JP2012223167A - Method for electrophoresing nucleic acid, method for concentrating and purifying nucleic acid, cartridge for nucleic acid electrophoresis, and method for producing the cartridge - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for electrophoresing nucleic acids, which is capable of highly efficiently concentrating and purifying nucleic acids in a short time by simple operation.SOLUTION: The method for electrophoresing nucleic acids includes a step wherein nucleic acids, into each of which an intercalator having an anionic functional group is intercalated, are electrophoresed. An acid dissociation constant of the intercalator can be 0 or more and 3 or less. The functional group can be a sulfo group. In the method for concentrating and recovering nucleic acids, the speed of nucleic acid electrophoresis can be increased by increasing the negative charges of the nucleic acids, each of which is bound to an intercalator.

Description

本技術は、核酸電気泳動方法、核酸濃縮精製方法、核酸電気泳動用カートリッジ、及び該カートリッジの製造方法に関する。より詳しくは、チャネル内での電気泳動によって核酸を濃縮し、精製するカートリッジ等に関する   The present technology relates to a nucleic acid electrophoresis method, a nucleic acid concentration purification method, a cartridge for nucleic acid electrophoresis, and a method for producing the cartridge. More specifically, the present invention relates to a cartridge for concentrating and purifying nucleic acid by electrophoresis in a channel.

PCR(Polymerase Chain Reaction)法やLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法等の核酸増幅反応はバイオテクノロジーにおける様々な分野で応用されている。例えば、医学分野では、DNAやRNAの塩基配列に基づいた診断が行われており、農業分野では遺伝子組み換え作物の判定等でDNA鑑定が活用されている。   Nucleic acid amplification reactions such as PCR (Polymerase Chain Reaction) and LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) have been applied in various fields in biotechnology. For example, in the medical field, diagnosis based on the base sequence of DNA or RNA is performed, and in the agricultural field, DNA identification is used for determination of genetically modified crops.

核酸増幅反応では、微量サンプル中の核酸を高効率に増幅して検出できる。しかし、サンプルに含まれる核酸が極めて微量である場合には、検出下限量未満となる場合がある。さらに、サンプル中の核酸濃度が極めて低い場合には、反応場へ導入可能な容積のサンプル中に増幅対象核酸が含まれなかったために検出が不能となる場合がある。これらの場合には、サンプル中の核酸を予め濃縮して反応場に導入することが有効となる。   In the nucleic acid amplification reaction, nucleic acid in a small amount of sample can be amplified and detected with high efficiency. However, when the amount of nucleic acid contained in the sample is extremely small, it may be less than the lower limit of detection. Furthermore, when the nucleic acid concentration in the sample is extremely low, detection may not be possible because the nucleic acid to be amplified is not contained in a volume of the sample that can be introduced into the reaction field. In these cases, it is effective to concentrate the nucleic acid in the sample in advance and introduce it into the reaction field.

従来、核酸の濃縮方法としては、フェノール/クロロホルム/エタノールを用いた方法、核酸を吸着するカラムやフィルタ等を用いた方法、磁性シリカビーズを用いた方法等が知られている。例えば、特許文献1には、核酸吸着能を有する多孔質担体を用いた核酸の濃縮方法が開示されている。また、非特許文献1には、キャピラリー電気泳動によって核酸を濃縮する方法が記載されている。   Conventionally, as a nucleic acid concentration method, a method using phenol / chloroform / ethanol, a method using a column or filter for adsorbing nucleic acid, a method using magnetic silica beads, and the like are known. For example, Patent Document 1 discloses a nucleic acid concentration method using a porous carrier having nucleic acid adsorption ability. Non-Patent Document 1 describes a method of concentrating nucleic acids by capillary electrophoresis.

特開2005−080555号公報JP-A-2005-080555

"On-line sample preconcentration in capillary electrophoresis: Fundamentals and applications." Journal of Chromatography A., Vol.1184 (2008)p.504-541"On-line sample preconcentration in capillary electrophoresis: Fundamentals and applications." Journal of Chromatography A., Vol.1184 (2008) p.504-541

従来のフェノール/クロロホルム/エタノールを用いた方法は、有害な有機溶媒を使用する必要があり、遠心分離操作等に手間がかかっていた。また、核酸を吸着するカラムやフィルタ等を用いた方法は、カラムやフィルタ等が目詰まりを起こしやすく、操作の簡便性からも課題があった。   The conventional method using phenol / chloroform / ethanol requires the use of a harmful organic solvent, which takes time and effort for the centrifugation operation. In addition, the method using a column or filter that adsorbs nucleic acid is liable to cause clogging of the column or filter, and there is a problem from the simplicity of operation.

そこで、本技術は、操作が簡便であり、短時間で高効率に核酸の濃縮及び精製をすることができる核酸電気泳動方法を提供することを主な目的とする。   Therefore, the main object of the present technology is to provide a nucleic acid electrophoresis method that is simple in operation and can concentrate and purify nucleic acids with high efficiency in a short time.

上記課題解決のため、本技術は、アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸電気泳動方法を提供する。
この核酸電気泳動方法の前記手順において、前記インターカレーターの酸解離定数は、0より大きく3以下であることが好ましい。
更に、この核酸電気泳動方法においては、前記官能基は、スルホ基であることが好ましい。
また、この核酸電気泳動方法においては、緩衝液が充填されたチャネルの両端に電圧を印加し、チャネル内の所定箇所に導入された前記核酸を電気泳動させ、正極端へ移動する核酸を堰き止める手順を含んでいることが好ましい。
ここで、核酸にインターカレーターを挿入するとは、主に、二本鎖核酸の相補的塩基対間にインターカレーターを挿入することを指す。また、本技術では上記2本鎖核酸には、もともとは1本鎖で構成されているものであっても、セルフハイブリダイゼーションにより部分的に2本鎖になっているものも含まれる。
また、上記緩衝液のpHは5以下であることが好ましい。また、上記緩衝液のpHは4以下であることも好ましい。更に、また、上記緩衝液のpHは3以下であることも好ましい。
また、本技術は、アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸濃縮精製方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present technology provides a nucleic acid electrophoresis method including a procedure for electrophoresis of a nucleic acid into which an intercalator having an anionic functional group is inserted.
In the procedure of this nucleic acid electrophoresis method, the acid dissociation constant of the intercalator is preferably greater than 0 and 3 or less.
Furthermore, in this nucleic acid electrophoresis method, the functional group is preferably a sulfo group.
Further, in this nucleic acid electrophoresis method, a voltage is applied to both ends of a channel filled with a buffer, the nucleic acid introduced into a predetermined location in the channel is electrophoresed, and the nucleic acid moving to the positive end is blocked. Preferably it includes a procedure.
Here, inserting an intercalator into a nucleic acid mainly means inserting an intercalator between complementary base pairs of a double-stranded nucleic acid. In the present technology, the double-stranded nucleic acid includes a nucleic acid that is originally composed of a single strand but is partially double-stranded by self-hybridization.
The pH of the buffer solution is preferably 5 or less. The pH of the buffer solution is preferably 4 or less. Furthermore, the pH of the buffer solution is preferably 3 or less.
The present technology also provides a method for concentrating and purifying nucleic acid, including a procedure for electrophoresis of a nucleic acid into which an intercalator having an anionic functional group is inserted.

また、本技術は、液体を導入可能なチャネルが形成され、物質を堰き止める堰止部がチャネルの所定箇所に配され、チャネルの両端に電極が配されており、アニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターと、緩衝液とが堰止部と負極端との間に収容されている核酸電気泳動用カートリッジを提供する。   In addition, in the present technology, a channel into which a liquid can be introduced is formed, a blocking portion for blocking a substance is disposed at a predetermined position of the channel, electrodes are disposed at both ends of the channel, and an anionic functional group is provided. Provided is a cartridge for nucleic acid electrophoresis in which an intercalator that can be inserted into a nucleic acid and a buffer solution are accommodated between a damming portion and a negative electrode end.

更に、本技術は、基板上に形成されたチャネル内に導入されたモノマー溶液を光重合によって所定の形状にゲル化させて前記高分子ゲルの形成または透析膜の配置をする工程を形成する工程と、チャネル内にアニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターを収容する工程と、を含む核酸電気泳動用カートリッジの製造方法を提供する。   Furthermore, the present technology provides a step of forming a polymer gel or arranging a dialysis membrane by gelling a monomer solution introduced into a channel formed on a substrate into a predetermined shape by photopolymerization. And a step of accommodating an intercalator having an anionic functional group in a channel and capable of being inserted into a nucleic acid, and a method for producing a cartridge for nucleic acid electrophoresis.

本技術により、操作が簡便であり、短時間で高効率に核酸を濃縮し回収できる核酸電気泳動方法が提供される。   The present technology provides a nucleic acid electrophoresis method that is simple to operate and can concentrate and recover nucleic acids in a short time with high efficiency.

本技術の各実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジの構成と、該カートリッジを用いた核酸電気泳動方法の手順を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the cartridge for nucleic acid electrophoresis which concerns on each embodiment of this technique, and the procedure of the nucleic acid electrophoresis method using this cartridge. 本技術の第1実施形態に係る酸解離定数を説明するためのpH−電荷曲線である。It is a pH-charge curve for demonstrating the acid dissociation constant which concerns on 1st Embodiment of this technique. 電気泳動開始後のゲル界面の蛍光強度の経時変化を示すグラフである(実施例1:緩衝液のpH;2.2)。It is a graph which shows a time-dependent change of the fluorescence intensity of the gel interface after the electrophoresis start (Example 1: pH of a buffer solution; 2.2). 電気泳動開始後のゲル界面の蛍光強度の経時変化を示すグラフである(実施例2:緩衝液のpH;4.0)。It is a graph which shows a time-dependent change of the fluorescence intensity of the gel interface after the electrophoresis start (Example 2: pH of a buffer solution; 4.0). タンパク質(BSA)を電気泳動させた状態を示す図である(実施例3)。It is a figure which shows the state which electrophoresed protein (BSA) (Example 3). タンパク質(AGP)を電気泳動させた状態を示す図である(実施例4)。It is a figure which shows the state which electrophoresed protein (AGP) (Example 4).

