JP2013066463A - Multi-nucleic acid reaction tool and detection method using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、マルチ核酸反応具およびそれを用いた検出方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a multi-nucleic acid reaction device and a detection method using the same.
現在、遺伝子検査技術の進展に伴い、臨床現場や犯罪捜査など、様々な場面で遺伝子検査が実施されている。これらの遺伝子検査では、複数の対象遺伝子を検出し、それらの結果を総合することで初めて有用なものとなることが多い。例えば、臨床現場では病原菌特定などが行われる。その場合、患者の症状に基づいて感染が疑われる複数種の微生物、または各微生物の型が判定される。それにより、診断が行われる。犯罪捜査現場では、例えば、個人特定などが行われる。その場合、全ての人がそのゲノム上に持っている複数の遺伝子座における繰り返し配列について、繰り返しの回数が特定される。特定された複数の遺伝子座における繰り返し数から総合的に個人を特定する。それにより、高確率で個人を特定することができる。このように複数の対象遺伝子を検出する技術が非常に重要なものとなっている。 Currently, with the advancement of genetic testing technology, genetic testing is being carried out in various situations such as clinical practice and criminal investigation. These genetic tests often become useful only when a plurality of target genes are detected and the results are combined. For example, pathogens are identified in clinical settings. In that case, a plurality of types of microorganisms suspected of being infected or the type of each microorganism is determined based on the patient's symptoms. Thereby, diagnosis is performed. At the crime investigation site, for example, individual identification is performed. In that case, the number of repetitions is specified for the repetitive sequences at a plurality of loci possessed by all persons on the genome. Individuals are comprehensively identified from the number of repetitions at a plurality of identified loci. Thereby, an individual can be specified with high probability. Thus, a technique for detecting a plurality of target genes has become very important.
従来、複数の対象遺伝子を検出する場合、初めに特定の反応容器内で試料核酸の増幅が行われる。その後、得られた増幅産物についての検出が更なる検出用の反応装置内において行われる。 Conventionally, when detecting a plurality of target genes, sample nucleic acid is first amplified in a specific reaction vessel. Thereafter, detection of the obtained amplification product is performed in a reaction apparatus for further detection.
増幅は、主に次の複数または1つの反応容器内で行われる。複数の反応容器内で増幅を行う場合には、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器がそれぞれ用意される。1つの反応容器内で増幅を行う場合には、全ての対象遺伝子を検出するための試薬が1つの反応容器に収納されて、マルチ核酸増幅反応が行われる。検出されるべき核酸の検出は、一般的には、増幅産物をDNAチップや電気泳動などに供することにより行われる。 Amplification takes place mainly in the next plurality or one reaction vessel. When amplification is performed in a plurality of reaction containers, reaction containers for amplifying each target gene are prepared. When amplification is performed in one reaction container, reagents for detecting all target genes are stored in one reaction container, and a multi-nucleic acid amplification reaction is performed. The detection of the nucleic acid to be detected is generally performed by subjecting the amplification product to a DNA chip or electrophoresis.
本発明が解決しようとする課題は、1つの反応場において、複数種類の標的配列を複数種類のプライマーセットを用いて同時に独立して増幅反応させ、前記プライマーセットのそれぞれの増幅産物について独立して目的核酸の有無または量を決定することのできるマルチ核酸反応具およびそれを使用する目的核酸検出方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that, in one reaction field, a plurality of types of target sequences are simultaneously and independently amplified using a plurality of types of primer sets, and each amplification product of the primer set is independently determined. It is an object to provide a multi-nucleic acid reaction device capable of determining the presence or absence or amount of a target nucleic acid and a target nucleic acid detection method using the same.
実施形態のマルチ核酸反応具は、支持体と複数種類のプライマーセットと目的配列の相補配列を含むプローブ核酸とを具備する。支持体は液相の反応場を支持するように構成される。複数種類のプライマーセットは、液相により反応場が形成された際に、反応場に接する支持体の少なくとも1つの面の互いに独立した固定化領域に種類毎に遊離可能に固定される。複数種類のプライマーセットは、そのそれぞれに対応する標的配列を増幅するように構成される。プローブ核酸は、プライマー固定化領域と同じ位置かその近傍のプローブ固定化領域に固定される。プローブ核酸についてのハイブリダイズ信号は、プローブ固定化領域毎に独立して検出可能に配置される。 The multi-nucleic acid reaction device of the embodiment includes a support, a plurality of types of primer sets, and a probe nucleic acid including a complementary sequence of a target sequence. The support is configured to support a liquid phase reaction field. When a reaction field is formed by a liquid phase, a plurality of types of primer sets are releasably immobilized for each kind in an immobilization region independent from each other on at least one surface of a support in contact with the reaction field. The plurality of types of primer sets are configured to amplify target sequences corresponding to the respective primer sets. The probe nucleic acid is immobilized at the probe immobilization region at the same position as or near the primer immobilization region. The hybridization signal for the probe nucleic acid is arranged so as to be independently detectable for each probe immobilization region.
以下に、図面を参照しながら、種々の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。 Various embodiments will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected to a common structure through embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, each drawing is a schematic diagram for promoting the embodiment and its understanding, and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual device, but these are considered in consideration of the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate.
1.定義
「マルチ核酸増幅」とは、増幅されるべき複数種類の標的配列を同時に増幅することをいう。「増幅」とは、プライマーセットを用いて鋳型核酸を連続して複製する工程をいう。使用可能な増幅法は、プライマーセットを用いて標的核酸を増幅する方法であれはよく、これらに限定するものではないが、例えば、PCR増幅、LAMP増幅、RT−LAMP増幅、SMAP増幅、ICAN増幅、SDA増幅、NASBA増幅、RCA増幅、LCA増幅、TMA増幅、プライマーエクステンション(伸長)、Invader、bDNA法およびPALSAR法などを含む。
1. Definitions “Multinucleic acid amplification” refers to the simultaneous amplification of multiple types of target sequences to be amplified. “Amplification” refers to a step of continuously replicating a template nucleic acid using a primer set. The amplification method that can be used may be a method of amplifying a target nucleic acid using a primer set, and is not limited thereto. For example, PCR amplification, LAMP amplification, RT-LAMP amplification, SMAP amplification, ICAN amplification , SDA amplification, NASBA amplification, RCA amplification, LCA amplification, TMA amplification, primer extension (extension), Invader, bDNA method, PALSAR method and the like.
「標的配列」とは、プライマーセットにより増幅しようとする配列をいい、使用されるプライマーが結合する領域をも含む。 “Target sequence” refers to a sequence to be amplified by a primer set, and includes a region to which a primer to be used binds.
「標的核酸」とは、標的配列を少なくとも含む配列であり、使用されるプライマーセットにより鋳型として使用される核酸であり、「鋳型核酸」とも称する。 A “target nucleic acid” is a sequence that includes at least a target sequence, is a nucleic acid that is used as a template by a primer set to be used, and is also referred to as a “template nucleic acid”.
「プライマーセット」とは、1つの標的核酸を増幅するために必要なプライマーの集合体である。例えば、PCR増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、1つの標的核酸を増幅するための1種類のフォワードプライマーと1種類のリバースプライマーとを含めばよい。また例えば、LAMP増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、少なくとも1つの標的核酸を増幅するためのFIPプライマー、BIPプライマーを含めばよく、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、LPプライマー、即ち、LFプライマーおよび/またはLBプライマーを含んでもよい。また例えば、プライマーエクステンション(伸長)の場合は、1種類の伸長用のプライマーを含めばよい。 A “primer set” is a collection of primers necessary for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for PCR amplification, one primer set may include one kind of forward primer and one kind of reverse primer for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for LAMP amplification, one primer set may include an FIP primer and a BIP primer for amplifying at least one target nucleic acid, and an F3 primer, a B3 primer, and an LP primer as necessary. That is, an LF primer and / or an LB primer may be included. For example, in the case of primer extension (extension), one kind of extension primer may be included.
「目的配列」とは、当該マルチ核酸反応具により検出されるべき配列をいう。検出されるべき目的核酸は「目的配列」を含む。目的配列からなる核酸、または目的配列を含む核酸を「目的配列鎖」という。目的配列鎖は、その相補配列を含むプローブ核酸とハイブリダイズし、このハイブリダイズの有無または量が検出されて、目的核酸の有無または量が検出または測定される。 “Target sequence” refers to a sequence to be detected by the multi-nucleic acid reaction device. The target nucleic acid to be detected includes a “target sequence”. A nucleic acid comprising a target sequence or a nucleic acid containing a target sequence is referred to as a “target sequence strand”. The target sequence strand is hybridized with a probe nucleic acid containing the complementary sequence, and the presence / absence or amount of this hybridization is detected, and the presence / absence or amount of the target nucleic acid is detected or measured.
「試料」とは、マルチ核酸反応具により増幅および/または検出されるべき核酸を含む物質であればよい。試料は、これらに限定するものではないが、例えば、血液、血清、白血球、尿、便、精液、唾液、組織、バイオプシー、口腔内粘膜、培養細胞、喀痰等であってよく、または何らかのそれ自身公知の手段によって、前記の何れかまたはその混合物から核酸成分に抽出されたものであってもよい。 The “sample” may be a substance containing a nucleic acid to be amplified and / or detected by a multi-nucleic acid reaction device. The sample may be, but is not limited to, for example, blood, serum, leukocytes, urine, stool, semen, saliva, tissue, biopsy, oral mucosa, cultured cells, sputum, etc. The nucleic acid component may be extracted from any of the above or a mixture thereof by known means.
「ハイブリダイズ信号」とは、プローブ核酸とその相補配列とのハイブリダイズにより生じる信号であり、当該マイクロアレイの検出方式により、例えば、電流値、蛍光光度、発光光度などとして検出される検出信号を総称するものである。 “Hybridization signal” is a signal generated by hybridization of a probe nucleic acid and its complementary sequence, and is a generic term for detection signals detected as, for example, current value, fluorescence intensity, emission intensity, etc., by the detection method of the microarray. To do.
2.マルチ核酸反応具
<第1の実施形態>
マルチ核酸反応具の1例を図1(a)、(b)および(c)を参照しながら説明する。このマルチ核酸反応具は、複数種類の標的核酸をマルチ増幅し、且つマルチ増幅により得られた増幅産物を検出するための核酸反応具の1つの例である。
2. Multi-Nucleic Acid Reactor <First Embodiment>
One example of a multi-nucleic acid reaction tool will be described with reference to FIGS. 1 (a), (b) and (c). This multi-nucleic acid reaction tool is an example of a nucleic acid reaction tool for multi-amplifying a plurality of types of target nucleic acids and detecting amplification products obtained by multi-amplification.
図1(a)は、マルチ核酸反応具の1例の斜視図である。図1(a)に記載のマルチ核酸反応具1は、容器形状の支持体2を有する。支持体2の内側底面3には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域4が配置される。複数のプライマー固定化領域4に近接して、且つそれぞれのプライマー固定化領域4に対応して複数のプローブ固定化領域5が配置される。
FIG. 1A is a perspective view of an example of a multi-nucleic acid reaction tool. A multi-nucleic
図1(b)はプライマー固定化領域4を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つのプライマー固定化領域4には1つの種類のプライマーセット6固定される。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定される。
FIG. 1B is a schematic diagram in which the
プライマーセット6は、目的とする複数の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類で用意される。1つのプライマー固定化領域4には、特定の1つの標的核酸を増幅するための1種類のプライマーセット6が固定される。例えば、PCR増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域4に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なフォワードプライマーとリバースプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。また、LAMP増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域4に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なFIPプライマー、BIPプライマー、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、及びLPプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。
Plural types of primer sets 6 are prepared in order to amplify a plurality of target nucleic acids. One primer set 6 for amplifying one specific target nucleic acid is fixed to one
プライマーセット6は、反応場を提供するための液相と接触して遊離するように遊離可能な状態でプライマー固定化領域4に固定される。プライマーセット6のプライマー固定化領域4への固定化は、例えば、1組のプライマーセット6を含む溶液を1つのプライマー固定化領域4に滴下し、その後乾燥させることにより達成することが可能である。更に、同様に、他のプライマー固定化領域4について、それぞれ所望のプライマーセット6を含む溶液を滴下および乾燥し、所望する数の複数のプライマーセット6を支持体2に固定すればよい。これにより、支持体2の1つの面に独立して配置される全てのプライマー固定化領域4にプライマーセット6が固定される。しかしながら、プライマーセット6のプライマー固定化領域4への固定は、反応場を提供するための液相と接触して遊離可能な状態で固定されればよい。従って、そのような固定が可能なそれ自身公知の何れの固定法が使用されてもよい。プライマーセット6を含む溶液を滴下する方法の場合、プライマーセットを含む溶液は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤などであってもよい。
The primer set 6 is fixed to the
支持体2に配置される複数のプライマー固定化領域4は、互いに独立して配置されればよい。独立して配置されるとは、反応場においてプライマーセット6毎に開始および/または進行される増幅を妨げることのない間隔で配置されることである。例えば、隣り合うプライマー固定化領域4は、互いに接して配置されてもよく、僅かな距離を隔てて互いに近傍に配置されてもよく、或いは、通常使用される所謂DNAチップなどの検出装置において固定化されるプローブ核酸と同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。
The plurality of
例えば、隣り合うプライマー固定化領域4の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってもよい。
For example, the distance between adjacent
当該プライマーの長さは、これに制限されるものではないが、約5塩基以上、約6塩基以上、約7塩基以上、約8塩基以上、約9塩基以上、約10塩基以上、約15塩基以上、約20塩基以上、約25塩基以上、約30塩基以上、約35塩基以上、約40塩基以上、約45塩基以上または約55塩基以上であってよく、約80塩基以下、約75塩基以下、約70塩基以下、約65塩基以下、約60塩基以下、約55塩基以下、約50塩基以下、約45塩基以下、約40塩基以下、約35塩基以下、約30塩基以下、約25塩基以下、約20塩基以下、約25塩基以下または約20塩基以下であってもよく、これらの下限上限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。例えば、好ましい塩基長の例は、約10塩基〜約60塩基、約13〜40塩基、約10〜30塩基などであってよい。また、1つの支持体に同時に固定されるプライマーの長さは、全てのプライマーで同じであってもよく、全てのプライマーで異なっていてもよく、一部のプライマーが同じ長さであってもよく、一部のプライマーが異なる長さであってもよい。また、プライマーセット毎に異なってもよい。また、1つの領域に固定されるプライマーセットが、種類毎に異なる長さであってもよく、1つの領域に固定されるプライマーセットが全て同じ長さであってもよい。 The length of the primer is not limited to this, but about 5 bases or more, about 6 bases or more, about 7 bases or more, about 8 bases or more, about 9 bases or more, about 10 bases or more, about 15 bases More than about 20 bases, about 25 bases or more, about 30 bases or more, about 35 bases or more, about 40 bases or more, about 45 bases or more, about 55 bases or more, about 80 bases or less, about 75 bases or less About 70 bases or less, about 65 bases or less, about 60 bases or less, about 55 bases or less, about 50 bases or less, about 45 bases or less, about 40 bases or less, about 35 bases or less, about 30 bases or less, about 25 bases or less , About 20 bases or less, about 25 bases or less, or about 20 bases or less, or a combination of any of these lower and upper limits. For example, examples of preferable base length may be about 10 bases to about 60 bases, about 13 to 40 bases, about 10 to 30 bases, and the like. In addition, the length of the primer simultaneously fixed to one support may be the same for all primers, may be different for all primers, or may be the same length for some primers. Well, some primers may have different lengths. Moreover, you may differ for every primer set. In addition, the primer sets fixed in one region may have different lengths for each type, and all the primer sets fixed in one region may have the same length.
反応場を提供するための液相は、固定されたプライマーセット6が遊離された後に、それらを用いて増幅反応を進行できる液相であればよく、例えば、所望の増幅に必要な反応液であってよい。 The liquid phase for providing the reaction field only needs to be a liquid phase that allows the amplification reaction to proceed after the immobilized primer set 6 is released, for example, a reaction liquid necessary for the desired amplification. It may be.
容器形態の支持体2は、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートなどであってもよい。また支持体2の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。また、容器形態の支持体2は、商業的に入手可能な何れの容器を利用してもよい。
The container-shaped
図1では、プライマー固定化領域4が支持体2の内側底面3に配置された例を示したが、これに限定するものではなく、支持体2の内側側面の少なくとも一部分に配置されてもよく、内側底面および内側側面、例えば、支持体2に取り付けられた被覆部により形成される天井面などのいずれか、または全てに配置されてもよい。
Although FIG. 1 shows an example in which the
図1(c)は、プライマー固定化領域4に近接して配置されたプローブ固定化領域5の拡大図である。プローブ固定化領域5には、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸7が複数で固定される。
FIG. 1 (c) is an enlarged view of the
検出されるべき所望の配列は、目的配列であってよい。プローブ固定化領域5は、プローブ核酸7と目的配列鎖とのハイブリダイズ信号が、複数のプローブ固定化領域5間で独立して検出されるように配置される。
The desired sequence to be detected may be the target sequence. The
プローブ核酸7のプローブ固定化領域5への固定は、それ自身公知の所謂DNAチップにおいて基板表面に対してプローブ核酸を固定する一般的な何れの技術を利用してもよい。プローブ核酸7を固定した後にプライマーセット6を固定してもよく、プライマーセット6を固定した後にプローブ核酸7を固定してもよく、プライマーセット6の固定とプローブ核酸7の固定を同時に行ってもよい。
For fixing the probe
例えば、隣り合うプローブ固定化領域5の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
For example, the distance between adjacent
また例えば、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4の間の距離は、0μm〜0.1μm、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
For example, the distance between the
例えば、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4との間の距離が0μmである場合には、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4は、支持体2表面の同じ位置にあると解されてよい。また、プローブ固定化領域5がプライマー固定化領域4に含まれてもよく、プライマー固定化領域4がプローブ固定化領域5に含まれてもよい。
For example, when the distance between the
プローブ核酸7の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。プローブ核酸7は、検出されるべき目的配列の相補配列を含む。プローブ核酸7は、目的配列の相補配列に加えて更なる配列、例えば、スペーサ配列などを含んでもよい。
The length of the probe
標的配列の長さは、例えば、10塩基〜100塩基、100塩基〜200塩基、塩基200〜300塩基、300塩基〜400塩基、好ましくは100塩基〜300塩基であってよい。 The length of the target sequence may be, for example, 10 bases to 100 bases, 100 bases to 200 bases, bases 200 to 300 bases, 300 bases to 400 bases, preferably 100 bases to 300 bases.
目的配列の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。 The length of the target sequence is, for example, 3 bases to 10 bases, 10 bases to 20 bases, 20 bases to 30 bases, 30 bases to 40 bases, 40 bases to 50 bases, 50 bases to 60 bases, preferably 10 bases to It may be 50 bases.
1つのプライマー固定化領域4に固定されるプライマーセット6の種類は、1種類の標的核酸を増幅するための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。
The kind of primer set 6 immobilized on one
1つのプローブ固定化領域5に固定されるプローブ核酸7群の種類は、1種類の目的配列とハイブリダイズするための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。また、目的配列の部分が共通であり、更に他の目的配列とは異なる配列を含むプローブ核酸7であってもよい。
The kind of the group of probe
1つのマルチ核酸反応具1に配置されるプライマー固定化領域4の数の下限は、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、10以上、15以上、20以上、25以上、30以上、50以上、75以上、100以上、125以上、150以上、175以上、200以上、300以上、400以上、500以上、1000以上、1500以上、2000以上であってよく、上限は、10000以下、5000以下、2500以下、2000以下、1500以下、1000以下、500以下、250以下、200以下、150以下であってよく、これらの上限下限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。
The lower limit of the number of
1つのマルチ核酸反応具1に配置されるプライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5の数は同じであっても異なっていてもよい。即ち、全てのプライマー固定化領域4に対応するように同数のプローブ固定化領域5が配置されてもよく、プライマー固定化領域4の数がプローブ固定化領域5の数よりも多くてもよく、プライマー固定化領域4の数がプローブ固定化領域5の数よりも少なくてもよい。また、増幅反応状態を確認するため、またはハイブリダイズ反応の状態を確認するためのポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールを含ませてもよい。このようなポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールは、プライマーセット6および/またはプローブ核酸7について設けてもよい。
The number of
上記の例では、増幅のための試薬としてプライマーセット6のみが支持体2に固定された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセット6が種類毎に各固定化領域4に固定される条件において、増幅に必要な他の成分、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などをプライマーセット6と共に支持体2に固定されてもよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーセット6と一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなマルチ核酸反応具1において、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。
In the above example, only the primer set 6 was fixed to the
支持体2は、容器形状に限定されるものではなく、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよく、支持体2の大きさおよび形状は実施者が任意に選択すればよい。また、支持体2として、流路を有する基板を用いてもよい。その場合、流路の内部にプライマーセット6およびプローブ核酸7を固定すればよい。
The
従来の方法では、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器が用意されている。この場合、対象遺伝子数の増加に伴って、必要な反応容器の数や、検査時の作業量が増加する。また、全ての対象遺伝子を検出するための試薬を1つの反応容器に入れる場合、増幅反応効率に偏りが生じるなどの原因から、対象遺伝子数に限界がある。このような事情は増幅工程においても同様である。更に、反応容器の数や増幅と検出を異なる反応容器において行う必要があるために、試料の取り違いが生じる可能性があり、また、取り違えが生じたとしても気が付かない危険性もある。また、少なくとも増幅工程と検出工程を行う必要があるために、検査には長い時間が必要とされる。 In the conventional method, reaction containers for amplifying each target gene are prepared. In this case, as the number of target genes increases, the number of necessary reaction containers and the amount of work at the time of testing increase. In addition, when reagents for detecting all target genes are put in one reaction container, the number of target genes is limited due to factors such as bias in amplification reaction efficiency. This situation is the same in the amplification process. Furthermore, since it is necessary to perform the number of reaction containers and amplification and detection in different reaction containers, there is a possibility that sample may be mixed, and there is a risk that even if a mistake is made, it will not be noticed. Moreover, since it is necessary to perform at least the amplification process and the detection process, a long time is required for the inspection.
