JP2009092420A - Microarray processing apparatus - Google Patents

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Shuichi Kamei
修一 亀井
Hirobumi Yamano
博文 山野
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Toyo Kohan Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for speedily and efficiently performing a hybridization reaction and detecting it in a DNA microarray. <P>SOLUTION: A microarray processing apparatus for detecting a hybridization reaction between the microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group and a nucleic acid to be tested is provided with: a reaction part, provided with both a housing part for housing a sample liquid and a temperature regulating part for regulating the temperature of the sample liquid, for processing a nucleic acid amplification reaction and a hybridization reaction; a cleaning part for cleaning the microarray; a detection part for processing the detection of the hybridization reaction; a microarray mounting part; and a moving means for moving the microarray mounting part or the housing part in such a way as to immerse the microarray in the sample liquid in the housing part. The microarray mounting part is provided with a moving means for moving the microarray to the reaction part, the cleaning part, or the detection part to perform the processings. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、DNAマイクロアレイにおいてハイブリダイズ反応を行い、該ハイブリダイズ反応を検出するためのマイクロアレイ処理装置に関する。   The present invention relates to a microarray processing apparatus for performing a hybridization reaction in a DNA microarray and detecting the hybridization reaction.

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用されている。DNAが固定化された担体は、DNAマイクロアレイと称され、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を整列させ、固定化することにより作製される。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マイクロアレイを作製することにより、1回のハイブリダイズ反応で試料の全発現情報を得ることができる。つまり配列が既知の数千種類の異なるDNAプローブをアレイ状に整列して固定化させ、そこに未知の試料を加えてハイブリダイズ反応を行うことにより、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マイクロアレイは、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、シグナル伝達経路における重要物質を特定する研究、新種の遺伝子を同定する研究等に利用されている。また治療薬に対する新たな標的分子の発見、病気の診断、ゲノム毒物学、疾病関連遺伝子の探索など、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。   Currently, a method is widely used in which biomolecules such as nucleic acids, sugar chains, and proteins are immobilized on a carrier, and a target biomolecule is reacted therewith to study the interaction between both molecules. A carrier on which DNA is immobilized is called a DNA microarray, and is produced by aligning and immobilizing DNA on a carrier at a density of several hundred to several hundred thousand per square centimeter. When all the gene sequences of a certain species have been elucidated, the entire expression information of the sample can be obtained by a single hybridization reaction by preparing a DNA microarray based on the information. In other words, thousands of different types of DNA probes with known sequences are aligned and immobilized in an array, and an unknown sample is added thereto to perform a hybridization reaction, thereby simultaneously identifying thousands of genes. it can. In the field of basic research, DNA microarrays 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 disease-related gene search.

上記のようなDNAマイクロアレイ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簡便とはいえず、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 the DNA microarray as described above requires repetition of simple work due to the large number of samples, requires a large installation area because the equipment used in each process is independent, reaction temperature Because it is necessary to manage the process, it takes a long time to proceed with the reaction, and it is necessary to handle a very small amount of sample with high accuracy. It has long been desired to do.

しかし、DNAマイクロアレイ上のDNAプローブに試料由来の増幅核酸をハイブリダイズさせる場合、増幅反応を行った後に精製工程が必要となる。精製工程は、一般に遠心器によるフィルターろ過によって実施されるが、このような精製工程を自動化装置に組み込もうとすると装置がかなり複雑となる。実際に行われている方法の一つとして、増幅反応後の反応液を遠心器にてフィルターろ過し、フィルター上の増幅核酸を洗浄してバッファーに再度溶解する方法がある。しかし、実際にこのような精製工程を実施する機構を自動化装置に組み込むと、装置が非常に大きくなり、装置の作製コストもかさんでしまう。   However, when a sample-derived amplified nucleic acid is hybridized to a DNA probe on a DNA microarray, a purification step is required after the amplification reaction. The purification process is generally carried out by filter filtration using a centrifuge, but if such a purification process is to be incorporated into an automated apparatus, the apparatus becomes considerably complicated. As one of the methods actually performed, there is a method in which the reaction solution after the amplification reaction is filtered with a centrifuge, and the amplified nucleic acid on the filter is washed and dissolved again in the buffer. However, if a mechanism for actually carrying out such a purification process is incorporated in an automated apparatus, the apparatus becomes very large and the production cost of the apparatus increases.

また、DNAマイクロアレイにおける相互作用の検出においては、蛍光強度を検出する方法が主流であるが、当該検出方法は、励起光を数μm〜数十μm間隔でマイクロアレイ全面に走査させて、蛍光を検出する装置を利用するものである。このような蛍光検出装置は、光学系や駆動部分を備えるために装置が非常に大きく、ハイブリダイズ反応に関わる各工程が自動化された装置に連結することが困難であった。   In addition, the method of detecting the fluorescence intensity is mainly used to detect the interaction in the DNA microarray, but this detection method detects the fluorescence by scanning the entire surface of the microarray at intervals of several μm to several tens of μm. It uses a device to do. Since such a fluorescence detection apparatus is provided with an optical system and a drive part, the apparatus is very large, and it is difficult to connect the process related to the hybridization reaction to an automated apparatus.

本発明の課題は、DNAマイクロアレイにおいて、ハイブリダイズ反応およびその検出を迅速かつ効率的に実施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 means for carrying out a hybridization reaction and its detection quickly and efficiently in a DNA microarray.

本発明者らは、活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを用いることにより、核酸増幅反応後の反応液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施および検出できることを見出した。従って、増幅反応後の反応液にマイクロアレイを直接浸漬してハイブリダイズ反応を実施できること、その結果、増幅反応、ハイブリダイズ反応およびハイブリダイズ反応の検出の各工程を機械化して自動的に行うマイクロアレイ処理装置を小型化できることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have found that by using a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group, the hybridization reaction can be carried out and detected without purifying the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction. Therefore, the hybridization reaction can be carried out by directly immersing the microarray in the reaction solution after the amplification reaction. As a result, the microarray processing is performed automatically by mechanizing each step of the amplification reaction, the hybridization reaction, and the detection of the hybridization reaction. The present inventors have found that the apparatus can be miniaturized and completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出するためのマイクロアレイ処理装置であって、
サンプル液を収容するための収容部と該収容部内のサンプル液の温度調整を行う温度調整部とを備えた、核酸増幅反応処理およびハイブリダイズ反応処理を行うための反応部と、
マイクロアレイを洗浄処理するための洗浄部と、
マイクロアレイにおいてハイブリダイズ反応を検出処理するための検出部と、
マイクロアレイを取り付けるためのマイクロアレイ取り付け部と、
収容部内のサンプル液にマイクロアレイを浸漬可能なように、マイクロアレイ取り付け部または収容部を移動させるための移動手段と、
を備え、
マイクロアレイ取り付け部が、反応部、洗浄部または検出部にマイクロアレイを移動させて前記処理を行うための移動手段を備える、前記装置。
(2)マイクロアレイ取り付け部は、マイクロアレイを旋回させる旋回アームを有しており、反応部、洗浄部および検出部は、マイクロアレイが旋回する円周上に配置されている、(1)記載の装置。
(3)検出部が、励起光をマイクロアレイに照射し、得られる蛍光の強度を検出するものである、(1)または(2)記載の装置。
(4)マイクロアレイ取り付け部が、複数のマイクロアレイを取り付け可能なように構成されており、反応部および洗浄部が、取付け部に取り付けられた複数のマイクロアレイに対して、同時に前記処理を行うことが可能なように構成されている、(1)〜(3)のいずれかに記載の装置。
(5)マイクロアレイ取り付け部が、収容部の蓋として機能するように構成されている、(1)〜(4)のいずれかに記載の装置。
(6)マイクロアレイが10mm以下の寸法を有する平板状である、(1)〜(5)のいずれかに記載の装置。
(7)活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出する方法であって、
試料から抽出した核酸の核酸増幅反応を行う工程、
増幅核酸を含むサンプル液にマイクロアレイを浸漬してマイクロアレイ上のDNAと増幅核酸とのハイブリダイズ反応を行う工程、
マイクロアレイを洗浄する工程、および
マイクロアレイにおけるハイブリダイズ反応を検出する工程
を含み、
核酸増幅反応後のサンプル液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施することを特徴とする前記方法。
(8)マイクロアレイの洗浄の後、乾燥を行わずにハイブリダイズ反応を検出する、(7)記載の方法。
(9)界面活性剤およびNaAcを含む洗浄液、または界面活性剤およびMgClを含む洗浄液でマイクロアレイを洗浄する、(7)または(8)記載の方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A microarray processing apparatus for subjecting a microarray having DNA immobilized on a carrier having an active ester group to a hybridization reaction with a test nucleic acid, and detecting the hybridization reaction,
A reaction section for performing a nucleic acid amplification reaction process and a hybridization reaction process, comprising a storage section for storing a sample liquid and a temperature adjustment section for adjusting the temperature of the sample liquid in the storage section;
A cleaning section for cleaning the microarray;
A detection unit for detecting and processing a hybridization reaction in the microarray;
A microarray mounting portion for mounting the microarray;
Moving means for moving the microarray mounting part or the container so that the microarray can be immersed in the sample solution in the container;
With
The apparatus, wherein the microarray mounting unit includes a moving unit for moving the microarray to the reaction unit, the cleaning unit, or the detection unit to perform the processing.
(2) The apparatus according to (1), wherein the microarray mounting unit has a swivel arm that swivels the microarray, and the reaction unit, the cleaning unit, and the detection unit are arranged on a circumference around which the microarray is swung.
(3) The apparatus according to (1) or (2), wherein the detection unit irradiates the microarray with excitation light and detects the intensity of fluorescence obtained.
(4) The microarray mounting part is configured so that a plurality of microarrays can be mounted, and the reaction part and the cleaning part can simultaneously perform the above-described processing on the plurality of microarrays attached to the mounting part. The apparatus according to any one of (1) to (3), configured as described above.
(5) The device according to any one of (1) to (4), wherein the microarray attachment unit is configured to function as a lid of the storage unit.
(6) The apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the microarray is a flat plate having a dimension of 10 mm or less.
(7) A method of detecting a hybridization reaction by subjecting a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group to a hybridization reaction with a test nucleic acid,
Performing a nucleic acid amplification reaction of nucleic acid extracted from a sample;
A step of performing a hybridization reaction between the DNA on the microarray and the amplified nucleic acid by immersing the microarray in a sample solution containing the amplified nucleic acid;
Washing the microarray, and detecting a hybridization reaction in the microarray,
The method described above, wherein the hybridization reaction is carried out without purifying the sample solution after the nucleic acid amplification reaction.
(8) The method according to (7), wherein the hybridization reaction is detected after washing the microarray without drying.
(9) The method according to (7) or (8), wherein the microarray is washed with a cleaning solution containing a surfactant and NaAc, or a cleaning solution containing a surfactant and MgCl 2 .

