよく、一般にバッファー液として用いられているもの、例えば公知の緩衝溶液(化学便覧応用編改訂2版、1312頁〜1320頁)を基本に、食塩、金属イオン(マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンなど)、安定化剤(DTTなど)などを添加したものを用いることができる。特に、PBSバッファー(リン酸バッファー生理食塩水)、Trisバッファー、HEPESバッファーなどが好ましく用いられる。
なお、上記アプタマーが相互作用可能なペプチド分子を包含するタンパク質としては、特に限定されない。
The solution constituting the nucleic acid sample solution is not particularly limited as long as it can stably hold nucleic acid molecules, and is generally used as a buffer solution, for example, a known buffer solution (Chemical Handbook Application Edition 2nd edition). , Pages 1312 to 1320), to which salt, metal ions (magnesium ions, potassium ions, calcium ions, etc.), stabilizers (DTT, etc.) and the like are added can be used. In particular, PBS buffer (phosphate buffer saline), Tris buffer, HEPES buffer and the like are preferably used.
In addition, it does not specifically limit as a protein containing the peptide molecule which the said aptamer can interact.

本スクリーニング方法における分解処理工程では、支持体上に固定化するためのペプチド分子としての断片ペプチドを得るために、タンパク質分子を分解処理する。
この分解処理としては、タンパク質を所定の長さのペプチドに分解可能な処理であればよいが、タンパク質を比較的穏やかな条件で分解可能な化学的処理、特に酵素を用いた分解処理であることが好ましい。また、酵素による分解処理では1つのタンパク質から複数の断片ペプチドを容易に得ることができるため、目的とするペプチド分子を合成してスクリーニングするよりも多種のアプタマーを簡便に得ることができる。更に、酵素による分解処理では、タンパク質中における切断個所を制御することが可能であるため、得られる断片ペプチドの再現性の点からもより好ましい。
In the decomposition treatment step in the present screening method, the protein molecule is decomposed in order to obtain a fragment peptide as a peptide molecule to be immobilized on the support.
The degradation treatment may be any treatment that can degrade the protein into a peptide of a predetermined length, but it must be a chemical treatment that can degrade the protein under relatively mild conditions, particularly a degradation treatment using an enzyme. Is preferred. In addition, since a plurality of fragment peptides can be easily obtained from one protein by the enzymatic degradation treatment, various aptamers can be obtained more easily than the synthesis and screening of the target peptide molecule. Furthermore, the enzymatic decomposition treatment is more preferable from the viewpoint of the reproducibility of the fragment peptide obtained because it is possible to control the cleavage site in the protein.

分解処理に用いられる酵素としては、各種プロテアーゼを好ましく用いることができる。このようなプロテアーゼとしては、ペプチドの加水分解に用いられるものであればよく、トリプシン、キモトリプシン、パパイン、サブチリシン、ジスパーゼなどを挙げることができる。これらの酵素は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。用いられるタンパク質(ペプチド分子)の種類及び所望するアプタマーの種類、スクリーニングの目的によって、適宜選択することができる。   As the enzyme used for the decomposition treatment, various proteases can be preferably used. As such protease, any protease can be used as long as it can be used for peptide hydrolysis, and examples thereof include trypsin, chymotrypsin, papain, subtilisin, and dispase. These enzymes may be used alone or in combination of two or more. It can select suitably according to the kind of protein (peptide molecule) used, the kind of desired aptamer, and the purpose of screening.

分解処理工程によって得られた断片ペプチドは、固定化工程において、支持体に固定化される。固定化断片ペプチドは、支持体上に単一又は複数種固定化することができるが、同一のタンパク質に由来する断片ペプチドである場合には、スクリーニングの効率を上げるために複数種存在していることが好ましい。   The fragment peptide obtained by the degradation treatment step is immobilized on the support in the immobilization step. The immobilized fragment peptide can be immobilized on a support in a single type or a plurality of types, but in the case of fragment peptides derived from the same protein, there are multiple types in order to increase the efficiency of screening. It is preferable.

断片ペプチドを固定化するための支持体としては、近接場光分析の適性に対応して透明基板で構成されていてもよく、不透明基板で構成されていてもよい。また、近接場光分析の適性に対応して基板の断片ペプチド固定側に、金属部と、この金属部上または基板上に直接配置されると共に断片ペプチドを固定化できる官能基を有する固定化膜を備えたものを挙げることができる。
透明基板としては、一般的にはBK7等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。
The support for immobilizing the fragment peptide may be composed of a transparent substrate or an opaque substrate in accordance with the suitability for near-field optical analysis. Further, an immobilization film having a metal part on the side of the fragment peptide immobilization side of the substrate corresponding to the suitability of near-field optical analysis, and a functional group that is arranged directly on the metal part or on the substrate and can immobilize the fragment peptide. Can be mentioned.
As the transparent substrate, generally used is an optical glass such as BK7, or a synthetic resin, specifically, a material made of a material transparent to laser light such as polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polycarbonate, or cycloolefin polymer. it can. Such a substrate is preferably made of a material that does not exhibit anisotropy with respect to polarized light and has excellent processability.

金属部を構成する金属としては、例えば、プラズモン共鳴が生じ得るようなものを挙げることができる。好ましくは、金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、金が特に好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板への付着性を考慮して、基板と金属からなる層との間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。
金属部の形状は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、膜状で膜厚が0.1nm以上500nm以下であるのが好ましく、特に1nm以上200nm以下であるのが好ましい。500nmを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、0.1nm以上10nm以下であるのが好ましい。
As a metal which comprises a metal part, what can produce a plasmon resonance can be mentioned, for example. Preferred examples include free electron metals such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum, with gold being particularly preferred. These metals can be used alone or in combination. In consideration of adhesion to the substrate, an intervening layer made of chromium or the like may be provided between the substrate and the layer made of metal.
Although the shape of the metal part is arbitrary, for example, when considering the use for a surface plasmon resonance biosensor, it is preferably in a film shape and has a film thickness of 0.1 nm to 500 nm, particularly 1 nm to 200 nm. preferable. If it exceeds 500 nm, the surface plasmon phenomenon of the medium cannot be sufficiently detected. Moreover, when providing the intervening layer which consists of chromium etc., it is preferable that the thickness of the intervening layer is 0.1 to 10 nm.

金属部は、好ましくは基板上に配置されている。ここで、「基板上に配置される」とは、金属部が基板上に直接接触するように配置されている場合のほか、金属部が基板に直接接触することなく、他の層を介して配置されている場合をも含む意味である。
金属部の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。
The metal part is preferably arranged on the substrate. Here, “arranged on the substrate” means not only when the metal part is arranged so as to be in direct contact with the substrate, but also through other layers without the metal part being in direct contact with the substrate. This also includes the case where they are arranged.
The metal part may be formed by a conventional method, for example, sputtering, vapor deposition, ion plating, electroplating, electroless plating, or the like.

固定化膜としては、例えばアガロース、デキストラン、カラゲナン、アルギン酸、デンプン、セルロースなどのヒドロゲル、又はこれらの誘導体、例えばカルボキシメチル誘導体、又は水膨潤性有機ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールなどを使用することができる。特に、ポリエチレングリコール誘導体、デキストラン誘導体は、生理活性維持の観点から好ましく用いられる。
固定化膜の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、0.1nm以上500nm以下であるのが好ましく、特に1nm以上300nm以下であるのが好ましい。
Examples of the immobilized membrane include hydrogels such as agarose, dextran, carrageenan, alginic acid, starch, and cellulose, or derivatives thereof such as carboxymethyl derivatives, or water-swellable organic polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, Polyethylene glycol or the like can be used. In particular, polyethylene glycol derivatives and dextran derivatives are preferably used from the viewpoint of maintaining physiological activity.
Although the thickness of the immobilization film is arbitrary, for example, when considering the use for a surface plasmon resonance biosensor, it is preferably 0.1 nm to 500 nm, and particularly preferably 1 nm to 300 nm.

固定化方法としては、支持体表面に断片ペプチドを固定化できればいずれの方法であってもよいが、支持体表面のカルボキシル基と断片ペプチドのアミノ基とを共有結合により固定化するアミノカップリング法が、簡便性及び安定性の観点から好ましい。この目的で用いられるアミノカップリング法は、常法に従って行えばよく、例えば、N−エチル−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)とN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)とを用いる方法を挙げることができる。   The immobilization method may be any method as long as the fragment peptide can be immobilized on the support surface, but the amino coupling method in which the carboxyl group on the support surface and the amino group of the fragment peptide are immobilized by a covalent bond. Is preferable from the viewpoint of simplicity and stability. The amino coupling method used for this purpose may be carried out according to a conventional method, and examples thereof include a method using N-ethyl- (dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). .