上述の実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to the above-described embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
<第2の実施形態>
上述した第1の実施形態のマルチ核酸反応具を用いて、核酸を増幅検出する方法について図2を参照しながら説明する。図2は、第1の実施形態と同様のマルチ核酸反応具1において行われる核酸反応の様子を経時的に示す模式図である。
<Second Embodiment>
A method for amplifying and detecting nucleic acids using the above-described multi-nucleic acid reaction device of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing the state of a nucleic acid reaction performed in the multi-nucleic
図2(a−1)および(b−1)は、反応前のマルチ核酸反応具1を示す。支持体2の内側底面3に配置された複数のプライマー固定化領域4に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定されている。それぞれのプライマー固定化領域4に対応して、それぞれのプライマー固定化領域4の近傍にプローブ固定化領域5が配置されている。プローブ固定化領域5には、複数のプローブ核酸7が所望の種類毎に固定されている。
FIG. 2 (a-1) and (b-1) show the multi-nucleic
マルチ核酸反応具1に反応液8を添加し、それを収容した状態を図2(a−2)および(b−2)に示す。
A state in which the
反応液8は、所望の増幅反応に必要な成分を含めばよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤が反応液8に含まれてもよい。
The
支持体2の内部への試料の添加は、マルチ核酸反応具1に反応液8を添加する以前に反応液8に予め添加することにより行われてもよい。または、それは反応液8をマルチ核酸反応具1に添加した後に反応液8に添加することにより行われてもよい。または、それは、マルチ核酸反応具1に反応液8を添加する以前に、試料をマルチ核酸反応具1に添加することにより行われてもよい。
The sample may be added to the inside of the
図2(a−2)および(b−2)に示すように、反応液8が添加された後のマルチ核酸反応具1では、内側底面3に固定されたプライマーセット6が遊離して、徐々に拡散する。遊離および拡散した領域を模式的に領域9で示す。遊離し、拡散していくプライマーセット6は、その近傍に存在する鋳型核酸、ポリメラーゼおよび基質などの増幅に必要な他の成分と出会い、増幅反応が開始される。種類毎に独立して複数固定されたプライマーセット6は、その種類毎に独立して鋳型核酸について増幅反応を開始および進行することが可能である。それにより、複数種類のプライマーセット6を用いた複数の鋳型配列についての増幅が、独立して、同時に達成される。
As shown in FIGS. 2 (a-2) and (b-2), in the multi-nucleic
図2(a−3)および(b−3)は、遊離および拡散した領域に、増幅の対象となる鋳型核酸が存在し、増幅反応が生じ、それが進行している状態を模式的に示す。 FIGS. 2 (a-3) and (b-3) schematically show a state in which a template nucleic acid to be amplified is present in the free and diffused regions, an amplification reaction has occurred, and it has progressed. .
図2(a−3)には、全てのプライマー固定化領域4に固定されたプライマーセット6により増幅反応が生じ、それが進行している領域を反応領域10として模式的に示す。図2(b−3)には、内側底面3に固定された全てのプライマー固定化領域4のうちの一部分、即ち、図2(b−3)では3つの領域のみにおいて増幅が生じ、それが進行している領域を反応領域10として模式的に示す。
In FIG. 2 (a-3), an amplification reaction is caused by the primer set 6 fixed to all the primer-immobilized
ここにおいて、「反応場」とは、理論上、そこにおいて増幅反応の進行が可能な反応液8により規定される領域、即ち、反応液が存在する領域をいう。また、反応場のうち、実際にそこにおいて増幅反応が開始され進行する領域を「反応領域」という。仮に実際に増幅反応が領域10内のみで進行する場合には、領域10が反応領域と解される。
Here, the “reaction field” theoretically refers to a region defined by the
反応液8は、固定されたプライマーセットが遊離された後に、プライマーセット6と標的核酸との間の増幅反応が可能な液相であればよい。この反応液8は、プライマーセット6が固定されている反応場(最初は空気で満たされている)に対し、増幅反応開始前に機械的に若しくは人為的に、何らかの手法で注入されればよい。
The
プローブ固定化領域5に固定されたプローブ核酸7は、領域10において増幅された増幅産物中に目的配列を含む核酸が存在する場合に、その核酸に対してハイブリダイズする。プローブ固定化領域5に固定されたプローブ核酸7は、対応するプライマー固定化領域4における増幅産物とのみハイブリダイズするように配置され、固定されている。即ち、1つのプローブ固定化領域5に固定されたプローブ核酸7が、対応する1つのプライマー固定化領域4で得られる増幅産物とのみハイブリダイズするように、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4とからなる複数のペアが配置される。即ち、複数のペアは、1つのペア内で増幅された増幅産物がペア内で検出できるように構成された距離を維持して配置される。
When the nucleic acid containing the target sequence is present in the amplification product amplified in the
プローブ核酸7と目的配列鎖とのハイブリダイズの検出は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段により行われてよい。例えば、予めプライマーセットに蛍光物質を付与してもよく、オキシヌクレオシド三リン酸などの基質に蛍光物質を付与してもよい。それらの蛍光物質からの蛍光強度を指標にハイブリダイズの有無および量が決定されてもよい。或いは、電気化学的手段によりハイブリダイズ信号が検出されてもよい。
Detection of hybridization between the probe
ハイブリダイズの検出は、反応場に接するマルチ核酸反応具1の面が洗浄された後に実行されてもよく、洗浄を行わずに実行されてもよい。電気化学的手段により検出する場合には、インタカレータを用いてハイブリダイズ信号を検出してもよい。この場合、例えば、予め反応液8にインタカレータを含ませておいてもよく、ハイブリダイズ反応が開始する前、ハイブリダイズ反応中、ハイブリダイズ反応後にインタカレータが添加されてもよい。これらの場合であっても、何れもマルチ核酸反応具1内部が洗浄された後に検出が行われてもよく、洗浄が行われずに検出が実行されてもよい。ハイブリダイズ反応の開始、反応中、反応後の判定は、プライマーセット、プローブ核酸および鋳型核酸の配列、反応温度などの反応条件に応じて行ってもよく、予備実験により決定された判定基準に基づいて行われてもよい。
The detection of hybridization may be performed after the surface of the multi-nucleic
上述の実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to the above-described embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
<第3の実施形態>
マルチ核酸反応具の更なる例を、図3を参照しながら説明する。
<Third Embodiment>
A further example of a multi-nucleic acid reactor will be described with reference to FIG.
図3は、チップ型のマルチ核酸反応具、即ち、アレイ型プライマープローブチップ1の平面図である。図3に記載のアレイ型プライマープローブチップ1は、基板を支持体2として用いる例である。支持体2の1つの面3には、複数のプライマー固定化領域4が互いに独立して配置される。プライマー固定化領域4には、図1と同様に、1つのプライマー固定化領域4に対して1つの種類のプライマーセット4が固定される。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定される。1つプライマー固定化領域4に含まれるプライマーセット6は、第1の実施形態と同様に、例えば、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要な異なる種類のプライマーを含んでよい。
FIG. 3 is a plan view of a chip-type multi-nucleic acid reaction device, that is, an array-type
それぞれのプライマー固定化領域4に対応して、その近傍にプローブ固定化領域5が配置される。1つのプローブ固定化領域5には、1種類の目的配列の相補配列を含む複数のプローブ核酸7が固定される。複数配置されたプローブ固定化領域5のそれぞれには、互いに異なる目的配列を検出するための互いに異なるプローブ核酸7が固定されている。
Corresponding to each
この実施形態を用いる増幅反応は、少なくとも支持体2のプライマーセット6が固定された領域または面に対して、反応液を載せることにより反応場を形成することにより行えばよい。
The amplification reaction using this embodiment may be carried out by forming a reaction field by placing the reaction solution on at least the region or surface of the
上述の実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to the above-described embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
<第4の実施形態>
第4の実施形態について図3を参照しながら説明する。図3に記載のマルチ核酸反応具は、チップ型のマルチ核酸反応具、即ち、アレイ型プライマープローブチップ1である。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. The multi-nucleic acid reaction tool shown in FIG. 3 is a chip-type multi-nucleic acid reaction tool, that is, an array-type
アレイ型プライマープローブチップ1は、基板を支持体2として用いている。支持体2の1つの面3には、複数のプライマー固定化領域4が互いに独立して配置される。プライマー固定化領域4には、図1と同様に、1つのプライマー固定化領域4に対して1つの種類のプライマーセット4が固定される。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定される。1つプライマー固定化領域4に含まれるプライマーセット6は、第1の実施形態と同様に、例えば、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要な異なる種類のプライマーを含んでよい。
The array type
それぞれのプライマー固定化領域4に対応して、その近傍にプローブ固定化領域5が配置される。1つのプローブ固定化領域5には、1種類の目的配列の相補配列を含む複数のプローブ核酸7が固定される。複数配置されたプローブ固定化領域5のそれぞれには、互いに異なる目的配列を検出するための互いに異なるプローブ核酸7が固定されている。
Corresponding to each
基板を支持体として使用する場合、その材質は、それ自身反応に関与しない材質であればより、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてもよい。また、支持体へのプライマーおよびプローブ核酸の固定化は、第1の実施形態と同様に行えばよい。 When the substrate is used as a support, the material may be any material that can perform an amplification reaction there, rather than a material that itself does not participate in the reaction. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal. In addition, the primer and probe nucleic acid may be immobilized on the support in the same manner as in the first embodiment.
このアレイ型プライマープローブチップ1を用いて核酸の増幅および検出を行う際には、このアレイ型プライマープローブチップ1を維持できる容器内に配置する。その容器内に反応液を添加することにより反応場を形成する。
When nucleic acid is amplified and detected using this array-type
またこの実施形態の場合、支持体2の両面にプライマーセット6とプローブ核酸7とが固定されてもよい。これにより、アレイ型プライマープローブチップ1の支持体2に対してより多くの種類のプライマーセット6およびプローブ核酸7を固定することが可能になる。その結果、より多くの標的配列を増幅および検出することが可能になる。
In the case of this embodiment, the primer set 6 and the probe
ハイブリダイズの検出は、アレイ型プライマープローブチップ1を容器から取り出して行ってもよく、容器内に維持したままで行ってもよい。
Hybridization detection may be performed by removing the array-type
また、アレイ型プライマープローブチップ1におけるプライマーセット6および/またはプローブ核酸7位置を認識するためのラベルが更に支持体2に付与されてもよい。ラベルの付与は、それ自身公知の手段により行ってもよい。この実施形態において、アレイ型プライマープローブチップ1は、支持体と、支持体の少なくとも1つの表面に独立して遊離可能に固定された複数のプライマーセット6と、複数のプライマーセット6に対応して独立して検出可能に固定されたプローブ核酸7とを含む。従って、支持体2の形態は、基板などのような板状に限定されるものではない。支持体の形状は、どのような形状であってもよい。支持体2の大きさおよび形状は実施者が任意に選択してよい。例えば、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形態であってもよい。
Further, a label for recognizing the position of the primer set 6 and / or the probe
支持体の材質およびプライマーの固定法は、第1の実施形態と同様であってよい。このようなアレイ型プライマープローブチップ31は、基体とその少なくとも1つの表面の互いに独立した固定化領域に種類毎に遊離可能に固定された複数種類のプライマーセットと、前記複数のプライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に固定化された、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸とを具備するマルチ核酸増幅反応担体として用いられてもよい。 The support material and the primer fixing method may be the same as those in the first embodiment. Such an array-type primer probe chip 31 includes a plurality of types of primer sets that are releasably fixed for each type to a substrate and at least one surface of the fixed region, and the plurality of primer-immobilized regions. At least one type of probe nucleic acid containing a complementary sequence of the target sequence, which is immobilized for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region at the probe-immobilized region at or near the same position And may be used as a multinucleic acid amplification reaction carrier.
上述の実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to the above-described embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
<第5の実施形態>
アレイ型プライマープローブチップの更なる例を、図4を参照しながら説明する。
<Fifth Embodiment>
A further example of the array type primer probe chip will be described with reference to FIG.
図4は、アレイ型プライマープローブチップ1の平面図である。図4に記載のアレイ型プライマープローブチップ1は、流路を有する基板を支持体2として用いる例である。支持体2の1つの面3には、直線的に伸び、互いに平行に並ぶ複数の溝により構成された複数の流路41が形成されている。それぞれの流路41の底部42には、複数のプライマー固定化領域4が、流路41の長手方向に沿って互いに独立して配置される。プライマー固定化領域4には、図1と同様に、1つのプライマー固定化領域4に対して1つの種類のプライマーセット4が固定される。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定される。1つプライマー固定化領域4に含まれるプライマーセット6は、第1の実施形態と同様に、例えば、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要な異なる種類のプライマーを含んでよい。
FIG. 4 is a plan view of the array-type
それぞれのプライマー固定化領域4に対応するように、プライマー固定化領域4の近傍にプローブ固定化領域5が配置される。1つの流路41において、プライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5は、流路41の長手方向に沿って交互に配置される。1つのプローブ固定化領域5には、1種類の目的配列の相補配列を含む複数のプローブ核酸7が固定される。複数配置されたプローブ固定化領域5のそれぞれには、互いに異なる目的配列を検出するための互いに異なるプローブ核酸7が固定されている。
A
この実施形態を用いる増幅反応は、少なくとも支持体2の一面、または支持体2の一つの面に形成された流路内に、反応液を載せる、または含ませることにより反応場を形成することにより行えばよい。支持体2に反応液を載せた状態、または流路内に反応液を含ませた状態で、支持体2は反応場を支持している。
In the amplification reaction using this embodiment, a reaction field is formed by placing or including a reaction solution in at least one surface of the
上述の第5の実施形態のアレイ型プライマープローブチップは、支持体2の表面に流路を形成し、形成された流路内の少なくとも1つの壁面に対してプライマーセットおよびプローブを固定化することにより製造されてよい。
The array-type primer probe chip of the fifth embodiment described above has a channel formed on the surface of the
流路41の形成は、支持体2の1つの面に凹部、凸部並びに凹部および凸部を形成することにより行われてよい。それにより、流路41の形状は、凹部、凸部並びに凹部および凸部により規定されればよい。例えば、流路41の形成は、支持体2の表面に対して、エッチングなど、基板に溝を形成するためのそれ自身公知の何れかの手段を施すことにより行われてもよい。支持体2に含まれる流路41の数は、1または複数であってよく、複数であることが好ましい。
The formation of the
プライマーセット固定化領域4およびプローブ固定化領域5の配置、並びにプライマーセット6およびプローブ核酸7の固定化は、第1の実施形態と同様に行われてよい。
The arrangement of the primer set
流路41に対して配置されるプライマー固定化領域13およびプローブ固定化領域14の位置は、流路底面のみに限られるものではなく、流路内の何れかの面であればよい。例えば、そのような面は、流路41の底面、側面および/または任意の天井面であってよい。
The positions of the primer immobilization region 13 and the
流路の天井面は、例えば、全ての流路41を覆う、または各流路41を独立して覆うように構成された被覆体を支持体2に取り付けて、被覆体により提供された流路41の天井面であってもよい。
The ceiling surface of the channel is, for example, a channel provided by the covering by covering all the
流路41内にプライマー固定化領域4およびプローブ固定化領域5を配置したアレイ型プライマープローブチップ1における増幅反応の様子および検出結果を図5〜7を用いて説明する。
The state of the amplification reaction and the detection result in the array type
図5は、図4に示すアレイ型プライマープローブチップ1に具備される流路41のうちの1つの流路41について示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing one of the
図6は、プライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5が配置される位置が、流路41の底面42ではなく、流路41の側面であることを除いて、図4に示すアレイ型プライマープローブチップ1に具備される1つの流路41について示す図である。
FIG. 6 shows the array-type primer shown in FIG. 4 except that the position where the
図7は、プライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5が実質的に同じ位置に配置されたことを除いて、図4に示すアレイ型プライマープローブチップ1に具備される1つの流路41について示す図である。
FIG. 7 shows one
図5(a)、6(a)および7(a)は、プライマーセット6とプローブセット7が流路41に固定化されている状態を示す図である。図5(a)、6(a)および7(a)の何れにおいても、流路41の長手方向に沿った流路41内面に領域A、B、C、D、E、FおよびGが配置されている。領域A、B、C、D、E、FおよびGのそれぞれには、プライマーセット6が遊離可能に固定化され、それに対応して配置されるべきプローブ核酸7が固定化されている。領域A〜Gにそれぞれ固定化されたプライマーセット6は、互いに異なる標的配列を増幅するために互いに異なるように設計されている。プローブ核酸7は、領域毎に異なる目的配列を検出するために互いに異なる配列を有する。即ち、領域A〜領域Gにそれぞれ配置されたプライマー固定化領域5とプローブ固定化領域5には、領域毎に異なる種類の配列を標的配列および目的核酸とするプライマーセット6とプローブ核酸7が固定化されている。
5A, 6A, and 7A are diagrams showing a state in which the primer set 6 and the probe set 7 are fixed to the
具体的には、各流路内の領域A〜Gにおいて、プライマーセット6とプローブ核酸7が固定化される位置は次の通りである。図5(a)では、各領域の位置に対応する流路41の底面42に、プライマーセット6とそれに対応するプローブ核酸7とが隣り合って、流路41の長手方向に沿って配置されている。図6(a)では、流路41の各領域の位置に対応する一方の側面に対して、プライマーセット6が遊離可能に固定化されている。プローブ核酸7は、プライマーセット6が固定化された側面に対向する、流路41のもう一方の側面に固定化されている。図7(a)では、流路41の各領域の位置に対応する底面42の同じ位置に対して、プライマーセット6が遊離可能に固定化され、且つプローブ核酸7が固定化されている。
Specifically, the positions where the primer set 6 and the probe
図5(a)、図6(a)および図7(a)のそれぞれの流路41に反応液を加えた後の状態を図5(b)、図6(b)および図7(b)に示す。各流路41に反応液が添加されると、プライマーセット6が反応液中に遊離し、拡散する。反応液中に標的となる鋳型核酸が存在した場合、増幅反応が生じ、増幅産物が産生される。図5(b)、図6(b)および図7(b)では、増幅反応が生じ、進行している領域を増幅領域10として模式的に示す。増幅領域10において産生された増幅産物に目的配列が含まれる場合、目的配列鎖と対応するプローブ核酸7とがハイブリダイズし、ハイブリダイズ信号が生じる。図5(c)、図6(c)および図7(c)では、それぞれ流路の領域A〜Gで検出されるハイブリダイズ信号の大きさを表すグラフが示される。このグラフは、添加された反応液に含まれる試料が、各流路の領域A、CおよびFに固定化されたプライマーセット6により増幅される標的配列を含み、且つそれらのプライマーセット6により得られた増幅産物には、領域A、CおよびFに固定化されたプローブ核酸7の配列に相補的な目的配列が含まれることを示す。即ち、図5(c)、図6(c)および図7(c)のグラフにおいて、領域A、CおよびFについて得られる信号(図中「検出信号」と記載する)は、バックグラウンドレベルよりも大きいハイブリダイズ信号である。このような結果から、試料中に標的配列と目的配列が存在することが示される。それに対して、領域B、D、EおよびGについて得られる信号は、バックグラウンドレベル以下である。これらの結果に基づいて、目的核酸の検出方法において、「試料中に目的核酸が存在する」と判定される。
FIGS. 5B, 6B, and 7B show the state after the reaction solution is added to the
このような実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to such an embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
また、流路内で反応を行うことが可能であるので、より操作性に優れたアレイ型プライマープローブチップが提供される。 In addition, since the reaction can be performed in the flow path, an array type primer probe chip with better operability is provided.