以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序で行う。

1.本技術の第1実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ、核酸電気泳動方法、及び核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
(1)核酸電気泳動用カートリッジ
(2)核酸電気泳動方法
(3)核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
2.本技術の第2実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ、核酸電気泳動方法、及び核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
(1)核酸電気泳動用カートリッジ
(2)核酸電気泳動方法
(3)核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present technology will be described. In addition, embodiment described below shows an example of typical embodiment of this technique, and, thereby, the scope of this technique is not interpreted narrowly. The description will be made in the following order.

1. Nucleic acid electrophoresis cartridge, nucleic acid electrophoresis method, and nucleic acid electrophoresis cartridge manufacturing method according to the first embodiment of the present technology (1) Nucleic acid electrophoresis cartridge (2) Nucleic acid electrophoresis method (3) Nucleic acid electrophoresis 1. Manufacturing method for cartridge Nucleic acid electrophoresis cartridge, nucleic acid electrophoresis method, and nucleic acid electrophoresis cartridge manufacturing method according to the second embodiment of the present technology (1) Nucleic acid electrophoresis cartridge (2) Nucleic acid electrophoresis method (3) Nucleic acid electrophoresis Cartridge manufacturing method

1.本技術の第1実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ、核酸電気泳動方法、及び核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
(1)核酸電気泳動用カートリッジ
図1は、本技術の第1実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジの構成と、該カートリッジを用いた核酸電気泳動方法の手順を説明する模式図である。
1. Nucleic Acid Electrophoresis Cartridge, Nucleic Acid Electrophoresis Method, and Nucleic Acid Electrophoresis Cartridge Manufacturing Method According to First Embodiment of the Present Technology (1) Nucleic Acid Electrophoresis Cartridge FIG. 1 relates to the first embodiment of the present technology. It is a schematic diagram explaining the structure of the cartridge for nucleic acid electrophoresis, and the procedure of the nucleic acid electrophoresis method using this cartridge.

図1(A)中、符号1で示す核酸電気泳動用カートリッジは、基板上に形成されたチャネル11と、チャネル11の両端にそれぞれ配された正極12と負極13とを有する。チャネル11内には液体が導入可能とされており、チャネル11の正極12と負極13との間には高分子ゲル14が配されている。また、正極12と負極13には電源Vが接続され、チャネル11に導入された液体に電圧を印加/解除できるよう構成されている。また、チャネル11には、核酸に挿入可能なインターカレーターと、緩衝液とが収容されている。   In FIG. 1A, a cartridge for nucleic acid electrophoresis denoted by reference numeral 1 has a channel 11 formed on a substrate, and a positive electrode 12 and a negative electrode 13 respectively disposed at both ends of the channel 11. A liquid can be introduced into the channel 11, and a polymer gel 14 is disposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 13 of the channel 11. Further, a power source V is connected to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 so that a voltage can be applied / released to the liquid introduced into the channel 11. The channel 11 accommodates an intercalator that can be inserted into a nucleic acid and a buffer solution.

基板の材質は、ガラスや各種プラスチック(ポリプロピレン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリジメチルシロキサン)とできる。   The material of the substrate can be glass or various plastics (polypropylene, polycarbonate, cycloolefin polymer, polydimethylsiloxane).

正極12及び負極13については、好適にはスパッタ又は蒸着された金(Au)または白金を含んでなるものが採用される。   As the positive electrode 12 and the negative electrode 13, those comprising sputtered or vapor-deposited gold (Au) or platinum are preferably employed.

高分子ゲル14は、本技術における堰止部の一例である。高分子ゲル14としては、後述するように、電気泳動の際にサンプル中の核酸を堰き止めることが可能であれば、特に限定されるものではない。また、堰止部としては、透析膜、逆浸透膜、半透膜、イオン交換膜などの多孔質膜、又はセルロース、ポリアクリルニトリル、セラミック、ゼオライト、ポリスルホン、ポリイミド、パラジウムなどの多孔質膜等が用いられてもよい。以下、本実施形態(本技術の第2実施形態でも同様である。)では、本技術における堰止部としては、高分子ゲル14を主に例に挙げて説明する。   The polymer gel 14 is an example of a blocking portion in the present technology. As will be described later, the polymer gel 14 is not particularly limited as long as it can block nucleic acids in a sample during electrophoresis. In addition, as the damming portion, porous membranes such as dialysis membranes, reverse osmosis membranes, semipermeable membranes, ion exchange membranes, or porous membranes such as cellulose, polyacrylonitrile, ceramic, zeolite, polysulfone, polyimide, palladium, etc. May be used. Hereinafter, in the present embodiment (the same applies to the second embodiment of the present technology), the polymer gel 14 is mainly described as an example of the damming portion in the present technology.

高分子ゲル14は、ポリアクリルアミドが好適に採用され、より好ましくはアニオン性官能基を含有するポリアクリルアミド、さらに好ましくは酸解離定数(pKa)が1〜5であるアニオン性官能基を含有するポリアクリルアミドが用いられる。なお、本実施形態において、アクリルアミドとは、アクリルアミド又は(メタ)アクリルアミドを意味するものとする。   As the polymer gel 14, polyacrylamide is suitably employed, more preferably polyacrylamide containing an anionic functional group, more preferably polyacrylamide containing an anionic functional group having an acid dissociation constant (pKa) of 1 to 5. Acrylamide is used. In the present embodiment, acrylamide means acrylamide or (meth) acrylamide.

アニオン性官能基としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸等のカルボン酸;シュウ酸、フタル酸等の多塩基酸;クエン酸、グリコール酸、乳酸等のヒドロキシ酸;アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和酸または不飽和多塩基酸;グリシン等のアミノ酸、リン酸の部分エステル、硫酸の部分エステル、ホスホン酸、スルホン酸などが挙げられる。   The anionic functional group is not particularly limited, but examples thereof include carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid and butyric acid; polybasic acids such as oxalic acid and phthalic acid; hydroxy acids such as citric acid, glycolic acid and lactic acid; acrylic acid And unsaturated acids or unsaturated polybasic acids such as methacrylic acid; amino acids such as glycine, partial esters of phosphoric acid, partial esters of sulfuric acid, phosphonic acids, and sulfonic acids.

具体的には、例えばカルボン酸としては、蟻酸(pKa:3.55)、酢酸(pKa:4.56)、プロピオン酸(pKa:4.67)、ブタン酸(pKa:4.63)、ペンテン酸(pKa:4.68)、ヘキサン酸(pKa:4.63)、ヘプタン酸(pKa:4.66)、パルミチン酸(pKa:4.64)、ステアリン酸(pKa:4.69)などの脂肪族モノカルボン酸;コハク酸(pKa1 :4.00、pKa2 :5.24)、グルタル酸(pKa1 :4.13、pKa2 :5.03)、アジピン酸(pKa1 :4.26、pKa2 :5.03)、ピメリン酸(pKa1:4.31、pKa2 :5.08)、スベリン酸(pKa1 :4.35、pKa2 :5.10)、アゼライン酸(pKa1 :4.39、pKa2 :5.12)、リンゴ酸(pKa1 :3.24、pKa2 :4.71)、テレフタル酸(pKa1 :3.54、pKa2 :4.46)などの脂肪族又は芳香族のジカルボン酸;クロトン酸(pKa:4.69)、アクリル酸(pKa:4.26)、メタクリル酸(pKa:4.66)などの不飽和カルボン酸;アニス酸(pKa:4.09)、m−アミノ安息香酸(pKa1 :3.12、pKa2 :4.74)、m−,p−クロロ安息香酸(pKa1 :3.82、pKa2 :3.99)、ヒドロキシ安息香酸(pKa1 :4.08、pKa2 :9.96)等の置換安息香酸類;クエン酸(pKa1 :2.87、pKa2 :4,35、pKa3 5.69)などのポリカルボン酸及びその誘導体を挙げることができる。 Specifically, for example, as carboxylic acid, formic acid (pKa: 3.55), acetic acid (pKa: 4.56), propionic acid (pKa: 4.67), butanoic acid (pKa: 4.63), pentene Acids (pKa: 4.68), hexanoic acid (pKa: 4.63), heptanoic acid (pKa: 4.66), palmitic acid (pKa: 4.64), stearic acid (pKa: 4.69), etc. Aliphatic monocarboxylic acid; succinic acid (pKa 1 : 4.00, pKa 2 : 5.24), glutaric acid (pKa 1 : 4.13, pKa 2 : 5.03), adipic acid (pKa 1 : 4. 26, pKa 2 : 5.03), pimelic acid (pKa 1 : 4.31, pKa 2 : 5.08), suberic acid (pKa 1 : 4.35, pKa 2 : 5.10), azelaic acid (pKa 1: 4.39, pKa 2: 5.12 ) Malic acid (pKa 1: 3.24, pKa 2 : 4.71), terephthalic acid (pKa 1: 3.54, pKa 2 : 4.46) aliphatic or aromatic dicarboxylic acids, such as; crotonic acid (pKa : 4.69), unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid (pKa: 4.26), methacrylic acid (pKa: 4.66); anisic acid (pKa: 4.09), m-aminobenzoic acid (pKa 1) : 3.12, pKa 2: 4.74) , m-, p- chlorobenzoic acid (pKa 1: 3.82, pKa 2 : 3.99), hydroxybenzoic acid (pKa 1: 4.08, pKa 2 : Substituted benzoic acids such as: 9.96); polycarboxylic acids such as citric acid (pKa 1 : 2.87, pKa 2 : 4, 35, pKa 3 5.69) and derivatives thereof.