本発明により、DNAマイクロアレイにおいて、ハイブリダイズ反応およびその検出を迅速かつ効率的に実施するための手段が提供される。   The present invention provides a means for rapidly and efficiently carrying out a hybridization reaction and its detection in a DNA microarray.

本発明は、マイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出するためのマイクロアレイ処理装置であって、活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを処理するための装置に関する。   The present invention provides a microarray processing apparatus for subjecting a microarray to a hybridization reaction with a test nucleic acid and detecting the hybridization reaction, wherein the microarray comprises a DNA immobilized on a carrier having an active ester group. The invention relates to an apparatus for processing.

活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイは、化学修飾基として活性エステル基を導入した担体にDNAをスポッティングすることにより作製でき、DNAが活性エステル基との間で共有結合を形成した担体に固定化されたものである。   A microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group can be prepared by spotting DNA on a carrier into which an active ester group has been introduced as a chemically modifying group, and the DNA has a covalent bond with the active ester group. It is immobilized on the formed carrier.

活性エステル基は、エステル基のアルコール側に酸性度の高い電子求引性基を有して求核反応を活性化するエステル群、すなわち反応活性の高いエステル基を意味する。アルキルエステルよりも活性化されたエステル基である。活性エステル基は、アミノ基、チオール基、水酸基等の基に対する反応性を有する。さらに具体的には、フェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、シアノメチルエステル、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等がアルキルエステル等に比べてはるかに高い活性を有する活性エステル基として知られている。より具体的には、活性エステル基として、例えば、p−ニトロフェニル基、N−ヒドロキシスクシンイミド基、コハク酸イミド基、フタル酸イミド基、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド基等が挙げられ、特に、N−ヒドロキシスクシンイミド基が好ましい。   The active ester group means an ester group having an electron-withdrawing group having high acidity on the alcohol side of the ester group and activating the nucleophilic reaction, that is, an ester group having high reaction activity. An ester group activated more than an alkyl ester. The active ester group has reactivity with groups such as amino group, thiol group, and hydroxyl group. More specifically, an active ester group in which phenol esters, thiophenol esters, N-hydroxyamine esters, cyanomethyl esters, esters of heterocyclic hydroxy compounds, etc. have much higher activity than alkyl esters etc. Known as. More specifically, examples of the active ester group include a p-nitrophenyl group, an N-hydroxysuccinimide group, a succinimide group, a phthalimide group, and a 5-norbornene-2,3-dicarboximide group. In particular, an N-hydroxysuccinimide group is preferred.

活性エステル基の導入は、例えば、担体上にカルボキシル基を導入した後、シアナミドやカルボジイミド(例えば、1−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−3−エチルカルボジイミド)などの脱水縮合剤とN−ヒドロキシスクシンイミドなどの化合物でカルボキシル基を活性エステル化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基等の活性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)。   For example, the introduction of the active ester group is carried out by introducing a carboxyl group onto the carrier, followed by a dehydrating condensing agent such as cyanamide or carbodiimide (for example, 1- [3- (dimethylamino) propyl] -3-ethylcarbodiimide) and N- It can be carried out by esterifying the carboxyl group with a compound such as hydroxysuccinimide. By this treatment, a group in which an active ester group such as an N-hydroxysuccinimide group is bonded to the end of the hydrocarbon group via an amide bond can be formed (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-139532).

カルボキシル基の導入は、アミノ化または塩素化した担体に、例えば、式:X−R−COOH(式中、Xはハロゲン原子、Rは炭素数10〜12の2価の炭化水素基を表す)で示されるハロカルボン酸、例えばクロロ酢酸、フルオロ酢酸、ブロモ酢酸、ヨード酢酸、2−クロロプロピオン酸、3−クロロプロピオン酸、3−クロロアクリル酸、4−クロロ安息香酸;式:HOOC−R−COOH(式中、Rは単結合または炭素数1〜12の2価の炭化水素基を表す。)で示されるジカルボン酸、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、トリメリット酸、ブタンテトラカルボン酸などの多価カルボン酸;式:R−CO−R−COOH(式中、Rは水素原子または炭素数1〜12の2価の炭化水素基、Rは炭素数1〜12の2価の炭化水素基を表す。)で示されるケト酸またはアルデヒド酸;式:X−OC−R−COOH(式中、Xはハロゲン原子、Rは単結合または炭素数1〜12の2価の炭化水素基を表す。)で示されるジカルボン酸のモノハライド、例えばコハク酸モノクロリド、マロン酸モノクロリド;無水フタル酸、無水コハク酸、無水シュウ酸、無水マレイン酸、無水ブタンテトラカルボン酸などの酸無水物を反応させることにより実施できる。 The introduction of the carboxyl group may be carried out on an aminated or chlorinated support by, for example, formula: X—R 1 —COOH (wherein X is a halogen atom, R 1 is a divalent hydrocarbon group having 10 to 12 carbon atoms). Chlorocarboxylic acid, such as chloroacetic acid, fluoroacetic acid, bromoacetic acid, iodoacetic acid, 2-chloropropionic acid, 3-chloropropionic acid, 3-chloroacrylic acid, 4-chlorobenzoic acid; formula: HOOC-R A dicarboxylic acid represented by 2- COOH (wherein R 2 represents a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms), such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, maleic acid, fumaric acid phthalic acid; polyacrylic acid, polymethacrylic acid, trimellitic acid, polycarboxylic acids such as butane tetracarboxylic acid; formula: R 3 -CO-R 4 -COOH ( wherein, R 3 is Atom or a divalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, R 4 is keto acid or aldehyde acids represented by representing) a divalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms; wherein:. X-OC- A monohalide of a dicarboxylic acid represented by R 5 —COOH (wherein X represents a halogen atom, R 5 represents a single bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms), such as succinic acid monochloride, Malonic acid monochloride: It can be carried out by reacting acid anhydrides such as phthalic anhydride, succinic anhydride, oxalic anhydride, maleic anhydride, and butanetetracarboxylic anhydride.

活性エステル基を導入する担体の材料としては、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、タングステンおよびそれらの化合物などの貴金属、およびグラファイト、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およびポリスルホンなどの有機材料等が挙げられる。   As the material for the carrier into which the active ester group is introduced, 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 Lucol, 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 Examples thereof include organic materials such as polysulfone.

本発明の装置は、微細な平板状の構造を有する担体からなるマイクロアレイの処理に好適に用いられる。担体の形状は、長方形、正方形および丸形など限定されないが、通常、寸法が1〜75mmのもの、好ましくは1〜10mmのもの、より好ましくは1〜3mmの平板状の担体を用いる。寸法とは、平板における最長の長さをさす。あるいは、1〜75mm四方、好ましくは1〜10mm四方、より好ましくは1〜3mm四方の平板状担体を用いる。微細な平板状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からなる担体を用いるのが好ましく、単結晶シリコンからなる担体に活性エステル基を導入したものがより好ましい。単結晶シリコンには、部分部分でごくわずかに結晶軸の向きが変わっているものや(モザイク結晶と称される場合もある)、原子的尺度での乱れ(格子欠陥)が含まれているものも包含される。特に半導体等の分野で使用されるようなシリコン基板を担体として用いるのが好ましい。   The apparatus of the present invention is suitably used for processing a microarray comprising a carrier having a fine flat plate structure. The shape of the carrier is not limited to a rectangle, square, or round shape, but a flat carrier having a size of 1 to 75 mm, preferably 1 to 10 mm, more preferably 1 to 3 mm is usually used. The dimension refers to the longest length of the flat plate. Alternatively, a flat carrier of 1 to 75 mm square, preferably 1 to 10 mm square, more preferably 1 to 3 mm square is used. Since it is easy to produce a fine flat carrier, it is preferable to use a carrier made of a silicon material or a resin material, more preferably a carrier made of single crystal silicon into which an active ester group is introduced. Single crystal silicon has a slightly different orientation of the crystal axis in some parts (sometimes referred to as mosaic crystal), or includes disorder on the atomic scale (lattice defects) Are also included. In particular, it is preferable to use a silicon substrate used in the field of semiconductors or the like as a carrier.

上記のような比較的サイズの小さい担体を用いて得られるマイクロアレイを用いることにより、ハイブリダイズ反応およびその検出を実施する装置全体を小型化することができる。また、サンプル液が少量の場合でも、マイクロアレイ全体をサンプル液に浸漬して、ハイブリダイズ反応を実施できることから、装置構造の複雑化を避けることができる。   By using a microarray obtained using a carrier having a relatively small size as described above, the entire apparatus for carrying out the hybridization reaction and its detection can be miniaturized. Further, even when the amount of the sample solution is small, the entire microarray can be immersed in the sample solution and the hybridization reaction can be performed, so that the apparatus structure can be prevented from becoming complicated.