また、流路41を設けることにより、反応液をより簡便且つ短時間に全てのプライマーセット6およびプローブ核酸7に行き渡らせることが可能である。また、複数の流路を設けることにより、複数の試料についてそれぞれに目的核酸の検出を行うことが可能である。
Further, by providing the
<第6の実施形態>
第6の実施形態であるアレイ型プライマープローブチップについて図8を参照しながら説明する。図8(a)は、アレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図8(b)は、図8(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
<Sixth Embodiment>
An array type primer probe chip according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a plan view of the array-type
アレイ型プライマープローブチップ1は、支持体2と、被覆体71と、流路41と、複数のプライマー固定化領域4と、複数のプローブ固定化領域5と、プライマーセット6と、プローブ核酸7と、を備える。
The array-type
流路41は、支持体2の1つの面と被覆体71の1つの面に形成された凹部とにより規定される。流路41は、対向する部分が互いに平行な波線状である。流路41は、一方の端部から他方の端部に向う流れ方向を有する。被覆体71は、流路41内の液体を密封するように支持体2に対して密着して配置されている。
The
複数のプライマー固定化領域4は、流路41の流れ方向に沿って、流路41の底面42に配置されている。複数のプローブ固定化領域5は、対応するプライマー固定化領域4の近傍の流路41の底面42に配置されている。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、互いに異なる標的配列を増幅するように構成された複数種類のプライマーセット6がそれぞれ遊離可能に固定化されている。複数のプローブ固定化領域5のそれぞれには、互いに異なる目的配列にハイブリダイズするように構成された複数種類のプローブ核酸7がそれぞれ固定化されている。複数のプライマー固定化領域4にそれぞれに固定されたプライマーセット6による増幅反応が、それぞれ独立して行われ、且つ、複数のプローブ固定化領域5にそれぞれ固定されたプローブ核酸7と対応する増幅産物とのハイブリダイゼーションが、それぞれ独立して行われるように、プライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5は配置されている。
The plurality of
アレイ型プライマープローブチップ1は、例えば、次のように作製される。まず、支持体2として用いる基板の1つの面の流路41に対応する領域に、複数種類のプライマーセット6と対応するプローブ核酸7とを固定化する。次に、流路41に対応する領域に凹部が形成された被覆体71を、支持体2に対して接着する。このとき、被覆体71の凹部が形成された面は支持体2側に向けられる。
The array type
被覆体71の支持体2への接着は、例えば、接着剤または圧着のようなそれ自身公知の接着手段により行われる。
Adhesion of the covering 71 to the
流路41への反応液の添加は、被覆体71を介して行われる。そのために、被覆体71の外部と内部とを貫通する開口が注入部72として、被覆体71の上方の流路41の一方の端部に形成されるか、または樹脂のような穿刺可能な材料により被覆体71が形成されてもよい。穿刺可能な材料により被覆体71が形成される場合、反応液の添加は、例えば、先端の鋭い針を有する注入器を用いて、その針によって被覆体71を穿刺して、注入器中の反応液が流路に対して注入されればよい。また、被覆体71の一部分、例えば、流路41の一端部または両端部に対応する部分のみが穿刺可能な材料により構成されてもよい。または、被覆体71の開口が複数あってもよい。
The addition of the reaction solution to the
支持体2の材質と被覆体71の材質は同じであっても、異なってよい。また、支持体2および被覆体71の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応などの核酸反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、それは、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。
The material of the
支持体2および被覆体71の成形は材質に応じて行えばよい。例えば、エッチング、押出成形、射出成形および/または型押成形のようにそれ自身公知の成形方法を用いて行われてもよい。
The
この実施形態では、波線形状の1つの流路を有するアレイ型プライマープローブチップの流路41の底面42にプライマーセット6とプローブ核酸7を固定化した例を示した。しかしながら、流路の形状、数および配置はこれに限定されるものではない。プライマーセット6およびプローブ核酸7を固定化する面は、流路を構成する何れの面であってもよい。例えば、そのような面は、流路の底面、少なくとも1つの側面、複数の側面および/または天井面、または流路を構成する全ての面に対して環状にプライマーセット5および/またはプローブ核酸セットが固定されてもよい。
In this embodiment, the example in which the primer set 6 and the probe
また、上記の例では、流路が形成された被覆体と、基板状の支持体とを用いてアレイ型プライマープローブチップを形成した。しかしながら、流路は、支持体側に形成された凹部と基板状の被覆体とによって規定されてもよい。例えば、予め凹部または溝を形成することにより流路を形成した第1の基板を支持体として用い、その支持体に対して被覆体としての第2の基板を接着してもよい。その場合、その流路の少なくとも一部の壁面に対して、複数のプライマーセットがそれぞれ独立して遊離可能に固定化され、且つ複数のプローブ核酸がそれぞれ独立してプライマーセットに対応して固定化される。その後、第2の基板としてのシリコンゴムで蓋をすることにより、図8のようなアレイ型プライマープローブチップが製造されてもよい。 In the above example, the array type primer probe chip is formed by using the covering body in which the flow path is formed and the substrate-like support body. However, the flow path may be defined by a recess formed on the support side and a substrate-like covering. For example, a first substrate in which a flow path is formed by forming a recess or a groove in advance may be used as a support, and a second substrate as a covering may be bonded to the support. In that case, a plurality of primer sets are independently and releasably immobilized on at least a part of the wall surface of the flow path, and a plurality of probe nucleic acids are independently immobilized corresponding to the primer sets. Is done. Thereafter, the array-type primer probe chip as shown in FIG. 8 may be manufactured by covering with silicon rubber as the second substrate.
このような実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to such an embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
また、流路内で反応を行うことが可能であるので、より操作性に優れたアレイ型プライマープローブチップが提供される。 In addition, since the reaction can be performed in the flow path, an array type primer probe chip with better operability is provided.
また、流路41を設けることにより、反応液をより簡便且つ短時間に全てのプライマーセット6およびプローブ核酸7に行き渡らせることが可能である。
Further, by providing the
<第7の実施形態>
アレイ型プライマープローブチップの更なる例を、図9を参照しながら説明する。図9(a)は、アレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図9(b)は、図9(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
<Seventh Embodiment>
A further example of the array type primer probe chip will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a plan view of the array-type
アレイ型プライマープローブチップ1は、支持体2と、被覆体71と、流路41と、複数のプライマー固定化領域4と、複数のプローブ固定化領域5と、プライマーセット6と、プローブ核酸7と、を備える。
The array-type
流路41は、支持体2の1つの面と被覆体71の1つの面に形成された凹部とにより規定される。流路41は、対向する部分が互いに平行な波線状である。流路41は、一方の端部から他方の端部に向う流れ方向を有する。被覆体71は、流路41内の液体を密封するように支持体2に対して密着して配置されている。
The
5つのプライマー固定化領域4が、流路41の流れ方向に沿って、流路41の一方の側面に配置されている。対応するプライマー固定化領域4の近傍であって、流路41の前記側面に対向する側面に、1つのプライマー固定化領域4に対応する6つのプローブ固定化領域5が流路41の流れ方向に沿って配置されている。
Five
5つのプライマー固定化領域4のそれぞれには、互いに異なる標的配列を増幅するように構成された5種類のプライマーセット6がそれぞれ遊離可能に固定化されている。1つのプライマー固定化領域4に対応する5つのプローブ固定化領域5のそれぞれには、互いに異なる目的配列にハイブリダイズするように構成された6種類のプローブ核酸7がそれぞれ固定化されている。5つのプライマー固定化領域4にそれぞれに固定されたプライマーセット6による増幅反応が、それぞれ独立して行われ、且つ、各プローブ固定化領域5にそれぞれ固定されたプローブ核酸7と対応する増幅産物とのハイブリダイゼーションが、それぞれ独立して行われるように、プライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5は配置されている。
In each of the five
アレイ型プライマープローブチップ1は、例えば、次のように作製される。まず、流路41に対応する領域に凹部が形成された被覆体71を作製する。被覆体71の凹部の側面のプライマー固定化領域4にプライマーセット6を遊離可能に固定化する。プライマー固定化領域4が配置された流路41の側面に対向する他方の側面に配置されたプローブ固定化領域5にプローブ核酸7を固定化する。次に、得られた被覆体71を、支持体2に対して接着する。このとき、被覆体71の凹部が形成された面は支持体2側に向けられている。
The array type
被覆体71の支持体2への接着は、例えば、接着剤または圧着のようなそれ自身公知の接着手段により行われる。
Adhesion of the covering 71 to the
流路41への反応液の添加は、被覆体71を介して行われる。そのために、被覆体71の外部と内部とを貫通する開口が注入部72として、被覆体71の上方の流路41の一方の端部に形成されるか、または樹脂のような穿刺可能な材料により被覆体71が形成されてもよい。穿刺可能な材料により被覆体71が形成される場合、反応液の添加は、例えば、先端の鋭い針を有する注入器を用いて、その針によって被覆体71を穿刺して、注入器中の反応液が流路に対して注入されればよい。また、被覆体71の一部分、例えば、流路41の一端部または両端部に対応する部分のみが穿刺可能な材料により構成されてもよい。または、被覆体71の開口が複数あってもよい。
The addition of the reaction solution to the
支持体2の材質と被覆体71の材質は同じであっても、異なってよい。また、支持体2および被覆体71の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応などの核酸反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、それは、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。
The material of the
支持体2および被覆体71の成形は材質に応じて行えばよい。例えば、エッチング、押出成形、射出成形および/または型押成形のようにそれ自身公知の成形方法を用いて行われてもよい。
The
この実施形態では、波線形状の1つの流路を有するアレイ型プライマープローブチップ1の流路41の底面42にプライマーセット6とプローブ核酸7を固定化した例を示した。しかしながら、流路の形状、数および配置はこれに限定されるものではない。プライマーセット6およびプローブ核酸7を固定化する面は、流路を構成する何れの面であってもよい。例えば、そのような面は、流路の底面、少なくとも1つの側面、複数の側面および/または天井面、または流路を構成する全ての面に対して環状にプライマーセット5および/またはプローブ核酸セットが固定されてもよい。
In this embodiment, an example in which the primer set 6 and the probe
流路41に固定化されるプライマーセット6の種類、1つのプライマーセット6に対応するプローブ核酸7の種類、およびそれらの数は、任意に選択されてよい。
The kind of primer set 6 immobilized on the
1つのプライマー固定化領域4に対応するプローブ固定化領域5までの距離は、0.1mm〜50mm、0.5mm〜20mmであってよく、好ましくは、1mm〜10mmである。
The distance to the
また、上記の例では、流路41が形成された被覆体71と、基板状の支持体2とを用いてアレイ型プライマープローブチップ1を形成した。しかしながら、流路41は、支持体2側に形成された凹部と基板状の被覆体71とによって規定されてもよい。例えば、予め凹部または溝を形成することにより流路を形成した第1の基板を支持体2として用い、その支持体2に対して被覆体71としての第2の基板を接着してもよい。その場合、その流路の少なくとも一部の壁面に対して、複数のプライマーセットがそれぞれ独立して遊離可能に固定化され、且つ1つのプライマーセットに対応する複数のプローブ核酸がそれぞれ独立して固定化される。その後、第2の基板としてのシリコンゴムで蓋をすることにより、図9のようなアレイ型プライマープローブチップ1が製造されてもよい。
In the above example, the array type
このようなアレイ型プライマープローブチップ1の流路41における核酸反応の様子を模式的に図10に示す。
FIG. 10 schematically shows the state of the nucleic acid reaction in the
図10(a)は、1つのプライマー固定化領域4とそれに対応する6つのプローブ固定化領域5が流路41の流れ方向に沿って配置された状態を示す。プライマー固定化領域4は、流路41の一方の側面に配置されている。6つのプローブ固定化領域5は、流路41の他方の側面に配置されている。プライマー固定化領域4は、流路41の端部付近に開口した注入部72に最も近くに配置された第1のプローブ固定化領域5aに対向して配置されている。第2のプローブ固定化領域5b、第3のプローブ固定化領域5c、第4のプローブ固定化領域5d、第5のプローブ固定化領域5eおよび第6のプローブ固定化領域5fは、プライマー固定化領域4および第1のプローブ固定化領域5aよりも下流に配置され、流路41の流れ方向に沿って下流に向って配置されている。
FIG. 10A shows a state in which one
図10(b)は、流路41に反応液8が注入部72から添加された後の状態を示す。反応液8と接触すると、プライマー固定化領域4に固定化されたプライマーセットが遊離し拡散する。反応液8にプライマーセットが増幅するべき標的配列が存在した場合、増幅反応が生じる。プライマーセットの遊離および拡散した状態、および/または増幅反応が生じた状態は、領域9および10により模式的に示される。このような領域9および10に含まれる増幅産物中に第1のプローブ固定化領域5aに固定化されたプローブ核酸7aがハイブリダイズするべき目的配列が存在する場合、プローブ核酸7aと増幅産物との間にハイブリダイズが生じる。
FIG. 10B shows a state after the
時間の経過により、領域9および10は、拡散作用および/または流路41中に存在する反応液の流れ作用によって流路41の下流へと拡散および/または移動する。そのような領域9および10の拡散および/または移動が生じた状態を図10(c)に模式的に示す。
As time elapses, the
領域9および10の拡散および/または移動に伴って、そこに存在する増幅産物も拡散および/または移動するため、増幅産物は、第2のプローブ核酸7b〜第6のプローブ核酸7fと接触する。その結果、増幅産物中にそれらのプローブ核酸がハイブリダイズするべきr目的配列が含まれる場合には、第2のプローブ核酸5b、第3のプローブ核酸5c、第4のプローブ核酸5d、第5のプローブ核酸5eおよび/または第6のプローブ核酸5fと、増幅産物との間でハイブリダイズが生じる。目的核酸の検出方法においては、このように生じたハイブリダイズ信号が検出される。
As the amplification products existing in the
上記の例では、プライマー固定化領域4と第1のプローブ固定化領域5aが対向して流路41の流れ方向軸の同じ位置に配置された例を示した。しかしながら、プライマー固定固定化領域4が何れの対応するプローブ固定化領域よりも上流(注入部により近く)に配置されてもよい。また、上記の例では、何れのプローブ固定化領域5も、プライマー固定化領域4が配置される側面に対向する他方の側面に配置されているが、これに限定するものではない。プローブ固定化領域5は、プライマー固定化領域4の近傍であり、且つプライマー固定化領域4よりも下流に配置されれば、流路41の何れの内面、例えば、底面、1以上の側面および/または天井面に配置されてもよい。例えば、プローブ固定化領域5は、プライマー固定化領域4と同様の側面に配置されてもよい。
In the above example, the
プライマー固定化領域4には、プライマーセット6が遊離可能に固定化されている。6つのプローブ固定化領域5には、互いに異なる種類のプローブ核酸7が固定化されている。
A primer set 6 is releasably immobilized in the
このような実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。これにより、従来よりも短時間で目的の検査を行うことが可能である。また、試料の取り違いが生じる可能性も低くなる。 According to such an embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field. This makes it possible to perform a target inspection in a shorter time than in the past. In addition, the possibility that a sample may be mixed is reduced.
また、流路内で反応を行うことが可能であるので、より操作性に優れたアレイ型プライマープローブチップが提供される。 In addition, since the reaction can be performed in the flow path, an array type primer probe chip with better operability is provided.
また、流路41を設けることにより、反応液をより簡便且つ短時間に全てのプライマーセット6およびプローブ核酸7に行き渡らせることが可能である。
Further, by providing the
<第8の実施形態>
第8の実施形態のアレイ型プライマープローブチップについて図11〜図14を参照しながら説明する。
<Eighth Embodiment>
The array-type primer probe chip according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS.
(1)チップ素材
まず、電気化学的検出によりハイブリダイズ信号を検出するアレイ型プライマープローブチップのチップ素材の構成および製造方法の1例について図11(a)および(b)を用いて説明する。図11(a)は、チップ素材の平面図であり、図11(b)は、図11(a)のチップ素材の線B−Bに沿う断面図である。
(1) Chip Material First, an example of the structure and manufacturing method of the chip material of an array-type primer probe chip that detects a hybridization signal by electrochemical detection will be described with reference to FIGS. 11 (a) and 11 (b). 11A is a plan view of the chip material, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line BB of the chip material of FIG.
チップ素材111は、矩形状の基板112上にその長手方向に沿って配置された例えば4つの電極113a〜113dを備えている。各電極113a〜113dは、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した構造を有する。また、各電極113a〜113dは大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。絶縁膜119は、各電極113a〜113dを含む基板112上に被覆されている。円形窓120は、大矩形部116に対応する絶縁膜119部分に開口されている。矩形窓121は、小矩形部117に対応する絶縁膜119部分に開口されている。電極113aの円形窓120aから露出する大矩形部116は第1の作用極122aとして機能する。電極113bの円形窓120bから露出する大矩形部116は第2の作用極122bとして機能する。電極113cの円形窓120cから露出する大矩形部116は対極123として機能する。電極113dの円形窓120dから露出する大矩形部116は参照極124として機能する。また、電極113a〜113dの矩形窓121から露出する小矩形部117はプローバー接触部として機能する。
The
このようなチップ素材は、次のような方法により作製することができる。 Such a chip material can be manufactured by the following method.
まず、基板112上に第1の金属薄膜および第2の金属薄膜を例えば、スパッタリング法または真空蒸着法によりこの順序により堆積する。続いてこれらの金属薄膜を例えば、レジストパターンをマスクとして順次選択的にエッチングして、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した、例えば4つの電極113a〜113dを基板112の長手方向に沿って形成する。これらの電極113a〜113dは、大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。
First, a first metal thin film and a second metal thin film are deposited on the
次いで、電極113a〜113dを含む基板112上に、絶縁膜119を例えば、スパッタリング法またはCVD法により堆積する。続いて、各電極113a〜113dの大矩形部116に対応する絶縁膜119部分および小矩形部117に対応する絶縁膜119部分をレジストパターンをマスクとして選択的にエッチングして、大矩形部116に対応する絶縁膜119部分に円形窓120を、および小矩形部117に対応する絶縁膜119部分に矩形窓121を開口する。それにより前述したチップ素材111を作製する。
Next, an insulating
基板112は、例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのようなガラスまたは樹脂から作られる。
The
第1の金属薄膜は、第2の金属薄膜を基板112に密着させるための下地金属膜として働き、例えば、Tiから作られる。第2の金属薄膜は、例えば、Auから作られる。
The first metal thin film functions as a base metal film for bringing the second metal thin film into close contact with the
第1および第2の金属薄膜をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。 Examples of etching when patterning the first and second metal thin films include plasma etching using an etching gas or reactive ion etching.
