JP2011039002A - Micro electrophoresis chip and analysis method - Google Patents

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洋 田伏
Kenji Miyazaki
賢司 宮崎
Machiko Fujita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chip transferring a protein separated by a micro electrophoresis chip, onto a porous film, and measuring accurately and simply a position on the chip of the detected protein. <P>SOLUTION: In this micro electrophoresis chip 100 provided with: a substrate 107 (glass substrate); and a channel 102 (fine channel) for a specimen sample provided on the substrate 107, recessed parts (a first marker holding part 130 and a second marker holding part 132) for markers showing positions of both terminals of the channel 102 is provided on the substrate 107 separately from the channel 102. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ電気泳動チップおよび分析方法に関する。   The present invention relates to a microelectrophoresis chip and an analysis method.

タンパク質は、合成された後、リン酸化や糖鎖付加など様々な構造修飾を受ける。この翻訳後修飾は、タンパク質の活性、細胞内局在あるいは細胞外分泌などを制御しており、タンパク質の機能発現に大きく関わっている。従って、翻訳後修飾の簡便かつ迅速な検出は、基礎研究だけでなく、疾患診断マーカー検出や薬効評価等の実用面において有用な技術になると期待される。細胞内において、タンパク質は、修飾されることによって異なる等電点や分子量をもつ複数のアイソフォームとして存在する。アイソフォームは、等電点や分子量の差異をもとに二次元電気泳動などによって分離し、多孔質膜に転写した後、抗体を用いたウェスタンブロッティング法などによって検出されている。この際、二次元電気泳動および膜転写には、長い場合には2日程度の時間を要する。   After being synthesized, proteins undergo various structural modifications such as phosphorylation and glycosylation. This post-translational modification controls protein activity, intracellular localization, or extracellular secretion, and is greatly involved in the functional expression of the protein. Therefore, simple and rapid detection of post-translational modification is expected to be a useful technique not only in basic research but also in practical aspects such as disease diagnostic marker detection and drug efficacy evaluation. In cells, proteins exist as multiple isoforms having different isoelectric points and molecular weights by being modified. Isoforms are detected by Western blotting using an antibody after being separated by two-dimensional electrophoresis based on the difference in isoelectric point and molecular weight, transferred to a porous membrane, and the like. At this time, two-dimensional electrophoresis and film transfer require about two days in the long case.

近年、微細加工技術の発展により、基板上に形成したマイクロ流路を用いた電気泳動に関する研究開発が行われ、電気泳動に要する時間の短縮が図られてきている。また、このようなマイクロ電気泳動チップを用いた等電点電気泳動と質量分析器を組み合わせることによる「二次元」タンパク質解析技術が開発されてきている。   In recent years, with the development of microfabrication technology, research and development related to electrophoresis using microchannels formed on a substrate has been performed, and the time required for electrophoresis has been shortened. In addition, a “two-dimensional” protein analysis technique has been developed by combining isoelectric focusing using such a microelectrophoresis chip and a mass spectrometer.

非特許文献1には、試料分離を行うマイクロ電気泳動チップとMALDI(Matrix−Assisted−Laser Desorption Ionization)型質量分析計とを組み合わせた解析技術の例が紹介されている。このマイクロ電気泳動チップでは、ガラス基板の表面に微細加工によりエッチングされた溝と、マイクロ流路を覆う除去可能なPDMS(ポリジメチルシロキサン)の蓋によってマイクロ流路が形成されている。マイクロ流路に導入されたタンパク質を含む試料は、電気泳動によって分離された後、分離状態を保存するために凍結される。次いで、チップを凍結した状態でPDMSの蓋を剥離し、マイクロ流路中の試料を凍結乾燥した後、マトリックス溶液を塗布し、質量分析器によって分子量の測定が行われる。この電気泳動チップを用いて数分という短時間の内にタンパク質を等電点電気泳動分離し、その後に質量分析器によってタンパク質を検出することが可能になっている。   Non-Patent Document 1 introduces an example of an analysis technique in which a micro-electrophoresis chip for sample separation and a MALDI (Matrix-Assisted-Laser Desorption Ionization) type mass spectrometer are combined. In this microelectrophoresis chip, a micro flow path is formed by a groove etched by microfabrication on the surface of a glass substrate and a removable PDMS (polydimethylsiloxane) lid covering the micro flow path. The sample containing the protein introduced into the microchannel is separated by electrophoresis and then frozen to preserve the separated state. Next, the PDMS lid is peeled off while the chip is frozen, the sample in the microchannel is freeze-dried, a matrix solution is applied, and the molecular weight is measured by a mass spectrometer. Using this electrophoresis chip, it is possible to perform isoelectric focusing separation of proteins within a short period of several minutes, and then detect the proteins with a mass spectrometer.

Fujita、M.、Hattori、W.、Sano、T.、Baba、M.、Someya、H.、Miyazaki、K.、Kamijo、K.、Takahashi、K.、Kawaura、H.J.Chromatography A、1111、pp200−205(2006).Fujita, M .; Hattori, W .; Sano, T .; Baba, M .; Someya, H .; Miyazaki, K .; Kamijo, K .; Takahashi, K .; Kawaura, H .; J. et al. Chromatography A, 1111, pp200-205 (2006).

しかしながら、非特許文献1記載のマイクロ電気泳動チップによる等電点電気泳動と質量分析器とを組み合わせた解析では、タンパク質の等電点や分子量などの物理化学的性状を知ることはできるが、これらの情報だけでは複雑な混合物中に含まれる特定のタンパク質を同定することは極めて困難である。   However, in the analysis combining the isoelectric focusing by the microelectrophoresis chip described in Non-Patent Document 1 and the mass spectrometer, the physicochemical properties such as the isoelectric point and molecular weight of the protein can be known. It is extremely difficult to identify a specific protein contained in a complex mixture only by this information.

一方、タンパク質の同定には、分離したタンパク質に特異的な抗体を用いた免疫学的手法(ウェスタンブロッティング法)や質量分析器を用いたペプチドマスフィンガープリント法(PMF法)が一般的によく用いられる。
ここで、非特許文献1記載のマイクロ電気泳動チップではタンパク質を分離した後、流路上部のPDMS蓋を剥離することによって、流路中のタンパク質に直接アクセスすることが可能である。しかし、蓋を剥離し、凍結乾燥を行った後、流路上において溶液中における反応操作を伴う免疫学的検出法あるいはPMF法に必須な前処理工程である酵素処理を実施すれば、分離されたタンパク質は拡散し、分離状態は崩れてしまう。
On the other hand, for protein identification, immunological techniques (Western blotting) using antibodies specific to the separated proteins and peptide mass fingerprinting (PMF) using mass spectrometers are generally used. It is done.
Here, in the microelectrophoresis chip described in Non-Patent Document 1, it is possible to directly access the protein in the channel by separating the protein and then peeling off the PDMS lid on the upper side of the channel. However, after the lid was peeled off and freeze-dried, it was separated by performing an immunological detection method involving a reaction operation in a solution on the flow path or an enzyme treatment that is a pretreatment step essential for the PMF method. The protein diffuses and the separated state collapses.

そこで、マイクロ電気泳動チップでタンパク質を分離し、流路上部のPDMS蓋を剥離した上で流路中のタンパク質をニトロセルロース膜等の多孔質性膜に転写することによって分離状態を固定することが考えられる。流路の深さは10〜数十マイクロメートルであり、実際、流路中のタンパク質はニトロセルロース膜等の多孔質性膜に極めて短時間で転写することができ、従来の方法と比較して、電気泳動と転写に要する時間の大幅な短縮を図ることが期待される。   Therefore, the separation state can be fixed by separating the protein with a microelectrophoresis chip, peeling the PDMS lid on the upper part of the flow path, and transferring the protein in the flow path to a porous film such as a nitrocellulose film. Conceivable. The depth of the flow channel is 10 to several tens of micrometers, and in fact, proteins in the flow channel can be transferred to a porous membrane such as a nitrocellulose membrane in a very short time, compared with the conventional method. It is expected that the time required for electrophoresis and transfer will be greatly shortened.

しかしながら、非特許文献1に開示されたマイクロ電気泳動チップから多孔質膜に試料を転写し、免疫学的検出法やPMF法を適用する上で課題があった。これについて図1を用いて説明する。図1(A)は、マイクロ電気泳動チップを用いた等電点電気泳動に引き続き、蓋を剥離し、凍結乾燥を行った後、基板101の流路102上において分離された検出対象のタンパク質バンド103を模式的に表している。また、図1(B)は、ニトロセルロース膜104上で検出された対象タンパク質のバンド105を表している。図1(B)から分かるように、ニトロセルロース膜104上には流路位置に関する情報がないため、タンパク質バンド105の流路102端からの距離が不明である。このため、タンパク質バンド105の位置を正確に把握することが難しい。
また、免疫学的検出法では、通常パーオキシダーゼ標識された抗体を用い、化学発光によってタンパク質を検出する。最終的な結果は、対象タンパク質から発せられる化学発光シグナルに感光したX線フィルム上の斑点として得られることが多い。X線フィルム上の斑点を流路内におけるバンドの位置と対応付けることは難しい。
さらに、免疫学的検出において、しばしば見られる多孔質膜あるいはチップ上の流路以外の汚れに由来する誤ったシグナルとの判別も容易ではない。また、多孔質膜上でタンパク質の酵素消化を行うには、流路に対応する位置に正確に酵素を添加する必要があり、膜上での流路位置の把握が必要となる。
このように、非特許文献1に開示されたマイクロ電気泳動チップから多孔質膜に試料を転写し、免疫学的検出法やPMF法を適用する上で上記のような課題があった。
However, there are problems in transferring a sample from the microelectrophoresis chip disclosed in Non-Patent Document 1 to a porous membrane and applying an immunological detection method or a PMF method. This will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a protein band to be detected separated on the flow channel 102 of the substrate 101 after the lid is peeled off and lyophilized after isoelectric focusing using a microelectrophoresis chip. 103 is schematically represented. FIG. 1B shows a target protein band 105 detected on the nitrocellulose membrane 104. As can be seen from FIG. 1 (B), since there is no information regarding the channel position on the nitrocellulose membrane 104, the distance of the protein band 105 from the end of the channel 102 is unknown. For this reason, it is difficult to accurately grasp the position of the protein band 105.
In the immunological detection method, a protein is usually detected by chemiluminescence using an antibody labeled with peroxidase. The final result is often obtained as a spot on the X-ray film that is exposed to a chemiluminescent signal emitted from the protein of interest. It is difficult to associate the spots on the X-ray film with the position of the band in the flow path.
Further, in immunological detection, it is not easy to distinguish an erroneous signal derived from dirt other than a porous film or a channel on a chip that is often observed. In addition, in order to perform enzymatic digestion of protein on the porous membrane, it is necessary to accurately add the enzyme to the position corresponding to the flow path, and it is necessary to grasp the position of the flow path on the membrane.
As described above, there is a problem as described above in transferring the sample from the microelectrophoresis chip disclosed in Non-Patent Document 1 to the porous membrane and applying the immunological detection method or the PMF method.