アニオン性官能基を含有するアクリルアミドモノマーは、特にアクリルアミドアルカンスルホン酸が好ましい。スルホン酸としては、例えば、スチレンスルホン酸(pKa=−2.8)、m−アニリンスルホン酸(pKa=3.74)、p−アニリンスルホン酸(pKa=3.23)、2−(メタ)アクリルアミド−2−アルキル(炭素数1〜4)プロパンスルホン酸、より具体的には2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(pKa=−1.7)等の重合性の不飽和基を有するスルホン酸が挙げられる。   The acrylamide monomer containing an anionic functional group is particularly preferably acrylamide alkanesulfonic acid. Examples of the sulfonic acid include styrene sulfonic acid (pKa = −2.8), m-aniline sulfonic acid (pKa = 3.74), p-aniline sulfonic acid (pKa = 3.23), and 2- (meth). Sulfone having a polymerizable unsaturated group such as acrylamido-2-alkyl (1 to 4 carbon atoms) propanesulfonic acid, more specifically 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (pKa = -1.7). Examples include acids.

ポリアクリルアミドゲル中のアニオン性官能基の濃度(重量%)は、0〜30%が好ましい。   The concentration (% by weight) of the anionic functional group in the polyacrylamide gel is preferably 0 to 30%.

インターカレーターは核酸に結合可能であり、アニオン性官能基を有する化合物であれば、特に限定されるものではないが、好ましくは酸解離定数(pKa)が0を超えて3以下である。なお、ここでいう、インターカレーターとは、核酸の2本鎖に挿入される物質を指す。   The intercalator is not particularly limited as long as it is capable of binding to a nucleic acid and has an anionic functional group, but preferably has an acid dissociation constant (pKa) of more than 0 and 3 or less. Here, the intercalator refers to a substance that is inserted into a double strand of a nucleic acid.

インターカレーターが含有するアニオン性官能基としては、例えば、カルボキシル基(−COOH基)、メルカプト基(−SH基)、リン酸基(−POH)、ホスファート基(−PO)、スルホ基(−SOH)、スルファート基(−SOH)等が挙げられる。 Examples of the anionic functional group contained in the intercalator include a carboxyl group (—COOH group), a mercapto group (—SH group), a phosphate group (—PO 3 H), a phosphate group (—PO 4 H 2 ), sulfo group (-SO 3 H), include sulfate groups (-SO 4 H) or the like.

インターカレーターが含有するアニオン性官能基としては、特にスルホ基が好ましい。スルホ基を含有するインターカレーターとしては、例えば、9,10−アントラキノン−2,6−ジスルホン酸、アントラキノン−1−スルホン酸ナトリウム、アントラキノン−2,7−ジスルホン酸二ナトリウム、アントラキノン−1,5−ジスルホン酸 二ナトリウム、アントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム等が挙げられる。   The anionic functional group contained in the intercalator is particularly preferably a sulfo group. Examples of the intercalator containing a sulfo group include 9,10-anthraquinone-2,6-disulfonic acid, sodium anthraquinone-1-sulfonate, disodium anthraquinone-2,7-disulfonate, anthraquinone-1,5- Examples include disodium disulfonic acid and sodium anthraquinone-2-sulfonate.

また、緩衝液のpHとしては、特に限定されるものではないが、例えば、2〜3とすることが好適である。また、緩衝液のpHを、3〜4とすることも好適である。更に、緩衝液のpHを、4〜5とすることも好適である。緩衝液の例としては、特に限定されるものではないが、例えば、グリシン−塩酸緩衝液(pH:2.0〜3.0)、クエン酸緩衝液(pH:3.0〜6.0)、酢酸緩衝液(pH:3.0〜5.5)、クエン酸−リン酸緩衝液(pH:2.5〜7.0)、MES(pH:5.0〜7.0)、Bis−Tris(pH:5.0〜7.0)等が挙げられる。   In addition, the pH of the buffer solution is not particularly limited, but is preferably 2 to 3, for example. It is also preferable that the pH of the buffer is 3-4. Furthermore, it is also suitable that the pH of the buffer is 4-5. Examples of the buffer solution are not particularly limited. For example, glycine-hydrochloric acid buffer solution (pH: 2.0 to 3.0), citrate buffer solution (pH: 3.0 to 6.0) Acetate buffer (pH: 3.0 to 5.5), citrate-phosphate buffer (pH: 2.5 to 7.0), MES (pH: 5.0 to 7.0), Bis- Tris (pH: 5.0-7.0) etc. are mentioned.

(2)核酸電気泳動方法
図1(B)〜(D)を参照して、核酸電気泳動用カートリッジ1を用いた核酸電気泳動方法の手順を説明する。ここでいう核酸電気泳動方法は核酸濃縮精製方法、
(2) Nucleic Acid Electrophoresis Method The procedure of a nucleic acid electrophoresis method using the cartridge 1 for nucleic acid electrophoresis will be described with reference to FIGS. The nucleic acid electrophoresis method here is a nucleic acid concentration purification method,

まず、チャネル11の高分子ゲル14と負極13との間の領域113に核酸を含むサンプルを導入する(図1(B)参照)。このとき、チャネル11内には電気泳動用の緩衝液を満たしておく。また、チャネル11の高分子ゲル14と負極13との間の領域113にインターカレーターも収容しておく。   First, a sample containing nucleic acid is introduced into a region 113 between the polymer gel 14 of the channel 11 and the negative electrode 13 (see FIG. 1B). At this time, the channel 11 is filled with a buffer solution for electrophoresis. An intercalator is also accommodated in the region 113 between the polymer gel 14 and the negative electrode 13 of the channel 11.

この際、領域113に導入される核酸にインターカレーターが挿入されることになる。核酸にインターカレーターを挿入させる工程については、予めインターカレーターを核酸に挿入させてから、核酸を領域113に導入してもよいし、領域113に予め収容されたインターカレーターに核酸を導入して挿入させてもよい。   At this time, an intercalator is inserted into the nucleic acid introduced into the region 113. Regarding the step of inserting the intercalator into the nucleic acid, the intercalator is inserted into the nucleic acid in advance, and then the nucleic acid may be introduced into the region 113, or the nucleic acid is introduced into the intercalator previously accommodated in the region 113 and inserted. You may let them.

ここで、本実施形態に係る核酸電気泳動方法に用いられる核酸を含有するサンプルには、例えば、咽頭・鼻腔・膣スワブ、血液、血漿、血清、喀痰、髄液、尿、汗、又は便等の生体由来の液体が用いられる。また、上記サンプルには、細胞培養液、細菌培養液、食品中の液体、又は土壌中の液体等も用いられる。そのため、サンプル液には核酸の分析においては不要な種々のタンパク質や糖等(以下、夾雑物と呼ぶ。第2実施形態でも同様である。)も含まれることがある。従って、高効率に核酸を分析するためには、核酸を夾雑物と分離することが求められる。   Here, the sample containing the nucleic acid used in the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment includes, for example, pharynx, nasal cavity, vaginal swab, blood, plasma, serum, sputum, spinal fluid, urine, sweat, stool, etc. A liquid derived from a living body is used. In addition, a cell culture solution, a bacterial culture solution, a liquid in food, a liquid in soil, or the like is also used for the sample. Therefore, the sample solution may also contain various proteins, sugars and the like (hereinafter referred to as contaminants, which are also the same in the second embodiment) that are not necessary for nucleic acid analysis. Therefore, in order to analyze nucleic acid with high efficiency, it is required to separate the nucleic acid from impurities.

この点、本技術の関連技術としては、例えば、緩衝液等のpHを酸性(例えば、pH:2〜4等)条件にして電気泳動を行い、核酸と夾雑物とを分離する方法がある。しかしながら、このような方法では、核酸の電気泳動速度が遅くなり、核酸を濃縮しづらくなるという懸念がある。また、夾雑物にシアル酸等が含まれていたり、他の等電点が低いタンパク質が含まれていたりすると、夾雑物の等電点と核酸の等電点とが近くなるために、電気泳動をしても核酸と夾雑物とを分離しづらいという懸念もある。   In this regard, as a technique related to the present technology, for example, there is a method of performing electrophoresis under acidic conditions (for example, pH: 2 to 4) of a buffer solution or the like to separate nucleic acids and contaminants. However, in such a method, there is a concern that the electrophoresis speed of the nucleic acid is slow and it is difficult to concentrate the nucleic acid. In addition, if the contaminants contain sialic acid or other proteins with other low isoelectric points, the isoelectric point of the contaminants and the isoelectric point of the nucleic acid will be close to each other. There is also a concern that it is difficult to separate the nucleic acid and the contaminants even if it is done.

一方で、本実施形態で用いられるインターカレーターは、アニオン性官能基を有する。このようなインターカレーターが挿入された核酸のpKaは低下し、核酸の等電点も低下する。そのため、核酸と夾雑物との等電点の差を大きくすることができ、核酸の電気泳動速度が夾雑物の電気泳動速度よりも速くなる。従って、後述する本実施形態に係る電気泳動では、核酸と夾雑物とを安定に分離することが可能になる。   On the other hand, the intercalator used in the present embodiment has an anionic functional group. The pKa of the nucleic acid into which such an intercalator is inserted decreases, and the isoelectric point of the nucleic acid also decreases. Therefore, the difference in isoelectric point between the nucleic acid and the contaminant can be increased, and the electrophoresis speed of the nucleic acid becomes faster than the electrophoresis speed of the contaminant. Therefore, in the electrophoresis according to this embodiment to be described later, it is possible to stably separate nucleic acids and contaminants.

ここで、図2を参照しながら、電気泳動速度に対する等電点の影響について詳細に説明する。図2は、核酸を構成する各塩基(アデニン(図2中、Aで表す。)、グアニン(図2中、Gで表す。))、チミン(図2中、Tで表す。)、シトシン(図2中、Cで表す。))毎のpH−電荷曲線のグラフを示す。   Here, the influence of the isoelectric point on the electrophoresis speed will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows each base constituting a nucleic acid (adenine (represented by A in FIG. 2), guanine (represented by G in FIG. 2)), thymine (represented by T in FIG. 2), cytosine (represented by T). In FIG. 2, it is represented by C.) A graph of pH-charge curves for each) is shown.