接触工程では、固定化工程によって得られた固定化断片ペプチドに、試料液中の核酸分子を接触させる。この接触により、核酸試料溶液中に存在する核酸分子の多くが、固定化断片ペプチドと特異的に又は非特異的に相互作用する。   In the contact step, the nucleic acid molecule in the sample solution is brought into contact with the immobilized fragment peptide obtained in the immobilization step. By this contact, many of the nucleic acid molecules present in the nucleic acid sample solution interact specifically or non-specifically with the immobilized fragment peptide.

選別工程では、前記支持体表面における近接場光を利用した分析を行って前記固定化断片ペプチドと前記核酸分子との相互作用量を得ながら、得られた相互作用量に基づいて、前記核酸試料液中の核酸分子から前記目的核酸分子を選別する。
接触工程での接触直後では、特異的に固定化断片ペプチドと相互作用するアプタマー以外にも、低い親和性で非特異的に固定化断片ペプチドに相互作用する核酸分子や本来は相互作用しないが物理的、静電的に弱い結合・会合状態にある核酸分子(以下、「非特異的核酸分子」という)が固定化断片ペプチドに相互作用している。その後、このような非特異的核酸分子は固定化断片ペプチドから解離することにより、固定化断片ペプチドと相互作用する核酸分子群より排除され、固定化断片ペプチドに相互作用している核酸分子としてアプタマーを選別することができる。
In the selection step, the nucleic acid sample is obtained based on the obtained interaction amount while performing the analysis using the near-field light on the support surface to obtain the interaction amount between the immobilized fragment peptide and the nucleic acid molecule. The target nucleic acid molecule is selected from nucleic acid molecules in the liquid.
Immediately after the contact in the contacting step, in addition to aptamers that specifically interact with the immobilized fragment peptide, nucleic acids that interact with the immobilized fragment peptide non-specifically with low affinity and do not interact physically A nucleic acid molecule (hereinafter referred to as a “non-specific nucleic acid molecule”) that is in a weakly bound or associated state, interacts with the immobilized fragment peptide. Thereafter, such non-specific nucleic acid molecules are dissociated from the immobilized fragment peptide, thereby being excluded from the group of nucleic acid molecules interacting with the immobilized fragment peptide, and aptamer as a nucleic acid molecule interacting with the immobilized fragment peptide. Can be sorted out.

本スクリーニング方法に適用可能な近接場光分析方法としては、表面プラズモン共鳴(SPR)分析、ローカル・プラズモン・共鳴分析、グレーティング・カップルド・レゾナンス分析、二面偏波式干渉分析、近接場蛍光測定、表面増強ラマン散乱測定などを挙げることができる。このうちでも、簡便かつ高感度に経時的な相互作用量を監視することが可能なSPR分析であることが好ましい。   Near-field light analysis methods applicable to this screening method include surface plasmon resonance (SPR) analysis, local plasmon resonance analysis, grating coupled resonance analysis, two-plane polarization interference analysis, and near-field fluorescence measurement. And surface enhanced Raman scattering measurement. Among these, it is preferable that the SPR analysis is capable of monitoring the amount of interaction over time easily and with high sensitivity.

SPR分析は、ガラス等の光学的に透明な物質と金属薄膜層との境界から反射された単色光の強度が、金属の反射面の逆側にある試料の屈折率に依存することによるものであり、従って、反射された単色光の強度を測定することにより、試料中の分子を分析することができる。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである(例えば特開平6−167443号公報参照)。
この装置を用いることによって、検出された全反射減衰の状態から、支持体上の固定化断片ペプチドと核酸分子との相互作用量を得ることができる。この相互作用量は、固定化断片ペプチドに相互作用する核酸分子の量に応じて変化する。即ち、固定化断片ペプチドと核酸分子とを接触させると、相互作用量は飽和量まで上昇し、それに続く洗浄工程によって非特異的に相互作用する核酸分子が固定化断片ペプチドから解離することによって、相互作用量は低下する。
SPR analysis is based on the fact that the intensity of monochromatic light reflected from the boundary between an optically transparent substance such as glass and the metal thin film layer depends on the refractive index of the sample on the opposite side of the metal reflecting surface. Yes, therefore, the molecules in the sample can be analyzed by measuring the intensity of the reflected monochromatic light. A surface plasmon measuring apparatus using the above system basically includes a dielectric block formed in a prism shape, for example, and a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a substance to be measured such as a sample liquid. A light source that generates a light beam; an optical system that causes the light beam to enter the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at an interface between the dielectric block and the metal film; and It comprises light detection means for detecting the surface plasmon resonance state, that is, the state of total reflection attenuation by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface (see, for example, JP-A-6-167443). .
By using this apparatus, the amount of interaction between the immobilized fragment peptide on the support and the nucleic acid molecule can be obtained from the detected state of attenuated total reflection. The amount of interaction varies depending on the amount of nucleic acid molecule that interacts with the immobilized fragment peptide. That is, when the immobilized fragment peptide is brought into contact with the nucleic acid molecule, the amount of interaction increases to a saturation amount, and the non-specifically interacting nucleic acid molecule is dissociated from the immobilized fragment peptide by the subsequent washing step. The amount of interaction decreases.

上述したように、相互作用量は、非特異的核酸分子が固定化断片ペプチドから解離することによって低下するため、核酸分子の選別は、相互作用量の変化量として容易に評価することができる。
選別工程を終了すべき程度まで選別が行われたか否かの評価は、しきい値となる特定の相互作用量を予め設定して行ってもよく、また接触工程直後の最大相互作用量からの変化率を用いた場合のしきい値となる特定の変化率を用いて行ってもよい。また、後述するように繰り返し選別工程を行う場合には、前回の選別工程で得られた変化率との比較として評価してもよい。
As described above, the amount of interaction decreases when the non-specific nucleic acid molecule is dissociated from the immobilized fragment peptide. Therefore, the selection of the nucleic acid molecule can be easily evaluated as the amount of change in the amount of interaction.
The evaluation as to whether or not the sorting process has been completed may be performed by setting a specific interaction amount serving as a threshold value in advance, or from the maximum interaction amount immediately after the contact process. You may perform using the specific change rate used as the threshold value when using a change rate. Moreover, when performing a repeated sorting process as will be described later, it may be evaluated as a comparison with the rate of change obtained in the previous sorting process.

これらの評価に用いられる値の設定は、選別工程終了時で得られる目的核酸分子の所望量に応じて適宜設定することができる。例えば、後述するように選別工程を繰り返し行うことによって効率よく目的核酸分子を選別することができるため、1回の選別工程で非特異的核酸分子の含有率を極端に下げる必要はない。このため、繰り返し選別工程を行う場合には、含有する非特異的核酸分子の量が多くなる値を設定しても、効率よく目的核酸分子を選別することができる。   The values used for these evaluations can be appropriately set according to the desired amount of the target nucleic acid molecule obtained at the end of the selection process. For example, since the target nucleic acid molecule can be efficiently selected by repeatedly performing the selection step as described later, it is not necessary to extremely reduce the content of non-specific nucleic acid molecules in one selection step. For this reason, when performing the repeated selection process, the target nucleic acid molecule can be efficiently selected even if a value that increases the amount of the non-specific nucleic acid molecule contained is set.

選別工程において効率よく選別を行うために、バッファー液等を流して、弱く相互作用する核酸分子を積極的に解離させてもよい。このようなバッファー液の供給は、所望されるスクリーニングの精度に応じて、選別の時間や流速等を調製することができ、これにより、固定化断片ペプチドと相互作用している核酸分子の量を調整することができる。   In order to select efficiently in the selection step, a buffer solution or the like may be flowed to actively dissociate weakly interacting nucleic acid molecules. The supply of such a buffer solution can adjust the selection time, flow rate, etc., depending on the desired screening accuracy, thereby reducing the amount of nucleic acid molecules interacting with the immobilized fragment peptide. Can be adjusted.

選別工程によって固定化断片ペプチドと相互作用することによって選別された核酸分子は、その後、固定化断片ペプチドから強制的に分離させることによって回収することができる。相互作用している核酸分子を分離するには、両者の相互作用を解消するための分離手段を用いることができる。このような分離手段としては、アプタマー及び断片ペプチドに対して影響が少ない分離溶液を選択することが好ましく、このような分離溶液としては、7M尿素溶液などのカオトロピック試薬や1M塩化ナトリウム溶液などの高塩濃度溶液を挙げることができる。   The nucleic acid molecule selected by interacting with the immobilized fragment peptide by the selection step can then be recovered by forcibly separating it from the immobilized fragment peptide. In order to separate the interacting nucleic acid molecules, separation means for eliminating the interaction between the two can be used. As such a separation means, it is preferable to select a separation solution having little influence on the aptamer and the fragment peptide. As such a separation solution, a chaotropic reagent such as a 7M urea solution or a high solution such as a 1M sodium chloride solution is used. Mention may be made of a salt concentration solution.