本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マイクロ電気泳動チップにより分離された試料を多孔質膜に転写し、免疫学的方法あるいは質量分析器による解析を行うに当たり、多孔質膜上あるいはX線フィルム上に検出される対象タンパク質等に由来するシグナルの位置をチップ流路上での位置と容易に対応付けることができるマイクロ電気泳動チップ、マイクロ電気泳動チップを用いたタンパク質等の分析方法を提供することにある。   The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and in order to transfer a sample separated by a microelectrophoresis chip to a porous membrane and perform analysis by an immunological method or a mass spectrometer, Microelectrophoresis chip that can easily associate the position of the signal derived from the target protein detected on the membrane or X-ray film with the position on the chip channel, analysis of proteins using the microelectrophoresis chip It is to provide a method.

本発明によれば、
基板と前記基板上に設けられている検体試料用の流路とを備え、
前記流路の両端部の位置を示すマーカー物質保持用の凹部が、前記流路と離間して前記基板に設けられている、マイクロ電気泳動チップが提供される。
According to the present invention,
A substrate and a flow path for a specimen sample provided on the substrate,
There is provided a microelectrophoresis chip in which concave portions for holding a marker substance indicating positions of both end portions of the flow path are provided on the substrate apart from the flow path.

また、本発明によれば、
上記マイクロ電気泳動チップを用い、
前記流路の両端間に電圧を印加して、前記流路中の前記検体試料を分離する工程と、
前記凹部にマーカー物質を導入する工程と、
前記基板表面に転写用部材を接触させて、前記流路中の前記検体試料および前記凹部中の前記マーカー物質を前記転写用部材に転写する工程と、
前記転写用部材に転写された前記検体試料を検出する工程と、を含み、
前記検体試料を検出する工程において、前記流路の両端部の位置を示す前記マーカー物質の位置を基準として、前記転写用部材上の前記検体試料の位置データと前記検体試料の検出データとを対応づけることにより、前記検体試料を分析する、分析方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
Using the microelectrophoresis chip,
Applying a voltage across the flow path to separate the specimen sample in the flow path;
Introducing a marker substance into the recess;
A step of bringing a transfer member into contact with the substrate surface, and transferring the specimen sample in the flow path and the marker substance in the recess to the transfer member;
Detecting the specimen sample transferred to the transfer member,
In the step of detecting the specimen sample, the position data of the specimen sample on the transfer member is associated with the detection data of the specimen sample on the basis of the positions of the marker substances indicating the positions of both ends of the flow path. The analysis method of analyzing the specimen sample is provided.

本発明によれば、検体試料を正確に検出することができる。   According to the present invention, a specimen sample can be accurately detected.

一般的なマイクロ電気泳動チップを用いた電気泳動を示す概念図および転写後のニトロセルロース膜を示す概念図である。It is the conceptual diagram which shows the electrophoresis using a general microelectrophoresis chip | tip, and the conceptual diagram which shows the nitrocellulose film | membrane after transcription | transfer. 本実施の形態のマイクロチップを用いた電気泳動の概念図および転写後のニトロセルロース膜の概念図である。It is the conceptual diagram of the electrophoresis using the microchip of this Embodiment, and the conceptual diagram of the nitrocellulose film | membrane after transcription | transfer. マイクロ電気泳動チップの流路長手方向の断面図である。It is sectional drawing of the flow-path longitudinal direction of a microelectrophoresis chip. マイクロ電気泳動チップから多孔質膜への転写の概念図である。It is a conceptual diagram of transfer from a microelectrophoresis chip to a porous membrane. 本発明のマイクロ電気泳動チップの流路に導入したウサギ血清を膜転写後、抗ウサギIgG抗体により検出した。The rabbit serum introduced into the flow path of the microelectrophoresis chip of the present invention was detected by anti-rabbit IgG antibody after membrane transfer. (A)HRPの二次元電気泳動のイメージである。(B)本実施例のニトロセルロース膜上でのHRP活性検出を示す図である。(A) An image of two-dimensional electrophoresis of HRP. (B) It is a figure which shows the HRP activity detection on the nitrocellulose membrane of a present Example. (A)緑色蛍光タンパク質(GFP)の二次元電気泳動イメージである。(B)GFPのマイクロ電気泳動チップ上での泳動パターン(蛍光イメージ)を示す図である。(C)本実施例の抗GFP抗体を用いた免疫学的検出の結果を示す図である。(A) Two-dimensional electrophoresis image of green fluorescent protein (GFP). (B) It is a figure which shows the migration pattern (fluorescence image) on the microelectrophoresis chip of GFP. (C) It is a figure which shows the result of the immunological detection using the anti- GFP antibody of a present Example. 本実施の形態の分析方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analysis method of this Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.

図2(A)は、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100の基板107を模式的に示す。図3は、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100を模式的に示す。
本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100について、説明する。
マイクロ電気泳動チップ100は、基板107(ガラス基板)と基板107上に設けられている検体試料用の流路102(微細流路)とを備え、流路102の両端部の位置を示すマーカー物質保持用の凹部(第1のマーカー保持部130および第2のマーカー保持部132)が、流路102と離間して基板107に設けられている。
検体試料としては、タンパク質(所定の処理、たとえばSDS処理等がなされていてもよい)、DNA、糖等の高分子等を用いることができる。本実施の形態では、タンパク質を用いた例を説明する。
また、マーカー保持部130、132は、光学的に検出可能なマーカー分子を保持する。
タンパク質やマーカー分子が転写される転写用部材は、特に限定されないが、たとえば多孔質膜(タンパク質ブロッティング用メンブレン)を用いることができる。多孔質膜としては、たとえばニトロセルロース膜、PVDF(Polyvinylidene difluoride)等を用いることができる。
FIG. 2A schematically shows the substrate 107 of the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment. FIG. 3 schematically shows the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment.
The microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment will be described.
The microelectrophoresis chip 100 includes a substrate 107 (glass substrate) and a sample sample channel 102 (fine channel) provided on the substrate 107, and a marker substance indicating the positions of both ends of the channel 102. The holding recesses (the first marker holding part 130 and the second marker holding part 132) are provided on the substrate 107 so as to be separated from the flow path 102.
As the specimen sample, a protein (which may be subjected to a predetermined treatment such as SDS treatment), a polymer such as DNA or sugar, or the like can be used. In this embodiment, an example using a protein will be described.
The marker holding units 130 and 132 hold optically detectable marker molecules.
The transfer member to which the protein or marker molecule is transferred is not particularly limited. For example, a porous membrane (protein blotting membrane) can be used. As the porous film, for example, a nitrocellulose film, PVDF (Polyvinylidene difluoride), or the like can be used.

ここで、本実施の形態の概要について説明する。
本実施の形態においては、マイクロ電気泳動チップ100により分離されたタンパク質を多孔質膜に転写し、免疫学的方法あるいは質量分析器等による解析を行うに際し、多孔質膜上あるいはX線フィルム上に検出される対象タンパク質に由来するシグナルの位置と流路102上での位置データ(または等電点データ)とを、マーカー分子のシグナルにより容易に対応付けることができる。このように、流路102の両端部の位置を示すマーカーにより、多孔質膜上での流路102の位置が把握できるので、流路102に有るタンパク質を正確に検出できる。
また、(i)対象タンパク質の等電点データとともに免疫学的方法による第1の検出データを得ることができる。また、(ii)タンパク質の位置データを利用して、質量分析器により第2の検出データを正確に得ることができる。(i)(ii)の解析に加え、(iii)タンパク質の位置データと等電点データとが一致するので、当該タンパク質の第1の検出データと第2の検出データとをリンクさせて解析できる。このような解析により、タンパク質を同定することができる。
Here, an outline of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, when the protein separated by the microelectrophoresis chip 100 is transferred to a porous membrane and analyzed by an immunological method or a mass spectrometer, it is placed on the porous membrane or X-ray film. The position of the signal derived from the target protein to be detected and the position data (or isoelectric point data) on the flow channel 102 can be easily associated with the signal of the marker molecule. Thus, since the position of the flow path 102 on the porous membrane can be grasped by using the markers indicating the positions of both ends of the flow path 102, the protein in the flow path 102 can be accurately detected.
In addition, (i) first detection data by an immunological method can be obtained together with isoelectric point data of the target protein. In addition, (ii) the second detection data can be accurately obtained by the mass analyzer using the position data of the protein. (I) In addition to the analysis of (ii), (iii) since the protein position data and the isoelectric point data match, the first detection data and the second detection data of the protein can be linked and analyzed. . Such analysis can identify the protein.

本実施の形態では、流路102の両端部(第1の端部、第2の端部)のそれぞれに、少なくとも1つの第1のマーカー保持部130および第2のマーカー保持部132が設けられている(図2(A))。ここで、第1の端部を、流路102と第1のリザーバ124との間とし、第2の端部を、流路102と第2のリザーバ126との間とする。すなわち、マーカー保持部130、132は、それぞれ第1の端部、第2の端部の位置情報を示すように設けられていればよい。
このため、流路102中のタンパク質のバンド(第1のタンパク質バンド140および第2のタンパク質バンド142)を転写すると、ニトロセルロース膜104には、第1のタンパク質バンド150および第2のタンパク質バンド152とともに、第1のマーカーバンド120および第2のマーカーバンド122が転写されている。ニトロセルロース膜104上の各バンドの位置は、基板107上のバンドの位置と精度よく一致している。すなわち、基板107上での各バンドの相対位置関係が、ニトロセルロース膜104上でも保持されている。
そのため、第1のマーカーバンド120の位置は、流路102の第1の端部の位置を示し、第2のマーカーバンド122の位置は、流路102の第2の端部の位置を示すことになる(図2(B))。ここで、図2(B)では、チップ表面のイメージが反転することを明示するためにチップ左上を示す「+」マークがニトロセルロース膜104に記入されている。
In the present embodiment, at least one first marker holding portion 130 and second marker holding portion 132 are provided at each of both end portions (first end portion, second end portion) of the flow path 102. (FIG. 2A). Here, the first end is between the flow path 102 and the first reservoir 124, and the second end is between the flow path 102 and the second reservoir 126. In other words, the marker holding units 130 and 132 may be provided so as to indicate the position information of the first end and the second end, respectively.
Therefore, when the protein bands (the first protein band 140 and the second protein band 142) in the channel 102 are transferred, the first protein band 150 and the second protein band 152 are transferred to the nitrocellulose membrane 104. At the same time, the first marker band 120 and the second marker band 122 are transcribed. The position of each band on the nitrocellulose film 104 coincides with the position of the band on the substrate 107 with high accuracy. That is, the relative positional relationship of each band on the substrate 107 is also maintained on the nitrocellulose film 104.
Therefore, the position of the first marker band 120 indicates the position of the first end of the flow path 102, and the position of the second marker band 122 indicates the position of the second end of the flow path 102. (FIG. 2B). Here, in FIG. 2B, a “+” mark indicating the upper left of the chip is written on the nitrocellulose film 104 in order to clearly indicate that the image on the chip surface is inverted.