本発明においては、好ましくは表面にカーボン層を有する担体に活性エステル基を導入する。カーボン層としては、特に制限されないが、合成ダイヤモンド、高圧合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、軟ダイヤモンド(例えば、ダイヤモンドライクカーボン)、アモルファスカーボン、炭素系物質(例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ)のいずれか、それらの混合物、またはそれらを積層させたものが挙げられる。また、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、炭化バナジウム等の炭化物の層でもよい。上記のような担体にこれらの物質を反応させることにより、カーボン層を形成することができる。軟ダイヤモンドとは、いわゆるダイヤモンドライクカーボン(DLC)等の、ダイヤモンドとカーボンとの混合体である不完全ダイヤモンド構造体を総称し、その混合割合は、特に限定されない。カーボン層は、化学的安定性に優れておりその後の活性エステル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、UV吸収がないため検出系UVに対して透明性である点において有利である。また、被検核酸とのハイブリダイズ反応において、非特異的吸着が少ない点においても有利である。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、レーザー蒸着法、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, an active ester group is preferably introduced into a carrier having a carbon layer on the surface. The carbon layer is not particularly limited, but any of synthetic diamond, high-pressure synthetic diamond, natural diamond, soft diamond (for example, diamond-like carbon), amorphous carbon, carbon-based material (for example, graphite, fullerene, carbon nanotube), A mixture thereof or a laminate of them can be mentioned. Further, a layer of a carbide such as hafnium carbide, niobium carbide, silicon carbide, tantalum carbide, thorium carbide, titanium carbide, uranium carbide, tungsten carbide, zirconium carbide, molybdenum carbide, chromium carbide, vanadium carbide, or the like may be used. A carbon layer can be formed by reacting these substances with the carrier as described above. Soft diamond is a generic term for an incomplete diamond structure that is a mixture of diamond and carbon, such as so-called diamond-like carbon (DLC), and the mixing ratio is not particularly limited. The carbon layer is excellent in chemical stability, can withstand subsequent reaction in the introduction of an active ester group and binding to the analyte, and is transparent to the detection system UV because there is no UV absorption. This is advantageous. In addition, it is advantageous in that nonspecific adsorption is small in a hybridization reaction with a test nucleic acid. The formation of the carbon layer can be performed 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, a direct current sputtering method, an ECR 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.

本発明においては、特に、シリコン基板にDLC層を形成し、そのDLC層に活性エステル基を導入したものを、マイクロアレイ用の担体として用いるのが好ましい。   In the present invention, it is particularly preferable that a DLC layer formed on a silicon substrate and an active ester group introduced into the DLC layer is used as a carrier for a microarray.

DNAマイクロアレイは、スポッティング用バッファーにDNAプローブを溶解してスポッティング用溶液を調製し、スポッター装置等によって上記のような担体にスポッティングすることにより製造することができる。   A DNA microarray can be produced by dissolving a DNA probe in a spotting buffer to prepare a spotting solution, and spotting it on the carrier as described above using a spotter apparatus or the like.

本発明の装置は、サンプル液を収容するための収容部と該収容部内のサンプル液の温度調整を行う温度調整部とを備えた、核酸増幅反応処理およびハイブリダイズ反応処理を行うための反応部を備える。温度調整部は、収容部内のサンプル液を核酸増幅反応およびハイブリダイズ反応に適した温度に調整する。収容部には、細胞や組織などの試料からDNAやRNA等の核酸を抽出し、これに核酸増幅用の試薬(例えば、核酸合成酵素、ヌクレオチドミックス、標識物質など)を加えたものを収容する。そして、温度調整部で温度を変化させることにより、収容部内で核酸増幅反応を実施する。核酸増幅反応は、マイクロアレイをサンプル液に浸漬した状態で実施してもよい。続いて、増幅核酸を含むサンプル液にマイクロアレイを浸漬し、温度調整部でサンプル液の温度をハイブリダイズ反応に適した温度に調製することにより、マイクロアレイ上のDNAプローブと被検核酸(すなわち、試料由来の核酸から調製された増幅核酸)とのハイブリダイズ反応を実施することができる。   The apparatus of the present invention includes a reaction part for performing a nucleic acid amplification reaction process and a hybridization reaction process, comprising a storage part for storing a sample liquid and a temperature adjustment part for adjusting the temperature of the sample liquid in the storage part. Is provided. The temperature adjustment unit adjusts the sample solution in the storage unit to a temperature suitable for the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction. The storage unit stores a nucleic acid such as DNA or RNA extracted from a sample such as a cell or tissue, and a nucleic acid amplification reagent (for example, nucleic acid synthase, nucleotide mix, labeling substance, etc.) added thereto. . And a nucleic acid amplification reaction is implemented in an accommodating part by changing temperature in a temperature control part. The nucleic acid amplification reaction may be performed with the microarray immersed in a sample solution. Subsequently, the microarray is immersed in the sample solution containing the amplified nucleic acid, and the temperature of the sample solution is adjusted to a temperature suitable for the hybridization reaction by the temperature adjustment unit, whereby the DNA probe on the microarray and the test nucleic acid (ie, the sample) Hybridization reaction with an amplified nucleic acid prepared from the nucleic acid of origin.

活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを用いることにより、核酸増幅反応後のサンプル液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施および検出することができる。従って、収容部で増幅反応を行った後、そのままマイクロアレイをサンプル液に浸漬してハイブリダイズ反応を実施できる。その結果、増幅核酸を精製するための装置を組み込む必要がなく、増幅反応、ハイブリダイズ反応およびハイブリダイズ反応の検出の各工程を機械化して自動的に行うマイクロアレイ処理装置を小型化することができる。   By using a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group, the hybridization reaction can be carried out and detected without purifying the sample solution after the nucleic acid amplification reaction. Therefore, after carrying out the amplification reaction in the storage section, the hybridization reaction can be carried out by immersing the microarray as it is in the sample solution. As a result, it is not necessary to incorporate an apparatus for purifying the amplified nucleic acid, and a microarray processing apparatus that automatically performs each process of amplification reaction, hybridization reaction, and detection of hybridization reaction can be miniaturized. .

収容部は、マイクロアレイを収容できるものであれば特に制限されない。収容部は、好ましくは、複数のマイクロアレイを収容できるような複数の区画を有する。また、収容部の材料としては核酸増幅反応やハイブリダイズ反応における温度変化に耐えるものを用いる。   The accommodating part is not particularly limited as long as it can accommodate the microarray. The accommodating part preferably has a plurality of compartments that can accommodate a plurality of microarrays. In addition, as a material for the housing portion, a material that can withstand temperature changes in a nucleic acid amplification reaction or a hybridization reaction is used.

反応部は、収容部を揺動させる手段を有していてもよい。核酸増幅反応およびハイブリダイズ反応の際に収容部を揺動させることにより、反応を効率的に実施することができる。   The reaction unit may have means for swinging the storage unit. The reaction can be efficiently carried out by swinging the container during the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction.

温度調整部は、核酸増幅反応やハイブリダイズ反応のために、収容部内のサンプル液の温度を調整できるものであればよい。温度調節が加熱のみで冷却は自然放熱で十分な場合は、温度調整部は、収容部の周りを電気ヒーターで覆う構成としてもよい。また、冷却も必要な場合は、収容部の周りをジャケット構造とし、所定の温度に加熱または冷却された熱媒体を循環させる構成としてもよい。加熱/冷却を電源の極性反転で容易に反転可能なペルチェ素子を有する装置を温度調整部としてもよい。   The temperature adjusting unit may be any unit that can adjust the temperature of the sample solution in the storage unit for the nucleic acid amplification reaction or the hybridization reaction. In the case where the temperature adjustment is only heating and the natural cooling is sufficient for cooling, the temperature adjusting unit may be configured to cover the housing portion with an electric heater. In addition, when cooling is also necessary, a structure may be adopted in which a jacket structure is provided around the housing portion and a heat medium heated or cooled to a predetermined temperature is circulated. A device having a Peltier element that can easily reverse heating / cooling by reversing the polarity of the power source may be used as the temperature adjustment unit.

反応部は、好ましくは、ハイブリダイズ反応を促進するための促進剤を供給するための促進剤供給部をさらに備える。促進剤は、塩(SSCなど)および界面活性剤(SDSなど)を含み、収容部におけるハイブリダイズ反応を促進する機能を有する。促進剤供給部は、促進剤が充填された促進剤ボトル、促進剤を吸引して収容部に供給するためのノズル、ノズルアーム、促進剤を送液するためのポンプ、促進剤を供給するためのノズルを移動させて促進剤を収容部に注入するための移動手段などをさらに備えていてもよい。例えば、ノズルアームが、ネジ送り、ベルト送りまたはアクチェータ等の移動手段により、収容部に対し水平および垂直方向に任意に移動できる構成とする。垂直方向の移動については一定の間隔の昇降を繰り返すのであれば、電磁シリンダ、ピストンなどを用いてもよい。   The reaction unit preferably further includes a promoter supply unit for supplying a promoter for promoting the hybridization reaction. The accelerator contains a salt (such as SSC) and a surfactant (such as SDS), and has a function of promoting a hybridization reaction in the accommodation unit. The promoter supply unit is a promoter bottle filled with a promoter, a nozzle for sucking the promoter and supplying it to the storage unit, a nozzle arm, a pump for feeding the promoter, and a promoter. A moving means for injecting the promoter into the accommodating portion by moving the nozzle may be further provided. For example, the nozzle arm can be arbitrarily moved in the horizontal and vertical directions with respect to the housing portion by moving means such as screw feed, belt feed or actuator. An electromagnetic cylinder, piston, or the like may be used as long as the vertical movement is repeated at regular intervals.