図2に示すように、ここでいう、等電点とは、電荷が0になるpHを指す。いずれの塩基も、等電点に対しpHが高くなる程負電荷が大きくなる。そのため、等電点が低い物質程、核酸の電気泳動速度を速めることが可能になる。ここで、上述したように、核酸にアニオン性官能基を含有するインターカレーターを挿入することで、各塩基のpH−電荷曲線は酸性側にシフトし、等電点が低下する。各塩基の等電点については、例えば、シトシン(C)の等電点が他の塩基よりも高く、約2.5〜3であり、インターカレーターの酸解離定数が特に3以下であることで、核酸がインターカレーターに挿入された際に、核酸の電気泳動速度をより速めることができる。   As shown in FIG. 2, the isoelectric point here refers to the pH at which the charge becomes zero. In any base, the negative charge increases as the pH increases with respect to the isoelectric point. Therefore, a substance having a lower isoelectric point can increase the electrophoresis speed of nucleic acid. Here, as described above, by inserting an intercalator containing an anionic functional group into the nucleic acid, the pH-charge curve of each base is shifted to the acidic side, and the isoelectric point is lowered. Regarding the isoelectric point of each base, for example, the isoelectric point of cytosine (C) is higher than that of other bases, about 2.5 to 3, and the acid dissociation constant of the intercalator is particularly 3 or less. When the nucleic acid is inserted into the intercalator, the electrophoresis speed of the nucleic acid can be further increased.

また、pHが2〜3の緩衝液を用いることで、夾雑物に含まれるタンパク質の電気泳動をより抑制しやすくなり、核酸の電気泳動をさせることが可能になる。そのため、核酸と夾雑物とをより安定に分離し、効率良く核酸を精製することができる。   In addition, by using a buffer having a pH of 2 to 3, it becomes easier to suppress electrophoresis of proteins contained in contaminants, and it is possible to perform electrophoresis of nucleic acids. Therefore, nucleic acid and impurities can be separated more stably and the nucleic acid can be purified efficiently.

再び、図1を参照しながら本実施形態に係る核酸電気泳動方法・核酸電気泳動方法について説明する。図1(B)を参照しながら説明したように、核酸を領域113に導入した後、正極12と負極13との間に電圧を加えて緩衝液に電圧を印加し、核酸の電気泳動を行う。負に帯電した核酸はチャネル11内を正極12方向へ電気泳動される。この際、高分子ゲル14が核酸の移動を阻み、核酸を堰き止めることによって、高分子ゲル14の界面とその近傍に核酸が濃縮される(図1(C)参照)。電気泳動時間は、チャネル11のサイズに応じて適宜設定されるが、例えば10秒〜10分程度でよい。なお、高分子ゲルの「界面」とは、高分子ゲル14と領域113側に充填された緩衝液との接触面を指す。   The nucleic acid electrophoresis method / nucleic acid electrophoresis method according to this embodiment will be described again with reference to FIG. As described with reference to FIG. 1B, after nucleic acid is introduced into the region 113, a voltage is applied between the positive electrode 12 and the negative electrode 13 to apply a voltage to the buffer solution to perform electrophoresis of the nucleic acid. . The negatively charged nucleic acid is electrophoresed in the channel 11 toward the positive electrode 12. At this time, the polymer gel 14 blocks the movement of the nucleic acid and blocks the nucleic acid, so that the nucleic acid is concentrated at the interface of the polymer gel 14 and its vicinity (see FIG. 1C). The electrophoresis time is appropriately set according to the size of the channel 11 and may be, for example, about 10 seconds to 10 minutes. The “interface” of the polymer gel refers to a contact surface between the polymer gel 14 and the buffer solution filled on the region 113 side.

最後に、領域113の高分子ゲル14近傍の緩衝液をマイクロピペット2等によって吸引することによって、濃縮された核酸を回収する(図1(D)参照)。   Finally, the concentrated nucleic acid is recovered by aspirating the buffer solution near the polymer gel 14 in the region 113 with the micropipette 2 or the like (see FIG. 1D).

このように、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、核酸にアニオン性官能基を有するインターカレーターが挿入される。また、好ましくは、インターカレーターの酸解離定数は0超過3以下である。そのため、インターカレーターが挿入された核酸の負電荷を強め、核酸の等電点は低下する。特に、インターカレーターがスルホ基などの非常に酸解離定数が低い官能基を含有する場合、インターカレーターが挿入された核酸の等電点は大きく低下する。従って、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、核酸の電気泳動速度を速くすることができ、短時間で核酸を濃縮し精製することができる。なお、本技術において、核酸にインターカレーターを挿入するとは、2本鎖核酸の相補的塩基対間にインターカレーターを挿入すること、換言すればインターカレーターをインターカレートすることを指す。また、本技術では、上記2本鎖核酸には、もともとは1本鎖で構成されているものであっても、セルフハイブリダイゼーションにより部分的に2本鎖になっているものも含まれる。   Thus, according to the nucleic acid electrophoresis method according to this embodiment, an intercalator having an anionic functional group is inserted into the nucleic acid. Preferably, the acid dissociation constant of the intercalator is more than 0 and 3 or less. Therefore, the negative charge of the nucleic acid into which the intercalator is inserted is strengthened, and the isoelectric point of the nucleic acid is lowered. In particular, when the intercalator contains a functional group having a very low acid dissociation constant such as a sulfo group, the isoelectric point of the nucleic acid into which the intercalator is inserted is greatly reduced. Therefore, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, the electrophoresis speed of the nucleic acid can be increased, and the nucleic acid can be concentrated and purified in a short time. In the present technology, inserting an intercalator into a nucleic acid refers to inserting an intercalator between complementary base pairs of a double-stranded nucleic acid, in other words, intercalating the intercalator. In the present technology, the double-stranded nucleic acid includes a nucleic acid that is originally composed of a single strand but is partially double-stranded by self-hybridization.

更に、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、上述したように核酸の等電点を低下させることで、サンプル液に含有される核酸と夾雑物との等電点の差を大きくすることができる。そのため、核酸については電気泳動をさせつつ、夾雑物については電気泳動をすることを抑制することが可能になり、核酸と夾雑物とを安定に分離することができる。すなわち、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、より純度の高い核酸を精製することができる。   Furthermore, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, as described above, the difference in isoelectric point between the nucleic acid contained in the sample liquid and the contaminant is increased by lowering the isoelectric point of the nucleic acid. be able to. For this reason, it is possible to suppress electrophoresis of nucleic acids while performing electrophoresis for nucleic acids, and to stably separate nucleic acids and contaminants. That is, according to the nucleic acid electrophoresis method according to this embodiment, a nucleic acid with higher purity can be purified.

また、領域113に導入される緩衝液のpHを低くしておくこと(例えば、2〜3等)により、核酸は負電荷を有しつつ、夾雑物の負電荷は弱められた状態で核酸の電気泳動をすることが可能になり、より精度良く核酸と夾雑物とを分離することができる。   In addition, by lowering the pH of the buffer solution introduced into the region 113 (for example, 2 to 3 etc.), the nucleic acid has a negative charge while the negative charge of the contaminant is weakened. Electrophoresis can be performed, and nucleic acids and contaminants can be separated with higher accuracy.

更に、高分子ゲル14にアニオン性官能基を含有させておくことにより、負に帯電した核酸とアニオン性官能基との電気的反発力によって、核酸が高分子ゲル14の内部にまで移動することを防止できる。核酸が高分子ゲル14の内部にまで移動したり、さらに高分子ゲル14内を通過して正極12側の領域112にまで移動したりすると、回収される核酸量が減少してしまう。アニオン性官能基は酸解離定数(pKa)が1〜5であるものが好ましい。pKaが低く負電荷が大きい官能基である程、電気的反発力によって核酸の高分子ゲル14内への移動を阻止する効果が高い。   Furthermore, by allowing the polymer gel 14 to contain an anionic functional group, the nucleic acid moves to the inside of the polymer gel 14 due to the electric repulsion between the negatively charged nucleic acid and the anionic functional group. Can be prevented. When the nucleic acid moves to the inside of the polymer gel 14 or further passes through the polymer gel 14 and moves to the region 112 on the positive electrode 12 side, the amount of the recovered nucleic acid is reduced. The anionic functional group preferably has an acid dissociation constant (pKa) of 1 to 5. The functional group having a lower pKa and a larger negative charge has a higher effect of preventing the nucleic acid from moving into the polymer gel 14 by electric repulsion.

更に、領域113の高分子ゲル14近傍の緩衝液を吸引する際に、正極12と負極13に逆電圧を短時間印加することも、核酸の回収量を高めるために有効である。核酸の回収時に短時間逆電圧を印加することで、ゲルまたは透析膜の界面に存在する核酸や界面近くのゲル内部に存在する核酸を、領域113の高分子ゲル14近傍に移動させ、マイクロピペット2によって吸引、回収できる。逆電圧を印加する時間は、チャネル11のサイズに応じて適宜設定されるが、例えば1〜10秒程度でよい。   Furthermore, applying a reverse voltage to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 for a short time when sucking the buffer solution in the vicinity of the polymer gel 14 in the region 113 is also effective in increasing the amount of nucleic acid recovered. By applying a reverse voltage for a short time during the recovery of the nucleic acid, the nucleic acid existing at the interface of the gel or dialysis membrane or the nucleic acid existing inside the gel near the interface is moved to the vicinity of the polymer gel 14 in the region 113, and the micropipette. 2 can be sucked and collected. The time for applying the reverse voltage is appropriately set according to the size of the channel 11, but may be about 1 to 10 seconds, for example.