マーカー保持部130、132の形状としては、特に限定されないが、基板107平面視において、矩形または三角形とすることができる。マーカー保持部130、132が矩形の場合には、マーカーバンド120、122も矩形となり、その長手方向が、流路102の端部に相当する位置を示す(図2(B))。また、マーカー保持部130、132が三角形の場合には、マーカーバンド120、122もほぼ三角形となり、その三角形の頂点の延長線上が流路102の端部に相当する位置を示す。   The shape of the marker holding portions 130 and 132 is not particularly limited, but can be a rectangle or a triangle in plan view of the substrate 107. When the marker holding portions 130 and 132 are rectangular, the marker bands 120 and 122 are also rectangular, and the longitudinal direction indicates a position corresponding to the end of the flow path 102 (FIG. 2B). When the marker holding portions 130 and 132 are triangular, the marker bands 120 and 122 are also substantially triangular, and the extension line of the apex of the triangle indicates the position corresponding to the end of the channel 102.

また、マーカー保持部130、132は、流路102を挟んで対向する位置にさらに設けられてもよい。すなわち、第1の端部および第2の端部には、流路102を挟んで、それぞれ一対の第1のマーカー保持部130および一対の第2のマーカー保持部132が設けられていてもよい。これにより、対向に位置された一対のマーカー保持部130、132を結んだ直線上が、流路102の両端部の位置を示す(図2(A))。これにより、図2(B)に示すように、対向に位置された一対のマーカーバンド120、122を結んだ直線上が、流路102の両端部の位置を示す。このため、ニトロセルロース膜104上では、流路102の端部に相当する位置をより正確に把握することができる。   Moreover, the marker holding | maintenance parts 130 and 132 may further be provided in the position which opposes on both sides of the flow path 102. That is, the first end portion and the second end portion may be provided with a pair of first marker holding portions 130 and a pair of second marker holding portions 132, respectively, with the flow channel 102 interposed therebetween. . Accordingly, the straight line connecting the pair of marker holding portions 130 and 132 positioned opposite to each other indicates the positions of both end portions of the channel 102 (FIG. 2A). Thereby, as shown in FIG. 2B, the straight line connecting the pair of marker bands 120 and 122 positioned opposite to each other indicates the positions of both end portions of the channel 102. For this reason, on the nitrocellulose membrane 104, the position corresponding to the end of the channel 102 can be grasped more accurately.

さらに、図2(A)に示すように、一対のマーカー保持部108(凹部)が、流路102の延在方向上、特に流路102中央線の延長方向上の基板107に設けられていてもよい。
図2(B)に示すように、マーカー保持部108に対応する一対のマーカーバンド121により、ニトロセルロース膜104上にて流路102の軌道を正確に把握することができる。
また、図2(B)に示すように、ニトロセルロース膜104上にて、一対の第1のマーカーバンド120の延長線、一対の第2のマーカーバンド122の延長線および一対のマーカーバンド121の延長線が直交するように配置させている。各延長線の交点が流路102の端部を示す。これにより、より正確にニトロセルロース膜104上の流路102の両端部の位置およびその軌道を決定することができる。
また、流路102を囲むように、マーカー保持部を配置してもよい(連続で囲んでも、非連続で囲んでもよい)。このとき、ニトロセルロース膜104上で、マーカーバンドに囲まれた領域が、流路102についての両端部や軌道等の形状を示す。
Furthermore, as shown in FIG. 2A, a pair of marker holding portions 108 (concave portions) are provided on the substrate 107 in the extending direction of the flow channel 102, particularly in the extending direction of the central line of the flow channel 102. Also good.
As shown in FIG. 2B, the pair of marker bands 121 corresponding to the marker holding portion 108 can accurately grasp the trajectory of the flow path 102 on the nitrocellulose membrane 104.
2B, on the nitrocellulose membrane 104, the extension lines of the pair of first marker bands 120, the extension lines of the pair of second marker bands 122, and the pair of marker bands 121 The extension lines are arranged so as to be orthogonal. The intersection of the extension lines indicates the end of the channel 102. Thereby, the position of the both ends of the flow path 102 on the nitrocellulose membrane 104 and its trajectory can be determined more accurately.
In addition, a marker holding portion may be disposed so as to surround the flow path 102 (may be surrounded continuously or discontinuously). At this time, the region surrounded by the marker band on the nitrocellulose membrane 104 indicates the shape of both ends and the orbit of the channel 102.

図2に示すように、流路102は、両端において、それぞれ第1のリザーバ124および第2のリザーバ126に連通している。流路102には、検体試料を含む液体が導入される。流路102中で検体試料中の成分(第1のタンパク質バンド140、第2のタンパク質バンド142)が等電点分離により分離される。このとき、流路102は、pH勾配の形成される等電点分離領域を含み、等電点分離領域に電界を印加する一対の電極(不図示)と、等電点分離領域に検体試料および電極液を含む液体を導入する試料導入部(リザーバ124、126)とをさらに備える。リザーバ124、126の間に電界を印加したとき、流路102全体を等電点分離領域とすることができる。   As shown in FIG. 2, the flow path 102 communicates with the first reservoir 124 and the second reservoir 126 at both ends, respectively. A liquid containing a specimen sample is introduced into the channel 102. In the channel 102, the components (first protein band 140, second protein band 142) in the sample are separated by isoelectric point separation. At this time, the flow path 102 includes an isoelectric point separation region where a pH gradient is formed, a pair of electrodes (not shown) for applying an electric field to the isoelectric point separation region, and a specimen sample and a sample in the isoelectric point separation region. And a sample introduction part (reservoir 124, 126) for introducing a liquid containing an electrode solution. When an electric field is applied between the reservoirs 124 and 126, the entire flow path 102 can be used as an isoelectric point separation region.

上述のとおり、本実施の形態では、第1の端部から第2の端部までの領域が、流路102の等電点分離領域を示す。そのため、ニトロセルロース膜104では、第1のマーカーバンド120の位置(第1の端部に相当する)から第2のマーカーバンド122(第2の端部に相当する)までの領域が、上記等電点分離領域に相当する。
このように、流路102中での等電点分離領域情報が、マーカーバンド120、122の位置情報によりニトロセルロース膜104にも、正確に現れている。
すなわち、本実施の形態によれば、ニトロセルロース膜104でも、第1のタンパク質バンド150および第2のタンパク質バンド152の等電点が把握できる。よって、本実施の形態によれば、ニトロセルロース膜104でも、流路102で得られる等電点データと同じ、各タンパク質バンドの等電点データ(位置データ)を取得することができる。
As described above, in the present embodiment, the region from the first end to the second end indicates the isoelectric point separation region of the flow path 102. Therefore, in the nitrocellulose membrane 104, the region from the position of the first marker band 120 (corresponding to the first end portion) to the second marker band 122 (corresponding to the second end portion) is the same as above. It corresponds to the electric point separation region.
As described above, the isoelectric point separation region information in the flow channel 102 appears accurately in the nitrocellulose membrane 104 by the position information of the marker bands 120 and 122.
That is, according to the present embodiment, the isoelectric points of the first protein band 150 and the second protein band 152 can be grasped even in the nitrocellulose membrane 104. Therefore, according to the present embodiment, the isoelectric point data (position data) of each protein band, which is the same as the isoelectric point data obtained in the flow channel 102, can be acquired also in the nitrocellulose membrane 104.

流路102の形状は、基板107方向から見て、たとえば、I字状、Y字状、コの字状等としてもよい。流路102の延設方向に対して垂直方向の断面形状は、たとえば、矩形、正方形、台形、三角形等の形状でもよい。また、基板107上に、複数の流路102が形成されていてもよい。
また、流路102において、流路幅は、たとえば0.4〜2mmとすることができ、流路長は、たとえば、30〜50mmとすることができる。
The shape of the flow path 102 may be, for example, an I shape, a Y shape, a U shape, or the like when viewed from the substrate 107 direction. The cross-sectional shape perpendicular to the extending direction of the flow path 102 may be, for example, a rectangular shape, a square shape, a trapezoidal shape, a triangular shape, or the like. In addition, a plurality of flow paths 102 may be formed on the substrate 107.
Moreover, in the flow path 102, a flow path width can be 0.4-2 mm, for example, and a flow path length can be 30-50 mm, for example.

基板107の材料として、特に限定されず、たとえば石英等のガラス、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等のシリコーン樹脂、およびシリコン等でもよい。本実施の形態では、基板107として、ガラス基板を用いる。   The material of the substrate 107 is not particularly limited, and for example, glass such as quartz, silicone resin such as polydimethylsiloxane (PDMS), and silicon may be used. In this embodiment, a glass substrate is used as the substrate 107.

図3に示すように、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100は、基板107上に、PDMS蓋110およびガラス蓋111をさらに備える。
本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100においては、蓋(PDMS蓋110、ガラス蓋111)は、板状部材からなってもよい。これにより、流路102の上部を確実に被覆することができる。また、マイクロ電気泳動チップ100においては、使用中に、除去可能な蓋(PDMS蓋110、ガラス蓋111)で、流路102(微小空間)の上面を覆うことができる。このため、流路102の内容物(検体試料や電解液)の蒸発や乾燥、内容物の漏出、または外来物質の侵入を抑制しつつ、検体試料に対して電気泳動等の処理を行うことできる。また、使用後においては、基板107表面から蓋を除去する際に、基板107の表面に垂直方向に蓋を除去することができる。このため、流路102内の検体試料が基板107と蓋との間隙に毛細管現象により移動し、内容物の汚染が生じるのを確実に抑制することができる。そして、流路102の検体試料を安定的に保持しつつ、蓋を除去し、流路102の上部を開放することができるので、流路102の検体試料が混和することを抑制することができる。たとえば、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100によれば、電気泳動などにより一つの流路102内で空間的に分離されていた成分同士の混和等を抑制することができる。
また、使用後においては、流路102上を開放することができるため、流路102区間内の任意の領域に存在する内容物に直接操作を加えることが可能となる。よって、迅速で確実な操作が可能となる。
As shown in FIG. 3, the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment further includes a PDMS lid 110 and a glass lid 111 on a substrate 107.
In the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment, the lids (PDMS lid 110, glass lid 111) may be made of a plate-like member. Thereby, the upper part of the flow path 102 can be reliably coat | covered. Moreover, in the microelectrophoresis chip 100, the upper surface of the flow path 102 (microspace) can be covered with a removable lid (PDMS lid 110, glass lid 111) during use. For this reason, it is possible to perform a process such as electrophoresis on the specimen sample while suppressing evaporation and drying of the contents (specimen sample and electrolyte) in the flow path 102, leakage of the contents, or invasion of foreign substances. . In addition, after use, when removing the lid from the surface of the substrate 107, the lid can be removed in a direction perpendicular to the surface of the substrate 107. For this reason, it is possible to reliably prevent the specimen sample in the flow channel 102 from moving to the gap between the substrate 107 and the lid by capillary action and causing contamination of the contents. Further, the lid can be removed and the upper portion of the flow channel 102 can be opened while stably holding the sample sample in the flow channel 102, so that mixing of the sample sample in the flow channel 102 can be suppressed. . For example, according to the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment, mixing of components that are spatially separated in one channel 102 by electrophoresis or the like can be suppressed.
Further, after use, the flow path 102 can be opened, so that it is possible to directly operate the contents present in an arbitrary region in the flow path 102 section. Therefore, a quick and reliable operation is possible.