本発明のスクリーニング方法では、選別工程において選別されたアプタマーを、PCR法によって増幅する増幅工程を行うことが好ましい。これにより、断片ペプチドに相互作用するアプタマーの量を増やすことができる。増幅工程で用いられるPCRは、アプタマーの種類に応じたポリメラーゼ及びヌクレオチドと、アプタマーに応じて作成されたプライマーとを用いたポリメラーゼ連鎖反応によってアプタマーを合成し増幅可能ないずれの方法によって行ってもよい。   In the screening method of the present invention, it is preferable to perform an amplification step in which the aptamer selected in the selection step is amplified by the PCR method. Thereby, the quantity of the aptamer which interacts with a fragment peptide can be increased. The PCR used in the amplification step may be performed by any method capable of synthesizing and amplifying aptamers by polymerase chain reaction using polymerases and nucleotides according to the type of aptamer and primers prepared according to the aptamer. .

増幅工程を行う際には、核酸分子の種類によっては、PCR処理を効率よく実施するために好適な種類の核酸に変換するための変換工程を設けてもよい。このような変換工程としては、例えば、回収されたアプタマーがRNAである場合には逆転写酵素を用いたDNAへの逆転写工程を挙げることができる。   When performing the amplification step, depending on the type of the nucleic acid molecule, a conversion step for converting the nucleic acid into a type of nucleic acid suitable for efficient PCR treatment may be provided. As such a conversion step, for example, when the collected aptamer is RNA, a reverse transcription step to DNA using reverse transcriptase can be mentioned.

また本発明のスクリーニング方法では、選別工程において選別されたアプタマーを回収して、再度、接触工程及び選別工程(以下、この2工程をまとめて「スクリーニング工程」という)、場合によっては、これら2工程に加えて更に増幅工程を含めた3工程を、少なくとも1回、場合によって複数回、繰り返すことが好ましい。
図1には、増幅工程を含むスクリーニング工程を繰り返し行う場合の概念図が示されている。図1に示されるように、最初の接触工程では、核酸試料液中には多種の核酸分子が混在しているが、選別工程を経ることにより、断片ペプチドに特異的に相互作用するアプタマーが選別される。このとき、最初の選別工程で回収された核酸分子中にアプタマーと共に非特異的核酸分子が存在していたとしても、2回目のスクリーニング工程で再度選別され、排除される結果、2回目のスクリーニング工程後の核酸分子中のアプタマーの比率は、1回目のスクリーニング工程後の核酸分子中での比率よりも高くなる。
従って、これを繰り返すことにより、目的とするアプタマーをより一層効率よく且つ大量に得ることができる。
また、スクリーニング工程を繰り返し行うことにより一層効率よくアプタマーの選別を行うことができるので、選別工程における非特異的核酸分子の除去を長時間かけて行う必要がなく、さらに短時間で効率よくアプタマーを得ることができる。
In the screening method of the present invention, the aptamer selected in the selection step is recovered, and again the contact step and the selection step (hereinafter, these two steps are collectively referred to as “screening step”). In addition to the above, it is preferable to repeat the three steps including the amplification step at least once, and in some cases, multiple times.
FIG. 1 shows a conceptual diagram when a screening process including an amplification process is repeatedly performed. As shown in FIG. 1, in the first contact step, various nucleic acid molecules are mixed in the nucleic acid sample solution, but aptamers that interact specifically with the fragment peptides are selected through the selection step. Is done. At this time, even if non-specific nucleic acid molecules are present together with aptamers in the nucleic acid molecules recovered in the first selection step, the second screening step results in selection and elimination again in the second screening step. The ratio of aptamers in the subsequent nucleic acid molecules is higher than the ratio in the nucleic acid molecules after the first screening step.
Therefore, by repeating this, the target aptamer can be obtained more efficiently and in large quantities.
In addition, since aptamers can be selected more efficiently by repeating the screening process, it is not necessary to remove nonspecific nucleic acid molecules in the selection process over a long period of time, and aptamers can be efficiently extracted in a shorter time. Obtainable.

スクリーニング工程の繰り返し回数は、断片ペプチドやアプタマーの種類等によって適宜変更することができるが、得られたアプタマーの量や、スクリーニング工程後の核酸試料液中に存在する非特異的核酸分子の量に基づいて判断することができる。   The number of repetitions of the screening process can be changed as appropriate depending on the type of fragment peptide, aptamer, etc., but it depends on the amount of aptamer obtained and the amount of nonspecific nucleic acid molecules present in the nucleic acid sample solution after the screening process. It can be judged based on.

なお、本スクリーニング方法で用いられる装置、流路、支持体表面など、核酸分子と接触する部材及び部位に対しては、核酸分子の分解を排除するための処理を接触工程の前に予め行っておくことが好ましい。このような処理としては、ヌクレアーゼ除去処理を挙げることができる。ヌクレアーゼ除去処理では、ジエチルプロカーボネート(DEPC)、過酸化水素などの溶液を、核酸分子と接触する部材及び部位に接触させればよい。更に、核酸試料液の接触しうる部材、好ましくは少なくとも流路部材を、DEPC(ジエチルピロカーボネート)又は過酸化水素を含む溶液に浸すことがより好ましい。また、この場合ヌクレアーゼ除去処理後に該部材を高温に加熱することで、該ヌクレアーゼ除去処理に用いた処理液を揮発させて除いてもよい。   For members and parts that come into contact with nucleic acid molecules, such as devices, flow paths, and support surfaces used in this screening method, a treatment for eliminating the degradation of the nucleic acid molecules is performed in advance before the contact step. It is preferable to keep it. Examples of such treatment include nuclease removal treatment. In the nuclease removal treatment, a solution such as diethyl procarbonate (DEPC) or hydrogen peroxide may be brought into contact with a member and a part that come into contact with the nucleic acid molecule. Further, it is more preferable to immerse a member, preferably at least the flow path member, with which the nucleic acid sample solution can come into contact with a solution containing DEPC (diethyl pyrocarbonate) or hydrogen peroxide. In this case, the treatment liquid used for the nuclease removal treatment may be volatilized and removed by heating the member to a high temperature after the nuclease removal treatment.

本スクリーニング方法には、市販のSPR装置及びPCR装置をそのまま適用することができる。また、SPRとPCRとを共に備えたスクリーニング装置を用いることによって、より効率よく目的とするアプタマーを得ることができる。図2には、本発明のスクリーニング方法を適用可能なスクリーニング装置100が示されている。スクリーニング装置100は、SPR部102及びPCR部104とで構成された動作部106と、これらの駆動を制御する制御部60とを備えている。また、図示しない搬送部及び回収部を備えることによってスクリーニング方法を連続して実行可能とすることができる。
このようなSPR部104の一例を、以下に図面を参照しながら説明する。
Commercially available SPR devices and PCR devices can be directly applied to this screening method. Moreover, the target aptamer can be obtained more efficiently by using a screening apparatus equipped with both SPR and PCR. FIG. 2 shows a screening apparatus 100 to which the screening method of the present invention can be applied. The screening apparatus 100 includes an operation unit 106 including an SPR unit 102 and a PCR unit 104, and a control unit 60 that controls driving of these units. Moreover, the screening method can be continuously executed by providing a transport unit and a collection unit (not shown).
An example of such an SPR unit 104 will be described below with reference to the drawings.

図3には、上述したスクリーニング装置中のSPR部として好適なバイオセンサー10が示されている。
バイオセンサー10は、金属膜の表面に発生する表面プラズモンを利用して、断片ペプチドPと核酸分子との相互作用を測定する、いわゆる表面プラズモンセンサーである。
図3に示すように、バイオセンサー10は、トレイ保持部12、搬送部14、容器載置台16、液体吸排部20、光学測定部54及び制御部60を備えている。
トレイ保持部12は、載置台12A及びベルト12Bを含んで構成されている。載置台12Aは、矢印Y方向に架け渡されたベルト12Bに取り付けられており、ベルト12Bの回転により矢印Y方向に移動可能とされている。載置台12A上には、2枚のトレイTが位置決めして載置される。トレイTには、センサースティック40が8本収納されている。センサースティック40は、断片ペプチドPが固定されるチップであり、詳細については後述する。載置台12Aの下には、センサースティック40を後述するスティック保持部材14Cの位置まで押し上げるための図示しない押上機構が配置されている。
FIG. 3 shows a biosensor 10 suitable as an SPR unit in the above-described screening apparatus.
The biosensor 10 is a so-called surface plasmon sensor that measures the interaction between a fragment peptide P and a nucleic acid molecule using surface plasmons generated on the surface of a metal film.
As shown in FIG. 3, the biosensor 10 includes a tray holding unit 12, a transport unit 14, a container mounting table 16, a liquid suction / discharge unit 20, an optical measurement unit 54, and a control unit 60.
The tray holding unit 12 includes a mounting table 12A and a belt 12B. The mounting table 12A is attached to a belt 12B spanned in the arrow Y direction, and is movable in the arrow Y direction by the rotation of the belt 12B. Two trays T are positioned and mounted on the mounting table 12A. In the tray T, eight sensor sticks 40 are stored. The sensor stick 40 is a chip to which the fragment peptide P is fixed, and details will be described later. Under the mounting table 12A, a push-up mechanism (not shown) for pushing up the sensor stick 40 to a position of a stick holding member 14C described later is arranged.