(3)核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
本実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジは、基板上に形成されたチャネル11内に導入されたモノマー溶液を光重合によって所定の形状にゲル化させて高分子ゲル14を形成し、チャネル11内にインターカレーターを収容することによって製造することができる。
(3) Method for Producing Cartridge for Nucleic Acid Electrophoresis The cartridge for nucleic acid electrophoresis according to this embodiment is obtained by gelling a monomer solution introduced into a channel 11 formed on a substrate into a predetermined shape by photopolymerization. It can be manufactured by forming a polymer gel 14 and housing an intercalator in the channel 11.

基板上へのチャネル11の成形は、例えば、ガラス製基板層のウェットエッチングやドライエッチングによって、あるいはプラスチック製基板層のナノインプリントや射出成型、切削加工によって行うことができる。なお、チャネル11はカートリッジ1上に1あるいは2以上形成することができる。   The channel 11 can be formed on the substrate by, for example, wet etching or dry etching of a glass substrate layer, or nanoimprinting, injection molding, or cutting of a plastic substrate layer. One or more channels 11 can be formed on the cartridge 1.

モノマー溶液には、アクリルアミドモノマーが好適に採用され、より好ましくはアニオン性官能基を含有するアクリルアミドモノマー、さらに好ましくは酸解離定数(pKa)が1〜5であるアニオン性官能基を含有するアクリルアミドモノマーが用いられる。モノマー溶液は、具体的には、特にアクリルアミドアルカンスルホン酸が好ましい。   In the monomer solution, an acrylamide monomer is suitably employed, more preferably an acrylamide monomer containing an anionic functional group, and more preferably an acrylamide monomer containing an anionic functional group having an acid dissociation constant (pKa) of 1 to 5. Is used. Specifically, the monomer solution is particularly preferably acrylamide alkanesulfonic acid.

正極12及び負極13については、好ましくは金(Au)または白金(Pt)をスパッタまたは蒸着することにより作製される。この点、関連技術に係るカートリッジでは、電極に白金線を用いるものがある。この場合、実験を行う度に白金線を核酸電気泳動用カートリッジ内に配置する必要が生じ、更に白金線が高価である点等も鑑みると、カートリッジを使い捨てにすることができないでいた。一方、上述したように、本実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ1では、金をスパッタまたは蒸着することにより正極12及び負極13を作製し、予めカートリッジ1に電極を作製しておくので、カートリッジ1を簡便に取り扱うことができる。また、このような核酸電気泳動用カートリッジ1については、関連技術に係る核酸電気泳動用カートリッジに比し、使い捨てにすることも可能である。従って、核酸電気泳動用カートリッジ1では、サンプルの濃縮の際にサンプルのコンタミを防止することができる。   The positive electrode 12 and the negative electrode 13 are preferably produced by sputtering or vapor deposition of gold (Au) or platinum (Pt). In this regard, some related art cartridges use platinum wires as electrodes. In this case, it is necessary to arrange the platinum wire in the cartridge for nucleic acid electrophoresis every time the experiment is performed, and the cartridge cannot be made disposable in view of the fact that the platinum wire is expensive. On the other hand, as described above, in the cartridge 1 for nucleic acid electrophoresis according to the present embodiment, the positive electrode 12 and the negative electrode 13 are prepared by sputtering or vapor deposition of gold, and the electrodes are prepared in advance in the cartridge 1. 1 can be handled easily. Further, such a cartridge 1 for nucleic acid electrophoresis can be made disposable as compared with the cartridge for nucleic acid electrophoresis according to the related art. Therefore, in the cartridge 1 for nucleic acid electrophoresis, sample contamination can be prevented when the sample is concentrated.

2.本技術の第2実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ、核酸電気泳動方法、及び核酸電気泳動用カートリッジの製造方法 2. Nucleic acid electrophoresis cartridge, nucleic acid electrophoresis method, and nucleic acid electrophoresis cartridge manufacturing method according to second embodiment of the present technology

(1)核酸電気泳動用カートリッジ
図1は、本技術の第1実施形態で説明したものと同様に、第2実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジの構成と、該カートリッジを用いた核酸電気泳動方法の手順を説明する模式図である。ここではまず、本技術の第2実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジの構成について図1(A)を参照しながら説明する。
(1) Cartridge for Nucleic Acid Electrophoresis FIG. 1 shows the configuration of a cartridge for nucleic acid electrophoresis according to the second embodiment and the nucleic acid electrophoresis using the cartridge, as described in the first embodiment of the present technology. It is a schematic diagram explaining the procedure of a method. Here, first, the configuration of the cartridge for nucleic acid electrophoresis according to the second embodiment of the present technology will be described with reference to FIG.

図1(A)中、符号1で示す核酸電気泳動用カートリッジは、基板上に形成されたチャネル11と、チャネル11の両端にそれぞれ配された正極12と負極13とを有する。チャネル11内には液体が導入可能とされており、チャネル11の正極12と負極13との間には高分子ゲル14が配されている。また、正極12と負極13には電源Vが接続され、チャネル11に導入された液体に電圧を印加/解除できるよう構成されている。また、チャネル11には、核酸を含有するサンプル液中の夾雑物のカルボキシル基と脱水縮合反応をする化合物と、緩衝液とが収容されている。このように、本実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジでは、上述した本技術の第1実施形態と比し、チャネル11、正極12、負極13、及び高分子ゲル14については、実質的に同一のものである。そのため、本実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジでは、上記脱水縮合反応をする化合物及び緩衝液について主に説明する。   In FIG. 1A, a cartridge for nucleic acid electrophoresis denoted by reference numeral 1 has a channel 11 formed on a substrate, and a positive electrode 12 and a negative electrode 13 respectively disposed at both ends of the channel 11. A liquid can be introduced into the channel 11, and a polymer gel 14 is disposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 13 of the channel 11. Further, a power source V is connected to the positive electrode 12 and the negative electrode 13 so that a voltage can be applied / released to the liquid introduced into the channel 11. Further, the channel 11 accommodates a compound that undergoes a dehydration condensation reaction with a carboxyl group of impurities in the sample solution containing nucleic acid, and a buffer solution. As described above, in the cartridge for nucleic acid electrophoresis according to this embodiment, the channel 11, the positive electrode 12, the negative electrode 13, and the polymer gel 14 are substantially the same as in the first embodiment of the present technology described above. belongs to. Therefore, in the cartridge for nucleic acid electrophoresis according to this embodiment, the compound and buffer solution that perform the dehydration condensation reaction will be mainly described.

脱水縮合反応をする化合物は、核酸を含有するサンプル中の夾雑物のタンパク質のカルボキシル基と脱水縮合反応をすることが可能であれば、特に限定されるものではない。上記化合物としては、好ましくはカルボキシル基と脱水縮合反応をする第1のカチオン性官能基と、核酸の電気泳動の際にイオン状態で存する第2のカチオン性官能基とを有する。すなわち、上記化合物と夾雑物中のタンパク質等との脱水縮合反応後においても、上記化合物の一部の官能基がイオン状態で電気泳動されることが好ましい。   The compound that undergoes the dehydration condensation reaction is not particularly limited as long as it can undergo a dehydration condensation reaction with the carboxyl group of the protein of the contaminant in the sample containing the nucleic acid. The compound preferably has a first cationic functional group that undergoes a dehydration condensation reaction with a carboxyl group, and a second cationic functional group that exists in an ionic state during electrophoresis of nucleic acids. That is, it is preferable that some functional groups of the compound are electrophoresed in an ionic state even after a dehydration condensation reaction between the compound and a protein in a contaminant.

また、上記化合物は、1又は複数のアミノ基を含有し、夾雑物のタンパク質中のカルボキシル基とアミド結合することが好ましい。   The compound preferably contains one or more amino groups and is amide-bonded to a carboxyl group in a protein of a contaminant.

上記化合物の具体例としては、例えば、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、エタノールアミン、エチレンジアミン等が挙げられる。   Specific examples of the compound include N-hydroxysuccinimide (NHS), ethanolamine, and ethylenediamine.

また、チャネル11には、上記脱水縮合反応用の縮合剤が収容されていることが好ましい。縮合剤は、カルボジイミド系化合物であることが好ましい。縮合剤の具体例としては、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルフォリニウムクロリド(DMT−MM)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、又はジイソピルカルボジイミド(DIC)等が挙げられる。   The channel 11 preferably contains the condensing agent for the dehydration condensation reaction. The condensing agent is preferably a carbodiimide compound. Specific examples of the condensing agent include 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC), 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)- Examples include 4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM), dicyclohexylcarbodiimide (DCC), and diisopropylcarbodiimide (DIC).

また、核酸電気泳動用カートリッジのチャネル11には、更に緩衝液が収容されていることが好ましい。緩衝液のpHは、特に限定されるものではないが、3〜4とすることが好適である。また、緩衝液のpHを、4〜5とすることも好適である。また、緩衝液のpHを、5〜6とすることも好適である。また、緩衝液のpHを、6〜7とすることも好適である。更に、緩衝液のpHを、7〜8とすることも好適である。また、緩衝液は、カルボキシル基又はアミノ基を含まないことも好適である。緩衝液としては、例えば、グリシン−塩酸緩衝液(pH:2.0〜3.0)、クエン酸緩衝液(pH:3.0〜6.0)、酢酸緩衝液(pH:3.0〜5.5)、クエン酸−リン酸緩衝液(pH:2.5〜7.0)、トリス(pH:7.2−9.0)、MES(pH3.0〜7.0)、bis−tris(pH5.0〜7.0)、PBS(pH5.0〜8.0)等が挙げられる。   Further, the channel 11 of the cartridge for nucleic acid electrophoresis preferably further contains a buffer solution. The pH of the buffer solution is not particularly limited, but is preferably 3-4. It is also preferable that the pH of the buffer is 4 to 5. It is also preferable that the pH of the buffer is 5-6. It is also preferable that the pH of the buffer solution is 6-7. Furthermore, it is also preferable that the pH of the buffer is 7-8. It is also preferable that the buffer solution does not contain a carboxyl group or an amino group. Examples of the buffer solution include glycine-hydrochloric acid buffer solution (pH: 2.0 to 3.0), citrate buffer solution (pH: 3.0 to 6.0), and acetate buffer solution (pH: 3.0 to 3.0). 5.5), citrate-phosphate buffer (pH: 2.5-7.0), Tris (pH: 7.2-9.0), MES (pH 3.0-7.0), bis- Examples include tris (pH 5.0 to 7.0), PBS (pH 5.0 to 8.0), and the like.