ここで、基板107の表面に蓋(PDMS蓋110およびガラス蓋111)を圧接する手段としては、たとえば、ねじ、油圧装置、水圧装置、または気圧装置を採用することができる。これによりマイクロ電気泳動チップ100の使用目的に応じて、基板107と蓋とを着脱自在に密着固定できる。   Here, as means for pressing the lid (PDMS lid 110 and glass lid 111) on the surface of the substrate 107, for example, a screw, a hydraulic device, a hydraulic device, or a pneumatic device can be employed. Accordingly, the substrate 107 and the lid can be detachably fixed in accordance with the purpose of use of the microelectrophoresis chip 100.

マイクロ電気泳動チップ100において、流路102及びマーカー保持部108、130、132の内部(底面及び側面)は親水性とすることができる。これにより、流路102及びマーカー保持部108、130、132が微細な場合にも、(i)流路102に液体(検体試料)を、(ii)マーカー保持部108、130、132にマーカー分子を、さらに確実に導入することができる。たとえば、オゾンアッシングやコーティングにより、基板107の表面を親水性化処理することができる。
また、流路102及びマーカー保持部108、130、132以外の領域、つまり流路102及びマーカー保持部108、130、132(凹部)近傍の基板107表面は、疎水性とすることができる。これにより、(i)液体(検体試料)が流路102から、(ii)マーカー分子がマーカー保持部108、130、132から、基板107上面にあふれ出ないようにすることができる。たとえば、テフロン(登録商標)等の撥水性物質をコーティングすることにより、基板107の表面を撥水処理することができる。
In the microelectrophoresis chip 100, the inside (bottom surface and side surface) of the flow path 102 and the marker holding portions 108, 130, and 132 can be hydrophilic. Accordingly, even when the flow channel 102 and the marker holding units 108, 130, and 132 are fine, (i) liquid (specimen sample) is supplied to the flow channel 102, and (ii) marker molecules are applied to the marker holding units 108, 130, and 132. Can be more reliably introduced. For example, the surface of the substrate 107 can be made hydrophilic by ozone ashing or coating.
Further, regions other than the channel 102 and the marker holding units 108, 130, 132, that is, the surface of the substrate 107 in the vicinity of the channel 102 and the marker holding units 108, 130, 132 (recesses) can be made hydrophobic. Thereby, it is possible to prevent (i) liquid (specimen sample) from overflowing from the flow path 102 and (ii) marker molecules from the marker holding portions 108, 130, 132 to the upper surface of the substrate 107. For example, the surface of the substrate 107 can be subjected to water repellent treatment by coating a water repellent material such as Teflon (registered trademark).

また、マーカー分子(マーカー物質)としては、アルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ、蛍光物質、燐光物質、クマシーブルー、およびアルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ、蛍光物質、燐光物質若しくはクマシーブルーで標識または染色されたタンパク質等を用いることができる。   In addition, as marker molecules (marker substances), alkaline phosphatase, peroxidase, fluorescent substance, phosphorescent substance, Coomassie blue, and proteins labeled or stained with alkaline phosphatase, peroxidase, fluorescent substance, phosphorescent substance or Coomassie blue, etc. should be used. Can do.

本実施の形態のマイクロ電気泳動チップの製造方法を説明する。たとえば、マイクロ電気泳動チップとしては特願2005−513937に記載されたマイクロ流路チップや実験条件に応じて適宜改変したものを採用することができる。
本実施の形態では、まず、流路102の形状に対応する光学マスクを準備する。そして、基板107上に光学レジストをスピンコート法により塗布する。続いて、予め準備しておいたマスクを用いて、光学レジストに流路パターンを光学露光し、現像することにより、レジストパターンを作製する。そして、得られたパターンをマスクとして、基板107のドライエッチングやウエットエッチングにより、流路102およびこれに連通する各液溜(第1のリザーバ124、第2のリザーバ126)を形成する。
具体的な上記製造方法の一例としては、まず、厚さ0.5mm程度のガラス基板に電子線描画用レジストを塗布し、電子線描画装置を用いて電子線照射を行う。現像の後、例えば、流路幅0.4〜2mm、流路長30〜50mm、また位置決めマーカー保持部として長辺1〜2mm、短辺0.5〜1mmのレジストパターンを得る。マーカー保持部の長手方向の中央線は、保持部108においては流路中央線の延長線上、また保持部109においては流路端にそれぞれ合致させる。流路の深さは数μmから数10μmとし、流路底面には円柱の直径を50〜1000nm、最近接の円柱間距離を50〜1000nm程度とする柱状の分離構造を設置する。柱間の距離としては、数μm〜数10μmが適当である。次に、レジストをマスクとして、CFガス等による反応性イオンエッチングによりガラス基板表面に溝を形成し、アッシング処理によりレジストを剥離する。
A method for manufacturing the microelectrophoresis chip of this embodiment will be described. For example, as a microelectrophoresis chip, a microchannel chip described in Japanese Patent Application No. 2005-513937 and a chip appropriately modified according to experimental conditions can be adopted.
In the present embodiment, first, an optical mask corresponding to the shape of the flow path 102 is prepared. Then, an optical resist is applied on the substrate 107 by a spin coating method. Subsequently, using a mask prepared in advance, the optical resist is optically exposed to a flow pattern and developed, thereby producing a resist pattern. Then, using the obtained pattern as a mask, the flow path 102 and the respective liquid reservoirs (the first reservoir 124 and the second reservoir 126) communicating therewith are formed by dry etching or wet etching of the substrate 107.
As a specific example of the manufacturing method, first, an electron beam drawing resist is applied to a glass substrate having a thickness of about 0.5 mm, and electron beam irradiation is performed using an electron beam drawing apparatus. After the development, for example, a resist pattern having a channel width of 0.4 to 2 mm, a channel length of 30 to 50 mm, and a long side of 1 to 2 mm and a short side of 0.5 to 1 mm is obtained as a positioning marker holder. The center line in the longitudinal direction of the marker holding part is made to coincide with the extension of the flow path center line in the holding part 108 and to the end of the flow path in the holding part 109. The depth of the channel is several μm to several tens of μm, and a columnar separation structure having a cylinder diameter of 50 to 1000 nm and a distance between the nearest cylinders of about 50 to 1000 nm is installed on the bottom surface of the channel. An appropriate distance between the columns is several μm to several tens of μm. Next, using the resist as a mask, grooves are formed on the surface of the glass substrate by reactive ion etching using CF 4 gas or the like, and the resist is removed by ashing.

次いで、本実施の形態の分析方法について説明する。本実施の形態の分析方法は、タンパク質の解析、とくにタンパク質の同定に関する。
図8は、本実施の形態の分析方法のフローチャートを示す。
本実施の形態の分析方法は、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップ100を用い、流路102の両端間に電圧を印加して、流路102中の検体試料(タンパク質)を分離する工程と(S100)、凹部(マーカー保持部108、130、132)にマーカー分子を導入する工程と、基板107表面に転写用部材(ニトロセルロース膜104)を接触させて、流路102中の検体試料および凹部中のマーカー分子を転写用部材に転写する工程と(S102)、転写用部材に転写された検体試料を検出する工程と(S104)、を含む。
本実施の形態の分析方法では、流路102の両端部の位置を示すマーカー分子の位置を基準として、転写用部材上の検体試料の位置データと検体試料の検出データと対応づけることにより、検体試料を分析する。
Next, the analysis method of the present embodiment will be described. The analysis method of the present embodiment relates to protein analysis, particularly to protein identification.
FIG. 8 shows a flowchart of the analysis method of the present embodiment.
The analysis method of the present embodiment includes a step of using the microelectrophoresis chip 100 of the present embodiment and applying a voltage across the flow channel 102 to separate the specimen sample (protein) in the flow channel 102. (S100), a step of introducing marker molecules into the recesses (marker holding portions 108, 130, 132), and a transfer member (nitrocellulose film 104) in contact with the surface of the substrate 107, A step of transferring the marker molecule in the recess to the transfer member (S102), and a step of detecting the specimen sample transferred to the transfer member (S104).
In the analysis method of the present embodiment, the sample sample position data on the transfer member and the sample sample detection data are associated with each other by using the positions of the marker molecules indicating the positions of both ends of the flow path 102 as a reference. Analyze the sample.

本実施の形態の分析方法においては、流路102中に、分析対象となる検体試料(タンパク質の混合物)の成分を分離する(S100)。具体的には、流路102において、適当な物理的または化学的性質、たとえばサイズや等電点で電気泳動分離を行う。このとき、電気泳動用試料溶液を用意し、流路102に導入した後、第1のリザーバ124および第2のリザーバ126のそれぞれに電極(たとえば白金等)を挿入し、電極間に電圧を印加して、分離動作を行う。また、電圧を印加して分離する方法に代えて、圧力を印加する分離方法を用いてもよい。   In the analysis method of the present embodiment, the components of the specimen sample (protein mixture) to be analyzed are separated in the flow path 102 (S100). Specifically, in the flow channel 102, electrophoretic separation is performed with appropriate physical or chemical properties such as size and isoelectric point. At this time, after preparing a sample solution for electrophoresis and introducing it into the channel 102, an electrode (for example, platinum) is inserted into each of the first reservoir 124 and the second reservoir 126, and a voltage is applied between the electrodes. Then, the separation operation is performed. Further, instead of the method of separating by applying voltage, a separation method of applying pressure may be used.