センサースティック40は、図4及び図5に示すように、誘電体ブロック42、流路部材44、保持部材46、接着部材48及び蒸発防止部材49で構成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the sensor stick 40 includes a dielectric block 42, a flow path member 44, a holding member 46, an adhesive member 48, and an evaporation preventing member 49.

誘電体ブロック42は、光ビームに対して透明な透明樹脂等で構成されており、断面が台形の棒状とされたプリズム部42Aと、プリズム部42Aの両端部にプリズム部42Aに対して一体的に形成された被保持部42Bとを備えている。プリズム部42Aの互いに平行な2面の内の広い側の上面には、図6にも示すように金属膜50が形成されている。誘電体ブロック42は、いわゆるプリズムとして機能し、バイオセンサー10での測定の際には、プリズム部42Aの対向する互いに平行でない2つの側面の内の一方から光ビームが入射され、他方から金属膜50との界面で全反射された光ビームが出射される。   The dielectric block 42 is made of a transparent resin or the like that is transparent to the light beam, and has a prism portion 42A having a trapezoidal cross section, and is integrated with the prism portion 42A at both ends of the prism portion 42A. The to-be-held part 42B formed in this is provided. As shown in FIG. 6, a metal film 50 is formed on the upper surface on the wide side of the two parallel surfaces of the prism portion 42A. The dielectric block 42 functions as a so-called prism. When the measurement is performed by the biosensor 10, a light beam is incident from one of two opposing non-parallel sides of the prism portion 42A, and a metal film is formed from the other. The light beam totally reflected at the interface with 50 is emitted.

金属膜50の表面には、図6に示すように、固定化膜50Aが形成されている。固定化膜50Aは、断片ペプチドPを金属膜50上に固定化するためのものである。固定化膜50Aは、固定する断片ペプチドPの種類に応じて選択される。   As shown in FIG. 6, an immobilization film 50 </ b> A is formed on the surface of the metal film 50. The immobilization film 50 </ b> A is for immobilizing the fragment peptide P on the metal film 50. The immobilization membrane 50A is selected according to the type of fragment peptide P to be immobilized.

固定化膜50A上には、断片ペプチドPが固定された測定領域E1と、断片ペプチドPが固定されず、測定領域E1の信号測定に際しての参照信号を得るための参照領域E2とが形成される。即ち、参照領域E2は、断片ペプチドPが固定された測定領域E1から得られるデータを補正するために設けられた領域である。この参照領域E2は、上述した固定化膜50Aを製膜する際に形成される。形成方法としては、例えば、固定化膜50Aに対して表面処理を施して、断片ペプチドPと結合する結合基を失活させる。これにより、固定化膜50Aの一部が測定領域E1となり、残りの部分が参照領域E2となる。
図7にも示すように、参照領域E2と、参照領域E2よりも上流側に位置する測定領域E1とには、各々光ビームL2、L1が入射される。
On the immobilization film 50A, a measurement region E1 in which the fragment peptide P is immobilized and a reference region E2 in which the fragment peptide P is not immobilized and a reference signal for signal measurement in the measurement region E1 is formed. . That is, the reference region E2 is a region provided for correcting data obtained from the measurement region E1 to which the fragment peptide P is fixed. The reference region E2 is formed when the above-described immobilization film 50A is formed. As a formation method, for example, a surface treatment is performed on the immobilization film 50A to deactivate a binding group that binds to the fragment peptide P. Thereby, a part of the fixed film 50A becomes the measurement area E1, and the remaining part becomes the reference area E2.
As shown in FIG. 7, light beams L2 and L1 are incident on the reference region E2 and the measurement region E1 located upstream of the reference region E2, respectively.

プリズム部42Aの両側面には、上側の端辺に沿って保持部材46と係合される係合凸部42Cが、下側の端辺に沿ってプリズム部42Aの上面と垂直な仮想面の延長上に構成される垂直凸部42Dが、各々7箇所に形成されている。また、誘電体ブロック42の下面の長手方向に沿った中央部には、係合溝42Eが形成されている。   On both side surfaces of the prism portion 42A, engaging convex portions 42C engaged with the holding member 46 along the upper side edge are virtual surfaces perpendicular to the upper surface of the prism portion 42A along the lower side edge. Vertical protrusions 42D configured on the extension are formed at seven locations, respectively. Further, an engagement groove 42E is formed in the center portion along the longitudinal direction of the lower surface of the dielectric block 42.

流路部材44は、誘電体ブロック42よりもわずかに狭幅の直方体状とされ、図5に示すように、誘電体ブロック42の金属膜50上に6個並べて配置されている。各々の流路部材44の下面には流路溝44Aが形成されており、上面に形成された供給口45A及び排出口45Bと連通されて、金属膜50との間に、液体流路45が構成される。したがって、1本のセンサースティック40には、独立した6個の液体流路45が構成される。流路部材44の側壁には、保持部材46の内側の図示しない凹部に圧入されて保持部材46との密着性を確保するための凸部44Bが形成されている。   The flow path member 44 has a rectangular parallelepiped shape slightly narrower than the dielectric block 42, and is arranged in parallel on the metal film 50 of the dielectric block 42 as shown in FIG. A channel groove 44 </ b> A is formed on the lower surface of each channel member 44, communicated with the supply port 45 </ b> A and the discharge port 45 </ b> B formed on the upper surface, and the liquid channel 45 between the metal film 50. Composed. Accordingly, six independent liquid channels 45 are formed in one sensor stick 40. On the side wall of the flow path member 44, a convex portion 44 </ b> B is formed that is press-fitted into a concave portion (not shown) inside the holding member 46 to ensure adhesion with the holding member 46.

保持部材46は、長尺とされ、上面板46A及び2枚の側面板46Bで構成されている。側面板46Bには、誘電体ブロック42の係合凸部42Cと係合される係合孔46Cが形成されている。保持部材46は、6個の流路部材44を間に挟んで係合孔46Cと係合凸部42Cとが係合されて、誘電体ブロック42に取り付けられる。これにより、流路部材44は、誘電体ブロック42に取り付けられる。上面板46Aには、流路部材44の供給口45A及び排出口45Bと対向する位置に、流路部材44に向けて狭くなるテーパー状のピペット挿入孔46Dが形成されている。また、隣り合うピペット挿入孔46Dとピペット挿入孔46Dとの間には、位置決め用のボス46Eが形成されている。   The holding member 46 is long and includes an upper plate 46A and two side plates 46B. The side plate 46B is formed with an engagement hole 46C that is engaged with the engagement convex portion 42C of the dielectric block 42. The holding member 46 is attached to the dielectric block 42 with the engagement holes 46 </ b> C and the engagement protrusions 42 </ b> C engaged with the six flow path members 44 interposed therebetween. Thereby, the flow path member 44 is attached to the dielectric block 42. In the upper surface plate 46A, a tapered pipette insertion hole 46D that narrows toward the flow path member 44 is formed at a position facing the supply port 45A and the discharge port 45B of the flow path member 44. A positioning boss 46E is formed between the adjacent pipette insertion hole 46D and the pipette insertion hole 46D.

保持部材46の上面には、蒸発防止部材49が接着部材48を介して接着されている。接着部材48のピペット挿入孔46Dと対向する位置にはピペット挿入用の孔48Dが形成され、ボス46Eと対向する位置には位置決め用の孔48Eが形成されている。また、蒸発防止部材49のピペット挿入孔46Dと対向する位置には十字状の切り込みであるスリット49Dが形成され、ボス46Eと対向する位置には位置決め用の孔49Eが形成されている。ボス46Eを孔48E及び49Eに挿通させて、蒸発防止部材49を保持部材52の上面に接着することにより、蒸発防止部材49のスリット49Dと流路部材44の供給口45A及び排出口45Bとが対向するように構成される。ピペットチップCPの非挿入時には、スリット49D部分が供給口45Bを覆い、液体流路45に供給されている液体の蒸発が防止される。   An evaporation preventing member 49 is bonded to the upper surface of the holding member 46 via an adhesive member 48. A pipette insertion hole 48D is formed at a position facing the pipette insertion hole 46D of the adhesive member 48, and a positioning hole 48E is formed at a position facing the boss 46E. Further, a slit 49D, which is a cross-shaped cut, is formed at a position facing the pipette insertion hole 46D of the evaporation preventing member 49, and a positioning hole 49E is formed at a position facing the boss 46E. By inserting the boss 46E into the holes 48E and 49E and bonding the evaporation preventing member 49 to the upper surface of the holding member 52, the slit 49D of the evaporation preventing member 49 and the supply port 45A and the discharge port 45B of the flow path member 44 are formed. Configured to face each other. When the pipette tip CP is not inserted, the slit 49D covers the supply port 45B, and the liquid supplied to the liquid channel 45 is prevented from evaporating.