本発明の装置は、マイクロアレイを洗浄するための洗浄部を備える。洗浄部では、ハイブリダイズ反応後のマイクロアレイを洗浄して、DNAプローブにハイブリダイズしなかった核酸などを洗浄除去する。洗浄部において、ハイブリダイズ反応前のマイクロアレイを洗浄してもよい。洗浄部は、マイクロアレイを洗浄できる構造であればどのようなものでもよい。洗浄部は、例えば、洗浄液およびマイクロアレイを収容して洗浄処理を行うための洗浄用容器を有し、マイクロアレイを容器内の洗浄液に浸漬することにより洗浄する構成とすることができる。その場合、洗浄部は、洗浄用容器に収容された洗浄液を揺動させる手段を有していてもよい。洗浄液を揺動させることにより、洗浄を効率的に実施することができる。洗浄用容器は、複数の洗浄液を収容するために複数の区画を有することが好ましい。あるいは、洗浄部は、洗浄液を洗浄用ノズルからマイクロアレイ上に噴流させることにより洗浄する構成としてもよい。   The apparatus of the present invention includes a cleaning unit for cleaning the microarray. In the washing section, the microarray after the hybridization reaction is washed to remove nucleic acids and the like that have not hybridized to the DNA probe. In the washing section, the microarray before the hybridization reaction may be washed. The cleaning unit may have any structure as long as it can clean the microarray. For example, the cleaning unit may include a cleaning container for storing a cleaning liquid and a microarray to perform a cleaning process, and may be configured to be cleaned by immersing the microarray in a cleaning liquid in the container. In that case, the cleaning section may have means for swinging the cleaning liquid stored in the cleaning container. By swinging the cleaning liquid, the cleaning can be performed efficiently. The cleaning container preferably has a plurality of compartments in order to accommodate a plurality of cleaning liquids. Alternatively, the cleaning unit may be configured to perform cleaning by jetting cleaning liquid from the cleaning nozzle onto the microarray.

洗浄部は、洗浄液が充填された洗浄液ボトル、洗浄液を供給するためのノズル、使用済みの洗浄液を吸引して廃棄するためのノズル、ノズルアーム、洗浄液を送液するためのポンプ、洗浄液を供給するためのノズルを移動させて洗浄液を供給するための移動手段などをさらに備えていてもよい。洗浄部が洗浄用容器を有し、これにマイクロアレイを浸漬して洗浄する構成とする場合、例えば、ノズルアームが、ネジ送り、ベルト送りまたはアクチェータ等の移動手段により、洗浄用容器に対し水平および垂直方向に任意に移動できる構成とする。垂直方向の移動については一定の間隔の昇降を繰り返すのであれば、電磁シリンダ、ピストンなどを用いてもよい。   The cleaning unit supplies the cleaning liquid bottle filled with the cleaning liquid, the nozzle for supplying the cleaning liquid, the nozzle for sucking and discarding the used cleaning liquid, the nozzle arm, the pump for feeding the cleaning liquid, and the cleaning liquid. It may further include a moving means for moving the nozzle for supplying the cleaning liquid. In the case where the cleaning unit has a cleaning container and the microarray is immersed in the cleaning unit, the nozzle arm is placed horizontally with respect to the cleaning container by moving means such as screw feeding, belt feeding, or an actuator. It is configured to be arbitrarily movable in the vertical direction. An electromagnetic cylinder, piston, or the like may be used as long as the vertical movement is repeated at regular intervals.

洗浄部は、マイクロアレイを乾燥処理するための乾燥部をさらに備えていてもよい。乾燥部では、洗浄されたマイクロアレイを乾燥する。乾燥部は、例えば、エアーブロー乾燥、Nブロー乾燥、熱風乾燥、真空乾燥および遠心乾燥などによりマイクロアレイを乾燥する構成とすることができる。 The cleaning unit may further include a drying unit for drying the microarray. In the drying section, the washed microarray is dried. The drying unit can be configured to dry the microarray by, for example, air blow drying, N 2 blow drying, hot air drying, vacuum drying, and centrifugal drying.

乾燥工程が必要な理由には、例えば、光学系の検出では、自然乾燥してしまうと洗浄溶液に含まれる塩が析出してノイズの原因となることが挙げられる。乾燥せずに測定を行う方法としては、チップを透明な容器に入った透明な溶液中にいれて測定する方法や、チップ上の水分を蒸発させないために透明なカバーガラスなどで覆って測定する方法などが考えられる。しかし、装置の構造が複雑になることが懸念される。そこで本発明者らは、洗浄液の組成を工夫して自然乾燥を防ぐことで、ハイブリダイズ反応後の洗浄処理の後、乾燥を行わずにそのまま測定を行ってもハイブリダイズ反応を検出できることを見出した。従って、本発明の装置における洗浄部は乾燥部を備える必要がなく、その結果、装置全体をより一層小型化することができる。洗浄後に乾燥を行わない場合、洗浄部において洗浄するための洗浄液としては、NaAc(酢酸ナトリウム)および界面活性剤(例えば、Tween20)を含む洗浄液、ならびにMgClおよび界面活性剤(例えば、Tween20)を含む洗浄液を用いるのが好ましい。洗浄は、これらの洗浄液の片方を用いて実施してもよいし、両方を用いて実施してもよいが、好ましくは両方を用いて実施する。従って、本発明の装置は、好ましくはNaAc(酢酸ナトリウム)および界面活性剤(例えば、Tween20)を含む洗浄液を充填するための洗浄液ボトル、ならびに/またはMgClおよび界面活性剤(例えば、Tween20)を含む洗浄液を充填するための洗浄液ボトルを備える。 The reason why the drying step is necessary is that, for example, in the detection of the optical system, when the material is naturally dried, a salt contained in the cleaning solution is precipitated and causes noise. Measurement can be performed without drying by placing the chip in a transparent solution in a transparent container, or by covering with a transparent cover glass to prevent evaporation of the moisture on the chip. Possible methods. However, there is a concern that the structure of the apparatus becomes complicated. Therefore, the present inventors have found that the hybridization reaction can be detected even if the measurement is performed without drying after the washing treatment after the hybridization reaction by devising the composition of the washing solution to prevent natural drying. It was. Therefore, the cleaning unit in the apparatus of the present invention does not need to include a drying unit, and as a result, the entire apparatus can be further downsized. In the case where drying is not performed after the cleaning, the cleaning liquid for cleaning in the cleaning section includes a cleaning liquid containing NaAc (sodium acetate) and a surfactant (for example, Tween 20), and MgCl 2 and a surfactant (for example, Tween 20). It is preferable to use a cleaning liquid containing the same. Washing may be carried out using one of these washing liquids or both, but is preferably carried out using both. Accordingly, the device of the present invention preferably comprises a cleaning liquid bottle for filling a cleaning liquid comprising NaAc (sodium acetate) and a surfactant (eg Tween 20), and / or MgCl 2 and a surfactant (eg Tween 20). A cleaning liquid bottle is provided for filling the cleaning liquid.

本発明の装置は、マイクロアレイにおいてハイブリダイズ反応を検出処理するための検出部を備える。検出部は、好ましくは、レーザー等を用いて励起光をマイクロアレイに照射し、得られる蛍光の強度を検出するものである。反応部での核酸増幅反応において蛍光標識を増幅核酸に取り込ませ、得られた増幅核酸を被検核酸としてマイクロアレイ上のDNAプローブにハイブリダイズさせ、洗浄後または洗浄し乾燥後、検出部でマイクロアレイに励起光を照射すると、DNAプローブにハイブリダイズした被検核酸に由来する蛍光が検出される。これを検出することにより、ハイブリダイズ反応を検出することができる。本発明の装置において、マイクロアレイとして比較的サイズの小さいもの、例えば、寸法が10mm以下、好ましくは5mm以下、さらに好ましくは3mm以下のマイクロアレイ、最も好ましくは1〜5mm四方のマイクロアレイを用いると、一度にマイクロアレイに全体にレーザーを照射して蛍光を検出できるので、マイクロアレイの全面にレーザーを走査させる必要がなく、検出を短時間で実施することができるとともに、装置を小型化することができる。   The apparatus of the present invention includes a detection unit for detecting a hybridization reaction in a microarray. The detection unit preferably detects the intensity of fluorescence obtained by irradiating the microarray with excitation light using a laser or the like. In the nucleic acid amplification reaction in the reaction part, the fluorescent label is incorporated into the amplified nucleic acid, the obtained amplified nucleic acid is hybridized to the DNA probe on the microarray as the test nucleic acid, washed or washed and dried, and then the detection part is put into the microarray. When the excitation light is irradiated, fluorescence derived from the test nucleic acid hybridized to the DNA probe is detected. By detecting this, a hybridization reaction can be detected. In the apparatus of the present invention, when a microarray having a relatively small size, for example, a microarray having a dimension of 10 mm or less, preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, most preferably 1 to 5 mm square is used at a time. Since the fluorescence can be detected by irradiating the entire microarray with a laser, it is not necessary to scan the entire surface of the microarray with a laser, so that the detection can be performed in a short time and the apparatus can be miniaturized.