ここで、電気泳動用の溶液は、用途に応じて適宜選択されるが、等電点電気泳動のための溶液であってもよい。等電点電気泳動とは、試料中の成分であるタンパク質等両性担体に固有の等電点(pI)に応じて、両性担体を分離する電気泳動の手法のひとつである。pIとは、試料中の成分が持つ正電荷と負電荷がちょうど等しくなるpHのことを指す。試料中の成分は、自身が溶解している溶液のpHに応じた電荷をもっており、各々のpI領域まで電気泳動する。各々のpIに達すると、試料中の成分の電気泳動移動度がゼロになり、電気泳動を終了する。この現象により、試料中の成分をそれぞれのpIごとに濃縮、分離することができる。等電点電気泳動のための溶液には、分離する試料中の成分以外に、pH勾配を形成するための両性担体(carrier ampholytes)が含まれている。流路102中にpH勾配をつくるためには、たとえば等電点電気泳動のための溶液を流路102に導入し、次に第1のリザーバ124に酸溶液、第2のリザーバ126にアルカリ溶液を入れ、リザーバ内に配置した電極間に、電圧を印加すればよい。
等電点電気泳動により、検体試料をタンパク質のバンド(pIごと)に精度良く分離することができる。また、等電点電気泳動により、タンパク質のバンドが現れる位置は再現性がよい。
Here, the solution for electrophoresis is appropriately selected according to the use, but may be a solution for isoelectric focusing. Isoelectric focusing is one of electrophoresis methods for separating an amphoteric carrier according to an isoelectric point (pI) specific to the amphoteric carrier such as a protein that is a component in a sample. pI refers to the pH at which the positive and negative charges of the components in the sample are exactly equal. The components in the sample have a charge corresponding to the pH of the solution in which they are dissolved, and electrophorese to each pI region. When each pi is reached, the electrophoretic mobility of the components in the sample becomes zero, and the electrophoresis is terminated. By this phenomenon, the components in the sample can be concentrated and separated for each pI. In addition to the components in the sample to be separated, the solution for isoelectric focusing includes amphoteric carriers for forming a pH gradient. In order to create a pH gradient in the flow channel 102, for example, a solution for isoelectric focusing is introduced into the flow channel 102, and then an acid solution is introduced into the first reservoir 124 and an alkaline solution is introduced into the second reservoir 126. And a voltage may be applied between the electrodes arranged in the reservoir.
By isoelectric focusing, the specimen sample can be accurately separated into protein bands (per pI). In addition, the position where the protein band appears by isoelectric focusing is highly reproducible.

続いて、マーカー分子をマーカー保持部108、130、132に導入する。導入方法としては、特に限定されないが、たとえばスポイト等を用いて導入することができる。導入時期としては、特に限定されず、検体試料の分離前でもよい。   Subsequently, the marker molecule is introduced into the marker holding unit 108, 130, 132. The introduction method is not particularly limited, but can be introduced using, for example, a dropper. The introduction time is not particularly limited, and may be before the specimen sample is separated.

続いて、分離後、分離済みの試料を凍結乾燥等の方法により乾燥させて、流路102内の分離された位置に固定する。これらの手順により、マイクロ電気泳動チップ100上に、タンパク質などの分析用試料が乾燥固定される。   Subsequently, after the separation, the separated sample is dried by a method such as freeze-drying, and fixed to the separated position in the flow path 102. By these procedures, an analytical sample such as protein is dried and fixed on the microelectrophoresis chip 100.

続いて、流路102中の検体試料(第1のタンパク質バンド140、第2のタンパク質バンド142)および、マーカー保持部108、130、132中のマーカー分子を、ニトロセルロース膜104に転写する(S102)。
転写するには、基板107とニトロセルロース膜104とを接触させればよい。たとえば、基板107とニトロセルロース膜104との間に、圧力を掛けて転写させることができる。具体的には、図4に示すように、所定の処理を施したニトロセルロース膜104を基板107上面に密着させ、その上部に濾紙112を介してアクリル板113と500g程度の重量物(重り114)を載せることにより、タンパク質(第1のタンパク質バンド140、第2のタンパク質バンド142)をニトロセルロース膜104に転写させることができる。その他の転写手段としては、電圧や空気圧(吸引力)を用いることもできる。
以上により、タンパク質バンドおよびマーカーバンドが転写されたニトロセルロース膜104を得ることができる。
Subsequently, the specimen sample (first protein band 140, second protein band 142) in the channel 102 and the marker molecules in the marker holding units 108, 130, 132 are transferred to the nitrocellulose membrane 104 (S102). ).
In order to transfer, the substrate 107 and the nitrocellulose film 104 may be brought into contact with each other. For example, a pressure can be applied between the substrate 107 and the nitrocellulose film 104 for transfer. Specifically, as shown in FIG. 4, a nitrocellulose film 104 that has been subjected to a predetermined treatment is brought into close contact with the upper surface of the substrate 107, and an acrylic plate 113 and a weight of about 500 g (weight 114) are placed on the upper portion of the film through a filter paper 112. ) Can be transferred to the nitrocellulose membrane 104 (the first protein band 140 and the second protein band 142). As other transfer means, voltage or air pressure (suction force) can also be used.
As described above, the nitrocellulose film 104 to which the protein band and the marker band are transferred can be obtained.

続いて、上記工程で得られたニトロセルロース膜104中のバンドが示すタンパク質の解析を行う(S104)。
その後、目的のタンパク質とマーカー分子に適合した方法によって、タンパク質(第1のタンパク質バンド150、第2のタンパク質バンド152)とマーカー分子(第1のマーカーバンド120、第2のマーカーバンド122、マーカーバンド121)とを、それぞれを検出する(図2(B))。このとき、タンパク質とマーカー分子を同時に検出することができる。
Subsequently, the protein indicated by the band in the nitrocellulose film 104 obtained in the above step is analyzed (S104).
Thereafter, the protein (first protein band 150, second protein band 152) and marker molecule (first marker band 120, second marker band 122, marker band) are obtained by a method suitable for the target protein and marker molecule. 121) are detected (FIG. 2B). At this time, the protein and the marker molecule can be detected simultaneously.

以下、各検出方法について詳述する。
本実施の形態に係る免疫学的方法(ウェスタンブロッティング法)では、目的タンパク質に対して抗体を反応させて検出を行う。電気泳動の優れた分離能と抗原抗体反応の高い特異性を組み合わせることで、複数のタンパク質バンド(第1のタンパク質バンド150、第2のタンパク質バンド152)から目的タンパク質を検出することができる。
タンパク質の検出には、抗体を用いてもよいし、蛍光試料を用いてもよい。抗体を用いる場合には、目的タンパク質に一次抗体を反応させ、この一次抗体に、たとえばAP(Alkaline phosphatase)やHRP(Horse radish peroxidase)などで標識した二次抗体を反応させて、酵素活性による発色や化学発光を検出する。蛍光試料を用いる場合には、X線フィルムへの露光検出を行ったり、あるいは蛍光試料を検出可能なスキャナーを用いたりする。これらの検出方法により、微量タンパク質の検出が容易となる。また、蛍光試料を用いる手法は、感度が良く、定量性に優れている。
Hereinafter, each detection method will be described in detail.
In the immunological method (Western blotting method) according to the present embodiment, detection is performed by reacting an antibody with a target protein. By combining the excellent resolution of electrophoresis and the high specificity of the antigen-antibody reaction, the target protein can be detected from a plurality of protein bands (the first protein band 150 and the second protein band 152).
For the detection of protein, an antibody or a fluorescent sample may be used. In the case of using an antibody, a primary antibody is reacted with the target protein, and a secondary antibody labeled with, for example, AP (Alkaline phosphatase) or HRP (Horse radish peroxidase) is reacted with this primary antibody, and coloring by enzyme activity is performed. And detect chemiluminescence. When a fluorescent sample is used, exposure to the X-ray film is detected, or a scanner capable of detecting the fluorescent sample is used. These detection methods facilitate the detection of trace amounts of protein. In addition, the technique using a fluorescent sample has good sensitivity and excellent quantitativeness.

このように、特異性が高い抗原抗体反応等を利用することで、検体試料のタンパク質溶液中に微量に含まれる、目的タンパク質を明瞭に検出することができる。これにより、ニトロセルロース膜104上のバンド(スポット)に存在するタンパク質が、目的のタンパク質か否か判断し、バンドごとにタンパク質を同定することができる。   Thus, the target protein contained in a trace amount in the protein solution of the specimen sample can be clearly detected by utilizing an antigen-antibody reaction or the like with high specificity. Thereby, it can be determined whether the protein present in the band (spot) on the nitrocellulose film 104 is the target protein, and the protein can be identified for each band.

本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態では、抗体特異性が高いタンパク質をスポットの有無で検出できる。また、上述のとおり、多孔質膜上あるいはX線フィルム上に検出される対象タンパク質に由来するシグナルの位置と流路102上での等電点データとを、マーカー分子のシグナルにより容易に対応付けることができる。そのため、マーカーバンド120、122の位置情報により、タンパク質のスポット(バンド)の等電点が分かる。このように、本実施の形態では、ニトロセルロース膜104上で、免疫学的方法による第1の検出データ(スポットの有無)と、対象タンパク質が示すスポットの等電点データと、を両方取得することができる。このため、一度の工程で、2つ観点から検出できるので、タンパク質(検出対象)を正確に検出できる。また、2つのデータにより、このタンパク質を同定することができる。
The effect of this Embodiment is demonstrated.
In the present embodiment, a protein with high antibody specificity can be detected by the presence or absence of a spot. Further, as described above, the position of the signal derived from the target protein detected on the porous membrane or the X-ray film and the isoelectric point data on the flow channel 102 are easily associated with the signal of the marker molecule. Can do. Therefore, the isoelectric point of the protein spot (band) can be determined from the position information of the marker bands 120 and 122. As described above, in the present embodiment, both the first detection data (presence / absence of spot) by the immunological method and the isoelectric point data of the spot indicated by the target protein are obtained on the nitrocellulose membrane 104. be able to. For this reason, since it can detect from two viewpoints in one process, protein (detection object) can be detected correctly. Two proteins can identify this protein.

なお、本実施の形態では、マーカーバンド120、122の位置情報により、ニトロセルロース膜104上で、流路102上に相当する位置データを正確に把握できる。そのため、X線フィルム上の斑点がこの位置データの範囲外にあれば、当該斑点は流路102内における対象タンパク質のバンドではないと容易に判断できる。このように、当該斑点が目的タンパク質のバンドか否か簡単に分かる。そのため、対象タンパク質のバンド(シグナル)の誤認を防ぐことにより、タンパク質を正確に検出することができる。   In the present embodiment, position data corresponding to the flow path 102 can be accurately grasped on the nitrocellulose membrane 104 based on the position information of the marker bands 120 and 122. Therefore, if the spot on the X-ray film is outside the range of the position data, it can be easily determined that the spot is not a target protein band in the channel 102. Thus, it can be easily understood whether or not the spot is a band of the target protein. Therefore, the protein can be accurately detected by preventing misidentification of the band (signal) of the target protein.