図3に示すように、バイオセンサー10の搬送部14は、上部ガイドレール14A、下部ガイドレール14B及びスティック保持部材14C、を含んで構成されている。上部ガイドレール14A及び下部ガイドレール14Bは、トレイ保持部12及び光学測定部54の上部で、矢印Y方向と直交する矢印X方向に水平に配置されている。上部ガイドレール14Aには、スティック保持部材14Cが取り付けられている。スティック保持部材14Cは、センサースティック40の両端部の被保持部42Bを保持可能とされていると共に、上部ガイドレール14Aに沿って移動可能とされている。スティック保持部材14Cに保持されたセンサースティック40の係合溝42Eと下部ガイドレール14Bとが係合され、スティック保持部材14Cが矢印X方向に移動することにより、センサースティック40が光学測定部54上の測定部56に搬送される。   As shown in FIG. 3, the transport unit 14 of the biosensor 10 includes an upper guide rail 14A, a lower guide rail 14B, and a stick holding member 14C. The upper guide rail 14 </ b> A and the lower guide rail 14 </ b> B are horizontally disposed in the arrow X direction perpendicular to the arrow Y direction, above the tray holding unit 12 and the optical measurement unit 54. A stick holding member 14C is attached to the upper guide rail 14A. The stick holding member 14C can hold the held parts 42B at both ends of the sensor stick 40 and can move along the upper guide rail 14A. The engagement groove 42E of the sensor stick 40 held by the stick holding member 14C and the lower guide rail 14B are engaged, and the stick holding member 14C moves in the arrow X direction, so that the sensor stick 40 is placed on the optical measurement unit 54. To the measurement unit 56.

容器載置台16には、化合物溶液プレート17、バッファー液ストック容器18、廃棄液容器19及び図示しない分離液容器が載置されている。化合物溶液プレート17は、96に区画されており、核酸試料液をストック可能とされている。バッファー液ストック容器18は、容器18A〜18Eで構成されており、容器18A〜18Eには、後述するピペットチップCPを挿入可能な開口Kが形成されている。
廃棄液容器19は、複数の容器19A〜19Eで構成されており、容器18A〜18Eと同様にピペットチップCPを挿入可能な開口Kが形成されている。
On the container mounting table 16, a compound solution plate 17, a buffer liquid stock container 18, a waste liquid container 19 and a separation liquid container (not shown) are mounted. The compound solution plate 17 is partitioned into 96 so that a nucleic acid sample solution can be stocked. The buffer liquid stock container 18 is composed of containers 18A to 18E, and the containers 18A to 18E are formed with openings K into which pipette tips CP to be described later can be inserted.
The waste liquid container 19 includes a plurality of containers 19A to 19E, and an opening K into which the pipette tip CP can be inserted is formed in the same manner as the containers 18A to 18E.

液体吸排部20は、上部ガイドレール14Aと、ガイドレール16Bよりも上方で、矢印Y方向に架け渡された横断レール22と、ヘッド24とを含んで構成されている。横断レール22は、図示しない駆動機構により、矢印X方向へ移動可能とされている。また、ヘッド24は、横断レール22に取り付けられ、矢印Y方向に移動可能とされている。また、ヘッド24は、図示しない駆動機構により、鉛直方向(矢印Z方向)にも移動可能とされている。ヘッド24は、図8に示すように、2本のピペット部24A、24Bを備えている。ピペット部24A、24Bには、先端部にピペットチップCPが取り付けられ、個々にZ方向の長さを調整可能とされている(図8(A)〜(B)参照)。ピペットチップCPは、図示しないピペットチップストッカーに多数ストックされており、必要に応じて交換可能とされている。   The liquid suction / discharge portion 20 includes an upper guide rail 14A, a crossing rail 22 that extends above the guide rail 16B and extends in the arrow Y direction, and a head 24. The crossing rail 22 can be moved in the arrow X direction by a drive mechanism (not shown). The head 24 is attached to the cross rail 22 and is movable in the arrow Y direction. The head 24 is also movable in the vertical direction (arrow Z direction) by a drive mechanism (not shown). As shown in FIG. 8, the head 24 includes two pipette portions 24A and 24B. Pipette tips CP are attached to the tip portions of the pipette portions 24A and 24B, and the length in the Z direction can be individually adjusted (see FIGS. 8A to 8B). Many pipette tips CP are stocked in a pipette tip stocker (not shown) and can be replaced as necessary.

なお、本バイオセンサー10においてはセンサースティック40への液体供給はピペットチップCPにより行われるが、ピペットチップの代わりに、一端が上記各溶液プレートに接続され、他端がセンサースティック40に接続可能とされたインジェクションチューブを設け、送液ポンプにより液体の供給を行ってもよい。   In the biosensor 10, the liquid is supplied to the sensor stick 40 by the pipette tip CP. Instead of the pipette tip, one end is connected to each solution plate and the other end can be connected to the sensor stick 40. A liquid injection tube may be provided, and the liquid may be supplied by a liquid feed pump.

光学測定部54は、図9に示すように、光源54A、第1光学系54B、第2光学系54C、受光部54D、信号処理部54Eを含んで構成されている。光源54Aからは、発散状態の光ビームLが出射される。光ビームLは、第1光学系54Bを介して、2本の光ビームL1、L2となり、測定部56に配置された誘電体ブロック42の測定領域E1と参照領域E2に入射される。測定領域E1及び参照領域E2において、光ビームL1、L2は、金属膜50と誘電体ブロック42との界面に対して種々の入射角成分を含み、かつ全反射角以上の角度で入射される。光ビームL1、L2は、誘電体ブロック42と金属膜50との界面で全反射される。全反射された光ビームL1、L2も、種々の反射角成分をもって反射される。この全反射された光ビームL1、L2は、第2光学系54Cを経て受光部54Dで受光されて、各々光電変換され、光検出信号が信号処理部54Eへ出力される。信号処理部54Eでは、入力された光検出信号に基づいて所定の処理が行なわれ、測定領域E1の測定データG1と参照領域E2の参照データG2とが求められる。この測定データG1、参照データG2が制御部60へ出力される。   As shown in FIG. 9, the optical measurement unit 54 includes a light source 54A, a first optical system 54B, a second optical system 54C, a light receiving unit 54D, and a signal processing unit 54E. A divergent light beam L is emitted from the light source 54A. The light beam L becomes two light beams L1 and L2 via the first optical system 54B, and is incident on the measurement region E1 and the reference region E2 of the dielectric block 42 arranged in the measurement unit 56. In the measurement region E1 and the reference region E2, the light beams L1 and L2 include various incident angle components with respect to the interface between the metal film 50 and the dielectric block 42 and are incident at an angle greater than the total reflection angle. The light beams L 1 and L 2 are totally reflected at the interface between the dielectric block 42 and the metal film 50. The totally reflected light beams L1 and L2 are also reflected with various reflection angle components. The totally reflected light beams L1 and L2 are received by the light receiving unit 54D through the second optical system 54C, are photoelectrically converted, and a light detection signal is output to the signal processing unit 54E. In the signal processing unit 54E, predetermined processing is performed based on the input light detection signal, and measurement data G1 in the measurement region E1 and reference data G2 in the reference region E2 are obtained. The measurement data G1 and reference data G2 are output to the control unit 60.

制御部60は、PCR部104と共に、SPR部102であるバイオセンサー10の全体を制御する機能を有し、図9に示すように、光源54A、信号処理部54E及びバイオセンサー10の図示しない駆動系と接続されている。制御部60には、図2に示されるように、各種の情報を表示する表示部62と、各種の指示、情報を入力するための入力部64と接続されている。   The control unit 60 has a function of controlling the entire biosensor 10 that is the SPR unit 102 together with the PCR unit 104. As shown in FIG. 9, the light source 54A, the signal processing unit 54E, and the biosensor 10 are not shown. Connected to the system. As shown in FIG. 2, the control unit 60 is connected to a display unit 62 for displaying various types of information and an input unit 64 for inputting various types of instructions and information.