本発明の装置における検出部の一実施形態を図1に示す。本実施形態は、受光部分にCCDカメラ(11)を用いており、1ショットで1マイクロアレイを検出できる。励起光を照射する時間が長くなる(1s以上)場合は、冷却CCDカメラを用いることが好ましい。励起光を照射するためのレーザー(12)としては、マイクロアレイ全体を照射できるように、φの大きなレーザーを用いることが好ましい。φの大きなレーザー光は、スリット(15)を介してマイクロアレイ全体に照射されるように調整してもよい。また、レーザー光をマイクロアレイ(14)に対して斜めに照射することで、正反射光をカットしつつ、蛍光標識からの微弱な光を捉えることができ、より高いS/N値を実現することができる。蛍光(16)は蛍光フィルター(17)を透過してCCD素子(18)において検出される。拡散反射光は、蛍光フィルターにおいてカットされる。   One embodiment of the detection unit in the apparatus of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, a CCD camera (11) is used for the light receiving portion, and one microarray can be detected by one shot. When the time for irradiating the excitation light becomes long (1 s or longer), it is preferable to use a cooled CCD camera. As the laser (12) for irradiating the excitation light, it is preferable to use a laser having a large φ so that the entire microarray can be irradiated. The laser beam having a large φ may be adjusted so as to be irradiated to the entire microarray through the slit (15). Further, by irradiating the laser beam obliquely to the microarray (14), it is possible to capture weak light from the fluorescent label while cutting the specular reflection light, and realize a higher S / N value. Can do. The fluorescence (16) passes through the fluorescence filter (17) and is detected by the CCD element (18). The diffuse reflected light is cut in the fluorescent filter.

本発明の装置は、マイクロアレイを取り付けるためのマイクロアレイ取り付け部を備える。マイクロアレイ取り付け部は、反応部、洗浄部または検出部に、マイクロアレイを移動させて処理を行うための移動手段を備える。マイクロアレイ取り付け部にマイクロアレイを取り付ける方法は、マイクロアレイを取り付けかつ除去できる方法であればいずれの方法でもよい。把持具を有するマイクロアレイ取り付け部によってマイクロアレイを把持してもよい。粘着テープによってマイクロアレイをマイクロアレイ取り付け部に取り付けてもよい。粘着テープを用いる場合は、ハイブリダイズ反応を阻害しないものであって、反応部における温度条件下においても、溶融したり、粘着性を失ったりしないものを用いる。   The apparatus of the present invention includes a microarray mounting portion for mounting the microarray. The microarray attachment unit includes a moving means for moving the microarray to the reaction unit, the cleaning unit, or the detection unit for processing. The method for attaching the microarray to the microarray attachment portion may be any method as long as the microarray can be attached and removed. You may hold | grip a microarray by the microarray attachment part which has a holding tool. You may attach a microarray to a microarray attachment part with an adhesive tape. When using an adhesive tape, one that does not inhibit the hybridization reaction and does not melt or lose its adhesiveness even under temperature conditions in the reaction part is used.

本発明の一実施形態の上面図を図2に示す。本実施形態において、マイクロアレイ取り付け部(21)は、マイクロアレイ(14)を旋回させる旋回アーム(22)を有しており、反応部(23)、洗浄部(24)および検出部(25)は、マイクロアレイが旋回する円周上に配置されている。反応部(23)における核酸増幅反応およびハイブリダイズ反応の後、マイクロアレイは旋回アーム(22)の旋回によって洗浄部に移動される。洗浄部でマイクロアレイの洗浄処理を実施した後、マイクロアレイは旋回アーム(22)の旋回によって検出部に移動される。反応部(23)、洗浄部(24)および検出部(25)がマイクロアレイが旋回する円周上に配置されているとは、マイクロアレイが旋回アームの旋回によって移動したときに、反応部(23)、洗浄部(24)および検出部(25)においてマイクロアレイの反応処理、洗浄処理および検出処理を実施できる位置にそれぞれ配置されていることをさす。   A top view of one embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the microarray mounting part (21) has a turning arm (22) for turning the microarray (14), and the reaction part (23), the washing part (24) and the detection part (25) are: The microarray is arranged on a circle around which the microarray rotates. After the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction in the reaction part (23), the microarray is moved to the washing part by the turning of the turning arm (22). After performing the cleaning process of the microarray in the cleaning unit, the microarray is moved to the detection unit by the swing of the swing arm (22). The reaction unit (23), the cleaning unit (24), and the detection unit (25) are arranged on the circumference around which the microarray rotates. When the microarray is moved by the rotation of the rotation arm, the reaction unit (23). In the cleaning unit (24) and the detection unit (25), the microarray reaction process, the cleaning process, and the detection process are respectively arranged at positions where the process can be performed.

また、一実施形態においてマイクロアレイ取り付け部は、複数のマイクロアレイを取り付け可能なように構成されており、反応部および洗浄部は、取付け部に取り付けられた複数のマイクロアレイに対して、同時に反応処理および洗浄処理を行うことが可能なように構成されている。例えば、反応部はマイクロアレイの数に対応した収容部を有し、洗浄部はマイクロアレイの数に対応した洗浄用容器または洗浄用ノズルを有する。   In one embodiment, the microarray mounting part is configured to be able to mount a plurality of microarrays, and the reaction part and the cleaning part simultaneously react and process the plurality of microarrays attached to the mounting part. It is configured to be able to perform processing. For example, the reaction unit has storage units corresponding to the number of microarrays, and the cleaning unit has cleaning containers or cleaning nozzles corresponding to the number of microarrays.

洗浄部(24)は、マイクロアレイ取り付け部に対して水平方向に移動可能なように構成されていることが好ましい。一実施形態において洗浄部(24)は、移動手段(26)上に配置され、マイクロアレイが旋回アームによって洗浄部に移動されてきたとき、移動手段(26)がマイクロアレイ取り付け部に対して水平方向に移動することにより、複数の洗浄用容器(28)にマイクロアレイを順番に浸漬することや、マイクロアレイの乾燥が可能なように乾燥部(27)を移動させることができる。検出部(25)もマイクロアレイ取り付け部に対して水平方向に移動可能なように構成されていることが好ましい。一実施形態において検出部(25)は、移動手段(26)上に配置され、マイクロアレイが旋回アーム(22)によって検出部に移動されてきたとき、移動手段(26)がマイクロアレイ取り付け部に対して水平方向に移動することにより、複数のマイクロアレイに順番に励起光を照射してハイブリダイズ反応を順番に検出することができる。上記のような実施形態において、検出部および洗浄部は、同一の移動手段上に配置されていてもよいし、異なる移動手段上に配置されてもよい。   The cleaning unit (24) is preferably configured to be movable in the horizontal direction with respect to the microarray mounting unit. In one embodiment, the cleaning part (24) is arranged on the moving means (26), and when the microarray has been moved to the cleaning part by the pivot arm, the moving means (26) is in a horizontal direction with respect to the microarray mounting part. By moving, the microarray can be immersed in the cleaning containers (28) in order or the drying section (27) can be moved so that the microarray can be dried. It is preferable that the detection unit (25) is also configured to be movable in the horizontal direction with respect to the microarray mounting unit. In one embodiment, the detector (25) is disposed on the moving means (26), and when the microarray has been moved to the detector by the pivot arm (22), the moving means (26) is relative to the microarray mounting part. By moving in the horizontal direction, it is possible to sequentially detect the hybridization reaction by sequentially irradiating a plurality of microarrays with excitation light. In the embodiment as described above, the detection unit and the cleaning unit may be arranged on the same moving unit, or may be arranged on different moving units.

また、洗浄部および検出部をマイクロアレイ取り付け部に対して水平方向に移動させるかわりに、マイクロアレイ取り付け部を、洗浄部および検出部に対して水平方向に移動させてもよい。   Further, instead of moving the cleaning unit and the detection unit in the horizontal direction with respect to the microarray mounting unit, the microarray mounting unit may be moved in the horizontal direction with respect to the cleaning unit and the detection unit.

さらに本発明の装置は、収容部内のサンプル液にマイクロアレイを浸漬可能なように、マイクロアレイ取り付け部または収容部を移動させるための移動手段を備える。収容部内のサンプル液へのマイクロアレイの浸漬は、マイクロアレイ取り付け部を収容部に対して垂直に移動させることによって実施する構成としてもよいし、収容部をマイクロアレイ取り付け部に対して垂直に移動させることによって実施する構成としてもよい。例えば、マイクロアレイ取り付け部または収容部は、例えば、ネジ送り、ベルト送りまたはアクチェータ等の移動手段により、水平および垂直方向に任意に移動できる構成とする。垂直方向の移動については一定の間隔の昇降を繰り返すのであれば、電磁シリンダ、ピストンなどを用いてもよい。   Furthermore, the apparatus of the present invention includes a moving means for moving the microarray mounting part or the container so that the microarray can be immersed in the sample solution in the container. The immersion of the microarray in the sample solution in the storage section may be performed by moving the microarray attachment section perpendicular to the storage section, or by moving the storage section perpendicular to the microarray attachment section. It is good also as a structure to implement. For example, the microarray mounting part or the housing part can be arbitrarily moved in the horizontal and vertical directions by moving means such as screw feed, belt feed or actuator. An electromagnetic cylinder, piston, or the like may be used as long as the vertical movement is repeated at regular intervals.

一実施形態においてマイクロアレイ取り付け部は、反応部(23)における収容部(31)の蓋として機能するように構成されている(図3)。マイクロアレイを収容部内のサンプル液(32)に浸漬したときに、マイクロアレイ取り付け部(21)が収容部(31)の蓋として機能することにより、ハイブリダイズ反応において温度調整を短時間で実施でき、ハイブリダイズ反応を迅速かつ効率的に実施できる。マイクロアレイ取り付け部(21)は、洗浄部の洗浄用容器の蓋としても機能するように構成されていることが好ましい。   In one embodiment, the microarray mounting part is configured to function as a lid of the accommodating part (31) in the reaction part (23) (FIG. 3). When the microarray is immersed in the sample solution (32) in the container, the microarray mounting part (21) functions as a lid for the container (31), so that temperature adjustment can be performed in a short time in the hybridization reaction. Soybean reaction can be carried out quickly and efficiently. The microarray mounting part (21) is preferably configured to function also as a lid of the cleaning container of the cleaning part.