また、本実施の形態に係る質量分析では、タンパク質の酵素消化物の質量分析データであるペプチドマスフィンガープリントを、タンパク質データベースに照合させることで、タンパク質を同定することができる。ニトロセルロース膜104上のタンパク質のバンド(スポット)に、酵素処理を行い、得られた断片ペプチド混合物をMALDI法による質量分析により質量ピークデータ、すなわちペプチドマスフィンガープリントが得られる。このとき、ペプチド断片化を行った後、イオン化促進剤であるマトリックスを添加し質量分析を行う。また、スプレー法や滴下法等の所定の方法を用いて、ニトロセルロース膜104上のタンパク質のバンドに好適なマトリックスを添加できる。
また、上記酵素処理においては、タンパク質分解酵素(トリプシン等)を用い、タンパク質をアミノ酸配列の特定部位で切断する。このため、本実施の形態で得られる質量ピークデータ(第2の検出データ)は、タンパク質固有のデータとなる。
Moreover, in mass spectrometry according to the present embodiment, a protein can be identified by collating a peptide mass fingerprint, which is mass spectrometry data of a protein enzyme digest, with a protein database. A protein band (spot) on the nitrocellulose membrane 104 is subjected to an enzyme treatment, and mass fragment data, that is, a peptide mass fingerprint, is obtained by mass spectrometry of the obtained fragment peptide mixture by MALDI method. At this time, after peptide fragmentation, a matrix which is an ionization accelerator is added and mass spectrometry is performed. A matrix suitable for the protein band on the nitrocellulose membrane 104 can be added using a predetermined method such as a spray method or a dropping method.
In the enzyme treatment, a protein is cleaved at a specific site in the amino acid sequence using a proteolytic enzyme (such as trypsin). For this reason, the mass peak data (second detection data) obtained in the present embodiment is protein-specific data.

本実施の形態では、マーカーバンド120、122の位置情報により、ニトロセルロース膜104上で、流路102上に相当する位置データを正確に把握できる。そのため、ニトロセルロース膜104上の流路102に対応する位置に正確に酵素を添加することができる。これにより、操作ミスが低減するとともに、再現性も高まるので、正確にタンパク質を検出することができる。
また、ニトロセルロース膜104上にて、質量分析を行う位置(流路102に対応する位置)が分かるので、正確にタンパク質を検出することができる。
In the present embodiment, position data corresponding to the flow path 102 can be accurately grasped on the nitrocellulose film 104 based on the position information of the marker bands 120 and 122. Therefore, the enzyme can be accurately added at a position corresponding to the flow path 102 on the nitrocellulose membrane 104. As a result, operational errors are reduced and reproducibility is increased, so that proteins can be detected accurately.
Moreover, since the position (position corresponding to the flow path 102) which performs mass spectrometry is known on the nitrocellulose membrane 104, protein can be detected accurately.

また、本実施の形態では、質量分析器による第2の検出データ(ペプチドマスフィンガープリント)と、タンパク質の流路102の両端部からの位置データが分かる。この位置データは、上記等電点データに相当する。そのため、マーカーバンド120、122の位置情報により得られるタンパク質の位置データに基づいて、第1の検出データ(タンパク質が特異的に反応する抗体の種類)と第2の検出データ(質量データ)とを結びつけることができる。
このように、本実施の形態では、タンパク質の基本データ(位置データ、特に等電点データ)と、複数種類の検出データを対応づけられるので、各検出データを統合して、タンパク質をより正確に同定することができる。
In the present embodiment, the second detection data (peptide mass fingerprint) by the mass analyzer and the position data from both ends of the protein flow channel 102 are known. This position data corresponds to the isoelectric point data. Therefore, based on the protein position data obtained from the position information of the marker bands 120 and 122, the first detection data (the type of antibody to which the protein specifically reacts) and the second detection data (mass data) are obtained. Can be tied.
As described above, in this embodiment, since basic protein data (position data, particularly isoelectric point data) and a plurality of types of detection data can be associated with each other, each detection data is integrated to more accurately identify the protein. Can be identified.

また、本実施の形態に係るタンパク質固有の活性の検出においては、生理活性物質(抗体、蛍光物質、染色物質等)をニトロセルロース膜104上のタンパク質のバンドに添加して、吸光度測定、発光測定等を行う。これにより、所望のタンパク質固有の活性、特に酵素活性を検出することができる。   In addition, in the detection of protein-specific activity according to the present embodiment, a physiologically active substance (an antibody, a fluorescent substance, a staining substance, etc.) is added to the protein band on the nitrocellulose membrane 104 to measure absorbance and luminescence. Etc. Thereby, the activity specific to the desired protein, particularly the enzyme activity can be detected.

本実施の形態では、免疫学的方法の場合に得られる効果と同様の効果が得られる。また、タンパク質の固有の活性の検出により第3の検出データ(酵素活性)を、さらにタンパク質の基本データ(位置データ、特に等電点データ)と統合できる。これにより、タンパク質をより正確に同定することができる。   In the present embodiment, the same effect as that obtained in the case of the immunological method can be obtained. Moreover, the third detection data (enzyme activity) can be further integrated with basic protein data (position data, particularly isoelectric point data) by detecting the intrinsic activity of the protein. Thereby, protein can be identified more correctly.

以上のように、本実施の形態においては、位置決めマーカー保持部の凹部に添加された位置決めマーカー分子はマイクロ流路および流路上に分離されたタンパク質との相対的位置関係を保ったまま多孔質膜上に転写されるため、多孔質膜あるいはX線フィルム上に検出されたタンパク質のシグナルの流路内における位置を容易にかつ正確に測定することが可能になる。
また、本実施の形態では、ガラス基板上に形成された微細流路において電気泳動により分離されたタンパク質をニトロセルロース膜等の多孔質膜に転写し、後工程の免疫学的方法等により検出する方法に関し、特に多孔質膜上に転写されたタンパク質の検出において、タンパク質に由来するシグナルを特定し、チップ上での位置を迅速、正確かつ簡便に測定することを可能にするチップを提供することができる。
また、本実施の形態においては、マイクロ電気泳動チップを用いて生物試料中の特定のタンパク質を迅速かつ特異的に分離・検出することが可能となり、タンパク質発現解析、疾患や薬効判定のマーカータンパク質検出あるいは農産物・食品中の特定タンパク質の検出などへ応用することができる。
As described above, in the present embodiment, the positioning marker molecule added to the concave portion of the positioning marker holding portion maintains the relative positional relationship between the microchannel and the protein separated on the channel, and the porous membrane Since it is transferred to the top, the position of the protein signal detected on the porous membrane or the X-ray film in the flow path can be easily and accurately measured.
In the present embodiment, proteins separated by electrophoresis in a fine channel formed on a glass substrate are transferred to a porous film such as a nitrocellulose film and detected by an immunological method in a subsequent process. The present invention relates to a method, and particularly provides a chip capable of specifying a signal derived from a protein and measuring a position on the chip quickly, accurately and simply in detecting a protein transferred onto a porous membrane. Can do.
In the present embodiment, a specific protein in a biological sample can be quickly and specifically separated and detected using a microelectrophoresis chip, and protein expression analysis, marker protein detection for disease and drug efficacy determination Alternatively, it can be applied to detection of specific proteins in agricultural products and foods.

(実施例1)
本実施例で用いるマイクロ電気泳動チップ100について説明する。マイクロ電気泳動チップ100としては特願2005−513937(WO2005/026742号パンフレット)に記載されたマイクロ流路チップや実験条件に応じて適宜改変したものを採用することができる。上記の製法に沿って、マイクロチップを作製した。流路102は直線状とし、流路長は35mm、幅及び深さは、それぞれ2mm、10μmである。流路102内には楕円柱型の分離構造のアレイ配列からなっており、ピラーの長径は30μm、短径は10μm、またピラーの間隔は10μmであった。また、流路102と位置決め用のマーカー保持部108、130、132の深さは10μmであった。PDMS蓋110を基板107に密着させ、流路102を形成し、PDMS蓋110を強化するために上部にさらにガラス蓋111を載せた。
Example 1
The microelectrophoresis chip 100 used in this embodiment will be described. As the microelectrophoresis chip 100, a microchannel chip described in Japanese Patent Application No. 2005-513937 (WO 2005/026742 pamphlet) or a chip appropriately modified according to experimental conditions can be employed. A microchip was produced in accordance with the above manufacturing method. The channel 102 is linear, the channel length is 35 mm, and the width and depth are 2 mm and 10 μm, respectively. The flow channel 102 is composed of an array of elliptical pillar-shaped separation structures. The major axis of the pillar is 30 μm, the minor axis is 10 μm, and the interval between the pillars is 10 μm. Further, the depth of the channel 102 and the positioning marker holders 108, 130, and 132 was 10 μm. The PDMS lid 110 was brought into close contact with the substrate 107 to form the flow path 102, and a glass lid 111 was further placed on the top in order to strengthen the PDMS lid 110.