制御部60には図示しないメモリが備えられており、バイオセンサー10を制御するための各種プログラムや、各種データ及び、スクリーニングプログラムが記憶されている。
制御部60に記憶される参照データG2は、断片ペプチドPが固定化されていない固定化膜50A上にランニングバッファーを供給した際に求められる基準点と、核酸分子Aを供給した際に求められる信号との変化量RU(Resonance Unit、およそ1RU=1pg/mm2に相当)で示されている。
The control unit 60 includes a memory (not shown), and stores various programs for controlling the biosensor 10, various data, and a screening program.
The reference data G2 stored in the control unit 60 is obtained when the running buffer is supplied onto the immobilized membrane 50A on which the fragment peptide P is not immobilized, and when the nucleic acid molecule A is supplied. It is indicated by the amount of change RU (Resonance Unit, corresponding to approximately 1 RU = 1 pg / mm 2 ) from the signal.

このように、本バイオセンサー10では、センサースティック40が測定部56へ搬送され、入力部64から測定開始の指示が入力されると、制御部60では、測定処理が実行される。この相互作用量測定処理では、核酸試料液を液体流路45へ供給し、光源54A、信号処理部54E及び図示しない駆動系を駆動して、測定領域E1から測定データG1を取得し、参照領域E2から参照データG2を取得する。次いで、測定データG1を参照データG2で補正して、相互作用量データG3を算出する。核酸試料液の供給が終了するとバッファー液の供給を開始する。その間、相互作用量データG3の算出を継続し、得られた相互作用量データG3が経時的に記憶される。ここでは、バッファー液の供給によって非特異的核酸分子の排除が行われて選別が進むため、相互作用量データG3は時間と共に小さい値になる。   As described above, in the biosensor 10, when the sensor stick 40 is conveyed to the measurement unit 56 and a measurement start instruction is input from the input unit 64, the control unit 60 performs measurement processing. In this interaction amount measurement process, a nucleic acid sample solution is supplied to the liquid channel 45, the light source 54A, the signal processing unit 54E, and a drive system (not shown) are driven to acquire measurement data G1 from the measurement region E1, and the reference region Reference data G2 is acquired from E2. Next, the measurement data G1 is corrected with the reference data G2, and the interaction amount data G3 is calculated. When the supply of the nucleic acid sample solution is completed, the supply of the buffer solution is started. Meanwhile, the calculation of the interaction amount data G3 is continued, and the obtained interaction amount data G3 is stored over time. Here, since the nonspecific nucleic acid molecules are eliminated by supplying the buffer solution and the selection proceeds, the interaction amount data G3 becomes a small value with time.

制御部60では、得られた相互作用量データG3が、所定の測定終了値になった場合又は外部から停止の信号が入力された場合に測定処理を終了し、バッファー液に代えて分離溶液を液体流路45へ供給すると共に、測定領域E1から分離した核酸分子を回収する。所定時間の回収が完了すると、バイオセンサー10での処理を完了し、PCR部104でのPCR処理への切り替えを指示する。
なお、測定処理の終了を指示するために用いられる所定の測定終了値は、経時的に算出される相互作用量データG3に対するしきい値としてもよく、相互作用量データG3の変化率に対するしきい値としてもよい。
In the control unit 60, when the obtained interaction amount data G3 reaches a predetermined measurement end value or when a stop signal is input from the outside, the measurement process is ended, and the separation solution is replaced with the buffer solution. While supplying to the liquid flow path 45, the nucleic acid molecule isolate | separated from the measurement area | region E1 is collect | recovered. When the collection for a predetermined time is completed, the process in the biosensor 10 is completed and an instruction to switch to the PCR process in the PCR unit 104 is given.
Note that the predetermined measurement end value used for instructing the end of the measurement process may be a threshold for the interaction amount data G3 calculated over time, or a threshold for the rate of change of the interaction amount data G3. It may be a value.

SPR部102としてのバイオセンサー10と、PCR部104とを備えたスクリーニング装置100を用いることによって、核酸溶液中の核酸分子から目的とするアプタマーを効率よくスクリーニングすることができる。   By using the screening apparatus 100 including the biosensor 10 as the SPR unit 102 and the PCR unit 104, the target aptamer can be efficiently screened from the nucleic acid molecules in the nucleic acid solution.

上記スクリーニング方法によって得られたアプタマーは、目的とするタンパク質の断片ペプチドに相互作用するものであるため、目的とするタンパク質の検出ないしは定量に好ましく用いられる。
即ち、本発明のタンパク質の検出・定量方法は、上記スクリーニング方法によって得られたアプタマーを用いて、目的核酸分子を相互作用するペプチドの検出又は定量を行うことによって、該ペプチドを含有するタンパク質の検出・定量を行うものである。
タンパク質の検出ないしは定量は、本スクリーニング方法で得られたアプタマーを標識化することにより、標識に基づいて近接場光分析を用いないで検出・定量してもよいが、アプタマーを、本スクリーニング方法での断片ペプチドと同様に、支持体上に固定化して近接場光分析に基づいて検出・定量することが好ましい。近接場光分析を用いることによって、相互作用量に基づいて高感度且つ安定且つ簡便に、目的のタンパク質を検出ないしは定量を行うことができる。
Since the aptamer obtained by the above screening method interacts with the fragment peptide of the target protein, it is preferably used for detection or quantification of the target protein.
That is, the protein detection / quantification method of the present invention uses the aptamer obtained by the above screening method to detect or quantify the peptide that interacts with the target nucleic acid molecule, thereby detecting the protein containing the peptide.・ Quantitative.
For the detection or quantification of the protein, the aptamer obtained by this screening method may be labeled and detected and quantified without using near-field light analysis based on the label. As in the case of the fragment peptide, it is preferably immobilized on a support and detected and quantified based on near-field optical analysis. By using near-field optical analysis, the target protein can be detected or quantified with high sensitivity, stability and simplicity based on the amount of interaction.

本検出・定量方法に用いられるタンパク質は、化学的処理により断片化して得られた断片ペプチドであることが好ましい。断片ペプチドとすることにより、前述したように、不安定なタンパク質や水に不溶性のタンパク質でも、簡便に且つ再現良くタンパク質の検出ないしは定量を行うことができる。
なお、本発明において「検出ないしは定量」とは、タンパク質の検出及び定量の双方であってもよく、これらのいずれかであってもよいことを意味し、相互作用量データを用いることにより、検出と定量の双方を同時に行うことができる。
The protein used in this detection / quantification method is preferably a fragment peptide obtained by fragmentation by chemical treatment. By using a fragmented peptide, as described above, even an unstable protein or a water-insoluble protein can be detected or quantified easily and reproducibly.
In the present invention, “detection or quantification” may mean both detection and quantification of protein, and any of these may be used, and detection is made by using interaction amount data. And quantitative determination can be performed simultaneously.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これにより本発明は限定されるものではない。
本実施例では、近接場光分析としてSPRを用いた場合を例に説明する。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by this.
In this embodiment, a case where SPR is used for near-field light analysis will be described as an example.

[実施例1]
各種溶液の調製及び断片ペプチドの固定化
(1)ランダムRNA混合溶液の調製
スクリーニング対象となる核酸溶液は、以下のようにして、ランダムRNA溶液として調製する。
まず、ランダムRNAを得るための任意配列を有する114bpのオリゴDNAを化学合成によって得る。本DNAは、5’末端から40bpに下記に示す5’プライマー結合配列を有し、3’末端から24bpに下記の3’プライマー結合配列を有し、内部の50bpはランダム配列を有している。
[Example 1]
Preparation of various solutions and immobilization of fragment peptides (1) Preparation of random RNA mixed solution A nucleic acid solution to be screened is prepared as a random RNA solution as follows.
First, 114 bp oligo DNA having an arbitrary sequence for obtaining random RNA is obtained by chemical synthesis. This DNA has the 5 ′ primer binding sequence shown below from the 5 ′ end to 40 bp, the following 3 ′ primer binding sequence from the 3 ′ end to 24 bp, and the internal 50 bp has a random sequence. .

Figure 2007240282
Figure 2007240282

次いで、Taqポリメラーゼ(タカラバイオ社製)、primer(5’プライマー:上記結合配列、3’プライマー:上記結合配列の相補鎖),dNTP混合液を加え、60℃(50秒)、72℃(70秒)、95℃(70秒)のPCR反応を15Cycle行う。PCR反応の詳細はタカラバイオ社推奨条件に従う。
PCR反応終了後、イソプロパノール沈殿を行って抽出し、PCR産物を抽出し、T7RNAポリメラーゼ(Promega社製)を用いてインヴィトロ転写反応を37℃で3時間行う。インヴィトロ転写反応の詳細はPromega社推奨条件に従う。反応後、フェノール・クロロホルム処理、イソプロパノール沈殿を行って転写産物のランダムRNA混合溶液を得る。
Subsequently, Taq polymerase (manufactured by Takara Bio Inc.), primer (5 ′ primer: the above binding sequence, 3 ′ primer: complementary strand of the above binding sequence), and dNTP mixed solution were added, and 60 ° C. (50 seconds), 72 ° C. (70 Second) and 95 ° C. (70 seconds) PCR reaction is performed for 15 cycles. Details of the PCR reaction follow the recommended conditions of Takara Bio.
After completion of the PCR reaction, extraction is performed by isopropanol precipitation, the PCR product is extracted, and an in vitro transcription reaction is performed at 37 ° C. for 3 hours using T7 RNA polymerase (manufactured by Promega). The details of the in vitro transcription reaction follow the Promega recommended conditions. After the reaction, a phenol / chloroform treatment and isopropanol precipitation are performed to obtain a random RNA mixed solution of the transcription product.