また、図3に示すように、マイクロアレイ取り付け部(21)は、挿入部(33)を有することが好ましく、この挿入部にマイクロアレイを取り付けられるように構成されていることが好ましい。マイクロアレイ取り付け部(21)が挿入部(33)を有すると、挿入部がマイクロアレイとともにサンプル液に浸漬され、サンプル液の水位が上昇する。そのため、サンプル液が少量の場合でも、マイクロアレイをサンプル液に浸漬することが可能になる。   Further, as shown in FIG. 3, the microarray attachment part (21) preferably has an insertion part (33), and is preferably configured so that the microarray can be attached to the insertion part. When the microarray mounting part (21) has the insertion part (33), the insertion part is immersed in the sample liquid together with the microarray, and the water level of the sample liquid rises. Therefore, even when the sample solution is small, the microarray can be immersed in the sample solution.

本発明の装置においては、反応部における核酸増幅反応およびハイブリダイズ反応の各反応処理、洗浄部における洗浄処理、および検出部における検出処理、収容部内のサンプル液にマイクロアレイを浸漬可能なようにマイクロアレイ取り付け部または収容部を移動させる処理、ならびに、反応部、洗浄部または検出部にマイクロアレイを移動させる処理が、制御手段によって自動化されていることが好ましい。本発明の装置の自動化は、制御手段としてのコンピューターに装置に各構成要素を連結することによって実施できる。   In the apparatus of the present invention, each reaction process of the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction in the reaction part, the washing process in the washing part, the detection process in the detection part, and the microarray attachment so that the microarray can be immersed in the sample solution in the storage part It is preferable that the process of moving the part or the storage part and the process of moving the microarray to the reaction part, the washing part or the detection part are automated by the control means. The apparatus of the present invention can be automated by connecting each component to the apparatus as a computer as a control means.

以下に、図2に示す本発明の一実施形態における装置の動作および処理について説明する。
(i)マイクロアレイ(14)を、旋回アーム(22)を有するマイクロアレイ取り付け部(21)に粘着テープで固定する。このときマイクロアレイ取り付け部(21)は、Aの位置、すなわち、反応部の真上に位置する。
(ii)マイクロアレイ取り付け部が下降し、サンプル液が収容された収容部にマイクロアレイが浸漬されるとともに、マイクロアレイ取り付け部が収容部の蓋として機能し、収容部が密閉される。温度制御部で温度を制御することによってPCR反応が実施される。
(iii)PCR反応後、サンプル液の温度を下げてから、マイクロアレイ取り付け部(21)を上昇させる。サンプル液の温度を30℃程度に下げることにより、PCR反応後のサンプル液の蒸発を防ぐことと同時にマイクロアレイの乾燥防止ができる。
(iv)促進剤供給用のノズルにより、促進剤がサンプル液中に注入され、場合によりピペッティングされる。マイクロアレイ取り付け部が再度下降することにより、サンプル液が収容された収容部にマイクロアレイが再度浸漬されるとともに、マイクロアレイ取り付け部が収容部の蓋として機能し、収容部が密閉される。温度制御部で温度を制御することによってハイブリダイズ反応が実施される。その際、揺動機構により収容部を揺動させる。ハイブリダイズ反応後、サンプル液の温度を30℃程度に下げることにより、サンプル液の蒸発と同時にマイクロアレイの乾燥を防ぐことができる。
(v)マイクロアレイ取り付け部(21)が上昇し、旋回アーム(22)が右に旋回することによって、マイクロアレイ取り付け部が洗浄部の真上に移動される。マイクロアレイ取り付け部(21)が下降し、洗浄液が収容された洗浄用容器にマイクロアレイが浸漬されるとともに、マイクロアレイ取り付け部が容器の蓋として機能し、容器が密閉される。その際、揺動機構により容器を揺動させる。洗浄用容器のはじめの列における洗浄を終えると、洗浄部が配置された移動手段(26)が左に動き、次の洗浄用容器の列がマイクロアレイ取り付け部の下に移動してくると、マイクロアレイ取り付け部が再度下降して次の列の洗浄用容器にマイクロアレイが浸漬される。
(vi)洗浄処理が終わると、マイクロアレイ取り付け部が上昇し、移動手段(26)が左に動き、乾燥部(27)がマイクロアレイ取り付け部の下に移動してくると、マイクロアレイ取り付け部が再度下降してエアーブローによる乾燥処理が実施される。乾燥は必要に応じて行われる。乾燥処理終了後、マイクロアレイ取り付け部(21)が上昇し、旋回アーム(22)が右に旋回して、マイクロアレイ取り付け部(21)を検出部(25)の上に移動する。
(vii)検出部(25)のCCDカメラおよびレーザーはマイクロアレイの方向を向いており、ここでマイクロアレイにレーザー光が照射され、蛍光がCCDカメラで検出される。その際、検出部が配置された移動手段(26)が、1つのマイクロアレイについて検出を終えるごとに左に移動し、複数のマイクロアレイにおけるハイブリダイズ反応の検出が順番に実施される。
The operation and processing of the apparatus in the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 will be described below.
(i) The microarray (14) is fixed to the microarray mounting part (21) having the swivel arm (22) with an adhesive tape. At this time, the microarray mounting part (21) is located at the position A, that is, immediately above the reaction part.
(ii) The microarray attachment part is lowered, the microarray is immersed in the accommodation part in which the sample liquid is accommodated, and the microarray attachment part functions as a lid of the accommodation part, and the accommodation part is sealed. The PCR reaction is performed by controlling the temperature with the temperature controller.
(iii) After the PCR reaction, the temperature of the sample solution is lowered, and then the microarray attachment part (21) is raised. By reducing the temperature of the sample solution to about 30 ° C., it is possible to prevent the sample solution from evaporating after the PCR reaction and at the same time prevent the microarray from drying.
(iv) The accelerator is injected into the sample liquid by the nozzle for supplying the accelerator and optionally pipetting. When the microarray mounting portion is lowered again, the microarray is immersed again in the storage portion in which the sample liquid is stored, the microarray mounting portion functions as a lid of the storage portion, and the storage portion is sealed. The hybridization reaction is performed by controlling the temperature with the temperature controller. At that time, the accommodating portion is swung by the swinging mechanism. After the hybridization reaction, the temperature of the sample solution is lowered to about 30 ° C., thereby preventing the microarray from being dried simultaneously with the evaporation of the sample solution.
(v) The microarray mounting part (21) is raised and the turning arm (22) is turned to the right, whereby the microarray mounting part is moved directly above the cleaning part. The microarray mounting part (21) is lowered, the microarray is immersed in a cleaning container containing a cleaning solution, and the microarray mounting part functions as a lid of the container, thereby sealing the container. At that time, the container is rocked by the rocking mechanism. When the cleaning in the first row of the cleaning containers is finished, the moving means (26) in which the cleaning section is arranged moves to the left, and when the next cleaning container row moves below the microarray mounting portion, the microarray The mounting portion is lowered again, and the microarray is immersed in the next row of cleaning containers.
(vi) When the cleaning process is finished, the microarray mounting part moves up, the moving means (26) moves to the left, and when the drying part (27) moves below the microarray mounting part, the microarray mounting part descends again. Then, a drying process by air blow is performed. Drying is performed as necessary. After the drying process is finished, the microarray mounting part (21) is raised, the turning arm (22) is turned to the right, and the microarray mounting part (21) is moved onto the detection part (25).
(vii) The CCD camera and laser of the detection unit (25) face the direction of the microarray, where the microarray is irradiated with laser light and fluorescence is detected by the CCD camera. At that time, the moving means (26) in which the detection unit is arranged moves to the left whenever the detection of one microarray is completed, and the detection of the hybridization reaction in the plurality of microarrays is sequentially performed.

本発明はまた、活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出する方法に関する。本発明の方法は、
試料から抽出した核酸の核酸増幅反応を行う工程、
増幅核酸を含むサンプル液にマイクロアレイを浸漬してマイクロアレイ上のDNAと増幅核酸とのハイブリダイズ反応を行う工程、
マイクロアレイを洗浄する工程、および
マイクロアレイにおけるハイブリダイズ反応を検出する工程
を含み、
核酸増幅反応後のサンプル液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施することを特徴とする。
The present invention also relates to a method for detecting a hybridization reaction by subjecting a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group to a hybridization reaction with a test nucleic acid. The method of the present invention comprises:
Performing a nucleic acid amplification reaction of nucleic acid extracted from a sample;
A step of performing a hybridization reaction between the DNA on the microarray and the amplified nucleic acid by immersing the microarray in a sample solution containing the amplified nucleic acid;
Washing the microarray, and detecting a hybridization reaction in the microarray,
The hybridization reaction is carried out without purifying the sample solution after the nucleic acid amplification reaction.

活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを用いることにより、核酸増幅反応後の反応液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施及び検出することが可能となる。   By using a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group, it is possible to carry out and detect a hybridization reaction without purifying the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction.