ニトロセルロース膜104への転写を行った後、ウサギ血清IgGを抗ウサギIgG抗体を用いて検出することによって、タンパク質サンプルの転写の可否を検証した。PBS(Phosphate Buffered Saline、1リットルの純水中に8gのNaCl、0.2gのKCl、1.44gのNaHPO、0.24gのKHPOを含む、pH7.4)で1/100に希釈したウサギ血清を第1のリザーバ124に1μl注入し、反対側第2のリザーバ126から吸引し、流路102に導入した。チップを凍結後、蓋を剥離し、マーカー保持部108、130、132に1/100にPBSで希釈したウサギ血清を0.2μl添加後、さらに凍結乾燥を行った。予めニトロセルロース膜104を30%メタノール、25mM Tris−HCl、192mM グリシンを含む溶液中で10分間洗浄し、さらに純水で5分間洗浄した後、キムワイプ(登録商標)などで過剰の水分を除去し、膜表面に水分が残らない状態にした。上記のように前処理し湿った状態のニトロセルロース膜104をチップ上面に密着させ、上部に乾燥した2〜3枚の濾紙112を載せ、その上にアクリル板113と500g程度の重量物(重り114)を載せることにより、タンパク質(第1のタンパク質バンド140、第2のタンパク質バンド142)をニトロセルロース膜104に転写した(図4)。転写はローラーのような器具を用いて適当な圧力をかけることによって行うこともできる。ニトロセルロース膜104をブロックエース(登録商標、大日本製薬)中、室温で30分間、インキュベートしブロッキングを行った。ニトロセルロース膜104の全体を覆うように、3%牛血清アルブミン(Sigma)を含むPBSで3000倍希釈したパーオキシダーゼ(HRP)標識抗ウサギIgG抗体(MPBiomedicals)をかけて(0.2〜0.4ml/1cmニトロセルロース膜)、湿度を保ったチャンバー内において乾燥を防ぎながら室温で2時間インキュべートした。ニトロセルロース膜104をTBS−T緩衝液(20mM Tris−HCl、pH7.4、9g/L NaCl、0.05% Tween−20)中で15分間、振とうしながら余分な抗体を洗浄した。洗浄をさらに2回行った後、ニトロセルロース膜104に化学発光基質(Enhanced Chemiluminescence検出試薬、GEヘルスケア)を1分間、反応させた。ニトロセルロース膜104をラップし、X線フィルム(Hyper Film ECL、 GEヘルスケア)に密着させ化学発光反応によって生じた光を検出した。 After transferring to the nitrocellulose membrane 104, the rabbit serum IgG was detected using an anti-rabbit IgG antibody to verify whether the protein sample could be transferred. PBS (Phosphate Buffered Saline, containing 8 g NaCl, 0.2 g KCl, 1.44 g Na 2 HPO 4 , 0.24 g KH 2 PO 4 in 1 liter of pure water, pH 7.4) 1 μl of rabbit serum diluted to 100 was injected into the first reservoir 124, aspirated from the opposite second reservoir 126, and introduced into the channel 102. After freezing the chip, the lid was peeled off, and 0.2 μl of rabbit serum diluted with PBS to 1/100 was added to the marker holders 108, 130, 132, and then freeze-dried. The nitrocellulose membrane 104 is washed in advance in a solution containing 30% methanol, 25 mM Tris-HCl, 192 mM glycine for 10 minutes, further washed with pure water for 5 minutes, and then excess water is removed with Kimwipe (registered trademark) or the like. Then, no moisture remained on the film surface. The wet nitrocellulose membrane 104 pre-treated as described above is brought into close contact with the top surface of the chip, and two to three dried filter papers 112 are placed on the top, on which an acrylic plate 113 and a heavy object of about 500 g (weight) 114), the proteins (the first protein band 140 and the second protein band 142) were transferred to the nitrocellulose membrane 104 (FIG. 4). The transfer can also be performed by applying an appropriate pressure using an instrument such as a roller. Blocking was performed by incubating the nitrocellulose membrane 104 in Block Ace (registered trademark, Dainippon Pharmaceutical) at room temperature for 30 minutes. A peroxidase (HRP) -labeled anti-rabbit IgG antibody (MPBiomedicals) diluted 3000-fold with PBS containing 3% bovine serum albumin (Sigma) is applied over the entire nitrocellulose membrane 104 (0.2-0.0.2). 4 ml / 1 cm 2 nitrocellulose membrane) and incubating for 2 hours at room temperature while preventing drying in a humidity-controlled chamber. Excess antibody was washed while shaking the nitrocellulose membrane 104 in TBS-T buffer (20 mM Tris-HCl, pH 7.4, 9 g / L NaCl, 0.05% Tween-20) for 15 minutes. After further washing twice, the nitrocellulose membrane 104 was reacted with a chemiluminescent substrate (Enhanced Chemiluminescence detection reagent, GE Healthcare) for 1 minute. The nitrocellulose membrane 104 was wrapped and adhered to an X-ray film (Hyper Film ECL, GE Healthcare) to detect light generated by the chemiluminescence reaction.

図5に示したように、ウサギIgGは流路102の形状に沿って全体にわたり一様に検出された(図5中、実線は、ニトロセルロース膜上での流路の位置決めマーカーの位置を示す)。また、流路端は位置決めマーカー(第1のマーカーバンド120、第2のマーカーバンド122)と一致していた。このように、本実施の形態では、マーカーバンドの位置により、ニトロセルロース膜104上で流路102の両端部の位置を正確に把握することができることが分かった。   As shown in FIG. 5, the rabbit IgG was detected uniformly throughout the shape of the channel 102 (in FIG. 5, the solid line indicates the position of the positioning marker of the channel on the nitrocellulose membrane). ). In addition, the channel end coincided with the positioning marker (first marker band 120, second marker band 122). Thus, in this Embodiment, it turned out that the position of the both ends of the flow path 102 on the nitrocellulose membrane 104 can be correctly grasped | ascertained by the position of a marker band.

(実施例2)
(タンパク質の等電点の検出)
溶液の調製は以下のように行った。cIEFゲル(8.25μl)、キャリアアンフォライト(pH4.0〜6.0、0.25μl)、蛍光マーカー(pI4.0、4.5および5.5の混合液0.75μl、 Fluka)、HRP(Sigma、5.6μg/ml)1μlに水を添加し、全量を12.5μlとした。陽極の電極液は1Mリン酸溶液5μlとcIEFゲル50μlとの混合液10μlと90μlのcIEFゲルを混合して作製する。陰極の電極液には30mMの水酸化ナトリウム水溶液を用いた。
(Example 2)
(Detection of isoelectric point of protein)
The solution was prepared as follows. cIEF gel (8.25 μl), carrier ampholite (pH 4.0-6.0, 0.25 μl), fluorescent marker (0.75 μl mixture of pI 4.0, 4.5 and 5.5, Fluka), HRP Water was added to 1 μl (Sigma, 5.6 μg / ml) to a total volume of 12.5 μl. The anode electrode solution is prepared by mixing 10 μl of a mixture of 5 μl of 1M phosphoric acid solution and 50 μl of cIEF gel and 90 μl of cIEF gel. A 30 mM aqueous sodium hydroxide solution was used as the cathode electrode solution.

マイクロピペットを用いて1μlのサンプル溶液を陽極リザーバに注入し、毛細管現象および陰極側からの真空ポンプによる吸引によって流路に導入した。陰極および陽極リザーバに8μlの各電極液を注入後、全量を回収することによって、過剰のサンプル溶液を除去するとともにリザーバ内の洗浄を行った。7μlの電極液を各リザーバに注入した。両極に1500Vを1分間印加後、3000Vで12分間印可することにより、等電点電気泳動を行った。泳動中のチップの温度はペルチエ素子により10℃に設定した。泳動終了後、チップ温度を迅速に−30℃に下げ、流路内の溶液を凍結させた。凍結後、蓋を剥離し、位置決めマーカー保持部にHRP(5.6μg/ml)を0.2μl添加し、さらに凍結乾燥を行った。PDMSの蓋を取り外し、−20℃において凍結乾燥を行った。凍結乾燥後、蛍光顕微鏡を用いて蛍光マーカーの位置を検出した。サンプルを実施例1記載の方法でニトロセルロース膜に転写した。転写されたHRPを実施例1と同様にEnhanced Chemiluminescence検出試薬により検出した。   Using a micropipette, 1 μl of the sample solution was injected into the anode reservoir and introduced into the flow path by capillary action and suction by a vacuum pump from the cathode side. After injecting 8 μl of each electrode solution into the cathode and anode reservoir, the total amount was recovered to remove excess sample solution and to wash the reservoir. 7 μl of electrode solution was injected into each reservoir. Isoelectric focusing was performed by applying 1500 V to both electrodes for 1 minute and then applying 3000 V for 12 minutes. The temperature of the chip during electrophoresis was set to 10 ° C. using a Peltier element. After completion of the electrophoresis, the chip temperature was quickly lowered to −30 ° C., and the solution in the flow path was frozen. After freezing, the lid was peeled off, 0.2 μl of HRP (5.6 μg / ml) was added to the positioning marker holding part, and freeze-drying was performed. The PDMS lid was removed and lyophilization was performed at -20 ° C. After lyophilization, the position of the fluorescent marker was detected using a fluorescent microscope. The sample was transferred to a nitrocellulose membrane by the method described in Example 1. The transferred HRP was detected in the same manner as in Example 1 using the Enhanced Chemiluminescence detection reagent.

図6(A)は、HRPの二次元電気泳動のイメージを示す(図6中、実線は、ニトロセルロース膜上での流路の位置決めマーカーの位置を示す)。
Sigma社によると、実施例2で用いたHRP標品にはpIが異なる少なくとも5個のアイソフォームが含まれるとされている。通常の二次元電気泳動により本HRP標品を解析した。すなわち、HRP(2μg)を一次元目にpH3−10の等電点電気泳動、二次元目にSDS−PAGE(12.5%ポリアクリルアミド)を行い分離した後、銀染色により可視化した。pH5.3〜6.7の範囲に少なくとも5個のHRPのスポットが見られた(図6(A))。
FIG. 6A shows an image of two-dimensional electrophoresis of HRP (in FIG. 6, the solid line shows the position of the positioning marker of the flow path on the nitrocellulose membrane).
According to Sigma, the HRP preparation used in Example 2 is said to contain at least 5 isoforms with different pI. This HRP sample was analyzed by ordinary two-dimensional electrophoresis. Specifically, HRP (2 μg) was separated by isoelectric focusing at pH 3-10 in the first dimension and SDS-PAGE (12.5% polyacrylamide) in the second dimension, and then visualized by silver staining. At least 5 spots of HRP were observed in the pH range of 5.3 to 6.7 (FIG. 6A).

このHRP標品を、本実施の形態のマイクロ電気泳動チップで等電点電気泳動し、ニトロセルロースに転写した後、膜上で活性を見ることにより検出を試みた。その結果、図6(B)に示すように、4本のバンドを見出した。これらのバンドは流路上の蛍光マーカーの位置と位置決めマーカーの位置をもとにpI5.4〜5.9の領域にあることが分かった。   This HRP sample was subjected to isoelectric focusing with the microelectrophoresis chip of the present embodiment, transferred to nitrocellulose, and then detected by observing the activity on the membrane. As a result, four bands were found as shown in FIG. These bands were found to be in the region of pI 5.4 to 5.9 based on the position of the fluorescent marker on the channel and the position of the positioning marker.

(実施例3)
(緑色蛍光タンパク質の等電点電気泳動と免疫学的検出)
サンプル溶液の調製は以下のように行った。cIEFゲル(8.25μl、ベックマン)、キャリアアンフォライト(pH4.0〜6.0、0.25μl、ベックマン)、蛍光マーカー(pI4.0、4.5および5.5の混合液0.75μl、 Fluka)、緑色蛍光タンパク質(GFP、ベクトンディッキンソン社、0.25μg/μl)0.5μlに水を添加し全量を12.5μlとした。陽極および陰極の電極液は実施例2と同様に調製した。
Example 3
(Isoelectric focusing and immunological detection of green fluorescent protein)
The sample solution was prepared as follows. cIEF gel (8.25 μl, Beckman), carrier ampholite (pH 4.0-6.0, 0.25 μl, Beckman), fluorescent marker (0.75 μl of a mixture of pI4.0, 4.5 and 5.5, Fluka), green fluorescent protein (GFP, Becton Dickinson, 0.25 μg / μl) 0.5 μl was added with water to a total volume of 12.5 μl. The anode and cathode electrode solutions were prepared in the same manner as in Example 2.

サンプル溶液の流路への注入、電極液の注入および等電点電気泳動は実施例2と同様に行った。泳動終了後、チップを迅速に−30℃に下げ、流路内の溶液を凍結させた。凍結後、PDMSの蓋を剥離し、位置決めマーカー保持部にGFP(0.25μg/μl)を0.2μl滴下し、−20℃において凍結乾燥を行った。凍結乾燥後、蛍光顕微鏡を用いて蛍光マーカーの位置を検出した。   Injection of the sample solution into the flow path, injection of the electrode solution, and isoelectric focusing were performed in the same manner as in Example 2. After the electrophoresis was completed, the chip was quickly lowered to -30 ° C. to freeze the solution in the flow path. After freezing, the lid of PDMS was peeled off, 0.2 μl of GFP (0.25 μg / μl) was dropped on the positioning marker holder, and freeze-dried at −20 ° C. After lyophilization, the position of the fluorescent marker was detected using a fluorescent microscope.