絶縁膜119は、例えば、シリコン酸化膜のような金属酸化膜、シリコン窒化膜のような金属窒化膜を挙げることができる。
Examples of the insulating
絶縁膜119をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。
Examples of etching when patterning the insulating
(2)アレイ型プライマープローブチップ
次に、上記(1)において製造されたチップ素材111にプライマーセットとプローブ核酸を固定したアレイ型プライマープローブチップの構成および製造方法の1例を図12(a)および図12(b)を参照しながら説明する。図12(a)はアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図12(b)は図12(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
(2) Array-type Primer Probe Chip Next, an example of the configuration and manufacturing method of an array-type primer probe chip in which a primer set and a probe nucleic acid are fixed to the
チップ素材111上に形成された電極113aの第1の作用極122aを第1のプローブ固定化領域201aとし、この第1のプローブ固定化領域201aに第1の目的配列の相補配列を含む第1のプローブ核酸202aを固定する。固定される第1のプローブ核酸202aは、その複数本で1つのプローブ核酸群として固定される。同様に、電極113bの第2の作用極122bを第2のプローブ固定化領域201bとし、この第2のプローブ固定化領域201bに第1の目的配列とは異なる第2の目的配列の相補配列を含む第2のプローブ核酸202bを固定する。
The
プローブ核酸202aおよび202bをプローブ固定化領域201に固定する方法の例は、金電極を具備したチップ素材111については3’末端にチオール基を第1のプローブ核酸202aに導入する方法などが含まれる。
Examples of the method for immobilizing the probe
次いで、第1の作用極122aの近傍に第1のプライマー固定化領域203aを、第2の作用極122bの近傍に第2のプライマー固定化領域203bを配置する。この第1のプライマー固定化領域203a上に第1のプライマーセット204aを、第2のプライマー固定化領域203b上に第2のプライマーセット204bを固定する。それによりアレイ型プライマープローブチップ1を作製する。
Next, the first
第1のプライマーセット204aは第1の標的配列を増幅するように設計された配列を有し、第2のプライマー固定化領域204bは第1の標的配列とは異なる配列からなる第2の標的配列を増幅するように設計された配列を有する。
The first primer set 204a has a sequence designed to amplify the first target sequence, and the second
第1および第2のプライマーセット204aおよび204bをそれぞれ第1および第2のプライマー固定化領域203aおよび203bへの固定化は例えば、水、緩衝液または有機溶剤のような液体にプライマーセット203を含ませて滴下して、その後、例えば、室温などの適切な温度条件下で乾燥するまでの時間、例えば、室温の場合では10分間放置することにより行う。
The first and second primer sets 204a and 204b are immobilized on the first and second
(3)使用時のアレイ型プライマープローブチップ
上記(2)において作製されたアレイ型プライマープローブチップ1の使用方法について図13および図14を参照しながら説明する。
(3) Array type primer probe chip at the time of use The usage method of the array type
図13(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図13(b)は、図13(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
FIG. 13A is a plan view of the array-type
本実施形態のアレイ型プライマープローブチップ1を使用する場合、電極113a〜113dにそれぞれ形成された第1の作用極122a、第2の作用極122b、対極123および参照極124、並びに第1のプライマー固定化領域203aおよび第2のプライマー固定化領域203bが同じ1つの反応場に含まれるように反応液が維持される。そのために、被覆体301が、アレイ型プライマープローブチップ1の使用前にアレイ型プライマープローブチップ1上に装着される。被覆体301は、中空でその1つの面が開放した直方体である。被覆体301は、例えば、シリコンゴムのようなシリコン樹脂および/またはフッ素樹脂などのような樹脂を用いて、そのような樹脂を、例えば、押出成形、射出成形または型押成形および/または例えば、接着剤による各部材の接着などのそれ自身公知の何れかの樹脂成形法によって形成される。被覆体301が装着された後に、反応液302がアレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより規定された空間に添加される。反応液302は、鋳型核酸303を含む。
When the array type
被覆体301が装着されたアレイ型プライマープローブチップ1において、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓121から露出する小矩形部117は露出している。
In the array-type
被覆体301をアレイ型プライマープローブチップ1に装着する方法の例は、例えば、圧着、接着剤による接着などが含まれる。
Examples of the method of attaching the covering 301 to the array type
反応液302は被覆体301がアレイ型プライマープローブチップ1に装着された後に添加される。
The
アレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより形成される空間に反応液などの液体を添加する方法の例は、例えば、被覆体301の一部に開口部を予め設けておき、その開口部から添加すること、または先端の鋭利な例えば、針のような先端を有した注入器を用い、その針で被覆体301を穿孔し、被覆体301の一部に針を差し込んで添加することなどが挙げられる。
An example of a method of adding a liquid such as a reaction solution to a space formed by the array-type
反応液302は、試料と、増幅試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤および例えば、ヘキスト33258のような2本鎖核酸を認識して信号を生ずるインタカレータを含む。検査されるべき試料中に特定のプライマー固定化領域に固定されたプライマーセットにより増幅されるべき標的配列を含む鋳型核酸が存在した場合、そのプライマー固定化領域とそれに対応するプローブ固定化領域を含む反応場において増幅産物が形成される。その様子を模式的に図14に示す。
The
図14(a)は、反応場である反応液302の領域401において増幅産物が形成された状態を模式的に示す。図14(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図14(b)は、図14(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。上述のように図13において添加された試料中には、第2のプライマーセット204bが結合できる配列を含む核酸が含まれていたために、図14(a)および図14(b)に示すように、第2のプライマーセット204bは領域401に遊離および拡散し、鋳型核酸303と出会った後に増幅反応が生じ、増幅産物が形成される。第2のプライマーセット204bによる増幅産物は、第2のプライマー固定化領域203bの周辺に拡散し、第2のプローブ固定化領域201bに到達する。到達した増幅産物が、目的配列を含む場合、第2のプローブ核酸202bと増幅産物とがハイブリダイズして2本鎖核酸を形成する。この2本鎖核酸に対して、反応液302に含まれるインタカレータが結合してハイブリダイズ信号を生じる。
FIG. 14A schematically shows a state in which an amplification product is formed in the
ハイブリダイズ信号は、例えば、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓121から露出する小矩形部117にプローバーを接触させ、ヘキスト33258のようなインタカレータの電流応答を測定することにより行われる。
The hybrid signal is generated by, for example, bringing a prober into contact with the small
電気化学的検出を利用するアレイ型プライマープローブチップを使用することによって、より簡単に且つ短時間に試料に含まれる標的核酸を増幅した後に、その増幅産物に含まれる目的核酸の検出を行うことが可能である。 By using an array-type primer probe chip that utilizes electrochemical detection, the target nucleic acid contained in the amplification product can be detected after the target nucleic acid contained in the sample has been amplified more easily and in a short time. Is possible.
<目的核酸の検出方法>
例として上述したようなアレイ型プライマープローブチップを使用して、複数の標的核酸を増幅して、ハイブリダイズ信号を指標として目的核酸を検出する方法も更なる実施形態として提供される。
<Method of detecting target nucleic acid>
A method for amplifying a plurality of target nucleic acids using the array type primer probe chip as described above as an example and detecting a target nucleic acid using a hybridization signal as an index is also provided as a further embodiment.
目的核酸を検出する方法は、例えば、以下の(a)〜(g)を具備する;
(a)液相の1つの反応場を支持するように構成された支持体の少なくとも1つの面であり、前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する面の互いに独立した複数の固定化領域に、複数種類の標的核酸をそれぞれに増幅するための複数種類のプライマーセットを種類毎に遊離可能に固定することと、
(b)前記複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、
(c)前記支持体に対して核酸増幅を行うための反応液を添加して1つの反応場を形成することと、
(d)反応場に試料を持ち込むことと、
(e)前記1つの反応場において前記複数種類の標的核酸について増幅反応をそれぞれ行うことと、
(f)前記増幅反応により得られた増幅産物と前記プローブ核酸とのハイブリダイズの有無または量を、前記プライマーセットのそれぞれにより得られる増幅産物について独立して検出することと、
(g)前記(f)の結果に基づいて、前記目的配列を含む目的核酸の存在を検出または測定することと。
The method for detecting the target nucleic acid comprises, for example, the following (a) to (g);
(A) At least one surface of a support configured to support one reaction field in a liquid phase, and when the reaction field is formed by the liquid phase, the surfaces contacting the reaction field are mutually Immobilizing a plurality of types of primer sets for amplifying a plurality of types of target nucleic acids in each of a plurality of independent immobilization regions in a releasable manner,
(B) The probe-immobilized region at or near the plurality of primer-immobilized regions includes a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be detected independently for each probe-immobilized region. Immobilizing at least one probe nucleic acid;
(C) adding a reaction solution for nucleic acid amplification to the support to form one reaction field;
(D) bringing a sample into the reaction field;
(E) performing an amplification reaction for each of the plurality of types of target nucleic acids in the one reaction field;
(F) independently detecting the presence or amount of hybridization between the amplification product obtained by the amplification reaction and the probe nucleic acid for the amplification product obtained by each of the primer sets;
(G) detecting or measuring the presence of the target nucleic acid containing the target sequence based on the result of (f).
また、特定の容器、チューブ、ディッシュまたは流路を形成した基板などの支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程および/または1種類以上のプローブ核酸をプローブ固定化領域に固定する工程を含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 In addition, multiple types of primer sets designed to amplify multiple types of target nucleic acids are released to at least one surface of a support such as a substrate on which a specific container, tube, dish or flow path is formed. A method for detecting a target nucleic acid comprising the step of immobilizing and / or the step of immobilizing one or more types of probe nucleic acids to a probe immobilization region is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、次の工程を具備してもよい;所望の支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定すること、ここで、複数種類のプライマーセットは、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計されている;複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定すること、ここで、複数のプローブ核酸は、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に固定化されている;複数種類のプライマーセットが1つの反応場に含まれるように、反応液を添加すること、ここで、反応液は、増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む:反応場に試料を持ち込むことと、ここで、持ち込むことは、例えば、反応液またはアレイ型プライマープローブチップへの添加などにより行われてよい;反応環境を調節すること、ここで、調節は、プライマーが固定された支持体を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した環境を達成することであってよい;マルチ核酸増幅反応を行うこと;および、マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定すること。 Such a method for detecting a target nucleic acid may comprise, for example, the following steps: releasably fixing a plurality of types of primer sets to at least one surface of a desired support, wherein The plurality of types of primer sets are designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, and include at least a complementary sequence of the target sequence at the position of the plurality of primer immobilization regions or the probe immobilization region in the vicinity thereof. Immobilizing one type of probe nucleic acid, wherein a plurality of probe nucleic acids are immobilized for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe immobilization region; The reaction solution is added so as to be included in one reaction field, where the reaction solution is a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as a polymerase, a Necessary for the formation of a new polynucleotide chain starting from the mer, if oxynucleoside triphosphate, etc., and reverse transcription are performed simultaneously, reverse transcriptase and the necessary substrate, etc. Including a buffer such as salts for maintaining the environment: bringing the sample into the reaction field, where the bringing in may be performed, for example, by adding to the reaction solution or the array-type primer probe chip; Adjusting the reaction environment, where the adjustment may be to achieve a suitable environment for the amplification reaction, such as temperature control by heating or cooling the support on which the primer is immobilized; multi-nucleic acid amplification reaction And the presence or absence of hybridization between the amplification product generated by the multi-nucleic acid amplification reaction and at least one type of probe nucleic acid, and Or amount detection and / or measuring that.
具体的な増幅反応は、増幅反応の種類に応じてそれ自身公知の技術を利用して行われてよい。 A specific amplification reaction may be performed using a technique known per se according to the type of the amplification reaction.
具体的な検出手段は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段、例えば、蛍光標識を利用する蛍光強度の検出および/または測定、或いはインタカレータを利用する電流応答を検出および/または測定する方法を利用して行われてよい。 Specific detection means include known hybrid signal detection means, for example, detection and / or measurement of fluorescence intensity using a fluorescent label, or method of detecting and / or measuring current response using an intercalator May be used.
更に、マイクロビーズ、板小片または棒などの基体の表面に対して複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程と、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することとを含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 Furthermore, a step of releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on the surface of a substrate such as a microbead, a plate piece or a rod, and a plurality of primer immobilizations Immobilizing at least one type of probe nucleic acid containing a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region in the probe-immobilized region at or near the region. A method for detecting a target nucleic acid comprising: is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、所望の基体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと;複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと;基体を、増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液内に配置することと;適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと;反応液への添加により反応場に試料を持ち込むことと;反応液を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと;それによりマルチ核酸増幅反応を行うことと;マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定することと;を具備する。 Such a nucleic acid detection method includes, for example, releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired substrate. And at least one type including a complementary sequence of the target sequence for each type in the probe-immobilized region at or near the position of the plurality of primer-immobilized regions so that the hybridization signal can be detected independently for each probe-immobilized region A substrate, such as oxynucleoside triphosphate, which is necessary for forming a new polynucleotide chain starting from a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as a polymerase or a primer. When reverse transcription is performed at the same time, reverse transcriptase and its necessary substrates, such as salts for maintaining an appropriate amplification environment In a reaction solution containing a buffer such as; adding a reaction solution containing a buffer such as salts to maintain an appropriate amplification environment; and adding the sample to the reaction field by addition to the reaction solution Bringing in; adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as temperature adjustment by heating or cooling the reaction solution; thereby carrying out the multi-nucleic acid amplification reaction; amplification products generated by the multi-nucleic acid amplification reaction Detecting and / or measuring the presence and / or amount of hybridization between and at least one probe nucleic acid.
例として実施形態に示したアレイ型プライマープローブチップによれば、異なる配列による干渉を受けずに複数種類の標的配列についての増幅を独立して同時に行うことができる。更に、増幅反応と同時または増幅反応に引き続いて、増幅反応を行ったのと同じ反応場において、増幅反応により生じた増幅産物について目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。 For example, according to the array-type primer probe chip shown in the embodiment, amplification of a plurality of types of target sequences can be performed independently and simultaneously without receiving interference from different sequences. Furthermore, the presence or absence and / or the amount of the target nucleic acid can be detected and / or measured for the amplification product generated by the amplification reaction in the same reaction field where the amplification reaction is performed simultaneously with or subsequent to the amplification reaction. it can.
従来の技術では、複数種類のプライマーを1つの容器内で使用してマルチプレックス増幅を行った場合、反応効率に偏りが生じ、種類の数に限りがあることが問題となっている。即ち、異なる種類のプライマー間で、必要な酵素やdNTPの取り合いが生じることがある。また、標的配列の配列やプライマーの配列により、反応特異性および/または反応効率に違いがでることもある。その場合、プライマーの種類によって増幅反応開始点が異なること、一部のプライマーセットについての増幅のみが開始され進行されること、或いは、一部のプライマーセットについての増幅が十分に達成されないことなどの問題が生じてしまう。このような従来の問題も、本明細書において開示される実施形態により解決される。 In the prior art, when multiplex amplification is performed using a plurality of types of primers in one container, there is a problem that the reaction efficiency is biased and the number of types is limited. In other words, necessary enzymes and dNTPs may be intermingled between different types of primers. In addition, the reaction specificity and / or reaction efficiency may vary depending on the sequence of the target sequence and the sequence of the primer. In that case, the amplification reaction start point varies depending on the type of primer, only the amplification for some primer sets is started and advanced, or the amplification for some primer sets is not sufficiently achieved, etc. Problems arise. Such conventional problems are also solved by the embodiments disclosed herein.
即ち、実施形態を例に示したアレイ型プライマープローブチップを使用して増幅反応を行うと、固定した増幅試薬付近でのみ増幅反応が進行する。そのため、同一容器中および/または同一溶液中でありながら、互いの増幅反応に干渉せず、各種ターゲットの増幅反応を独立に進行させることが可能である。また、そのような増幅反応と同時または引き続いて、増幅反応を行った容器と同じ反応容器において目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。また、このような方法は、ある程度個別の増幅反応が進行した後で、更に異なるプライマーセットを追加してもよい。第1の実施形態に示した容器形態のアレイ型プライマープローブチップと、上記のアレイ型プライマープローブチップ担体とを組み合わせて使用してもよい。 That is, when an amplification reaction is performed using the array-type primer probe chip illustrated in the embodiment, the amplification reaction proceeds only in the vicinity of the fixed amplification reagent. Therefore, it is possible to independently carry out amplification reactions of various targets without interfering with each other's amplification reaction while being in the same container and / or the same solution. Moreover, the presence and / or amount of the target nucleic acid can be detected and / or measured in the same reaction vessel as that in which the amplification reaction was performed simultaneously or subsequently with such an amplification reaction. In such a method, a different primer set may be added after individual amplification reactions have progressed to some extent. You may use combining the array-type primer probe chip of the container form shown in 1st Embodiment, and said array-type primer probe chip carrier.
[実施例]
<実施例1>
実施例1−1
以下に、電気化学的検出用のアレイ型プライマープローブチップを作製して使用した例を記載する。電気化学的検出用のアレイ型プライマープローブチップは、プライマー固定化領域に固定されたプライマーセットと、プライマー固定化領域の近傍のプローブ固定化領域に固定されたプローブ核酸としてのプローブDNAとを含む。プローブ固定化領域は電極からなり、ハイブリダイズの存在に依存して生じる電流応答を検出するためのセンサーとして使用した。
[Example]
<Example 1>
Example 1-1
Below, the example which produced and used the array-type primer probe chip | tip for electrochemical detection is described. An array-type primer probe chip for electrochemical detection includes a primer set fixed to a primer fixing region and a probe DNA as a probe nucleic acid fixed to a probe fixing region in the vicinity of the primer fixing region. The probe immobilization region was composed of electrodes and was used as a sensor for detecting a current response generated depending on the presence of hybridization.
(1)チップ素材の作製
アレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材の概略図を図11に示した。パイレックスガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極をガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により絶縁膜に円形窓および矩形窓を開口して作用極、対極、参照極およびプローバー接触部を露出させた。これをアレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材とした。
(1) Production of Chip Material A schematic diagram of a chip material for an array type primer probe chip is shown in FIG. Titanium and gold thin films were formed on the Pyrex glass surface by sputtering. Thereafter, titanium and gold electrodes were formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and a circular window and a rectangular window were opened in the insulating film by an etching process to expose the working electrode, the counter electrode, the reference electrode, and the prober contact portion. This was used as a chip material for an array type primer probe chip.
(2)アレイ型プライマープローブチップの作製
まず、プローブDNAを作用極上に固定した。使用したプローブDNAの塩基配列を表1に示す。
プローブDNA(A)およびプローブDNA(B)をそれぞれ3μMずつ含むプローブDNA溶液を調製して、この溶液100nLを作用極上にスポットした。40℃にて乾燥し、超純水により洗浄した。その後、作用極表面に残った超純水を除去し、チップ素材の作用極にプローブDNAを固定した。 A probe DNA solution containing 3 μM each of probe DNA (A) and probe DNA (B) was prepared, and 100 nL of this solution was spotted on the working electrode. It dried at 40 degreeC and wash | cleaned with the ultrapure water. Thereafter, ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and the probe DNA was immobilized on the working electrode of the chip material.
次に、プライマーセットとして使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop−mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセットである。使用したプライマーDNAの塩基配列を表2に示す。
プライマーDNA(セットA)については、200μMのFIP、BIP、F3、B3、LPFをそれぞれ準備し、これらをそれぞれ0.1μL、0.1μL、0.0125μL、0.00125μLおよび0.05μLで含む0.275μLの溶液を用いた。これらを、対応するプローブDNA(A)の近傍のプライマー固定化領域である作用極に固定した。具体的には、用意したそれぞれ0.275μLのそれらの溶液を、それぞれプローブDNA(A)が固定された対応する近傍の作用極にスポットした。これを63℃で5分間乾燥した。これにより、アレイ型プライマープローブチップを得た。 For the primer DNA (Set A), 200 μM FIP, BIP, F3, B3, and LPF were prepared, each containing 0.1 μL, 0.1 μL, 0.0125 μL, 0.00125 μL, and 0.05 μL. 275 μL of solution was used. These were immobilized on the working electrode, which is a primer immobilization region in the vicinity of the corresponding probe DNA (A). Specifically, 0.275 μL of each prepared solution was spotted on the corresponding nearby working electrode to which the probe DNA (A) was fixed. This was dried at 63 ° C. for 5 minutes. Thereby, an array type primer probe chip was obtained.
(3)LAMP反応液の作製
LAMP反応液の組成を表3示す。
組成(1)から(4)には、共通して、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれる。これらに、後述の鋳型溶液と合わせて総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)を添加した。組成(1)は、プライマーDNA(セットB)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(B)とハイブリダイズして検出される鋳型Bを含む。組成(2)は鋳型を含まない。組成(3)は鋳型Aを含む。鋳型Aは、プライマーDNA(セットA)によりLAMP法による増幅反応が生じ、且つプローブDNA(A)とハイブリダイズする。組成(1)は、鋳型Aおよび鋳型Bを両方含む。これらをLAMP反応液として使用した。鋳型AおよびBは、表4に示す塩基配列を有する合成オリゴDNAである。
(4)アレイ型プライマープローブチップ上でのLAMP増幅反応及び、プローブDNAよる目的核酸の検出
アレイ型プライマープローブチップに対して、図14に概略を示すように被覆体を装着した。アレイ型プライマープローブチップと被覆体により構成される空間には、プローブ固定化領域としての電極およびプライマーDNA固定化領域が含まれる。この空間は、反応容器として機能する。被覆体は、成形されたシリコンゴムである。LAMP反応液を、予めシリコンゴムに設けられた穴から反応容器内に注入した。その後、被覆体の穴に蓋をした。これを63℃に設定したプレート上に設置し、60分間LAMP反応を行った。
(4) LAMP amplification reaction on array type primer probe chip and detection of target nucleic acid by probe DNA A covering was attached to the array type primer probe chip as schematically shown in FIG. The space constituted by the array type primer probe chip and the covering includes an electrode as a probe immobilization region and a primer DNA immobilization region. This space functions as a reaction vessel. The covering is a molded silicon rubber. The LAMP reaction solution was injected into the reaction vessel through a hole provided in advance in the silicon rubber. Then, the hole of the covering was covered. This was set | placed on the plate set to 63 degreeC, and LAMP reaction was performed for 60 minutes.