また、マイクロアレイを洗浄する工程においては、界面活性剤およびNaAcを含む洗浄液、または界面活性剤およびMgClを含む洗浄液で洗浄することが好ましい。このような洗浄液を用いることにより、自然乾燥を防ぐことができ、ハイブリダイズ反応後の洗浄処理の後、乾燥を行わずにそのまま測定を行ってもハイブリダイズ反応を検出することができる。すなわち、本発明の方法においては、マイクロアレイの洗浄の後、乾燥を行わずにハイブリダイズ反応を検出することもできる。 In the step of washing the microarray, it is preferable to wash with a cleaning solution containing a surfactant and NaAc, or a cleaning solution containing a surfactant and MgCl 2 . By using such a washing solution, natural drying can be prevented, and the hybridization reaction can be detected even if the measurement is performed without drying after the washing treatment after the hybridization reaction. That is, in the method of the present invention, the hybridization reaction can also be detected without drying after washing the microarray.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the range of an Example.

(実施例1)DNAマイクロアレイの作製
3mm角のシリコン基板にイオン化蒸着法を用いて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、1−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]−3−エチルカルボジイミドおよびN−ヒドロキシスクシイミドで活性エステル化し、シリコン基板表面にDLC層およびN−ヒドロキシスクシイミド基を有する担体を作製した。
(Example 1) Preparation of DNA microarray A 3 mm square silicon substrate was coated with a diamond-like carbon layer by ionization deposition, modified with a carboxyl group, and then 1- [3- (dimethylamino) propyl] -3-ethyl. Active esterification was performed with carbodiimide and N-hydroxysuccinimide to prepare a carrier having a DLC layer and an N-hydroxysuccinimide group on the surface of the silicon substrate.

上記DLC層を有するシリコン基板上にアンモニアプラズマによりアミノ基を導入し、シリコン基板表面にDLC層およびアミノ基を有する担体を作製した。   An amino group was introduced onto the silicon substrate having the DLC layer by ammonia plasma to produce a carrier having a DLC layer and an amino group on the surface of the silicon substrate.

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。SPBIO2000(日立ソフトエンジニアリング社製)にて、上記で作製した担体上にDNA溶液をスポット(64点/担体)した。   Oligonucleotide (Hokkaido System Science Co., Ltd.) was adjusted to 100 μM with sterilized water. 4 times concentrated Sol. 6 (manufactured by Toyo Kohan Co., Ltd.) to obtain a DNA solution having a final concentration of 5 μM. The DNA solution was spotted (64 points / carrier) on the carrier prepared above with SPBIO2000 (manufactured by Hitachi Soft Engineering).

DNA溶液をスポットした担体を、80℃のベーキングチャンバーに入れ、1時間放置してDNAを固定化した。続いて、室温の洗浄液(2xSSC/0.2%SDS)にて15分間洗浄を行った。約70℃に加熱した洗浄液(2xSSC/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。このときに、加熱された洗浄液に浸漬することで、活性エステルを不活性化した。そして、遠心器にて水分を吹き飛ばすことにより、活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されてなるマイクロアレイを作製した。   The carrier spotted with the DNA solution was placed in a baking chamber at 80 ° C. and allowed to stand for 1 hour to immobilize the DNA. Subsequently, the substrate was washed with a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) for 15 minutes. Washing was performed for 5 minutes with a washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS) heated to about 70 ° C. Rinsing was performed three times with ultrapure water. At this time, the active ester was inactivated by dipping in a heated cleaning solution. Then, a microarray in which DNA was immobilized on a carrier having an active ester group was produced by blowing off water with a centrifuge.

アミノ基を導入した担体は、DNA溶液をスポットして、BSA(牛血清アルブミン 3%)に15分間浸してアミノ基のブロッキングを行い、その後に室温の洗浄液(2xSSC/0.2%SDS)にて15分間洗浄し、超純水で3回洗浄した。そして、遠心器にて水分を吹き飛ばすことにより、アミノ基を有する担体上にDNAが固定化されてなるマイクロアレイを作製した。   The amino group-introduced carrier is spotted with a DNA solution, soaked in BSA (bovine serum albumin 3%) for 15 minutes to block the amino group, and then washed in a room temperature washing solution (2 × SSC / 0.2% SDS). For 15 minutes, and then washed 3 times with ultrapure water. Then, a microarray in which DNA was immobilized on a carrier having an amino group was produced by blowing off water with a centrifuge.

(実施例2)DNAマイクロアレイにおけるハイブリダイズ反応
自動核酸抽出システムQuick Gene 800(富士フィルム社製)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 Taq(タカラバイオ社製)を用いて、PCR溶液を作製し、PCRを行った。また、Cy5標識dCTP(GE ヘルスケア)を用いることでPCR増幅核酸にCy5を取り込ませた。
Example 2 DNA extraction was performed using a nucleic acid extraction system Quick Gene 800 (manufactured by Fuji 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. A PCR solution was prepared using TAKARA Ex Taq (manufactured by Takara Bio Inc.), and PCR was performed. In addition, Cy5 was incorporated into the PCR-amplified nucleic acid by using Cy5-labeled dCTP (GE Healthcare).

上記で調製したCy5標識増幅核酸を精製することなくこれに促進剤(5xSSC/0.5%SDS)を加え、その中に実施例1で作製したDNAマイクロアレイを浸し、揺動させながらハイブリダイズ反応させた。50℃で1時間反応させた。   Without purifying the Cy5-labeled amplified nucleic acid prepared above, an accelerator (5 × SSC / 0.5% SDS) was added thereto, and the DNA microarray prepared in Example 1 was immersed therein, and the hybridization reaction was performed while rocking. I let you. The reaction was carried out at 50 ° C. for 1 hour.

ハイブリダイズ反応後、室温の洗浄液(2xSSC/0.2%SDS、2xSSC)を用いて、30s×3回ほど揺動させながら洗浄し、Nブローにて乾燥させた。 After the hybridization reaction, washing was performed using a washing solution at room temperature (2 × SSC / 0.2% SDS, 2 × SSC) while shaking for 30 s × 3 times and dried by N 2 blow.

FLA−8000(日立ソフト製)検出器にて、マイクロアレイ上のDNAにハイブリダイズしたCy5標識増幅核酸に由来する蛍光を検出した(図4)。   The FLA-8000 (manufactured by Hitachi Software) detector detected fluorescence derived from Cy5-labeled amplified nucleic acid hybridized to DNA on the microarray (FIG. 4).

これより、アミノ基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイでは、不要な蛍光が数多く見られて、ハイブリダイズした増幅核酸のスポットを確認することができなかったが、活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイでは、ハイブリダイズした増幅核酸のスポットを明確に確認することができた。すなわち、増幅反応後の反応液の精製を行わなくても、ハイブリダイズ反応を良好に検出できることが分かった。   As a result, in the microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an amino group, a lot of unnecessary fluorescence was observed, and the spot of the hybridized amplified nucleic acid could not be confirmed, but it had an active ester group. In the microarray in which the DNA was immobilized on the carrier, the hybridized amplified nucleic acid spots could be clearly confirmed. That is, it was found that the hybridization reaction can be detected well without purifying the reaction solution after the amplification reaction.

(実施例3)自動化装置での検出
活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイを用い、図2に示す自動化マイクロアレイ処理装置を用いて、実施例2と同様の工程を実施し、ハイブリダイズ反応を検出した。
(Example 3) Detection in an automated apparatus Using a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group, the same process as in Example 2 was performed using the automated microarray processing apparatus shown in Fig. 2. , Hybridization reaction was detected.

冷却CCDの露光時間は30sとした。レーザーは斜めから照射を行った。蛍光フィルターはCy5用蛍光フィルターを用いた。   The exposure time of the cooled CCD was 30 s. The laser was irradiated at an angle. A fluorescent filter for Cy5 was used as the fluorescent filter.

検出された蛍光画像を図5に示す。非常にスポットがはっきりした画像が得られた。これにより、一連の核酸増幅反応、ハイブリダイズ反応、および検出までの工程を自動で実施できることが確認できた。   The detected fluorescence image is shown in FIG. An image with a very clear spot was obtained. Thus, it was confirmed that a series of steps up to nucleic acid amplification reaction, hybridization reaction, and detection can be automatically performed.

(実施例4)
自動核酸抽出システムQuick Gene 800(富士フィルム社製)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 Taq(タカラバイオ社製)を用いて、PCR溶液を作製し、PCRを行った。また、Cy5標識dCTP(GE ヘルスケア)を用いることでPCR増幅核酸にCy5を取り込ませた。
Example 4
DNA was extracted using an automatic nucleic acid extraction system Quick Gene 800 (Fuji Film). A cell lysate was added to various cells to dissolve the cells, and the lysate was added to the apparatus cartridge to extract DNA. A PCR solution was prepared using TAKARA Ex Taq (manufactured by Takara Bio Inc.), and PCR was performed. In addition, Cy5 was incorporated into the PCR-amplified nucleic acid by using Cy5-labeled dCTP (GE Healthcare).

上記で調製したCy5標識増幅核酸を精製することなくこれに促進剤(0.5N NaAc/0.5% Tween20)を加え、その中に実施例1で作製した活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイを浸し、揺動させながらハイブリダイズ反応させた。50℃で1時間反応させた。   A promoter (0.5N NaAc / 0.5% Tween 20) was added to the Cy5-labeled amplified nucleic acid prepared above without purification, and the DNA on the carrier having an active ester group prepared in Example 1 was added thereto. The microarray on which was immobilized was immersed and allowed to hybridize while rocking. The reaction was carried out at 50 ° C. for 1 hour.

ハイブリダイズ反応後、室温の洗浄液(1N NaAc/0.5% Tween20)を用いて、1分×4回揺動させながら洗浄し、さらに、室温の洗浄液(1N MgCl/0.5% Tween20)を用いて、1分×1回揺動させながら洗浄した。Nブローによる乾燥は実施しなかった。 After the hybridization reaction, washing was performed using a washing solution at room temperature (1N NaAc / 0.5% Tween 20) for 1 minute × 4 times, and further washing at room temperature (1N MgCl 2 /0.5% Tween 20). Was washed with rocking once for 1 minute × 1. Drying with N 2 blow was not performed.