図7(A)は、緑色蛍光タンパク質(GFP)の二次元電気泳動イメージを示す(図7中、実線は、ニトロセルロース膜上での流路の位置決めマーカーの位置を示す)。
実施例3で用いたベクトンディッキンソン社のGFPはpIが異なる少なくとも2個のアイソフォームを含むと報告されている。図7(A)に示すように、GFP(1.5μg)を一次元目にpH4−7の等電点電気泳動、二次元目はSDS−PAGE(12.5%ポリアクリルアミド)を行い分離した後、銀染色により可視化した。pH4.9〜5.2の範囲に3個のスポットが見られた。
FIG. 7 (A) shows a two-dimensional electrophoresis image of green fluorescent protein (GFP) (in FIG. 7, the solid line indicates the position of the positioning marker of the flow path on the nitrocellulose membrane).
The Becton Dickinson GFP used in Example 3 is reported to contain at least two isoforms with different pI. As shown in FIG. 7A, GFP (1.5 μg) was separated by isoelectric focusing at pH 4-7 in the first dimension and SDS-PAGE (12.5% polyacrylamide) in the second dimension. Later, it was visualized by silver staining. Three spots were seen in the range of pH 4.9-5.2.

図7(B)は、GFPのマイクロ電気泳動チップ上での泳動パターン(蛍光イメージ)を示す。
マイクロ電気泳動チップを用いて等電点電気泳動し、凍結乾燥後、チップ上におけるGFPの蛍光イメージをイメージスキャナー(Typhoon9400、GEヘルスケア)により取得した。 すなわち、GFP(0.125μg)をpH4〜6のキャリアアンフォライトを用いて等電点分離し、凍結乾燥後、チップ上で蛍光スキャナーを用いてGFPの分離パターンを見た。 図7(B)に示すように、pIの値が4.1〜4.2と少し低いものの、通常の二次元電気泳動の結果と同じく1本のメジャーバンドに加えて2本のマイナーバンドが認められた。よって、等電点が少し異なるものの、通常の二次元電気泳動と同様に3本のGFPのバンドが確認された。
FIG. 7B shows a migration pattern (fluorescence image) on a GFP microelectrophoresis chip.
Isoelectric focusing was performed using a microelectrophoresis chip, and after freeze-drying, a fluorescence image of GFP on the chip was obtained with an image scanner (Typhoon 9400, GE Healthcare). That is, GFP (0.125 μg) was subjected to isoelectric point separation using a carrier ampholite having a pH of 4 to 6, and after lyophilization, a separation pattern of GFP was observed on a chip using a fluorescent scanner. As shown in FIG. 7B, although the pI value is a little low, 4.1 to 4.2, in addition to one major band, there are two minor bands as in the result of normal two-dimensional electrophoresis. Admitted. Therefore, although the isoelectric points were slightly different, three GFP bands were confirmed as in normal two-dimensional electrophoresis.

図7(C)は、抗GFP抗体を用いた免疫学的検出の結果を示す。
実施例1記載の方法でニトロセルロース膜に転写し、ブロッキングを行った。抗GFP抗体(Zymed社、3%牛血清アルブミンを含むPBSで750倍希釈)を実施例1と同様にニトロセルロース膜にかけ、チャンバー内で乾燥を防ぎながら室温で2時間インキュべートした。実施例1と同様に洗浄した後、3%牛血清アルブミン(Sigma)を含むPBSで3000倍希釈したHRP標識抗マウスIgG抗体(MP Biomedicals)をかけ、先と同様にインキュベート、洗浄を行った。さらに、先と同様に化学発光基質を反応後、X線フィルムによりシグナルを検出した(図7(C))。これらのバンドのpIは位置決めマーカーおよび蛍光マーカーとの比較から蛍光スキャナーから得られるものと同じpI値であった。
FIG. 7C shows the result of immunological detection using an anti-GFP antibody.
It transferred to the nitrocellulose film | membrane by the method of Example 1, and blocked. Anti-GFP antibody (Zymed, diluted 750 times with PBS containing 3% bovine serum albumin) was applied to a nitrocellulose membrane in the same manner as in Example 1, and incubated at room temperature for 2 hours while preventing drying in the chamber. After washing in the same manner as in Example 1, an HRP-labeled anti-mouse IgG antibody (MP Biomedicals) diluted 3000 times with PBS containing 3% bovine serum albumin (Sigma) was applied, followed by incubation and washing as before. Further, after reacting with the chemiluminescent substrate as before, a signal was detected with an X-ray film (FIG. 7C). The pI of these bands was the same pI value obtained from the fluorescence scanner from comparison with the positioning marker and the fluorescent marker.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

100 マイクロ電気泳動チップ
101 基板
102 流路
103 タンパク質バンド
104 ニトロセルロース膜
105 タンパク質バンド
106 リザーバ
107 基板
108 マーカー保持部
110 PDMS蓋
111 ガラス蓋
112 濾紙
113 アクリル板
114 重り
120 第1のマーカーバンド
121 マーカーバンド
122 第2のマーカーバンド
124 第1のリザーバ
126 第2のリザーバ
130 第1のマーカー保持部
132 第2のマーカー保持部
140 第1のタンパク質バンド
142 第2のタンパク質バンド
150 第1のタンパク質バンド
152 第2のタンパク質バンド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Microelectrophoresis chip 101 Substrate 102 Channel 103 Protein band 104 Nitrocellulose membrane 105 Protein band 106 Reservoir 107 Substrate 108 Marker holding part 110 PDMS lid 111 Glass lid 112 Filter paper 113 Acrylic plate 114 Weight 120 First marker band 121 Marker band 122 2nd marker band 124 1st reservoir 126 2nd reservoir 130 1st marker holding part 132 2nd marker holding part 140 1st protein band 142 2nd protein band 150 1st protein band 152 1st 2 protein bands

Claims (13)

基板と前記基板上に設けられている検体試料用の流路とを備え、
前記流路の両端部の位置を示すマーカー物質保持用の凹部が、前記流路と離間して前記基板に設けられている、マイクロ電気泳動チップ。
A substrate and a flow path for a specimen sample provided on the substrate,
A microelectrophoresis chip, wherein a recess for holding a marker substance indicating positions of both end portions of the flow path is provided on the substrate apart from the flow path.
前記流路を挟んで対向するように、一対の前記凹部が設けられている、請求項1に記載のマイクロ電気泳動チップ。   The microelectrophoresis chip according to claim 1, wherein a pair of the concave portions are provided so as to face each other with the flow channel interposed therebetween. 前記凹部が、前記流路の延在方向に設けられている、請求項1または2に記載のマイクロ電気泳動チップ。   The microelectrophoresis chip according to claim 1, wherein the concave portion is provided in an extending direction of the flow path. 前記凹部の内部が、親水性である、請求項1から3のいずれかに記載のマイクロ電気泳動チップ。   The microelectrophoresis chip according to claim 1, wherein the inside of the recess is hydrophilic. 前記凹部近傍の前記基板表面が、疎水性である、請求項1から4のいずれかに記載のマイクロ電気泳動チップ。   The microelectrophoresis chip according to claim 1, wherein the substrate surface in the vicinity of the recess is hydrophobic. 請求項1から5のいずれかに記載のマイクロ電気泳動チップを用い、
前記流路の両端間に電圧を印加して、前記流路中の前記検体試料を分離する工程と、
前記凹部にマーカー物質を導入する工程と、
前記基板表面に転写用部材を接触させて、前記流路中の前記検体試料および前記凹部中の前記マーカー物質を前記転写用部材に転写する工程と、
前記転写用部材に転写された前記検体試料を検出する工程と、を含み、
前記検体試料を検出する工程において、前記流路の両端部の位置を示す前記マーカー物質の位置を基準として、前記転写用部材上の前記検体試料の位置データと前記検体試料の検出データとを対応づけることにより、前記検体試料を分析する、分析方法。
Using the microelectrophoresis chip according to any one of claims 1 to 5,
Applying a voltage across the flow path to separate the specimen sample in the flow path;
Introducing a marker substance into the recess;
A step of bringing a transfer member into contact with the substrate surface, and transferring the sample sample in the flow path and the marker substance in the recess to the transfer member;
Detecting the specimen sample transferred to the transfer member,
In the step of detecting the specimen sample, the position data of the specimen sample on the transfer member is associated with the detection data of the specimen sample with reference to the positions of the marker substances indicating the positions of both ends of the flow path. And analyzing the specimen sample.
前記検体試料の前記位置データと複数種類の前記検出データとを統合して、前記検体試料を分析する、請求項6に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 6, wherein the specimen sample is analyzed by integrating the position data of the specimen sample and a plurality of types of the detection data. 前記検出する工程が、抗体を用いた免疫学的方法により、前記検体試料を検出する工程である、請求項6または7に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 6 or 7, wherein the detecting step is a step of detecting the specimen sample by an immunological method using an antibody. 前記検出する工程が、質量分析方法により、前記検体試料を検出する工程である、請求項6または7に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 6 or 7, wherein the detecting step is a step of detecting the specimen sample by a mass spectrometry method. 前記検出する工程が、前記検体試料固有の活性を検出する、請求項6または7に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 6 or 7, wherein the detecting step detects an activity specific to the specimen sample. 前記検出する工程は、前記マーカー物質の位置を検出する工程と同時に行う、請求項6から10のいずれかに記載の分析方法。   The analysis method according to claim 6, wherein the detecting step is performed simultaneously with the step of detecting the position of the marker substance. 前記マーカー物質の位置を検出する工程において、検出された前記マーカー物質の位置に基づいて、前記転写用部材上で前記検体試料の前記流路中の位置を決定する、請求項11に記載の分析方法。   12. The analysis according to claim 11, wherein in the step of detecting the position of the marker substance, the position of the specimen sample in the flow path is determined on the transfer member based on the detected position of the marker substance. Method. 前記マーカー物質が、アルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ、蛍光物質、燐光物質、クマシーブルー、およびアルカリフォスファターゼ、ペルオキシダーゼ、蛍光物質、燐光物質若しくはクマシーブルーで標識または染色されたタンパク質からなる群から選択される少なくとも一種以上を含む、請求項6から12のいずれかに記載の分析方法。   The marker substance is at least one selected from the group consisting of alkaline phosphatase, peroxidase, fluorescent substance, phosphorescent substance, Coomassie blue, and protein labeled or stained with alkaline phosphatase, peroxidase, fluorescent substance, phosphorescent substance or Coomassie blue. The analysis method according to claim 6, comprising:
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