図14に概略を示すように、LAMP反応溶液が、特定のプライマーに結合することが可能であり、且つ増幅されるべき標的配列を含む鋳型を含む場合、そのような特定のプライマーが固定された場所で局所的にLAMP反応が進む。生じたLAMP産物は近傍にあるプローブDNAとハイブリダイズする。 As schematically shown in FIG. 14, when a LAMP reaction solution contains a template that can bind to a specific primer and contains the target sequence to be amplified, such specific primer is immobilized. The LAMP reaction proceeds locally at the location. The resulting LAMP product hybridizes with the nearby probe DNA.
60分間のLAMP反応の後、45℃で10分間ハイブリダイゼーション反応を行い、45℃で10分間洗浄を行った。その後、洗浄溶液を除去し、75μMヘキスト33258溶液を注入した。各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。 After the LAMP reaction for 60 minutes, a hybridization reaction was performed at 45 ° C. for 10 minutes, and washing was performed at 45 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the washing solution was removed and a 75 μM Hoechst 33258 solution was injected. The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The series of reactions described above was carried out using an automatic DNA test apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
(5)検出結果
検出結果を表5に示した。
鋳型Bが含まれるLAMP反応溶液組成(1)を添加した場合、70nAの電流値が得られた。即ち、作用極2の近傍に固定されているプライマーDNA(セットB)によるLAMP反応が進み、生じたLAMP産物がプローブDNA(B)と反応した。
When the LAMP reaction solution composition (1) containing the template B was added, a current value of 70 nA was obtained. That is, the LAMP reaction with the primer DNA (set B) immobilized in the vicinity of the working
一方、作用極2の近傍に固定されているプライマーDNA(セットA)では、電流値が得られなかった。即ち、LAMP反応が進まなかった。
On the other hand, no current value was obtained with the primer DNA (set A) immobilized in the vicinity of the working
これら2つの数値から、LAMP反応溶液には、鋳型Bが含まれていたことを判定することが可能であった。 From these two numerical values, it was possible to determine that the template B was contained in the LAMP reaction solution.
また、鋳型を含まないLAMP反応溶液組成(2)を添加した場合、電流値は得られなかった。即ち、作用極1および2のそれぞれの近傍に固定されているプライマーDNA(セットA)、プライマーDNA(セットB)によるLAMP増幅反応は進まなかった。
In addition, when the LAMP reaction solution composition (2) not containing the template was added, no current value was obtained. That is, the LAMP amplification reaction by the primer DNA (set A) and the primer DNA (set B) immobilized in the vicinity of the working
以上の結果から、本実施例に記載したアレイ型プライマープローブチップを用いて、LAMP反応溶液中に含まれる鋳型を検出し、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 From the above results, it was shown that the template contained in the LAMP reaction solution can be detected and the sequence thereof can be identified using the array-type primer probe chip described in this example.
実施例1−2
以下に、1つの容器内において10種類のLAMPマルチ増幅が同時に並行して行えることを証明するための実験を行った。以下に説明する。
Example 1-2
In the following, an experiment was conducted to prove that 10 types of LAMP multi-amplification can be performed simultaneously in one container. This will be described below.
(1)マルチ増幅用容器の作製
マルチ増幅用容器として、複数種類のプライマーのみを互いに独立して、且つ有利可能に固定した反応容器を用意した。
(1) Production of multi-amplification container As a multi-amplification container, a reaction container was prepared in which only a plurality of types of primers were immobilized independently and advantageously.
使用したプライマーの塩基配列を表6−1および表6−2に示す。
各プライマーセットについて、FIPを40pmol、BIPを40pmol、F3を40pmol、B3を5pmol、LPを20pmol、を含むTE溶液を用意した。0.6μLのTE溶液をガラス基板表面にスポットした。それを室温にて10分間放置した。それによりプライマーを乾燥固定した。プライマーを乾燥固定した基板上に、予め流路が形成されているシリコンゴムを充てた。このように、流路内にプライマーがスポットされているマルチ増幅用容器を作製した。これは、プローブ核酸を含まないこと以外は図7に示す実施形態のアレイ型プライマープローブチップと同様の構成とした(図7)。 For each primer set, a TE solution containing 40 pmol FIP, 40 pmol BIP, 40 pmol F3, 5 pmol B3, and 20 pmol LP was prepared. 0.6 μL of TE solution was spotted on the glass substrate surface. It was left at room temperature for 10 minutes. Thereby, the primer was fixed by drying. A silicon rubber having a channel formed in advance was filled on the substrate on which the primer was dried and fixed. In this way, a multi-amplification container having a primer spotted in the flow path was produced. This has the same configuration as the array-type primer probe chip of the embodiment shown in FIG. 7 except that it does not contain probe nucleic acid (FIG. 7).
(2)マルチ増幅用容器用LAMP反応液の作製とLAMP反応
マルチ増幅用容器用LAMP反応液の組成を表2示す。
この反応液に含まれる鋳型No.1〜10の塩基配列を表8−1、表8−2、表8−3、表8−4、表8−5、表8−6、表8−7、表8−8、表8−9および表3−10に示した。
Template No. contained in this reaction solution The
マルチ増幅容器の流路に、マルチ増幅用容器用LAMP反応液を50μL注入し、ガラス面が63℃に設定したホットプレートと接するように、ホットプレートの上に載せ、1時間LAMP反応を行った。 50 μL of a multi-amplification container LAMP reaction solution was injected into the flow path of the multi-amplification container, and placed on the hot plate so that the glass surface was in contact with the hot plate set at 63 ° C., and the LAMP reaction was performed for 1 hour. .
(3)PCRチューブ用LAMP反応液の作製とLAMP反応
PCRチューブ用LAMP反応液の組成を表9に示す。この反応液を、63℃に設定した恒温装置にセットし、1時間LAMP反応を行った。
(4)LAMP増幅産物検出用DNAチップの作製
表10に示すプローブ核酸(3’末端SH標識合成オリゴ)を合成した。
プローブ核酸No.1は、プライマーセットNo.1から得られるLAMP増幅産物を検出するためのプローブ核酸であり、同様にプローブ核酸No.2〜10は、それぞれプライマーセットNo.2〜10から得られるLAMP増幅産物を検出するためのプローブ核酸である。各プローブ核酸3uMを含む溶液100nLを電極上にスポットし、乾燥固定することで、DNAチップを作製した。DNAチップ、及びDNAチップ測定装置は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載されているものを使用した。 Probe nucleic acid No. No. 1 is primer set No. 1 is a probe nucleic acid for detecting the LAMP amplification product obtained from No. 1. 2 to 10 are primer set Nos. A probe nucleic acid for detecting a LAMP amplification product obtained from 2 to 10. A DNA chip was prepared by spotting 100 nL of a solution containing 3 uM of each probe nucleic acid on the electrode and drying and fixing the solution. As the DNA chip and the DNA chip measuring apparatus, those described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008 were used.
(5)LAMP増幅産物の検出
マルチ増幅用容器にて増幅したLAMP増幅産物、PCRチューブで増幅したLAMP増幅産物をDNAチップにより検出し、各増幅容器、チューブにて増幅された増幅産物を確認した。その結果を表11に示した。
PCRチューブを使用した場合、10種類のうち3種のみが陽性となり、その他7種類は陰性であった。一方、マルチ増幅用容器を使用した場合、10種類全てが陽性となった。これにより10種のマルチ増幅反応が可能であることが示された。PCRチューブ内では、同一溶液中にプライマーセットNo.1〜10、及び鋳型No.1〜10が含まれ、その中でLAMP増幅反応が進行する。10種のプライマーセットのうち、いくつかの種類のLAMP増幅反応が開始されると、酵素(Bst DNA Polymerase)などがその反応に消費され、その他の種類のLAMP増幅反応効率が低下すると考えられた。一方、マルチ増幅用容器では、同一溶液中にプライマーセットNo.1〜10、及び鋳型No.1〜10が含まれ、そこにおいてLAMP増幅反応が進行する。プライマーをスポットすることにより、流路中の各スポット位置でLAMP増幅反応が開始され、各種プライマーによる増幅反応が独立に進行することが期待された。 When PCR tubes were used, only 3 out of 10 types were positive and the other 7 types were negative. On the other hand, when the multi-amplification container was used, all 10 types became positive. This showed that 10 types of multi-amplification reactions were possible. In the PCR tube, primer set No. 1-10 and mold no. 1-10 are included, in which the LAMP amplification reaction proceeds. It was thought that when several types of LAMP amplification reactions were started among the 10 types of primer sets, enzymes (Bst DNA Polymerase) and the like were consumed for the reaction, and the efficiency of other types of LAMP amplification reactions decreased. . On the other hand, in the multi-amplification container, primer set No. 1-10 and mold no. 1-10 are included, in which the LAMP amplification reaction proceeds. By spotting the primer, the LAMP amplification reaction was started at each spot position in the flow path, and it was expected that the amplification reaction by various primers proceeded independently.
実施例1−3
以下に、プローブ核酸をプライマー固定化領域よりも、反応溶液の注入口に対し下流に存在するプローブ固定化領域に固定したアレイ型プライマープローブチップの実施例を記載する。
Example 1-3
Hereinafter, an example of an array type primer probe chip in which a probe nucleic acid is immobilized on a probe immobilization region present downstream of the reaction solution injection port from the primer immobilization region will be described.
(1)チップ素材の作製
作用極を10個含むことを除いて、図11に示すチップ素材と同様なチップ素材を形成した。まず、パイレックスガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極パターンをガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により電極、即ち、作用極、対極、参照極およびプローブ用電極を露出させた。これをマルチ核酸増幅検出反応具のためのチップ素材とした。
(1) Production of chip material A chip material similar to the chip material shown in Fig. 11 was formed except that 10 working electrodes were included. First, a titanium and gold thin film was formed on the surface of Pyrex glass by sputtering. Thereafter, an electrode pattern of titanium and gold was formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and electrodes, that is, a working electrode, a counter electrode, a reference electrode, and a probe electrode were exposed by an etching process. This was used as a chip material for a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool.
(2)マルチ核酸増幅検出反応具の作製
上記のように作製したチップ素材の作用極上にプローブDNAを固定化した。使用したプローブDNAの塩基配列は、表1に示した配列番号2で示され、次の通りの配列からなるプローブDNA(B)である;TTTGGTGCAATGGATTTTACTACATTACAAGCTA-SH。
(2) Production of multinucleic acid amplification detection reaction tool Probe DNA was immobilized on the working electrode of the chip material produced as described above. The base sequence of the probe DNA used is represented by SEQ ID NO: 2 shown in Table 1 and is a probe DNA (B) having the following sequence: TTTGGTGCAATGGATTTTACTACATTACAAGCTA-SH.
プローブDNA(B)の固定化は次のように行った。プローブDNA(B)を3μM含むプローブDNA溶液を調製し、この溶液の100nLを全ての作用極上にスポットした。40℃で乾燥後、超純水により洗浄した。その後、作用極表面に残った超純水を除去し、プローブDNAがチップ素材の電極に固定化されたDNAチップを作製した。 The probe DNA (B) was immobilized as follows. A probe DNA solution containing 3 μM of probe DNA (B) was prepared, and 100 nL of this solution was spotted on all working electrodes. After drying at 40 ° C., it was washed with ultrapure water. Thereafter, ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and a DNA chip in which the probe DNA was immobilized on the electrode of the chip material was produced.
次に上記でシリコンゴム板製の被覆体を用意した。被覆体の一面には、プローブ固定化領域に対応する位置に溝が形成されている。 Next, a covering made of a silicon rubber plate was prepared as described above. On one surface of the covering, a groove is formed at a position corresponding to the probe fixing region.
被覆体の溝の底面に対してプライマーセットを固定した。プライマーセットの固定化領域は、被覆体に存在する2つの貫通孔のうちのどちらかに近接した位置となるように調整した。 The primer set was fixed to the bottom surface of the groove of the covering. The immobilization region of the primer set was adjusted so as to be a position close to one of the two through holes present in the covering.
まず、使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop−mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセットである。プライマーDNAの塩基配列は表2にプライマーセットBと示したものと同様である。 First, primer DNA to be used was prepared. The primer DNA to be used is a primer set for amplification by a loop-mediated isal amplification (LAMP) method. The base sequence of the primer DNA is the same as that shown in Table 2 as primer set B.
プライマーセットBの各プライマーDNAとして、200μMのFIP、BIP、F3、B3およびLPをそれぞれ準備し、0.02μL、0.02μL、0.0025μL、0.0025μLおよび0.01μLをそれぞれに含む0.055μLの溶液を調製した。 200 μM FIP, BIP, F3, B3 and LP are prepared as the primer DNAs of the primer set B, respectively, and 0.02 μL, 0.02 μL, 0.0025 μL, 0.0025 μL and 0.01 μL are included in each of 0. 055 μL of solution was prepared.
具体的には、0.055μLのプライマー混合溶液を、被覆体であるシリコンゴムの溝部の底部にスポットし、40℃で2分間乾燥させた。被覆体であるシリコンゴムの溝部の2つの端部には、2つの貫通孔が開口されており、スポットは、被覆体がDNAチップに取り付けられたときに、2つの貫通孔のうちのどちらかに近接するプローブDNAと対向する位置になるように行った。被覆体の溝部と、プローブDNAが固定化された面が対向するように、被覆体と上記で作製したチップ素材とを接着した。これにより、核酸増幅検出反応具を得た。 Specifically, 0.055 μL of the primer mixed solution was spotted on the bottom of the groove of the silicon rubber that is the covering, and dried at 40 ° C. for 2 minutes. Two through holes are opened at the two ends of the silicon rubber groove, which is a covering, and the spot is either of the two through holes when the covering is attached to the DNA chip. It was performed so as to be in a position facing the probe DNA adjacent to the. The covering and the chip material prepared above were bonded so that the groove portion of the covering and the surface on which the probe DNA was immobilized faced each other. Thereby, a nucleic acid amplification detection reaction tool was obtained.
(3)LAMP反応液の作製
使用したLAMP反応液は、表3に示す通りの組成で作製した。
(3) Preparation of LAMP reaction solution The LAMP reaction solution used was prepared with the composition shown in Table 3.
組成(1)のLAMP反応液には、LAMP反応に必要となるデオキシリボ核酸等のリアクションミックス、及び、表4に示す鋳型Bが含まれ、総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加された。これをLAMP反応液として使用した。 The LAMP reaction solution of composition (1) contains a reaction mix such as deoxyribonucleic acid necessary for the LAMP reaction and template B shown in Table 4, and distilled water (ie, DW) so that the total amount becomes 50 μL. Was added. This was used as a LAMP reaction solution.
鋳型Bは、被覆体の溝部に乾燥固定した、プライマーDNA(セットB)によりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(B)とハイブリダイズする。 The template B is LAMP amplified by the primer DNA (set B) that is dried and fixed in the groove of the covering. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (B).
(4)アレイ型プライマープローブチップ上でのLAMP増幅反応及び、プローブDNAよる目的核酸の検出
被覆体であるシリコンゴム板に設けられた2つの貫通孔のうちの一方を流入口とした。シリコンゴム板に設けられた溝部とチップ素材の一面とにより構成される流路を反応部とした。反応部において反応を行った。流入口から反応部にLAMP反応溶液を注入した。その後速やかに、DNA自動検査装置内にマルチ核酸増幅検出反応具を設置した。DNA自動検査装置内のペルチェ上で64℃60分間LAMP反応を行った。
(4) LAMP amplification reaction on array type primer probe chip and detection of target nucleic acid by probe DNA One of the two through holes provided in the silicon rubber plate as a coating was used as an inlet. A flow path constituted by a groove provided on the silicon rubber plate and one surface of the chip material was used as a reaction part. Reaction was performed in the reaction part. The LAMP reaction solution was injected into the reaction part from the inlet. Immediately thereafter, a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool was installed in the automatic DNA testing apparatus. A LAMP reaction was performed at 64 ° C. for 60 minutes on a Peltier in an automatic DNA testing apparatus.
60分間のLAMP反応の後、45℃で10分間ハイブリダイゼーション反応を行い、30℃で3分間洗浄を行った。その後、洗浄溶液を除去し、20μMヘキスト33258溶液を流入口から注入した。 After the LAMP reaction for 60 minutes, a hybridization reaction was performed at 45 ° C. for 10 minutes, and washing was performed at 30 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the washing solution was removed and a 20 μM Hoechst 33258 solution was injected from the inlet.
各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。 The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The series of reactions described above was carried out using an automatic DNA test apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
(5)検出結果
検出結果を図15及び表12に示した。
試験には、上述した通り、同一種類のプローブDNAが複数ヶ所固定化されたDNAチップを用いた。このDNAチップの反応部にLAMP反応溶液を流入口から注入し、反応場において増幅及び検出反応を実施した。その結果、流入口から4箇所目のプローブ固定化電極において、50nA程度の最も高い電流値が得られた。 For the test, as described above, a DNA chip having the same type of probe DNA immobilized thereon was used. A LAMP reaction solution was injected into the reaction part of this DNA chip from the inlet, and amplification and detection reactions were performed in the reaction field. As a result, the highest current value of about 50 nA was obtained at the probe-immobilized electrode at the fourth position from the inlet.
このような結果は、プライマーDNA(セットB)を流入口に近接した位置に固定化したために、プライマーDNAはLAMP反応溶液の注入と共に溶出し、固定化位置よりも下流においてLAMP反応が進んだ、または、LAMP反応後の増幅産物が固定化位置よりも下流に溶出したことによると考えられる。 As a result, since the primer DNA (set B) was immobilized at a position close to the inlet, the primer DNA was eluted together with the injection of the LAMP reaction solution, and the LAMP reaction proceeded downstream from the immobilized position. Alternatively, it is considered that the amplified product after the LAMP reaction was eluted downstream from the immobilization position.
以上の結果は、注入部の位置を流路の最も上流として、プライマー固定化領域の位置よりも約1mm〜約10mm下流に、配置されたプローブ固定化領域に固定化されたプローブ核酸から、高い電流値が得られたことを示している。 The above results show that the position of the injection part is the most upstream of the flow path, and is higher from the probe nucleic acid immobilized in the probe immobilization region disposed about 1 mm to about 10 mm downstream from the position of the primer immobilization region. It shows that a current value was obtained.
3.増粘剤の使用
<第9の実施形態>
マルチ核酸反応具を用いて反応を行う際には、反応液に増粘剤が存在してもよい。増粘剤が反応液に含まれると、固定化されたプライマーが遊離された後に局所的な拡散に留まる。増粘剤は、増幅反応を阻害しない物質であることが好ましい。増粘剤についての詳細は後述する。
3. Use of Thickener <Ninth Embodiment>
When the reaction is performed using the multi-nucleic acid reaction tool, a thickener may be present in the reaction solution. If a thickener is included in the reaction solution, it remains in local diffusion after the immobilized primer is released. The thickener is preferably a substance that does not inhibit the amplification reaction. Details of the thickener will be described later.
また、増幅反応をより効率的に達成するために、反応液の反応場への添加速度を制御する手段も有効である。例えば、プライマー固定化位置上を流れる反応液の流速は、1mm/秒以上が好ましく、さらには、10mm/秒以上が好ましい。これにより、固定化されたプライマーセットの遊離が影響を受けるため、プライマーセットのより局所的な拡散が可能になる。しかしながら、プライマー固定化位置上を流れる反応液の流速は、反応場を規定する支持体および他の部材により構成される反応部の形状および大きさにより、任意の値を取り得る。 In order to achieve the amplification reaction more efficiently, means for controlling the rate of addition of the reaction solution to the reaction field is also effective. For example, the flow rate of the reaction solution flowing over the primer immobilization position is preferably 1 mm / second or more, and more preferably 10 mm / second or more. Thereby, since the release of the immobilized primer set is affected, the primer set can be diffused more locally. However, the flow rate of the reaction liquid flowing on the primer immobilization position can take an arbitrary value depending on the shape and size of the reaction part constituted by the support and other members that define the reaction field.
例えば、実施形態を用いてマルチ増幅反応を行う際に、使用する反応液に増粘剤を含ませることによって、より効率よくマルチ増幅反応を達成することが可能である。 For example, when performing a multi-amplification reaction using the embodiment, it is possible to achieve a multi-amplification reaction more efficiently by including a thickener in the reaction solution to be used.