(2)断片ペプチドの調製
カルモジュリンを、トリプシン(Worthington Biochemical Corp.製)を用いて、37℃30分反応させる。反応後の液を限外ろ過カラム(MilliPore社、Ultrafree−MC 10,000NMWL Filter Unit)に注入し、14,000g 5分間遠心する。得られたろ液を断片ペプチド溶液とし、280nmの吸光度を指標としてペプチド濃度を見積もる。
(2) Preparation of fragment peptide Calmodulin is reacted at 37 ° C. for 30 minutes using trypsin (manufactured by Worthington Biochemical Corp.). The liquid after the reaction is injected into an ultrafiltration column (MilliPore, Ultrafree-MC 10,000 NMWL Filter Unit), and centrifuged at 14,000 g for 5 minutes. The obtained filtrate is used as a fragment peptide solution, and the peptide concentration is estimated using the absorbance at 280 nm as an index.

(3)断片ペプチドの固定化
上述、バイオセンサー10におけるセンサースティック40に備えられた流路部材44、保持部材46を、1mg/mlDEPC(ジエチルピロカーボネート)に37℃で2時間浸し、滅菌水で数回ゆすいだ後、100℃で15分間加熱する。
固定化膜50Aとして、CMD(カルボキシメチルデキストラン)被覆処理を施したセンサースティックに測定領域E1と参照領域E2を空間的に分断するウェルを形成する敷居をセットする。HBS−Pバッファー(Biacore社製)でウェルを満たす。バッファーを除き、活性化液(0.2MのEDCと0.05MのNHSの等量混合液)100μlをウェルに1秒間で注入し、30分放置する。続けて、活性化液を除き、HBS−Pバッファー100μlをウェルに1秒間で注入し、そのあと速やかにバッファーを除いて測定領域E1には断片ペプチド溶液(0.1mg/ml、AcetateバッファーpH6.0希釈)100μlを、参照領域E2にはHBS−Pをウェルに1秒間で注入し、30分放置する。続けて、ペプチド溶液を除き、HBS−Pバッファー100μlをウェルに1秒間で注入し、そのあと、バッファーを除き、ブロッキング液(1M エタノールアミン・HCl pH8.5)100μlをウェルに1秒間で注入し、30分放置する。続けて、ブロッキング液を除き、HBS−Pバッファー100μlをウェルに1秒間で注入し、続けて、10mM NaOH溶液100μlとHBS−Pでウェルを順に洗浄する。本操作によりペプチド固定化膜を得る。
(3) Immobilization of fragment peptide The flow path member 44 and the holding member 46 provided in the sensor stick 40 in the biosensor 10 are immersed in 1 mg / ml DEPC (diethyl pyrocarbonate) at 37 ° C. for 2 hours, and then sterilized with water. After rinsing several times, heat at 100 ° C. for 15 minutes.
As the immobilization film 50A, a threshold for forming a well for spatially dividing the measurement region E1 and the reference region E2 is set on a sensor stick that has been subjected to a CMD (carboxymethyl dextran) coating process. Fill wells with HBS-P buffer (Biacore). The buffer is removed and 100 μl of the activation solution (equal mixture of 0.2 M EDC and 0.05 M NHS) is injected into the well for 1 second and left for 30 minutes. Subsequently, the activation solution is removed, 100 μl of HBS-P buffer is injected into the well for 1 second, and then the buffer is removed immediately, and the fragment peptide solution (0.1 mg / ml, acetate buffer pH 6. 100 μl) HBS-P is injected into the well in the reference region E2 for 1 second and left for 30 minutes. Subsequently, the peptide solution is removed, and 100 μl of HBS-P buffer is injected into the well in 1 second. Thereafter, the buffer is removed, and 100 μl of blocking solution (1M ethanolamine · HCl pH 8.5) is injected into the well in 1 second. Leave for 30 minutes. Subsequently, the blocking solution is removed, 100 μl of HBS-P buffer is injected into the well for 1 second, and then the well is washed sequentially with 100 μl of 10 mM NaOH solution and HBS-P. By this operation, a peptide-immobilized membrane is obtained.

[実施例2]
スクリーニング
ペプチドを固定化したセンサースティックからウェルを形成する敷居を取り外し、バイオセンサー10にセットする。流路をHBS−Pバッファーで満たし、その状態で、実施例1で作製したランダムRNA混合溶液100μlを流路に1秒間で注入し断片ペプチド固定化膜に接触させ、5分放置する。このとき、固定化断片ペプチドと核酸分子とが相互作用を開始するため、相互作用量は上昇する。次いで、HBS−Pバッファー100μlを流路に1秒間で注入し、その後、HBS−Pバッファーを30μlずつゆっくり注入していく。この時、SPR信号により相互作用の測定を行う。SPR信号がベースラインと解離開始の信号の中間の値になるまで非特異的核酸分子が解離したら、7M 尿素を含むHEPESバッファー100μlを供給し、上記断片ペプチドに結合したRNA分子(アプタマー)を溶出し、回収する。
これにより、カルモジュリンの断片ペプチドに特異的に相互作用するアプタマーを得ることができる。
[Example 2]
Screening A threshold for forming a well is removed from a sensor stick on which a peptide is immobilized, and the biosensor 10 is set. Fill the flow path with HBS-P buffer, and in that state, 100 μl of the random RNA mixed solution prepared in Example 1 is injected into the flow path for 1 second, brought into contact with the fragment peptide-immobilized membrane, and left for 5 minutes. At this time, since the immobilized fragment peptide and the nucleic acid molecule start to interact, the amount of interaction increases. Next, 100 μl of HBS-P buffer is injected into the flow channel in 1 second, and then 30 μl of HBS-P buffer is slowly injected. At this time, the interaction is measured by the SPR signal. When the non-specific nucleic acid molecule is dissociated until the SPR signal reaches an intermediate value between the baseline and the dissociation start signal, 100 μl of HEPES buffer containing 7M urea is supplied to elute the RNA molecule (aptamer) bound to the fragment peptide. And collect.
Thereby, an aptamer that specifically interacts with a calmodulin fragment peptide can be obtained.

次いで、回収された核酸分子のアプタマーを増幅するためにPCRを行う。
まず、回収された核酸分子溶液にイソプロパノール沈殿を行い、核酸分子溶液を濃縮する。濃縮された核酸分子(RNA)に対して、逆転写酵素(Improm-IITM Reverse Transcriptase、Promega社製)を添加し、30分間反応させて、DNAに変換する。逆転写反応の詳細はPromega社推奨条件下で行う。得られたDNAを含む溶液に、実施例1と同じ条件でPCR15Cycleを行う。実施例のPCRと同じ条件で。PCR反応終了後、イソプロパノール沈殿を行って抽出し、PCR産物を抽出する。これにより、最初のスクリーニングによって得られたアプタマーを大量に得ることができる。
Next, PCR is performed to amplify the aptamer of the recovered nucleic acid molecule.
First, isopropanol precipitation is performed on the collected nucleic acid molecule solution to concentrate the nucleic acid molecule solution. A reverse transcriptase (Improm-II ™ Reverse Transcriptase, manufactured by Promega) is added to the concentrated nucleic acid molecule (RNA) and reacted for 30 minutes to convert it into DNA. Details of the reverse transcription reaction are performed under the conditions recommended by Promega. PCR15Cycle is performed on the solution containing the obtained DNA under the same conditions as in Example 1. Under the same conditions as the PCR in the examples. After completion of the PCR reaction, the product is extracted by isopropanol precipitation to extract the PCR product. Thereby, a large amount of aptamers obtained by the initial screening can be obtained.

上記PCRで得られた増幅アプタマーを含むDNA混合溶液に対して、転写工程、接触工程、回収工程、逆転写工程及びPCR工程の上述した一連の操作を3回繰り返す。これにより、カルモジュリンの断片ペプチドに対して相互作用するアプタマーを効率よく増幅しながらスクリーニングすることができ、目的とするアプタマーを効率よく得ることができる。   The above-described series of operations of the transcription step, the contact step, the recovery step, the reverse transcription step and the PCR step are repeated three times for the DNA mixed solution containing the amplified aptamer obtained by the PCR. Thereby, screening can be performed while efficiently amplifying aptamers that interact with the calmodulin fragment peptide, and the target aptamer can be efficiently obtained.