(2)核酸電気泳動方法
次に、本実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジ1を用いた核酸電気泳動方法の手順について図1(B)〜(D)を参照しながら説明する。
(2) Nucleic Acid Electrophoresis Method Next, the procedure of the nucleic acid electrophoresis method using the cartridge 1 for nucleic acid electrophoresis according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、チャネル11の高分子ゲル14と負極13との間の領域113に核酸を含むサンプルを導入する(図1(B)参照)。このとき、チャネル11内には電気泳動用の緩衝液を満たしておく。また、チャネル11の高分子ゲル14と負極13との間の領域113に上記化合物も収容しておく。   First, a sample containing nucleic acid is introduced into a region 113 between the polymer gel 14 of the channel 11 and the negative electrode 13 (see FIG. 1B). At this time, the channel 11 is filled with a buffer solution for electrophoresis. Further, the compound is also accommodated in a region 113 between the polymer gel 14 and the negative electrode 13 of the channel 11.

この際、領域113に導入される核酸を含有するサンプル液には、夾雑物が含まれており、夾雑物中のタンパク質のカルボキシル基が上記化合物と脱水縮合反応をする。サンプル液と上記化合物とを脱水縮合反応させる工程については、領域113に予め収容された上記化合物にサンプル液を導入することにより行われてもよいし、予め上記化合物とサンプル液とを反応させてから、サンプル液を領域113に導入してもよい。   At this time, the sample liquid containing the nucleic acid introduced into the region 113 contains impurities, and the carboxyl group of the protein in the impurities undergoes a dehydration condensation reaction with the above compound. The step of subjecting the sample liquid and the compound to a dehydration condensation reaction may be performed by introducing the sample liquid into the compound previously stored in the region 113, or by reacting the compound and the sample liquid in advance. From this, the sample liquid may be introduced into the region 113.

このように、サンプル液に含まれる夾雑物のタンパク質と上記化合物との脱水縮合反応により、上記タンパク質の負電荷は弱められた状態となり、等電点が高くなる。これにより、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、本技術の第1実施形態に係る核酸電気泳動方法と同様に、サンプル液に含まれる核酸と夾雑物との等電点の差を大きくすることが可能になる。   In this manner, the negative charge of the protein is weakened and the isoelectric point is increased by the dehydration condensation reaction between the contaminant protein contained in the sample solution and the compound. Thereby, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, the difference in isoelectric point between the nucleic acid contained in the sample liquid and the contaminants can be determined as in the nucleic acid electrophoresis method according to the first embodiment of the present technology. It becomes possible to enlarge.

続いて行われる、図1(C)及び図1(D)に示すような核酸の濃縮及び精製の方法については、上述した本技術の第1実施形態に係る核酸の電気泳動方法及び濃縮精製方法と実質的に同様にして行われる。   Subsequently, the method for concentrating and purifying nucleic acid as shown in FIGS. 1 (C) and 1 (D) will be described. The method for electrophoresis and concentration and purification of nucleic acid according to the first embodiment of the present technology described above. And substantially the same.

このように、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、核酸を含有するサンプル液中の夾雑物に含まれるタンパク質が、上記化合物と脱水縮合反応をしている。そのため、上記化合物と脱水縮合反応をしたタンパク質の負電荷は弱められ、タンパク質の等電点は高くなる。特に、上記化合物が複数のカチオン性官能基を含有する場合、上記化合物と脱水縮合反応をしたタンパク質の等電点は大幅に高くなる。従って、核酸の電気泳動を実行しても、夾雑物は負極側から正極側には泳動しにくくなる。このようにして、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、核酸と夾雑物との等電点の差を大きくすることができ、サンプル液中の核酸を電気泳動することで、核酸と夾雑物とを安定に分離することができる。すなわち、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、より純度の高い核酸を精製することができる。   Thus, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, the protein contained in the impurities in the sample solution containing the nucleic acid undergoes a dehydration condensation reaction with the above compound. Therefore, the negative charge of the protein that has undergone dehydration condensation reaction with the above compound is weakened, and the isoelectric point of the protein is increased. In particular, when the compound contains a plurality of cationic functional groups, the isoelectric point of a protein that has undergone a dehydration condensation reaction with the compound is significantly increased. Therefore, even when nucleic acid electrophoresis is performed, impurities are less likely to migrate from the negative electrode side to the positive electrode side. Thus, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, the difference in isoelectric point between the nucleic acid and the contaminant can be increased. Contaminants can be stably separated. That is, according to the nucleic acid electrophoresis method according to this embodiment, a nucleic acid with higher purity can be purified.

また、領域113に導入される緩衝液のpHを低くしておくことによっても、核酸は負電荷を有し、且つ夾雑物は負電荷を有さない状態で電気泳動をすることが可能になり、より精度良く核酸と夾雑物とを分離することができる。すなわち、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、核酸の濃縮率をより向上させることができる。また、本実施形態に係る核酸電気泳動方法によれば、濃縮の時間を短縮することができる。このような核酸電気泳動方法を用いることで、核酸増幅反応を精度良く行うことができる。   In addition, by reducing the pH of the buffer solution introduced into the region 113, it becomes possible to perform electrophoresis in a state where the nucleic acid has a negative charge and the contaminant does not have a negative charge. Thus, nucleic acids and contaminants can be separated with higher accuracy. That is, according to the nucleic acid electrophoresis method according to this embodiment, the concentration rate of nucleic acid can be further improved. In addition, according to the nucleic acid electrophoresis method according to the present embodiment, the concentration time can be shortened. By using such a nucleic acid electrophoresis method, the nucleic acid amplification reaction can be performed with high accuracy.

また、夾雑物中のタンパク質がN−ヒドロキシスクシンイミドと反応することでアミド結合を形成した場合、更に、エタノールアミン等の他のアミン官能基を有する化合物がN−ヒドロキシスクシンイミドに置き換わり、上記タンパク質と結合することができる。上記タンパク質とN−ヒドロキシスクシンイミドとは比較的弱く結合しているため、上記他のアミン官能基を有する化合物としては、適宜選択することが可能である。   In addition, when a protein in a contaminant reacts with N-hydroxysuccinimide to form an amide bond, a compound having another amine functional group such as ethanolamine is replaced with N-hydroxysuccinimide and binds to the protein. can do. Since the protein and N-hydroxysuccinimide are relatively weakly bonded, the compound having the other amine functional group can be appropriately selected.

(3)核酸電気泳動用カートリッジの製造方法
本実施形態に係る核酸濃縮精製用カートリッジは、基板上に形成されたチャネル11内に導入されたモノマー溶液を光重合によって所定の形状にゲル化させて高分子ゲル14を形成し、チャネル11内に上記化合物を収容することによって製造することができる。その他、チャネル11の成形等に関しては、上述した本技術の第1の実施形態に係る核酸電気泳動用カートリッジの製造方法と実質的に同様に行われる。
(3) Method for Producing Cartridge for Nucleic Acid Electrophoresis The nucleic acid concentration and purification cartridge according to this embodiment is obtained by gelling a monomer solution introduced into a channel 11 formed on a substrate into a predetermined shape by photopolymerization. It can be produced by forming a polymer gel 14 and housing the compound in the channel 11. In addition, the molding of the channel 11 and the like are performed in substantially the same manner as the method for manufacturing the cartridge for nucleic acid electrophoresis according to the first embodiment of the present technology described above.