反応液に増粘剤を含ませる方法は、反応液自体に増粘剤を添加してもよく、或いは、プライマーセットを支持体に固定する際に、プライマーセットを固定するための溶液に増粘剤を含ませることにより、使用されるべきプライマーセットと共にプライマー固定化領域に増粘剤を固定してもよい。或いは、プライマーを固定した後に、プライマー固定化領域に更に増粘剤を被覆することにより固定してもよい。更にまた、フィルム状の増粘剤を貼付するなどの手段でもよく、特に限定されない。 For the method of adding a thickener to the reaction solution, a thickener may be added to the reaction solution itself, or when the primer set is fixed to the support, the solution for fixing the primer set is thickened. By including the agent, the thickener may be fixed to the primer fixing region together with the primer set to be used. Alternatively, after the primer is fixed, the primer fixing region may be further coated with a thickener. Furthermore, means such as attaching a film-like thickener may be used, and there is no particular limitation.
増粘剤を、反応液に含ませることにより、固定されたプライマーセットが反応液に遊離する速度、即ち、溶出速度を低下することが可能である。それにより、プライマーセットは、より長時間に亘り局所に留まる。その結果、固定されたプライマーセット毎の反応効率に左右されずに複数のプライマーセットによるマルチ増幅がより効率的に達成される。 By including a thickener in the reaction solution, it is possible to reduce the rate at which the fixed primer set is released into the reaction solution, that is, the elution rate. Thereby, the primer set remains localized for a longer time. As a result, multi-amplification with a plurality of primer sets can be achieved more efficiently without being influenced by the reaction efficiency of each fixed primer set.
増粘剤は、その比粘度がプライマーよりも大きい物質であり、且つ核酸増幅反応を阻害しない物質であることが好ましい。増粘剤の例は、樹液に由来する増粘剤、例えば、アーモンドガム、エレミ樹脂、ダンマル樹脂、アラビアガム、カラヤガム、トラガントガム、アラビノガラクタン、ガティガムおよびモモ樹脂など、豆類などの種子に由来する増粘剤、例えば、アマシードガム、グァーガム酵素分解物、タマリンド種子ガム、カシアガム、サイリュームシードガム、タラガム、カロブビーンガム=ローカストビーンガム、サバクヨモギシードガム、トリアカンソスガム、グァーガムおよびセスバニアガムなど、海藻に由来する増粘剤、例えば、アルギン酸、フクロノリ抽出物、ファーセレランおよびカラギナンなど、果実類、葉および地下茎などに由来する増粘剤、例えば、アロエベラ抽出物、キダチアロエ抽出物、ペクチン、オクラ抽出物およびトロロアオイなど、微生物由来の増粘剤、例えば、アエロモナスガム、エンテロバクターガム、納豆菌ガム、アウレオバシジウム培養液、カードラン、プルラン、アゾトバクター・ビネランジーガム、キサンタンガム、マクロホモプシスガム、ウェランガム、ジェランガム、ラムザンガム、エルウイニア・ミツエンシスガム、スクレロガム、レバン、エンテロバクター・シマナスガムおよびデキストラン、並びに、その他増粘安定剤、例えば、酵母細胞膜、キチン、オリゴグルコサミン、微小繊維状セルロース、キトサン、微結晶セルロースおよびグルコサミンなどを含む。更に、増粘剤は、一般に飲食物添加物して使用される、例えば、寒天、大豆多糖類、ナタデココ、澱粉、コンニャクイモ抽出物、ゼラチンなどであってもよい。好ましくは、アガロースなどの寒天および/またはゼラチン、ポリエチレングリコールなどであるが、これらに限定されるものではない。 The thickener is preferably a substance having a specific viscosity greater than that of the primer and does not inhibit the nucleic acid amplification reaction. Examples of thickeners are derived from seeds such as beans, such as thickeners derived from sap, such as almond gum, Elemi resin, dammar resin, gum arabic, Karaya gum, tragacanth gum, arabinogalactan, gati gum and peach resin Thickeners such as ama seed gum, guar gum enzyme degradation product, tamarind seed gum, cassia gum, silum seed gum, tara gum, carob bean gum = locust bean gum, mackerel mugwort seed gum, triacanthus gum, guar gum and sesbania gum Thickeners derived from fruits, leaves, rhizomes, etc., such as aloe vera extract, Kidachi aloe extract, pectin, okra extract and troaroao Such as aeromonas gum, enterobacter gum, natto gum, aureobasidium broth, curdlan, pullulan, azotobacter vinelandie gum, xanthan gum, macrohomopsis gum, welan gum, gellan gum, lamb zan gum, erwinia Mitsiensis gum, sclerogum, levan, Enterobacter simanas gum and dextran, and other thickening stabilizers such as yeast cell membrane, chitin, oligoglucosamine, microfibrous cellulose, chitosan, microcrystalline cellulose and glucosamine. Furthermore, the thickener is generally used as a food or drink additive, and may be, for example, agar, soybean polysaccharide, nata de coco, starch, konjac potato extract, gelatin or the like. Preferred are agarose such as agarose and / or gelatin, polyethylene glycol and the like, but are not limited thereto.
増粘剤を反応液に添加する場合、反応液の作製時に、反応液を作製するための溶媒に対して増粘剤を直接に溶解してもよい。または、先ず、溶媒に増粘剤を溶解して作製した増粘剤溶液を用意する。別途、反応に必要な他の成分を溶媒に溶解することにより反応液を作製する。得られた増粘剤溶液と反応液とを混合してもよい。溶媒は、水、塩水および緩衝液などであってよい。 When adding a thickener to a reaction liquid, you may melt | dissolve a thickener directly with respect to the solvent for producing a reaction liquid at the time of preparation of a reaction liquid. Alternatively, first, a thickener solution prepared by dissolving a thickener in a solvent is prepared. Separately, a reaction solution is prepared by dissolving other components necessary for the reaction in a solvent. You may mix the obtained thickener solution and reaction liquid. The solvent may be water, brine, buffer solution, and the like.
プライマーセットを固定する溶液に増粘剤を添加する場合、増粘剤の濃度は、室温(25℃)で液体であり、且つ反応場に滴下可能な状態であることが好ましい。増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.05%の範囲が好ましく、3%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。プライマー固定領域に増粘剤を固定する場合も同様であってよい。 When adding a thickener to the solution which fixes a primer set, it is preferable that the density | concentration of a thickener is a state which is a liquid at room temperature (25 degreeC), and can be dripped at a reaction field. The concentration of the thickener may be in the range of about 30% to 0.01% final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, more preferably in the range of 5% to 0.05%, and mixing in the range of 3% to 0.1%. Is more preferable. The same may be applied when a thickener is fixed to the primer fixing region.
また、反応液に増粘剤を添加する場合、増粘剤の濃度は、室温(25℃)で液体であることが好ましい。増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。 Moreover, when adding a thickener to a reaction liquid, it is preferable that the density | concentration of a thickener is a liquid at room temperature (25 degreeC). The concentration of the thickener may be in the range of about 30% to 0.01% final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, and more preferably in the range of 5% to 0.1%.
従来の方法では、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器を用意する方法の場合、対象遺伝子数の増加に伴って、必要な反応容器の数や、検査時の作業量が増加する。また、全ての対象遺伝子を検出するための試薬を1つの反応容器に入れる場合、増幅反応効率に偏りが生じるなどの原因から、対象遺伝子数に限界がある。また、従来のマルチ増幅の場合では、複数種のプライマーセットが溶出して拡散した場合、プライマー同士の非特異結合による増幅効率の低下、または、特性のよいプライマーセットのみが優先して増幅する恐れがあり、増幅反応の感度低下、増幅種類の制限などが生じる。このような問題も本実施形態により解消される。 In the conventional method, in the case of preparing a reaction container for amplifying each target gene, the number of necessary reaction containers and the amount of work at the time of testing increase as the number of target genes increases. In addition, when reagents for detecting all target genes are put in one reaction container, the number of target genes is limited due to factors such as bias in amplification reaction efficiency. In addition, in the case of conventional multi-amplification, when multiple types of primer sets are eluted and diffused, there is a risk that amplification efficiency decreases due to non-specific binding between primers, or only primer sets with good characteristics preferentially amplify. There is a decrease in sensitivity of amplification reaction, restriction of amplification type, and the like. Such a problem is also solved by this embodiment.
<第10の実施形態>
上述では、反応液に増粘剤を含ませる例を示したが、反応液に増粘剤を含ませずに、少なくともプライマーセットが固定される領域に増粘剤を固定してもよい。第10の実施形態に増粘剤を固定する例を以下に記す。
<Tenth Embodiment>
Although the example which contains a thickener in the reaction liquid was shown above, you may fix a thickener to the area | region where a primer set is fixed at least without including a thickener in a reaction liquid. An example of fixing the thickener to the tenth embodiment will be described below.
増粘剤を支持体上に固定する場合、プライマーセットの固定の前であっても、プライマーセットの固定と同時であっても、プライマーセットを固定した後であってもよい。好ましくは、増粘剤は、プライマーセットの固定と同時またはプライマーセットの固定後に支持体に固定される。 When the thickener is fixed on the support, it may be before fixing the primer set, at the same time as fixing the primer set, or after fixing the primer set. Preferably, the thickener is fixed to the support simultaneously with the fixing of the primer set or after the fixing of the primer set.
プライマーセットの固定と同時に増粘剤を支持体に固定する場合、プライマーセットを溶解した液に対して増粘剤を溶解してもよい。或いは、先ず増粘剤を溶媒に溶解して増粘剤溶液を用意し、別途調製されたプライマーセット固定用の溶液と混合してもよい。得られたプライマーセットと増粘剤を含む溶液を、滴下および乾燥などにより固定すればよい。 When the thickener is fixed to the support simultaneously with the fixing of the primer set, the thickener may be dissolved in the solution in which the primer set is dissolved. Alternatively, first, a thickener solution may be prepared by dissolving a thickener in a solvent and mixed with a separately prepared primer set fixing solution. What is necessary is just to fix the solution containing the obtained primer set and thickener by dripping and drying.
プライマーセットの固定化前または後に、増粘剤溶液を固定する場合には、増粘剤を含む溶液を滴下、スプレー、印刷、刷毛で塗布または増粘剤溶液に支持体を浸漬した後に、乾燥などによりプライマー固定化領域を含む支持体表面に固定すればよい。 If the thickener solution is fixed before or after fixing the primer set, the solution containing the thickener is dropped, sprayed, printed, applied by brush or dipped in the thickener solution, and then dried. What is necessary is just to fix to the support body surface containing a primer fixed area | region by the above.
増粘剤溶液、またはプライマーセットと増粘剤とを含む溶液の乾燥方法は、ヒートブロック、ホットプレートおよびインキュベータなどを用いて、室温以上の温度で加熱することによる熱乾燥を行ってもよい。または、常温で放置し、自然乾燥を行ってもよい。或いは、真空乾燥や凍結乾燥を行ってもよい。例えばアガロースを用いる場合は、熱乾燥を行い、乾燥後の状態がフィルム状になっていることが好ましい。 As a method for drying a thickener solution or a solution containing a primer set and a thickener, heat drying may be performed by heating at a temperature of room temperature or higher using a heat block, a hot plate, an incubator, or the like. Alternatively, it may be left at room temperature and dried naturally. Alternatively, vacuum drying or freeze drying may be performed. For example, when agarose is used, it is preferable that heat drying is performed and the state after drying is a film.
固定に用いる増粘剤溶液中の増粘剤の濃度は、固定時の状態が室温(25℃)で液体であり、且つ支持体上に滴下可能な状態であればよい。増粘剤を固定する際の増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.05%の範囲が好ましく、3%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。 The concentration of the thickener in the thickener solution used for fixing may be a state in which the state at the time of fixing is liquid at room temperature (25 ° C.) and can be dropped onto the support. The density | concentration of the thickener at the time of fixing a thickener should just be the range of about 30%-0.01% of final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, more preferably in the range of 5% to 0.05%, and mixing in the range of 3% to 0.1%. Is more preferable.
さらに、固定に用いる増粘剤溶液には、プライマーセットが含まれてもよく、プライマーセット以外にも、増幅反応に必要な他の物質が含まれていてもよい。 Further, the thickener solution used for fixation may contain a primer set, and may contain other substances necessary for the amplification reaction in addition to the primer set.
増粘剤の使用により、マルチ増幅反応における感度低下、増幅種類の制限などが解消される。 By using a thickener, the sensitivity reduction in the multi-amplification reaction, the limitation on the kind of amplification, etc. are eliminated.
<第11の実施形態>
増粘剤が固定されたアレイ型プライマープローブチップの更なる1例を、図16を参照しながら説明する。
<Eleventh embodiment>
A further example of an array type primer probe chip to which a thickener is fixed will be described with reference to FIG.
図16は、アレイ型プライマープローブチップの更なる1例を示す平面図である。図16に記載のアレイ型プライマープローブチップ1は、基板を支持体2として用いる例である。支持体2の1つの面503には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域4が配置される。複数のプライマー固定化領域4に近接して、且つそれぞれのプライマー固定化領域4に対応して複数のプローブ固定化領域5が配置される。
FIG. 16 is a plan view showing a further example of an array type primer probe chip. The array-type
各プライマー固定化領域4には、1つの種類のプライマーセット6が遊離可能に固定化される。即ち、複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定化される。各プライマー固定化領域4に含まれるプライマーセット6の構成は、第1の実施形態と同様に1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要な異なる種類のプライマーを含む。更に、プライマー固定化領域4には、プライマーセット6を覆うように増粘剤504がコーティングにより固定されている。
One type of primer set 6 is releasably immobilized in each
各プローブ固定化領域5には、1つの種類のプローブ核酸7が固定化される。即ち、複数のプローブ固定化領域5のそれぞれには、種類毎に複数のプローブ核酸7がそれぞれ固定化されている。
One type of probe
第11の実施形態を用いる増幅は、少なくとも支持体2のプライマーセット6とプローブ核酸7とが固定化された領域に対して反応液を載せて、反応場を形成された後に行われればよい。
Amplification using the eleventh embodiment may be performed after forming a reaction field by placing a reaction solution on at least the region where the primer set 6 and the probe
プライマー固定化領域4は、支持体2の1つの面に予め形成された凹部面、または凹部および/または凸部により形成される流路の内壁に配置されてもよい。
The
基板を支持体2として使用する場合、その材質は、それ自身反応に関与しない材質であればより、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてもよい。また、支持体2へのプライマーセット6およびプローブ核酸7の固定化は、第1の実施形態と同様に行えばよい。
When the substrate is used as the
更にまた、第11の実施形態のアレイ型プライマープローブチップ1を、これを維持できる容器内に配置し、その容器内に反応液を添加することにより反応場を形成してもよい。この場合、支持体2の少なくとも両面にプライマーセット6を遊離可能に固定化してもよく、更に、プライマーセット6を覆うように増粘剤504がコーティングにより固定されてもよい。これにより、アレイ型プライマープローブチップ1に対してより多くの種類のプライマーセット6を固定化することが可能になり、より多くの標的配列を増幅することが可能になる。この側面において、アレイ型プライマープローブチップ1は、少なくとも1つの面に複数のプライマーセット6と対応するプローブ核酸7とを独立して固定化できる支持体2であればよく、どのような形状の支持体であってもよい。この場合の支持体2の材質およびプライマーの固定化法は、第1の実施形態および第2の実施形態などと同様であってよい。このようなアレイ型プライマープローブチップは、基体とその少なくとも1つの表面の互いに独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、複数のプライマー固定化領域のそれぞれの近傍に配置されたプローブ固定化領域と、前記複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に固定化された複数種類のプライマーセットと、複数のプライマーセットを覆うようにコーティングされた増粘剤と、プローブ固定化領域に種類毎に固定化された複数種類のプローブ核酸とを具備するアレイ型プライマープローブ担体として提供されてもよい。この場合、基体の大きさおよび形状は実施者が任意に選択してよい。例えば、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよい。
Furthermore, the array type
増粘剤の固定は、プライマーセットと同時であっても、プライマーセットの固定化の前であってもよい。また、増粘剤の固定を行わずに、反応時に反応液に増粘剤を含ませてもよい。 The thickener may be fixed at the same time as the primer set or before the primer set is fixed. Moreover, you may make a reaction liquid contain a thickener at the time of reaction, without fixing a thickener.
増粘剤の使用により、マルチ増幅反応における感度低下、増幅種類の制限などが解消される。 By using a thickener, the sensitivity reduction in the multi-amplification reaction, the limitation on the kind of amplification, etc. are eliminated.
<第12の実施形態>
増粘剤が固定された容器型のマルチ核酸反応具の更なる例を図17(a)、(b)および(c)を参照しながら説明する。
<Twelfth Embodiment>
A further example of a container-type multi-nucleic acid reaction device having a thickener fixed thereon will be described with reference to FIGS. 17 (a), (b) and (c).
図17(a)は、マルチ核酸反応具1の斜視図である。図17(a)に記載のマルチ核酸反応具1は、容器形状の支持体2を有する。支持体2の内側底面3には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域4が配置される。更に、プライマー固定化領域4には、プライマーセット6を覆うように増粘剤504がコーティングにより固定されている。複数のプライマー固定化領域4に近接して、またそれぞれのプライマー固定化領域4に対応して複数のプローブ固定化領域5が配置される。
FIG. 17A is a perspective view of the multi-nucleic
図17(b)はプライマー固定化領域4を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つのプライマー固定化領域4には1つの種類のプライマーセット6が固定されている。複数のプライマー固定化領域4のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット6がそれぞれ固定されている。更に、プライマー固定化領域4には、プライマーセット6を覆うように増粘剤504がコーティングにより固定されている。
FIG. 17B is an enlarged schematic view of the
プライマーセット6は、目的とする複数の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類が用意される。1つのプライマー固定化領域4には、特定の1つの標的核酸を増幅するための1種類のプライマーセット6が固定される。例えば、PCR増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域4に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なフォワードプライマーとリバースプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。また、LAMP増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域4に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なFIPプライマー、BIPプライマー、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、及びLPプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。
Plural types of primer sets 6 are prepared for amplifying a plurality of target nucleic acids. One primer set 6 for amplifying one specific target nucleic acid is fixed to one
プライマーセット6は、反応場を提供するための液相と接触して遊離するように遊離可能な状態でプライマー固定化領域4に固定化される。プライマーセット6のプライマー固定化領域4への固定化は、例えば、1組のプライマーセットを含む溶液を1つのプライマー固定化領域4に滴下し、その後乾燥させることにより達成することが可能である。更に、同様に、他のプライマー固定化領域4について、それぞれ所望のプライマーセット6を含む溶液を滴下および乾燥し、所望する数の複数のプライマーセット6を支持体2に固定すればよい。これにより、支持体2の1つの面に独立して配置される全てのプライマー固定化領域4にプライマーセット6が固定される。しかしながら、プライマーセット6の固定化領域4への固定化は、反応場を提供するための液相と接触して遊離可能な状態で固定されればよい。従って、そのような固定化が可能なそれ自身公知の何れの固定化法が使用されてもよい。プライマーセット6を含む溶液を滴下する方法の場合、プライマーセット6を含む溶液は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤などであってよい。
The primer set 6 is immobilized in the
支持体2に配置される複数のプライマー固定化領域4は、互いに独立して配置されればよい。独立して配置されるとは、反応場においてプライマーセット毎に開始および/または進行される増幅を妨げることのない間隔で配置されることである。例えば、隣り合うプライマー固定化領域4は、互いに接して配置されてもよく、僅かな距離を隔てて互いに近傍に配置されてもよく、或いは、通常使用される所謂DNAチップなどの検出装置において固定化されるプローブ核酸と同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。
The plurality of
反応場を提供するための液相は、固定されたプライマーが遊離された後に、それらを用いて増幅反応を進行できる液相であればよく、例えば、所望の増幅に必要な反応液であってよい。 The liquid phase for providing the reaction field only needs to be a liquid phase that allows the amplification reaction to proceed after the immobilized primers are released. For example, the reaction phase is a reaction liquid necessary for the desired amplification. Good.