FLA−8000(日立ソフト製)検出器にて、マイクロアレイ上のDNAにハイブリダイズしたCy5標識増幅核酸に由来する蛍光を検出した(図6)。   The FLA-8000 (manufactured by Hitachi Software) detector detected fluorescence derived from Cy5-labeled amplified nucleic acid hybridized to DNA on the microarray (FIG. 6).

これより、ハイブリダイズ反応後の洗浄処理の後、乾燥を行わずにそのまま測定を行っても蛍光を検出できることが分かった。   From this, it was found that the fluorescence can be detected even if the measurement is performed without drying after the washing treatment after the hybridization reaction.

本発明の装置における検出部の一実施形態を示す。An embodiment of the detection part in the apparatus of this invention is shown. 本発明の装置の一実施形態の上面図を示す。FIG. 2 shows a top view of one embodiment of the apparatus of the present invention. 本発明におけるマイクロアレイ取り付け部、マイクロアレイおよび反応部の一実施形態を示す。1 shows one embodiment of a microarray attachment part, a microarray and a reaction part in the present invention. 活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイ(41)と、アミノ基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイ(42)について、DNAプローブにハイブリダイズしたCy5標識増幅核酸に由来する蛍光を検出した結果を示す。For a microarray (41) in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group and a microarray (42) in which DNA is immobilized on a carrier having an amino group, a Cy5-labeled amplified nucleic acid hybridized with a DNA probe The result of having detected the fluorescence derived from is shown. 活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイを用い、図2に示す自動化マイクロアレイ処理装置を用いて、実施例2と同様の工程を実施し、ハイブリダイズ反応を検出した結果を示す。FIG. 2 shows the result of detecting a hybridization reaction using a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group, using the automated microarray processing apparatus shown in FIG. 2, and performing the same steps as in Example 2. . 活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイについて、ハイブリダイズ反応後の洗浄処理の後、乾燥を行わずにDNAプローブにハイブリダイズしたCy5標識増幅核酸に由来する蛍光を検出した結果を示す。Result of detecting fluorescence derived from Cy5-labeled amplified nucleic acid hybridized to DNA probe without drying after washing treatment after hybridization reaction for microarray in which DNA is immobilized on carrier having active ester group Indicates.

符号の説明Explanation of symbols

11 CCDカメラ
12 レーザー
13 レンズ
14 マイクロアレイ
15 スリット
16 蛍光
17 蛍光フィルター
18 CCD素子
21 マイクロアレイ取り付け部
22 旋回アーム
23 反応部
24 洗浄部
25 検出部
26 移動手段
27 乾燥部
28 洗浄用容器
31 収容部
32 サンプル液
33 挿入部
41 活性エステル基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイ
42 アミノ基を有する担体上にDNAが固定化されたマイクロアレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 CCD camera 12 Laser 13 Lens 14 Microarray 15 Slit 16 Fluorescence 17 Fluorescence filter 18 CCD element 21 Microarray attachment part 22 Turning arm 23 Reaction part 24 Washing part 25 Detection part 26 Transfer means 27 Drying part 28 Washing container 31 Storage part 32 Sample Liquid 33 Insertion part 41 Microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group 42 Microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an amino group

Claims (9)

活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出するためのマイクロアレイ処理装置であって、
サンプル液を収容するための収容部と該収容部内のサンプル液の温度調整を行う温度調整部とを備えた、核酸増幅反応処理およびハイブリダイズ反応処理を行うための反応部と、
マイクロアレイを洗浄処理するための洗浄部と、
マイクロアレイにおいてハイブリダイズ反応を検出処理するための検出部と、
マイクロアレイを取り付けるためのマイクロアレイ取り付け部と、
収容部内のサンプル液にマイクロアレイを浸漬可能なように、マイクロアレイ取り付け部または収容部を移動させるための移動手段と、
を備え、
マイクロアレイ取り付け部が、反応部、洗浄部または検出部にマイクロアレイを移動させて前記処理を行うための移動手段を備える、前記装置。
A microarray processing apparatus for subjecting a microarray having DNA immobilized on a carrier having an active ester group to a hybridization reaction with a test nucleic acid, and detecting the hybridization reaction,
A reaction section for performing a nucleic acid amplification reaction process and a hybridization reaction process, comprising a storage section for storing a sample liquid and a temperature adjustment section for adjusting the temperature of the sample liquid in the storage section;
A cleaning section for cleaning the microarray;
A detection unit for detecting and processing a hybridization reaction in the microarray;
A microarray mounting portion for mounting the microarray;
Moving means for moving the microarray mounting part or the container so that the microarray can be immersed in the sample solution in the container;
With
The apparatus, wherein the microarray mounting unit includes a moving unit for moving the microarray to the reaction unit, the cleaning unit, or the detection unit to perform the processing.
マイクロアレイ取り付け部は、マイクロアレイを旋回させる旋回アームを有しており、反応部、洗浄部および検出部が、マイクロアレイが旋回する円周上に配置されている、請求項1記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the microarray attachment unit has a swivel arm that swivels the microarray, and the reaction unit, the cleaning unit, and the detection unit are arranged on a circumference around which the microarray swivels. 検出部が、励起光をマイクロアレイに照射し、得られる蛍光の強度を検出するものである、請求項1または2記載の装置。   The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the detection unit irradiates the microarray with excitation light and detects the intensity of fluorescence obtained. マイクロアレイ取り付け部が、複数のマイクロアレイを取り付け可能なように構成されており、反応部および洗浄部が、取付け部に取り付けられた複数のマイクロアレイに対して、同時に前記処理を行うことが可能なように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項記載の装置。   The microarray mounting part is configured so that a plurality of microarrays can be attached, so that the reaction part and the washing part can simultaneously perform the above processing on the plurality of microarrays attached to the mounting part. The device according to claim 1, wherein the device is configured. マイクロアレイ取り付け部が、収容部の蓋として機能するように構成されている、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 microarray mounting part is configured to function as a lid of the housing part. マイクロアレイが10mm以下の寸法を有する平板状である、請求項1〜5のいずれか1項記載の装置。   The device according to any one of claims 1 to 5, wherein the microarray has a flat plate shape having a dimension of 10 mm or less. 活性エステル基を有する担体上にDNAが固定されてなるマイクロアレイを被検核酸とのハイブリダイズ反応に付し、該ハイブリダイズ反応を検出する方法であって、
試料から抽出した核酸の核酸増幅反応を行う工程、
増幅核酸を含むサンプル液にマイクロアレイを浸漬してマイクロアレイ上のDNAと増幅核酸とのハイブリダイズ反応を行う工程、
マイクロアレイを洗浄する工程、および
マイクロアレイにおけるハイブリダイズ反応を検出する工程
を含み、
核酸増幅反応後のサンプル液を精製することなくハイブリダイズ反応を実施することを特徴とする前記方法。
A method for detecting a hybridization reaction by subjecting a microarray in which DNA is immobilized on a carrier having an active ester group to a hybridization reaction with a test nucleic acid,
Performing a nucleic acid amplification reaction of nucleic acid extracted from a sample;
A step of performing a hybridization reaction between the DNA on the microarray and the amplified nucleic acid by immersing the microarray in a sample solution containing the amplified nucleic acid;
Washing the microarray, and detecting a hybridization reaction in the microarray,
The method described above, wherein the hybridization reaction is carried out without purifying the sample solution after the nucleic acid amplification reaction.
マイクロアレイの洗浄の後、乾燥を行わずにハイブリダイズ反応を検出する、請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the hybridization reaction is detected after washing the microarray without drying. 界面活性剤およびNaAcを含む洗浄液、または界面活性剤およびMgClを含む洗浄液でマイクロアレイを洗浄する、請求項7または8記載の方法。 The method according to claim 7 or 8, wherein the microarray is washed with a cleaning solution containing a surfactant and NaAc or a cleaning solution containing a surfactant and MgCl 2 .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015014507A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社ニコン Dispenser, biochip screening device, dispensing method, and biochip screening method
JP2015158380A (en) * 2014-02-21 2015-09-03 株式会社ニコン Detection device, detection method, bio-assay apparatus, screening device, and screening method
JP2015213465A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 東洋鋼鈑株式会社 Genetic screening apparatus
EP2672250A4 (en) * 2011-02-04 2018-03-21 Universal Bio Research Co., Ltd. Automatic response/light measurement device and method therefor
WO2023286723A1 (en) * 2021-07-13 2023-01-19 キヤノン株式会社 Method for analyzing specimen, and specimen analyzing device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2672250A4 (en) * 2011-02-04 2018-03-21 Universal Bio Research Co., Ltd. Automatic response/light measurement device and method therefor
US10273533B2 (en) 2011-02-04 2019-04-30 Universal Bio Research Co., Ltd. Automatic response/light measurement device and method therefor
US10472672B2 (en) 2011-02-04 2019-11-12 Universal Bio Research Co., Ltd. Automatic response/light measurement device and method therefor
US10822646B2 (en) 2011-02-04 2020-11-03 Universal Bio Research Co., Ltd. Reaction container control system
JP2015014507A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社ニコン Dispenser, biochip screening device, dispensing method, and biochip screening method
JP2015158380A (en) * 2014-02-21 2015-09-03 株式会社ニコン Detection device, detection method, bio-assay apparatus, screening device, and screening method
JP2015213465A (en) * 2014-05-09 2015-12-03 東洋鋼鈑株式会社 Genetic screening apparatus
WO2023286723A1 (en) * 2021-07-13 2023-01-19 キヤノン株式会社 Method for analyzing specimen, and specimen analyzing device

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