以上、各実施形態について説明してきたが、第1実施形態で説明したインターカレーターと、第2実施形態で説明した脱水縮合剤とは、本技術において併用されてもよい。すなわち、核酸についてはインターカレーターと結合させ、且つサンプル液中の夾雑物のタンパク質についてはN−ヒドロキシスクシンイミド等と結合させることで、電気泳動をし、核酸の濃縮をしてもよい。インターカレーターと脱水縮合反応をする化合物とが併用されることで、夾雑物の除去効率と核酸濃縮効率の双方を上げることができるため、より短時間且つ高効率に核酸の濃縮及びをすることができる。   As mentioned above, although each embodiment has been described, the intercalator described in the first embodiment and the dehydrating condensing agent described in the second embodiment may be used together in the present technology. That is, the nucleic acid may be bound to an intercalator, and the contaminating protein in the sample solution may be bound to N-hydroxysuccinimide or the like for electrophoresis to concentrate the nucleic acid. The combined use of an intercalator and a compound that undergoes a dehydration condensation reaction can increase both the removal efficiency of contaminants and the nucleic acid concentration efficiency, so that nucleic acids can be concentrated and concentrated in a shorter time and with higher efficiency. it can.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸電気泳動方法。
(2)上記インターカレーターの酸解離定数は、0より大きく3以下である上記(1)記載の核酸電気泳動方法。
(3)上記官能基は、スルホ基である上記(1)又は(2)に記載の核酸電気泳動方法。
(4)緩衝液が充填されたチャネルの両端に電圧を印加し、チャネル内の所定箇所に導入された上記核酸を電気泳動させ、正極端へ移動する核酸を堰き止める手順を含む、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の核酸電気泳動方法。
(5)上記緩衝液のpHが5以下である、上記(4)のいずれかに記載の核酸電気泳動方法。
(6)上記緩衝液のpHが4以下である、上記(5)のいずれかに記載の核酸電気泳動方法。
(7)上記緩衝液のpHが3以下である、上記(6)のいずれかに記載の核酸電気泳動方法。
(8)アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸濃縮精製方法。
(9)液体を導入可能なチャネルが形成され、物質を堰き止める堰止部がチャネルの所定箇所に配され、チャネルの両端に電極が配されており、アニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターと、緩衝液とが堰止部と負極端との間に収容されている核酸電気泳動用カートリッジ。
(10)基板上に形成されたチャネル内に導入されたモノマー溶液を光重合によって所定の形状にゲル化させて前記高分子ゲルを形成する工程と、チャネル内にアニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターを収容する工程と、を含む核酸電気泳動用カートリッジの製造方法。
In addition, this technique can also take the following structures.
(1) A nucleic acid electrophoresis method including a procedure for electrophoresis of a nucleic acid into which an intercalator having an anionic functional group is inserted.
(2) The nucleic acid electrophoresis method according to (1), wherein the acid dissociation constant of the intercalator is greater than 0 and 3 or less.
(3) The nucleic acid electrophoresis method according to (1) or (2), wherein the functional group is a sulfo group.
(4) including a step of applying a voltage to both ends of a channel filled with a buffer solution, causing electrophoresis of the nucleic acid introduced at a predetermined position in the channel, and damaging the nucleic acid moving to the positive electrode end (1 The nucleic acid electrophoresis method according to any one of (1) to (3).
(5) The nucleic acid electrophoresis method according to any one of (4), wherein the pH of the buffer solution is 5 or less.
(6) The nucleic acid electrophoresis method according to any one of (5), wherein the pH of the buffer solution is 4 or less.
(7) The nucleic acid electrophoresis method according to any one of (6), wherein the pH of the buffer solution is 3 or less.
(8) A method for concentrating and purifying nucleic acid, comprising a step of electrophoresis of a nucleic acid into which an intercalator having an anionic functional group is inserted.
(9) A channel into which a liquid can be introduced is formed, a blocking portion for blocking a substance is disposed at a predetermined position of the channel, electrodes are disposed at both ends of the channel, and an anionic functional group is inserted into a nucleic acid. A cartridge for nucleic acid electrophoresis in which a possible intercalator and a buffer solution are accommodated between a damming portion and a negative electrode end.
(10) forming a polymer gel by photopolymerization of a monomer solution introduced into a channel formed on a substrate to form a polymer gel; and a nucleic acid having an anionic functional group in the channel A method for producing a cartridge for nucleic acid electrophoresis, comprising a step of accommodating an intercalator that can be inserted into the cartridge.

1.核酸電気泳動用カートリッジの製造
PMMA製基板に、幅5mm、長さ60mm、深さ2mmのチャネルを形成した。チャネルの両端には、白金線(径0.5mm、長さ10mm、株式会社ニラコ)により形成した正極及び負極を配した。このチャネルに、「表1」及び「表2」に従って調製したアクリルアミド溶液(溶液2)を充填した。共焦点レーザ走査顕微鏡(オリンパス、FV1000)を用いてアクリルアミドの光重合を行い、チャネル内に幅5mm、長さ3mmの高分子ゲルを形成した。その後、重合していないアクリルアミド溶液を電気泳動用緩衝液(1×TBE)に置換した。
1. Manufacture of cartridges for nucleic acid electrophoresis
A channel having a width of 5 mm, a length of 60 mm, and a depth of 2 mm was formed on a PMMA substrate. A positive electrode and a negative electrode formed with platinum wires (diameter 0.5 mm, length 10 mm, Nilaco Co., Ltd.) were disposed at both ends of the channel. This channel was filled with an acrylamide solution (solution 2) prepared according to “Table 1” and “Table 2”. Photopolymerization of acrylamide was performed using a confocal laser scanning microscope (Olympus, FV1000) to form a polymer gel having a width of 5 mm and a length of 3 mm in the channel. Thereafter, the unpolymerized acrylamide solution was replaced with an electrophoresis buffer (1 × TBE).

2.サンプル液の調整
作製した核酸電気泳動用カートリッジに導入するサンプル液(実施例1)は表3に示す条件で調整した。核酸としては、サケ精子(終濃度:0.1mg/mL)を用いた。緩衝液としては、グリシン塩酸緩衝液(pH:2.2)(終濃度:50mM)を用いた。また、アントラキノン-2,6-ジスルホン酸二ナトリウム(終濃度:1mM)をインターカレーターとして用いた。また、SYBR(登録商標)GREENIを蛍光試薬として用いた。また、比較例1として、アントラキノン-2,6-ジスルホン酸二ナトリウムを用いる代わりに蒸留水を用いた以外は、実施例1と同一の条件で調製したサンプル液も準備した。
2. Preparation of sample solution The sample solution (Example 1) to be introduced into the prepared cartridge for nucleic acid electrophoresis was adjusted under the conditions shown in Table 3. Salmon sperm (final concentration: 0.1 mg / mL) was used as the nucleic acid. As the buffer, glycine hydrochloride buffer (pH: 2.2) (final concentration: 50 mM) was used. Anthraquinone-2,6-disulfonate disodium (final concentration: 1 mM) was used as an intercalator. SYBR (registered trademark) GREENI was used as a fluorescent reagent. In addition, as Comparative Example 1, a sample solution prepared under the same conditions as Example 1 was prepared except that distilled water was used instead of using anthraquinone-2,6-disulfonic acid disodium.

また、実施例2として、実施例1に比し、グリシン塩酸緩衝液(pH:2.2)(終濃度:50mM)を用いる代わりに酢酸緩衝液(pH:4.0)(終濃度:50mM)を用いた以外は同一の条件で調製したサンプル液も準備した。更に、比較例2として、実施例2と比し、アントラキノン-2,6-ジスルホン酸二ナトリウムを用いる代わりに蒸留水を用いた以外は同一の条件で調製したサンプル液も準備した。   Further, as Example 2, as compared with Example 1, instead of using glycine hydrochloride buffer (pH: 2.2) (final concentration: 50 mM), acetate buffer (pH: 4.0) (final concentration: 50 mM) A sample solution prepared under the same conditions except that was used was also prepared. Further, as Comparative Example 2, as compared with Example 2, a sample solution prepared under the same conditions except that distilled water was used instead of using anthraquinone-2,6-disulfonic acid disodium was also prepared.

3.核酸の電気泳動(1)
作製した核酸電気泳動用カートリッジを用いて核酸の濃縮を行った。チャネルの高分子ゲルと負極側との間に、調製したサンプル液(実施例1、2、比較例1、2の条件で調製した4種類のサンプル液)を500μl導入した。電極に電圧を印加し、75V,1mAにて電気泳動を行い、移動するサンプルを共焦点レーザ走査顕微鏡により観察した。
3. Nucleic acid electrophoresis (1)
Nucleic acid was concentrated using the prepared cartridge for nucleic acid electrophoresis. 500 μl of the prepared sample solutions (four kinds of sample solutions prepared under the conditions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2) were introduced between the polymer gel of the channel and the negative electrode side. A voltage was applied to the electrode, electrophoresis was performed at 75 V and 1 mA, and the moving sample was observed with a confocal laser scanning microscope.

図3は、実施例1(図中、pH2.2 Anthraquinone-2,6-disulfonateと示されているもの)及び比較例1(図中、pH2.2 negative controlと示されているもの)のサンプル液を用いた場合における電気泳動開始後のゲル界面の蛍光強度の経時変化を示すグラフである。図3では、横軸は時間(分)を表し、縦軸は蛍光強度を表す。また、図4は、実施例2(図中、pH4.0 Anthraquinone-2,6-disulfonateと示されているもの)及び比較例2(図中、pH4.0 negative controlと示されているもの)のサンプル液を用いた場合における電気泳動開始後のゲル界面の蛍光強度の経時変化を示すグラフである。図4でも、図3と同様に、横軸は時間(分)を表し、縦軸は蛍光強度を表す。   FIG. 3 is a sample of Example 1 (shown as pH 2.2 Anthraquinone-2,6-disulfonate in the figure) and Comparative Example 1 (shown as pH 2.2 negative control in the figure). It is a graph which shows a time-dependent change of the fluorescence intensity of the gel interface after the electrophoresis start in the case of using a liquid. In FIG. 3, the horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents fluorescence intensity. 4 shows Example 2 (shown as pH 4.0 Anthraquinone-2,6-disulfonate in the figure) and Comparative Example 2 (shown as pH 4.0 negative control in the figure). It is a graph which shows a time-dependent change of the fluorescence intensity of the gel interface after the start of electrophoresis in the case of using this sample liquid. In FIG. 4, as in FIG. 3, the horizontal axis represents time (minutes) and the vertical axis represents fluorescence intensity.

図3に示すように、pH2.2の緩衝液を用いた場合、インターカレーターを用いた実施例1では、インターカレーターを用いていない比較例1に対し、核酸の電気泳動開始1分後で、約2倍の濃縮倍率を実現することができた。また、図4に示すように、pH4.0の緩衝液を用いた場合も、インターカレーターを用いた実施例2では、インターカレーターを用いていない比較例1に対し、核酸の電気泳動開始1分後で、約2倍の濃縮倍率を実現することができた。これにより、負電荷をもつインターカレーターを核酸に挿入させることで、短時間で酸性緩衝液中における核酸の高い濃縮倍率を実現できることが実証された。また、核酸の電気泳動速度を速めることで、核酸と夾雑物中のタンパク質との電気泳動速度の差を大きくし、核酸と夾雑物とを安定に分離することが可能であることも実証された。   As shown in FIG. 3, in the case of using a buffer solution of pH 2.2, in Example 1 using an intercalator, compared to Comparative Example 1 not using an intercalator, 1 minute after the start of electrophoresis of nucleic acids, A concentration factor of about 2 times could be realized. In addition, as shown in FIG. 4, even when a pH 4.0 buffer solution was used, in Example 2 using an intercalator, compared to Comparative Example 1 using no intercalator, 1 minute of starting electrophoresis of nucleic acid. Later, a concentration factor of about 2 was achieved. Thus, it was demonstrated that a high concentration ratio of nucleic acid in an acidic buffer solution can be realized in a short time by inserting an intercalator having a negative charge into the nucleic acid. It was also demonstrated that by increasing the electrophoresis speed of nucleic acids, it is possible to increase the difference in electrophoresis speed between nucleic acids and proteins in contaminants, and to stably separate nucleic acids and contaminants. .