容器形態の支持体2は、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートなどであってよい。また支持体2の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。また、容器形態の支持体2は、商業的に入手可能な何れの容器を利用してもよい。
The container-shaped
図17では、プライマー固定化領域4が支持体2の内側底面3に配置された例を示したが、これに限定するものではなく、支持体2の内側側面の少なくとも一部分に配置されてもよく、底面および内側側面、被覆体により規定される天井面のいずれか、または全てに配置されてもよい。
FIG. 17 shows an example in which the
図17(c)には、プライマー固定化領域4に近接して配置されたプローブ固定化領域5の拡大図である。プローブ固定化領域5には、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸7が複数で固定化されている。
FIG. 17C is an enlarged view of the
検出されるべき所望の配列は、目的配列であってよい。プローブ固定化領域5は、プローブ核酸7と目的配列鎖とのハイブリダイズ信号が、複数のプローブ固定化領域5間で独立して検出されるように配置される。
The desired sequence to be detected may be the target sequence. The
プローブ核酸7のプローブ固定化領域5への固定は、それ自身公知の所謂DNAチップにおいて基板表面に対してプローブ核酸7を固定する一般的な何れの技術を利用してもよい。プローブ核酸7が固定化された後にプライマーセット6が固定化されてもよく、プライマーセット6が固定化された後にプローブ核酸7が固定されてもよく、プライマーセット6の固定化とプローブ核酸7の固定化が同時に行われてもよい。
For fixing the probe
例えば、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4の間の距離が0μmである場合には、プローブ固定化領域5とプライマー固定化領域4は、支持体2の表面の同じ位置にあると解されてよい。また、プローブ固定化領域5がプライマー固定化領域4に含まれてもよく、プライマー固定化領域4がプローブ固定化領域5に含まれてもよい。
For example, when the distance between the
1つのアレイ型プライマープローブチップ1に配置されるプライマー固定化領域4とプローブ固定化領域5の数は同じであっても異なっていてもよい。即ち、全てのプライマー固定化領域4に対応するように同数のプローブ固定化領域5が配置されてもよく、プライマー固定化領域4の数がプローブ固定化領域5の数よりも多くてもよく、プライマー固定化領域4の数がプローブ固定化領域5の数よりも少なくてもよい。また、増幅反応状態を確認するため、またはハイブリダイズ反応の状態を確認するためのポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールを含ませてもよい。このようなポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールは、プライマーセット6および/またはプローブ核酸7について設けてもよい。
The number of primer-immobilized
上記の例では、増幅反応のためにプライマーセット6のみが支持体2に固定化された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセット6が種類毎に各固定化領域に固定される条件において、増幅に必要な他の成分が、プライマーセット6と共に支持体2に固定されてもよい。増幅に必要な他の成分は、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などであってよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーセット6と一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなアレイ型プライマープローブチップ1において、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。
In the above example, only the primer set 6 was immobilized on the
また、上述の例では、増粘剤を支持体2に固定する例を示したが、固定の代わりに増粘剤を反応液に含ませてもよく、増粘剤を固定した上に更に反応液に含ませてもよい。
Moreover, although the example which fixes a thickener to the
支持体2は、容器形状に限定されるものではなく、上述したように、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよく、基体の大きさおよび形状は実施者が任意に選択してよい。また、流路を有する基板を用いて支持体2を構成することも好ましい。
The
<第13の実施形態>
チップ型のマルチ核酸反応具、即ち、アレイ型プライマープローブチップの更なる1例を、図18を参照しながら説明する。図18に示すアレイ型プライマープローブチップ1は、流路を有する支持体2を使用する例である。図18(a)はアレイ型プライマープローブチップの平面図であり、図18(b)は、図18(a)のアレイ型プライマープローブチップを線m−m’で切断した断面図である。
<13th Embodiment>
A further example of a chip-type multi-nucleic acid reaction tool, that is, an array-type primer probe chip will be described with reference to FIG. An array type
アレイ型プライマープローブチップ1は、アレイ型プライマープローブチップ1の内部に形成された流路41を有する。流路41の内側底面に配置された互いに独立した複数のプライマー固定化領域4が配置される。
The array-type
具体的には、アレイ型プライマープローブチップ1は、支持体2と被覆体71とを備える。被覆体71には、流路を規定する凹部601が形成されている。プライマー固定化領域4は、流路41の内部に接する支持体2の表面に配置されている。
Specifically, the array type
複数のプライマー固定化領域4には、複数のプライマーセット6が種類毎に遊離可能に固定化されている。更に、プライマー固定化領域4には、プライマーセット6を覆うように増粘剤504がコーティングにより固定されている。
In the plurality of
各プライマー固定化領域4に対応して、各プライマー固定化領域4の近傍には、プローブ固定化領域5が配置される。プローブ固定化領域5には、複数のプローブ核酸7が種類毎に固定化されている。
Corresponding to each
このアレイ型プライマープローブチップ1は、例えば、第1の基板と、被覆体71のための第2の基板を用いて製造されてよい。まず、第1の基板の予め決定されたプライマー固定化領域4に、複数のプライマーセット6と増粘剤504の混合物が遊離可能に固定化される。プライマーセット6は種類毎に固定化される。この固定化は、上述したように行うことが可能である。更に、プライマー固定化領域4の近傍に、予め決定されたプローブ固定化領域5に、複数のプローブ核酸7が固定化される。
The array type
一方で、第2の基板には、所望の流路41に形状に対応させて凹部601を形成する。凹部601の形成は、使用される第2の基板の材質に応じてそれ自身公知の方法により行うことが可能である。また、プライマー固定化領域4の配置は、第2の基板に形成された凹部601により形成される流路41内に含まれるように決定される。次に、第1の基板と第2の基板を一体化する。一体化により、凹部601の内壁と第1の基板の第2の基板側の面とにより流路形状の反応部が形成される。この時、第2の基板の凹部601が第1の基板側を向くように一体化される。また、第2の基板の凹部601の一部に貫通孔(図示せず)が設けられてもよい。この貫通孔は、流路41への反応液などの出し入れ口として利用されてよい。
On the other hand, a recess 601 is formed on the second substrate so as to correspond to the shape of the desired
第1の基板の材質と第2の基板の材質は同じであっても、異なってよい。また、第1の基板および第2の基板の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。 The material of the first substrate and the material of the second substrate may be the same or different. Further, the material of the first substrate and the second substrate may be any material that does not itself participate in the reaction, and any material that can perform an amplification reaction there may be used. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal.
この実施形態では、流路41を有した支持体2の流路41の内側底面にプライマーセット6を固定した例を示したが、流路41の配置および形状はこれに限定されるものではない。また、プライマーセット6およびプローブ核酸7を固定化する面は流路41を規定する何れの面であってもよく、流路41を規定する全ての面にプライマーセット6およびプローブ核酸7が固定化されてもよく、また複数の面に固定化されてもよい。
In this embodiment, although the example which fixed the primer set 6 to the inner bottom face of the
或いは、予め凹部若しくは凸部または溝を形成することにより流路41を形成した第1の基板に、その流路41の一部の壁面に配置されたプライマー固定化領域4に対して、複数のプライマーセット6を独立して遊離可能に固定化してもよい。更に、そのようなプライマー固定化領域4に対応する位置に配置されたプローブ固定化領域5に対して、複数のプローブ核酸7を独立して固定化してもよい。その後、シリコンゴムなどの蓋体を取り付けることにより、アレイ型プライマープローブチップが製造されてもよい。
Alternatively, a plurality of the primer-immobilized
使用されるプライマーの長さなどは、上述した通りであってよい。 The length of the primer used may be as described above.
上述の実施形態によれば、1つの反応場において、複数種類の標的配列を独立して同時に増幅することが可能である。更に、この増幅に続いて、得られた複数の増幅産物について、1つの反応場において独立して同時に検出することが可能である。 According to the above-described embodiment, it is possible to amplify a plurality of types of target sequences independently and simultaneously in one reaction field. Furthermore, following this amplification, it is possible to detect the plurality of obtained amplification products independently and simultaneously in one reaction field.
増粘剤の使用により、マルチ増幅反応における感度低下、増幅種類の制限などが解消される。 By using a thickener, the sensitivity reduction in the multi-amplification reaction, the limitation on the kind of amplification, etc. are eliminated.
<第14の実施形態>
第11の実施形態のアレイ型プライマープローブチップを図19〜図22を参照しながら説明する。
<Fourteenth embodiment>
The array type primer probe chip according to the eleventh embodiment will be described with reference to FIGS.
(1)チップ素材
まず、電気化学的検出によりハイブリダイズ信号を検出するアレイ型プライマープローブチップのチップ素材の構成および製造方法の1例について図19(a)および(b)を用いて説明する。図19(a)は、チップ素材111の平面図であり、図19(b)は、図19(a)のチップ素材111の線B−Bに沿う断面図である。
(1) Chip Material First, an example of the structure and manufacturing method of the chip material of an array type primer probe chip that detects a hybridization signal by electrochemical detection will be described with reference to FIGS. 19 (a) and 19 (b). FIG. 19A is a plan view of the
チップ素材111は、矩形状の基板112上にその長手方向に沿って配置された例えば4つの電極113a〜113dを備えている。各電極113a〜113dは、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した構造を有する。また、各電極113a〜113dは大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。絶縁膜119は、各電極113a〜113dを含む基板112上に被覆されている。円形窓120は、大矩形部116に対応する絶縁膜119部分に開口されている。矩形窓121は、小矩形部117に対応する絶縁膜119部分に開口されている。電極113aの円形窓120から露出する大矩形部116は第1の作用極122aとして機能する。電極113bの円形窓120から露出する大矩形部116は第2の作用極122bとして機能する。電極113cの円形窓120から露出する大矩形部116は対極123として機能する。電極113dの円形窓120から露出する大矩形部116は参照極124として機能する。また、電極113a〜113dの矩形窓121から露出する小矩形部117はプローバー接触部として機能する。
The
このようなチップ素材111は、次のような方法により作製することができる。
Such a
まず、基板112上に第1の金属薄膜および第2の金属薄膜を例えば、スパッタリング法または真空蒸着法によりこの順序により堆積する。続いてこれらの金属薄膜を例えば、レジストパターンをマスクとして順次選択的にエッチングして、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した、例えば4つの電極113a〜113dを基板112の長手方向に沿って形成する。これらの電極113a〜113dは、大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。
First, a first metal thin film and a second metal thin film are deposited on the
次いで、電極113a〜113dを含む基板112上に、絶縁膜119を例えば、スパッタリング法またはCVD法により堆積する。続いて、各電極113a〜113dの大矩形部116に対応する絶縁膜119部分および小矩形部117に対応する絶縁膜119部分をレジストパターンをマスクとして選択的にエッチングして、大矩形部116に対応する絶縁膜119部分に円形窓120を、および小矩形部117に対応する絶縁膜119部分に矩形窓121を開口する。それにより前述したチップ素材111を作製する。
Next, an insulating
基板112は、例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのようなガラスまたは樹脂から作られる。
The
第1の金属薄膜は、第2の金属薄膜を基板112に密着させるための下地金属膜として働き、例えば、Tiから作られる。第2の金属薄膜は、例えば、Auから作られる。
The first metal thin film functions as a base metal film for bringing the second metal thin film into close contact with the
第1および第2の金属薄膜をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。 Examples of etching when patterning the first and second metal thin films include plasma etching using an etching gas or reactive ion etching.
絶縁膜119は、例えば、シリコン酸化膜のような金属酸化膜、シリコン窒化膜のような金属窒化膜を挙げることができる。
Examples of the insulating
絶縁膜119をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。
Examples of etching when patterning the insulating
(2)アレイ型プライマープローブチップ
次に、上記(1)において製造されたチップ素材111にプライマーセットとプローブ核酸を固定したアレイ型プライマープローブチップの構成および製造方法の1例を図20(a)および図20(b)を参照しながら説明する。図20(a)はアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図20(b)は図20(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
(2) Array-type Primer Probe Chip Next, an example of the configuration and manufacturing method of an array-type primer probe chip in which a primer set and a probe nucleic acid are fixed to the
チップ素材111上に形成された電極113aの第1の作用極122aを第1のプローブ固定化領域201aとし、この第1のプローブ固定化領域201aに第1の目的配列の相補配列を含む第1のプローブ核酸202aを固定化する。固定化される第1のプローブ核酸202aは、その複数本を1つのプローブ核酸群として固定化される。同様に、電極113bの第2の作用極122bを第2のプローブ固定化領域201bとし、この第2のプローブ固定化領域201bに第1の目的配列とは異なる第2の目的配列の相補配列を含む第2のプローブ核酸202bを固定化する。
The
プローブ核酸202aおよび202bをプローブ固定化領域201に固定化する方法の例は、金電極を具備したチップ素材111については3’末端にチオール基をプローブ核酸202aおよび202bに導入する方法などが含まれる。
Examples of the method of immobilizing the probe
次いで、第1の作用極122aの近傍に第1のプライマー固定化領域203aを、第2の作用極122bの近傍に第2のプライマー固定化領域203bを配置する。この第1のプライマー固定化領域203a上に第1のプライマーセット204aと増粘剤205とを遊離可能に固定化し、第2のプライマー固定化領域203b上に第2のプライマーセット204bと増粘剤205とを遊離可能に固定する。それによりアレイ型プライマープローブチップ1を作製する。
Next, the first
第1のプライマーセット204aは第1の標的配列を増幅するように設計された配列を有し、第2のプライマーセット204bは第1の標的配列とは異なる配列からなる第2の標的配列を増幅するように設計された配列を有する。 The first primer set 204a has a sequence designed to amplify the first target sequence, and the second primer set 204b amplifies a second target sequence consisting of a sequence different from the first target sequence. Having an array designed to
第1および第2のプライマーセット204aおよび204bをそれぞれ第1および第2のプライマー固定化領域203aおよび203bに固定化することは、例えば、水、緩衝液または有機溶剤のような液体にプライマーセットを含ませて滴下して、その後例えば、室温などの適切な温度条件下で乾燥するまでの時間例えば、室温の場合では10分間放置することにより行う。
Immobilizing the first and second primer sets 204a and 204b to the first and second
増粘剤205の固定は、第10の実施形態と同様に行ってよく、或いは、増粘剤205を固定せずに、反応液中に存在させるのみとしてもよい。 The thickener 205 may be fixed in the same manner as in the tenth embodiment, or the thickener 205 may not be fixed and may be only present in the reaction solution.
(3)使用時のアレイ型プライマープローブチップ
上記(2)において作製されたアレイ型プライマープローブチップの使用方法について図21および図22を参照しながら説明する。
(3) Array-type primer probe chip at the time of use The usage method of the array-type primer probe chip produced in said (2) is demonstrated referring FIG. 21 and FIG.
図21(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップの平面図であり、図21(b)は、図21(a)のアレイ型プライマープローブチップの線B−Bに沿う断面図である。 21A is a plan view of the array-type primer probe chip in use, and FIG. 21B is a cross-sectional view taken along line BB of the array-type primer probe chip in FIG. .
本実施形態のアレイ型プライマープローブチップ1を使用する場合、電極113a〜113dにそれぞれ形成された第1の作用極122a、第2の作用極122b、対極123および参照極124、並びに第1のプライマー固定化領域203aおよび第2のプライマー固定化領域203bが同じ1つの反応場に含まれるように反応液が維持される。そのために、被覆体301が使用前にアレイ型プライマープローブチップ1上に装着される。被覆体301は、例えば、シリコンゴムのようなシリコン樹脂および/またはフッ素樹脂などのような樹脂を例えば、押出成形、射出成形または型押成形および/または接着剤による接着などのそれ自身公知の何れかの樹脂成形法により成形される。被覆体301が装着された後に、鋳型核酸303を含む反応液302がアレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより形成される空間に添加される。
When the array type
被覆体301が装着されたアレイ型プライマープローブチップ1において、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓121から露出する小矩形部117は露出している。
In the array-type
被覆体301をアレイ型プライマープローブチップ1に装着する手段の例は、例えば、圧着、接着剤による接着などの手段が含まれる。
Examples of means for attaching the covering 301 to the array type
次いで、反応液302は被覆体301がアレイ型プライマープローブチップ1に装着された後に添加される。
Next, the
アレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより形成される空間に反応液などの液体を添加する方法は、例えば、被覆体301の一部に開口部を予め設けておき、その開口部から添加してもよく、また先端の鋭利な例えば、針のような先端を有した注入器を用いて被覆体301の一部に差し込んで添加してもよい。
For example, a method of adding a liquid such as a reaction solution to the space formed by the array-type
反応液302は、試料と、増粘剤と、増幅試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤および例えば、ヘキスト33258のような2本鎖核酸を認識して信号を生ずるインタカレータを含んでよい。検査されるべき試料中に特定のプライマー固定化領域に固定されたプライマーセットにより増幅されるべき標的配列を含む鋳型核酸が存在した場合、そのプライマー固定化領域とそれに対応するプローブ固定化領域を含む反応場において増幅産物が形成される。その様子を模式的に図22に示す。
The
図22(a)は、反応液302により提供された反応場における領域401で増幅産物が形成された状態を模式的に示す。図22(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図22(b)は、図22(a)のアレイ型プライマープローブチップの線B−Bに沿う断面図である。上述のように図21において添加された試料中には、第2のプライマーセット204bが結合できる配列を含む核酸が含まれていたために、図22(a)および図22(b)に示すように、領域401に第2のプライマーセット204bは遊離および拡散する。領域401において、鋳型核酸と出会った第2のプライマーセット204bは、増幅反応を生じ、それにより増幅産物が形成される。第2のプライマーセット204bによる増幅産物は、第2のプライマー固定化領域203bの周辺に拡散し、第2のプローブ固定化領域201bに到達する。到達した増幅産物が、目的配列を含む場合、第2のプローブ核酸202bと増幅産物がハイブリダイズし、2本鎖核酸が形成される。この2本鎖核酸に対して、反応液302に含まれるインタカレータが結合してハイブリダイズ信号を生じる。
FIG. 22A schematically shows a state in which an amplification product is formed in the
ハイブリダイズ信号は、例えば、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓120から露出する小矩形部117にプローバーを接触させ、ヘキスト33258のようなインタカレータの電流応答を測定することにより行われる。
The hybrid signal is generated by, for example, bringing a prober into contact with the small
電気化学的検出を利用するアレイ型プライマープローブチップ1を使用することによって、より簡単に且つ短時間に試料に含まれる標的核酸を増幅した後に、その増幅産物に含まれる目的核酸の検出を行うことが可能である。
By using the array-type
(4)目的核酸の検出方法
例として上述したようなアレイ型プライマープローブチップを使用して、複数の標的核酸を増幅して、ハイブリダイズ信号を指標として目的核酸を検出する方法も更なる実施形態として提供される。
(4) Method for detecting target nucleic acid A method for amplifying a plurality of target nucleic acids using an array-type primer probe chip as described above as an example, and detecting the target nucleic acid using a hybridizing signal as an index is a further embodiment. Offered as.
また、特定の容器、チューブ、ディッシュまたは流路を形成した基板などの支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程および/または1種類以上のプローブ核酸をプローブ固定化領域に固定する工程を含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 In addition, multiple types of primer sets designed to amplify multiple types of target nucleic acids are released to at least one surface of a support such as a substrate on which a specific container, tube, dish or flow path is formed. A method for detecting a target nucleic acid comprising the step of immobilizing and / or the step of immobilizing one or more types of probe nucleic acids to a probe immobilization region is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、所望の支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、複数種類のプライマーセットが1つの反応場に含まれるように増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと、例えば、反応液またはアレイ型プライマープローブチップへの添加などにより反応場に試料を持ち込むことと、当該プライマーが固定された支持体を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うことと、マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定することと、を具備してよい。また、前記反応液には増粘剤が含まれてよい。
Such a method for detecting a target nucleic acid, for example, releasably immobilizes a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired support. And at least one containing a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region at or near the position of a plurality of primer-immobilized regions. Fixing various types of probe nucleic acids and forming a new polynucleotide chain starting from reagents necessary for amplification such as polymerase and other enzymes and primers so that multiple types of primer sets are included in one reaction field When using reverse transcription at the same time as a substrate such as deoxynucleoside triphosphate required for Add a reaction solution containing a buffer such as a substrate to maintain an appropriate amplification environment, such as a substrate, and bring the sample into the reaction field, for example, by adding it to the reaction solution or an array-type primer probe chip. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as temperature adjustment by heating or cooling the support on which the primer is immobilized, thereby performing a multi-nucleic acid amplification reaction, and a multi-nucleic acid amplification reaction And / or measuring the presence / absence and / or amount of hybridization between the amplification product generated by
具体的な増幅反応は、増幅反応の種類に応じてそれ自身公知の技術を利用して行われてよい。 A specific amplification reaction may be performed using a technique known per se according to the type of the amplification reaction.
具体的な検出手段は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段、例えば、蛍光標識を利用する蛍光強度の検出および/または測定、或いはインタカレータを利用する電流応答を検出および/または測定する方法を利用して行われてよい。 Specific detection means include known hybrid signal detection means, for example, detection and / or measurement of fluorescence intensity using a fluorescent label, or method of detecting and / or measuring current response using an intercalator May be used.