[実施例3]
アプタマーによるタンパク質の検出・定量
実施例1と同様に、固定化膜50Aとして、CMD被覆処理を施したセンサースティックにアプタマーを固定化する。固定化方法は実施例1のペプチド固定化方法に従う。ただし、断片ペプチド溶液の代わりに、実施例2で回収されたRNA混合溶液(0.1mg/ml HBS−P)100μlを測定領域E1に反応させる。本操作によりアプタマー固定化膜を得る。次いでカルモジュリンを、実施例1と同じ手法により断片化し、断片ペプチド溶液を得る。
[Example 3]
Detection and quantification of protein by aptamer As in Example 1, the aptamer is immobilized on a sensor stick subjected to CMD coating treatment as the immobilization film 50A. The immobilization method follows the peptide immobilization method of Example 1. However, instead of the fragment peptide solution, 100 μl of the RNA mixed solution (0.1 mg / ml HBS-P) recovered in Example 2 is reacted with the measurement region E1. By this operation, an aptamer-immobilized membrane is obtained. Calmodulin is then fragmented by the same procedure as in Example 1 to obtain a fragment peptide solution.

SPR信号により相互作用量を測定しながら、得られた断片ペプチド溶液を、流路を介して供給し、アプタマー固定化膜に接触させる。カルモジュリンの断片ペプチドのうち、固定化アプタマーに対して結合能を有する断片ペプチドが存在する場合には、センサー表面膜上のアプタマーに結合し、SPR信号が上昇する。この結果、アプタマー固定化膜の測定領域E1において、参照領域E2と比べ、15RUのSPR信号が得られた。従って、断片ペプチド溶液中には、固定化アプタマーに対して親和性があるペプチド分子が、15RUの量で含まれていることがわかる。   The obtained fragment peptide solution is supplied through the flow path while contacting the aptamer-immobilized membrane while measuring the amount of interaction using the SPR signal. Among the calmodulin fragment peptides, when there is a fragment peptide capable of binding to the immobilized aptamer, it binds to the aptamer on the sensor surface membrane and the SPR signal rises. As a result, an SPR signal of 15 RU was obtained in the measurement region E1 of the aptamer-immobilized membrane as compared with the reference region E2. Therefore, it can be seen that the peptide peptide having affinity for the immobilized aptamer is contained in the fragment peptide solution in an amount of 15 RU.

[比較例1]
実施例1〜3の操作をカルモジュリンの断片化を行わず、ホールタンパク質として同様の操作を行う。結果、本比較例で得られたアプタマー固定化膜の測定領域E1においては、参照領域E2と比べ0〜3RU程度しか信号の差が得られず、バックグラウンドノイズに隠れてしまった。
[Comparative Example 1]
The operations of Examples 1 to 3 are performed in the same manner as a whole protein without fragmenting calmodulin. As a result, in the measurement region E1 of the aptamer-immobilized membrane obtained in this comparative example, a signal difference was obtained only about 0 to 3 RU compared with the reference region E2, and it was hidden in the background noise.

本発明のスクリーニング方法を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the screening method of this invention. 本発明に適用可能なスクリーニング装置の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the screening apparatus applicable to this invention. 本発明において使用可能なSPR部の全体斜視図である。It is a whole perspective view of the SPR part which can be used in this invention. 本発明において使用可能なセンサースティックの斜視図である。It is a perspective view of the sensor stick which can be used in this invention. 本発明において使用可能なセンサースティックの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sensor stick which can be used in this invention. 本発明において使用可能なセンサースティックの1の液体流路部分の断面図である。It is sectional drawing of one liquid flow-path part of the sensor stick which can be used in this invention. 本発明において使用可能なセンサースティックの測定領域、参照領域へ光ビームが入射している状態を示す図である。It is a figure which shows the state in which the light beam is injecting into the measurement area | region of a sensor stick which can be used in this invention, and a reference area | region. (A)〜(C)は本発明において使用可能な液体供給部を構成するピペット部の側面図である。(A)-(C) are side views of the pipette part which comprises the liquid supply part which can be used in this invention. 本発明において使用可能なSPR部の光学測定部付近の概略図である。It is the schematic of the optical measurement part vicinity of the SPR part which can be used in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 バイオセンサー
40 センサースティック
50 金属膜
50A 固定化膜
54 光学測定部
60D メモリ
60 制御部
62 表示部
64 入力部
P 断片ペプチド
E1 測定領域
E2 参照領域
100 スクリーニング装置
102 SPR部
104 PCR部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Biosensor 40 Sensor stick 50 Metal film 50A Immobilization film | membrane 54 Optical measurement part 60D Memory 60 Control part 62 Display part 64 Input part P Fragment peptide E1 Measurement area E2 Reference area 100 Screening apparatus 102 SPR part 104 PCR part

Claims (9)

核酸試料液中の核酸分子から、選択されたペプチド分子に特異的に相互作用する核酸又は核酸誘導体である目的核酸分子をスクリーニングする核酸分子スクリーニング方法であって、
前記ペプチド分子を包含するタンパク質を分解処理して、断片ペプチドを得る分解処理工程と、
前記断片ペプチドを支持体に固定化して、固定化断片ペプチドを得る固定化工程と、
前記核酸試料液中の核酸分子と前記固定化断片ペプチドとを接触させる接触工程と、
前記支持体表面における近接場光を利用した分析を行って前記固定化断片ペプチドと前記核酸分子との相互作用量を得ながら、得られた相互作用量に基づいて、前記核酸試料液中の核酸分子から前記目的核酸分子を選別する選別工程と、
を含む核酸分子スクリーニング方法。
A nucleic acid molecule screening method for screening a target nucleic acid molecule which is a nucleic acid or a nucleic acid derivative that specifically interacts with a selected peptide molecule from nucleic acid molecules in a nucleic acid sample solution,
A degradation treatment step of degrading a protein containing the peptide molecule to obtain a fragment peptide;
An immobilization step of immobilizing the fragment peptide on a support to obtain an immobilized fragment peptide;
Contacting the nucleic acid molecule in the nucleic acid sample solution with the immobilized fragment peptide;
The nucleic acid in the nucleic acid sample solution is obtained based on the obtained interaction amount while performing the analysis using the near-field light on the surface of the support to obtain the interaction amount between the immobilized fragment peptide and the nucleic acid molecule. A selection step of selecting the target nucleic acid molecule from the molecule;
A nucleic acid molecule screening method comprising:
前記分解処理工程が、酵素を用いてタンパク質を分解することである請求項1記載のスクリーニング方法。   The screening method according to claim 1, wherein the decomposition treatment step is to decompose a protein using an enzyme. 前記選別工程によって選別された目的核酸分子を、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法によって増幅する増幅工程、を更に含む請求項1又は2記載のスクリーニング方法。   The screening method according to claim 1 or 2, further comprising an amplification step of amplifying the target nucleic acid molecule selected in the selection step by a polymerase chain reaction (PCR) method. 前記増幅工程によって得られた増幅目的核酸分子を回収して、前記接触工程及び選別工程を少なくとも1回繰り返す請求項3記載のスクリーニング方法。   The screening method according to claim 3, wherein the nucleic acid molecule to be amplified obtained in the amplification step is collected, and the contact step and the selection step are repeated at least once. 前記固定化断片ペプチドが、同一タンパク質から得られる2種以上の断片ペプチドで構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 4, wherein the immobilized fragment peptide is composed of two or more fragment peptides obtained from the same protein. 前記目的核酸分子が、DNA、RNA及びこれらの誘導体からなる群より選択されたものである請求項1〜5のいずれか1項記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 5, wherein the target nucleic acid molecule is selected from the group consisting of DNA, RNA, and derivatives thereof. 前記近接場光を利用した分析が、表面プラズモン共鳴(SPR)分析である請求項1〜6項のいずれか1項記載のスクリーニング方法。   The screening method according to any one of claims 1 to 6, wherein the analysis using near-field light is surface plasmon resonance (SPR) analysis. 前記接触工程の前に、核酸試料液の接触しうる部材を、DEPC(ジエチルピロカーボネート)又は過酸化水素を含む溶液に浸すことを特徴とした、請求項1〜3項のいずれかに記載のスクリーニング方法。   The member which can contact the nucleic acid sample solution is immersed in a solution containing DEPC (diethyl pyrocarbonate) or hydrogen peroxide before the contacting step, according to any one of claims 1 to 3. Screening method. 請求項1〜7項のいずれかに記載のスクリーニング方法で得られた目的核酸分子を用いて、該目的核酸分子と相互作用するペプチドの検出又は定量を行うことによって該ペプチドを含有するタンパク質の検出又は定量を行う、タンパク質の検出・定量方法。   Detection of a protein containing the peptide by detecting or quantifying the peptide that interacts with the target nucleic acid molecule using the target nucleic acid molecule obtained by the screening method according to any one of claims 1 to 7. Alternatively, a protein detection / quantification method that performs quantification.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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