電気泳動終了後、電極に逆電圧(75V, 1mA)を10秒間印加し、濃縮されたサンプルをゲル界面から遊離させた。内部を陰圧にしたマイクロピペット用カートリッジをゲル界面に接触させるようにして、10μlの濃縮サンプルを回収した。   After the completion of electrophoresis, a reverse voltage (75 V, 1 mA) was applied to the electrode for 10 seconds to release the concentrated sample from the gel interface. A micropipette cartridge with negative pressure inside was brought into contact with the gel interface, and 10 μl of the concentrated sample was collected.

4.核酸の電気泳動(2)
ここでは、実施例3、4として、タンパク質を脱水縮合反応させた後、等電点電気泳動をすることによる、タンパク質の等電点の変化を分析した。タンパク質としては、Bovine Serum Albumin (BSA) (pI=4.9) 1mg/mL(実施例3)又はα1-acid glycoprotein (AGP) (pI=2.7) 1mg/mL(実施例4)を用いた。脱水縮合反応に必要な物質には NHS 5mM、EDC 20mM、ethanolamine 50mM、又はethylenediamine 50mMを用いた。緩衝液としては、TBE (pH8.5)、MES (pH4.0)、MES (pH5.0)、Bis-Tris (pH6.5)、又はBis-Tris(pH5.5)を用いた。
4). Nucleic acid electrophoresis (2)
Here, as Examples 3 and 4, changes in the isoelectric point of the protein due to isoelectric focusing after the protein was dehydrated and condensed were analyzed. As the protein, Bovine Serum Albumin (BSA) (pI = 4.9) 1 mg / mL (Example 3) or α1-acid glycoprotein (AGP) (pI = 2.7) 1 mg / mL (Example 4) was used. NHS 5mM, EDC 20mM, ethanolamine 50mM, or ethylenediamine 50mM was used as a substance necessary for the dehydration condensation reaction. As the buffer, TBE (pH 8.5), MES (pH 4.0), MES (pH 5.0), Bis-Tris (pH 6.5), or Bis-Tris (pH 5.5) was used.

インキュベートについては、室温で1時間行った。そして、脱水縮合反応をしたサンプル10uL(実施例3、4)、ネガティブコントロールとして脱水縮合反応を行っていないタンパク質BSA 1mg、AGP 1mg(比較例3、4)、及びIEF Marker pI 3-10 (Invitrogen) を等電点電気泳動した。   Incubation was performed at room temperature for 1 hour. Then, 10 uL of the sample subjected to the dehydration condensation reaction (Examples 3 and 4), 1 mg of protein BSA not subjected to the dehydration condensation reaction as negative control, 1 mg of AGP (Comparative Examples 3 and 4), and IEF Marker pI 3-10 (Invitrogen) ) Was subjected to isoelectric focusing.

図5は、BSAを用いて等電点電気泳動した結果を示す(実施例3)。また、図6は、AGPを用いて等電点電気泳動した結果を示す(実施例4)。   FIG. 5 shows the results of isoelectric focusing using BSA (Example 3). FIG. 6 shows the results of isoelectric focusing using AGP (Example 4).

図5及び図6に示すように、脱水縮合反応を行っていないネガティブコントロール下では、タンパク質のバンドが所定の位置に観察される。一方、脱水縮合反応を行ったサンプルでは、脱水縮合反応を行っていないタンパク質に比し、所定の位置のバンドの濃度が減少しているもの、バンドの位置がゲルの上部に移動しているもの、又は等電点電気泳動のゲルの中に電気泳動されずに観察できないものがあった。これらの結果から、タンパク質は脱水縮合反応により、等電点が大きくなっていることが実証された。すなわち、核酸と夾雑物中のタンパク質との電気泳動速度の差を大きくし、核酸と夾雑物とを安定に分離することが可能であることが実証された。   As shown in FIGS. 5 and 6, a protein band is observed at a predetermined position under a negative control in which dehydration condensation reaction is not performed. On the other hand, in the sample subjected to the dehydration condensation reaction, the concentration of the band at the predetermined position is decreased compared to the protein not subjected to the dehydration condensation reaction, or the band position is moved to the upper part of the gel. There were some gels of isoelectric focusing that could not be observed without electrophoresis. From these results, it was demonstrated that the isoelectric point of the protein was increased by the dehydration condensation reaction. That is, it was demonstrated that the difference in electrophoresis speed between the nucleic acid and the protein in the contaminant can be increased, and the nucleic acid and the contaminant can be stably separated.

そして、通常の核酸の電気泳動に用いる電気泳動緩衝液(pH:6.0〜9.0)で電気泳動を行った場合、脱水縮合反応をされたサンプルはプラス電荷をもつことから陰極に泳動される。一方で、脱水縮合反応がおこらなかった核酸はマイナス電荷をもつことから陽極に泳動されることにより、核酸を精製することができる。特に、電気泳動緩衝液のpHを6.0以下、好ましくは5.0以下、より好ましくは更に酸性側のpHにすることで、脱水縮合反応がなされなかったタンパク質についても核酸との分離を行うことができ、核酸の精製度をあげることができる。   When electrophoresis is performed with an electrophoresis buffer (pH: 6.0 to 9.0) used for normal nucleic acid electrophoresis, the sample subjected to the dehydration condensation reaction has a positive charge and is migrated to the cathode. On the other hand, a nucleic acid that has not undergone dehydration condensation reaction has a negative charge, so that it can be purified by being migrated to the anode. In particular, by setting the pH of the electrophoresis buffer to 6.0 or less, preferably 5.0 or less, more preferably further to the acidic side, proteins that have not undergone dehydration condensation can be separated from nucleic acids, The purity of the nucleic acid can be increased.

本技術に係る核酸電気泳動方法は、操作が簡便であり、短時間で高効率に核酸を濃縮し精製できる。従って、PCR(Polymerase Chain Reaction)法やLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplification)法等の核酸増幅反応のための核酸濃縮処理に適用され、核酸が微量あるいは極低濃度でしか含まれないサンプル中の核酸を検出するために用いられ得る。   The nucleic acid electrophoresis method according to the present technology is simple in operation, and can concentrate and purify nucleic acids with high efficiency in a short time. Therefore, it is applied to nucleic acid concentration treatment for nucleic acid amplification reaction such as PCR (Polymerase Chain Reaction) method and LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) method. Can be used to detect.

1:カートリッジ、2:マイクロピペット、11:チャネル、12:正極、13:負極、14:高分子ゲル
1: cartridge, 2: micropipette, 11: channel, 12: positive electrode, 13: negative electrode, 14: polymer gel

Claims (10)

アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸電気泳動方法。   A nucleic acid electrophoresis method comprising a procedure for electrophoresis of a nucleic acid having an intercalator having an anionic functional group inserted therein. 前記インターカレーターの酸解離定数は、0より大きく3以下である請求項1記載の核酸電気泳動方法。   The nucleic acid electrophoresis method according to claim 1, wherein the acid dissociation constant of the intercalator is greater than 0 and 3 or less. 前記官能基は、スルホ基である請求項2記載の核酸電気泳動方法。   The nucleic acid electrophoresis method according to claim 2, wherein the functional group is a sulfo group. 緩衝液が充填されたチャネルの両端に電圧を印加し、チャネル内の所定箇所に導入された前記核酸を電気泳動させ、
正極端へ移動する核酸を堰き止める手順を含む、請求項1記載の核酸電気泳動方法。
A voltage is applied to both ends of the channel filled with the buffer solution, and the nucleic acid introduced into a predetermined position in the channel is electrophoresed,
The nucleic acid electrophoresis method according to claim 1, comprising a step of damaging the nucleic acid moving to the positive electrode end.
前記緩衝液のpHが5以下である、請求項4記載の核酸電気泳動方法。   The nucleic acid electrophoresis method according to claim 4, wherein the buffer solution has a pH of 5 or less. 前記緩衝液のpHが4以下である、請求項5記載の核酸電気泳動方法。   The nucleic acid electrophoresis method according to claim 5, wherein the buffer solution has a pH of 4 or less. 前記緩衝液のpHが3以下である、請求項6記載の核酸電気泳動方法。   The nucleic acid electrophoresis method according to claim 6, wherein the buffer solution has a pH of 3 or less. アニオン性官能基を有するインターカレーターを挿入した核酸を電気泳動させる手順を含む核酸濃縮精製方法。   A method for concentrating and purifying nucleic acid, comprising a step of electrophoresis of a nucleic acid into which an intercalator having an anionic functional group is inserted. 液体を導入可能なチャネルが形成され、物質を堰き止める堰止部がチャネルの所定箇所に配され、チャネルの両端に電極が配されており、アニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターと、緩衝液とが堰止部と負極端との間に収容されている核酸電気泳動用カートリッジ。   A channel into which a liquid can be introduced is formed, a blocking portion for blocking the substance is disposed at a predetermined position of the channel, electrodes are disposed at both ends of the channel, and an interface having an anionic functional group that can be inserted into a nucleic acid is provided. A cartridge for nucleic acid electrophoresis in which a calator and a buffer solution are accommodated between a damming portion and a negative electrode end. 基板上に形成されたチャネル内に導入されたモノマー溶液を光重合によって所定の形状にゲル化させて前記高分子ゲルを形成する工程と、
チャネル内にアニオン性官能基を有し核酸に挿入可能なインターカレーターを収容する工程と、を含む核酸電気泳動用カートリッジの製造方法。
Forming the polymer gel by gelling the monomer solution introduced into the channel formed on the substrate into a predetermined shape by photopolymerization;
A method for producing a cartridge for nucleic acid electrophoresis, comprising: an intercalator having an anionic functional group in a channel and capable of being inserted into a nucleic acid.
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