更に、マイクロビーズ、板小片または棒などの基体の表面に対して複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程と、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することとを含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 Furthermore, a step of releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on the surface of a substrate such as a microbead, a plate piece or a rod, and a plurality of primer immobilizations Immobilizing at least one type of probe nucleic acid containing a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region in the probe-immobilized region at or near the region. A method for detecting a target nucleic acid comprising: is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、所望の基体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、基体を、増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液内に配置することと、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと、反応液への添加により反応場に試料を持ち込むことと、反応液を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うことと、マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定することと、を具備する。また、反応液に増粘剤が含まれてもよい。 Such a nucleic acid detection method includes, for example, releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired substrate. And at least one kind including a complementary sequence of the target sequence for each kind so that the hybridization signal can be detected independently for each probe immobilization area at the position of the plurality of primer immobilization areas or in the vicinity of the probe immobilization area. Fixing the probe nucleic acid, and a substrate, a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as a polymerase, a substrate such as deoxynucleoside triphosphate necessary for forming a new polynucleotide chain starting from a primer, When reverse transcription is performed at the same time, reverse transcriptase and its necessary substrates, such as salts to maintain an appropriate amplification environment Place the sample in the reaction field by placing it in a reaction solution containing a buffer, adding a reaction solution containing a buffer such as salts to maintain an appropriate amplification environment, and adding to the reaction solution. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as bringing in and adjusting the temperature by heating or cooling the reaction solution, thereby performing the multi-nucleic acid amplification reaction, and the amplification product generated by the multi-nucleic acid amplification reaction And / or measuring the presence / absence and / or amount of hybridization between and at least one probe nucleic acid. Moreover, a thickener may be contained in the reaction solution.
例として実施形態に示したマルチ核酸増幅検出反応具によれば、異なる配列による干渉を受けずに複数種類の標的配列についての増幅を独立して同時に行うことができる。更に、増幅反応と同時または増幅反応に引き続いて、増幅反応を行ったのと同じ反応場において、増幅反応により生じた増幅産物について目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。また、増粘剤の適用により、複数種類の標的配列について並行して行われる増幅反応が効率よく行われる。 For example, according to the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool shown in the embodiment, amplification of a plurality of types of target sequences can be performed independently and simultaneously without receiving interference from different sequences. Furthermore, the presence or absence and / or the amount of the target nucleic acid can be detected and / or measured for the amplification product generated by the amplification reaction in the same reaction field where the amplification reaction is performed simultaneously with or subsequent to the amplification reaction. it can. Moreover, the amplification reaction performed in parallel about several types of target sequence is efficiently performed by application of a thickener.
また、増粘剤の反応液への添加に代えて、増粘剤を上述した通りに支持体に固定してもよい。或いは、増粘剤は、反応液中に存在するのみであっても、支持体に固定されて提供されるのみであってもよい。 Further, instead of adding the thickener to the reaction solution, the thickener may be fixed to the support as described above. Alternatively, the thickener may only be present in the reaction solution or may be provided by being fixed to the support.
更に、増幅反応をより効率的に達成するために、反応液の反応場への添加を、注入速度25mm/秒以上の速度で注入することが好ましい。これにより、固定化されたプライマーセットの遊離は影響を受けため、プライマーセットのより局所的な拡散が可能になる。 Furthermore, in order to achieve the amplification reaction more efficiently, it is preferable to inject the reaction solution into the reaction field at an injection speed of 25 mm / second or more. Thereby, the release of the immobilized primer set is affected, allowing a more localized spread of the primer set.
従来の技術では、複数種類のプライマーを1つの容器内で使用してマルチプレックス増幅を行った場合、反応効率に偏りが生じ、種類の数に限りがあることが問題となっている。即ち、異なる種類のプライマー間で、必要な酵素やdNTPの取り合いが生じることがある。また、標的配列の配列やプライマーの配列により、反応特異性および/または反応効率に違いがでることもある。その場合、プライマーの種類によって増幅反応開始点が異なること、一部のプライマーセットについての増幅のみが開始され進行されること、或いは、一部のプライマーセットについての増幅が十分に達成されないことなどの問題が生じてしまう。このような従来の問題も、本明細書において開示される実施形態により解決される。 In the prior art, when multiplex amplification is performed using a plurality of types of primers in one container, there is a problem that the reaction efficiency is biased and the number of types is limited. In other words, necessary enzymes and dNTPs may be intermingled between different types of primers. In addition, the reaction specificity and / or reaction efficiency may vary depending on the sequence of the target sequence and the sequence of the primer. In that case, the amplification reaction start point varies depending on the type of primer, only the amplification for some primer sets is started and advanced, or the amplification for some primer sets is not sufficiently achieved, etc. Problems arise. Such conventional problems are also solved by the embodiments disclosed herein.
即ち、実施形態を例に示したマルチ核酸増幅検出反応具を使用して増幅反応を行うと、固定した増幅試薬付近でのみ増幅反応が進行するため、同一容器中および/または同一溶液中でありながら、互いの増幅反応に干渉せず、各種ターゲットの増幅反応を独立に進行させることが可能であり、そのような増幅反応と同時または引き続いて、増幅反応を行ったのと同じ反応容器において目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。また、ある程度個別の増幅反応が進行した後で、更に異なるプライマーセットを追加してもよく、第1の実施形態に示した容器形態のマルチ核酸増幅検出反応具と、上記のマルチ核酸増幅検出反応具とを組み合わせて使用してもよい。 In other words, when the amplification reaction is performed using the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool illustrated in the embodiment, the amplification reaction proceeds only in the vicinity of the fixed amplification reagent, so that it is in the same container and / or in the same solution. However, it is possible to independently proceed with the amplification reaction of various targets without interfering with each other's amplification reaction, and in the same reaction vessel where the amplification reaction was performed simultaneously or subsequently with such an amplification reaction. The presence and / or amount of nucleic acid can be detected and / or measured. Furthermore, after individual amplification reactions have progressed to some extent, different primer sets may be added. The container-shaped multinucleic acid amplification detection reaction tool shown in the first embodiment and the above-described multinucleic acid amplification detection reaction You may use it in combination with a tool.
複数の対象遺伝子を検出する場合、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器を用意する方法、全ての対象遺伝子を検出するための試薬を1つの反応容器に入れ、マルチ核酸増幅反応を行なう方法、のいずれかである。それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器を用意する方法の場合、対象遺伝子数の増加に伴って、必要な反応容器の数や、検査時の作業量が増加する。また、全ての対象遺伝子を検出するための試薬を1つの反応容器に入れる場合、増幅反応効率に偏りが生じる。増粘剤を用いることにより、このような増幅反応効率に生じる偏りを防止できる。 When detecting a plurality of target genes, a method for preparing a reaction container for amplifying each target gene, a method for performing a multi-nucleic acid amplification reaction by putting reagents for detecting all target genes in one reaction container , Either. In the case of preparing a reaction container for amplifying each target gene, the number of necessary reaction containers and the amount of work at the time of testing increase as the number of target genes increases. Moreover, when the reagent for detecting all the target genes is put into one reaction container, the amplification reaction efficiency is biased. By using a thickener, it is possible to prevent such a bias in the amplification reaction efficiency.
<実施例2>
実施例2−1
第13の実施形態を用いて、プライマーの核酸状態を評価した。
<Example 2>
Example 2-1
Using the thirteenth embodiment, the nucleic acid status of the primers was evaluated.
蛍光標識したプライマーセットを用意した。プローブ核酸を固定化しないことと、プライマーセットを3箇所に固定化することを除いて、プライマーを図18と同様の構成を有するアレイ型プライマーチップ1121を図23に示す。アレイ型プライマーチップ1121は、支持体1122、支持体の3箇所(支持体中央部1123および2箇所の隅部1124および1125)に固定化されたプライマーセット、全てのプライマーセットを含むように構成された溝1126を備える被覆体1127、および支持体1122と被覆体1127の溝1126とにより規定される流路1130を備える。アレイ型プライマーチップ1121は次のように製造した。
A fluorescently labeled primer set was prepared. FIG. 23 shows an array
用意したプライマーセットを終濃度200μMとなるようにTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)に溶解した。この溶液に終濃度0.3%となるようにアガロースを溶解して固定溶液を調製した。支持体1122としてガラス基板を使用した。この固定溶液を支持体1122上の中央部(図中、1123で示す)と、支持体1122の2点の隅部(図中、1124および1125で示す)の3点に滴下して室温に放置して乾燥した。その一面に溝1126を形成したシリコンゴム板を被覆体1127として使用した。被覆体1127の溝1126の二端にはそれぞれ貫通孔1128および1129が形成されている。支持体1122のプライマーセットおよびアガロースを固定した領域が被覆体1127の溝部1126内に含まれるように、支持体1122に被覆体1127を接着した。これにより、アレイ型プライマーチップ1121を得た。このアレイ型プライマーチップ1121具には、被覆体1127の溝部1126と支持体1122の面とによって流路1130が形成されている。
The prepared primer set was dissolved in TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA) to a final concentration of 200 μM. A fixed solution was prepared by dissolving agarose in this solution to a final concentration of 0.3%. A glass substrate was used as the
被覆体1127の2つの貫通孔をそれぞれ流入口1128および排出口1129として使用することにより行った。流入口1128からPBSを添加した。その後、プライマーの拡散状態を蛍光強度を指標にして観察した。
The two through holes of the covering 1127 were used as the
対象として、アガロースを固定せずに蛍光標識したプライマーセットのみを上述と同様に固定して作製した対照用アレイ型プライマーチップを用意した。この対照用アレイ型プライマーチップにも同様に流入口AからTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)を添加して、プライマーの核酸状態を蛍光強度を指標にして観察した。 As a target, a control array type primer chip prepared by fixing only a fluorescently labeled primer set without fixing agarose in the same manner as described above was prepared. Similarly, TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA) was added to the control array type primer chip from the inlet A, and the nucleic acid state of the primer was observed using the fluorescence intensity as an index.
結果を図24(a)および(b)に示す。図24(a)は、プライマーのみを固定した対照用アレイ型プライマーチップにおいて得られた結果である。図24(b)は、プライマーセットとアガロースとを固定したアレイ型プライマーチップにおいて得られた結果である。 The results are shown in FIGS. 24 (a) and (b). FIG. 24 (a) shows the results obtained with the control array primer chip in which only the primer is fixed. FIG. 24B shows the results obtained with an array-type primer chip in which a primer set and agarose are fixed.
対照用アレイ型プライマーチップ1121の方が、プライマーセットおよびアガロースを固定したアレイ型プライマーチップ1121よりもTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)添加により移動した距離が大きかった。この結果から、プライマーセットおよびアガロースを固定したアレイ型プライマーチップにより、より局所的なプライマーの拡散が可能となることが明らかになった。
The distance of the control array
実施例2−2
第14の実施形態と同様の電気化学的検出用のアレイ型プライマープローブチップを作製した。
Example 2-2
An array type primer probe chip for electrochemical detection similar to that of the fourteenth embodiment was produced.
(1)チップ素材の作製
図19に示すようなアレイ型プライマープローブチップのためのチップ素材を形成した。パイレックスガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極パターンをガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により電極、即ち、作用極、対極、参照極およびプローブ用電極を露出させた。これをマルチ核酸増幅検出反応具のためのチップ素材とした。
(1) Production of chip material A chip material for an array type primer probe chip as shown in FIG. 19 was formed. Titanium and gold thin films were formed on the Pyrex glass surface by sputtering. Thereafter, an electrode pattern of titanium and gold was formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and electrodes, that is, a working electrode, a counter electrode, a reference electrode, and a probe electrode were exposed by an etching process. This was used as a chip material for a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool.
(2)アレイ型プライマープローブチップの作製
上記のように作製したチップ素材の作用極上にプローブDNAを固定化した。使用したプローブDNAの塩基配列を表13に示す。
配列番号1〜13に示す13種類のプローブDNA(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)および(M)を上記のように作製したチップ素材に固定化した。プローブDNAをそれぞれ3μMずつ含むプローブDNA溶液をそれぞれ調製した。これらの溶液の100nLを作用極上に各種類毎にスポットした。40℃で乾燥後、超純水により洗浄した。その後、作用極表面に残った超純水を除去し、プローブDNAがチップ素材の電極に固定化されたDNAチップを作製した。 Thirteen types of probe DNAs (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G), (H), (I), (J ), (K), (L) and (M) were immobilized on the chip material produced as described above. Probe DNA solutions each containing 3 μM of probe DNA were prepared. 100 nL of these solutions was spotted for each type on the working electrode. After drying at 40 ° C., it was washed with ultrapure water. Thereafter, ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and a DNA chip in which the probe DNA was immobilized on the electrode of the chip material was produced.
次に上記でシリコンゴム板製の被覆体を用意した。被覆体の一面には、プローブ固定化領域に対応する位置に溝が形成されている。 Next, a covering made of a silicon rubber plate was prepared as described above. On one surface of the covering, a groove is formed at a position corresponding to the probe fixing region.
被覆体の溝の内側底面に対して複数のプライマーセットを固定した。プライマーセットの固定化領域は、先に固定したプローブDNAの位置に対応する位置となるように調整した。 A plurality of primer sets were fixed to the inner bottom surface of the groove of the covering. The immobilization region of the primer set was adjusted so as to correspond to the position of the probe DNA immobilized earlier.
まず、使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop−mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセットである。プライマーDNAの塩基配列を表14A、14Bおよび14Cに示す。
プライマーDNA(セットA)、(セットB)、(セットC)、(セットD)、(セットE)、(セットF)、(セットG)、(セットH)、(セットI)、(セットJ)、(セットK)、(セットL)、(セットM)については、200μMのFIP、BIP、F3、B3およびLPFをそれぞれ準備した。FIP、BIP、F3、B3、LPFをそれぞれ0.036μL、0.036μL、0.005μL、0.005μLおよび0.018μLで含む0.100μLの溶液に対して、0.6%アガロース溶液を0.100μL混合した。この水溶液を、被覆体であるシリコンゴムの溝部の内側底面のプライマー固定化領域に固定した。 Primer DNA (Set A), (Set B), (Set C), (Set D), (Set E), (Set F), (Set G), (Set H), (Set I), (Set J) ), (Set K), (Set L), and (Set M), 200 μM FIP, BIP, F3, B3, and LPF were prepared, respectively. A 0.6% agarose solution is added to a 0.100 μL solution containing 0.036 μL, 0.036 μL, 0.005 μL, 0.005 μL, and 0.018 μL of FIP, BIP, F3, B3, and LPF, respectively. 100 μL was mixed. This aqueous solution was fixed to the primer fixing region on the inner bottom surface of the groove portion of the silicon rubber as the covering.
具体的には、用意したそれぞれ0.200μLのそれらの溶液を、被覆体の溝部の底部にスポットし、40℃で2分間乾燥させた。スポットは、被覆体がDNAチップに取り付けられたときに、それぞれのプローブDNAが対応するプライマーセットと対向する位置になるように行った。被覆体の溝部と、プローブDNAが固定化された面が対向するように、被覆体と上記で作製したチップ素材とを接着した。これにより、アレイ型プライマープローブチップを得た。被覆体であるシリコンゴムの溝部の2つの端部には、2つの貫通孔が開口されている。 Specifically, 0.200 μL of each prepared solution was spotted on the bottom of the groove of the covering and dried at 40 ° C. for 2 minutes. Spotting was performed so that each probe DNA would be at a position facing the corresponding primer set when the covering was attached to the DNA chip. The covering and the chip material prepared above were bonded so that the groove portion of the covering and the surface on which the probe DNA was immobilized faced each other. Thereby, an array type primer probe chip was obtained. Two through holes are opened at two ends of the groove of the silicon rubber that is the covering.
(3)LAMP反応液の作製
LAMP反応液の組成を表15〜表18に示す。
組成(1)から(4)には、共通して、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれ、後述の鋳型溶液と合わせ総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加されたものを使用した。 Compositions (1) to (4) include Bst DNA polymerase and reaction mix in common, and distilled water (ie, DW) is added so that the total amount is 50 μL when combined with the template solution described below. It was used.
組成(1)には、鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型Kおよび鋳型Mが含まれる。 Composition (1) includes template A, template C, template E, template G, template I, template K and template M.
鋳型Aは、プライマーセットAによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(A)とハイブリダイズする。鋳型Cは、プライマーセットCによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(C)とハイブリダイズする。鋳型Eは、プライマーセットEによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物はプローブDNA(E)とハイブリダイズする。鋳型Gは、プライマーセットGによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(G)とハイブリダイズする。鋳型Iは、プライマーセットIによってLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(I)とハイブリダイズする。鋳型Kは、プライマーセットKによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(K)とハイブリダイズする。鋳型Mは、プライマーセットMによってLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(M)とハイブリダイズする。 Template A is LAMP amplified by primer set A. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (A). Template C is LAMP amplified by primer set C. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (C). Template E is LAMP amplified by primer set E. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (E). Template G is LAMP amplified by primer set G. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (G). Template I is LAMP amplified by primer set I. The resulting amplification product hybridizes with probe DNA (I). Template K is LAMP amplified by primer set K. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (K). Template M is LAMP amplified by primer set M. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (M).
組成(2)は、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lを含む。 Composition (2) includes template B, template D, template F, template H, template J and template L.
鋳型Bは、プライマーセットBによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(B)とハイブリダイズする。鋳型Dは、プライマーセットDによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(D)とハイブリダイズする。鋳型Fは、プライマーセットFによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(F)とハイブリダイズする。鋳型Hは、プライマーセットHによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(H)とハイブリダイズする。鋳型Jは、プライマーセットJによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(J)とハイブリダイズする。鋳型Lは、プライマーセットLによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(L)とハイブリダイズする。 Template B is LAMP amplified by primer set B. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (B). Template D is LAMP amplified by primer set D. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (D). Template F is LAMP amplified by primer set F. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (F). Template H is LAMP amplified by primer set H. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (H). Template J is LAMP amplified by primer set J. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (J). The template L is LAMP amplified by the primer set L. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (L).
組成(3)は、鋳型A、鋳型B、鋳型C、鋳型D、鋳型E、鋳型F、鋳型G、鋳型H、鋳型I、鋳型J、鋳型K、鋳型Lおよび鋳型Mを全て含む。 Composition (3) includes all of template A, template B, template C, template D, template E, template F, template G, template H, template I, template J, template K, template L and template M.
組成(4)は鋳型を含まない。 Composition (4) does not contain a template.
鋳型A、鋳型B、鋳型C、鋳型D、鋳型E、鋳型F、鋳型G、鋳型H、鋳型I、鋳型J、鋳型K、鋳型Lおよび鋳型Mの塩基配列を表19A、表19Bおよび表19Cに示す。
(4)アレイ型プライマープローブチップ上でのLAMP増幅反応及び、プローブDNAよる目的核酸の検出
被覆体であるシリコンゴム板に設けられた2つの貫通孔のうちの一方を流入口とした。シリコンゴム板に設けられた溝部とチップ素材の一面とにより構成される流路を反応部として、そこにおいて反応を行った。反応液がプライマー固定化位置上を流速25mm/secで通過するよう、流入口から反応部にLAMP反応溶液を注入した。その後速やかに、DNA自動検査装置内にアレイ型プライマープローブチップを設置した。DNA自動検査装置内のペルチェ上で64℃60分間LAMP反応を行った。
(4) LAMP amplification reaction on array type primer probe chip and detection of target nucleic acid by probe DNA One of the two through holes provided in the silicon rubber plate as a coating was used as an inlet. A reaction was carried out using a flow path constituted by a groove provided on the silicon rubber plate and one surface of the chip material as a reaction part. The LAMP reaction solution was injected into the reaction part from the inflow port so that the reaction solution passed over the primer immobilization position at a flow rate of 25 mm / sec. Immediately thereafter, an array-type primer probe chip was placed in the DNA automatic testing apparatus. A LAMP reaction was performed at 64 ° C. for 60 minutes on a Peltier in an automatic DNA testing apparatus.
60分間のLAMP反応の後、55℃で10分間ハイブリダイゼーション反応を行い、30℃で3分間洗浄を行った。その後、洗浄溶液を除去し、35.5μMヘキスト33258溶液を流入口から注入した。 After the LAMP reaction for 60 minutes, a hybridization reaction was performed at 55 ° C. for 10 minutes, and washing was performed at 30 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the washing solution was removed, and 35.5 μM Hoechst 33258 solution was injected from the inlet.
各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。 The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The above series of reactions was carried out using an automatic DNA testing apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
(5)検出結果
検出結果を表20に示した。
[LAMP反応溶液組成(1)の結果]
鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型K、鋳型Mを含むLAMP反応溶液組成(1)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (1)]
The results when the LAMP reaction solution composition (1) containing Template A, Template C, Template E, Template G, Template I, Template K, and Template M was added are as follows.
電流値が得られたプローブDNAは、プローブDNA(A)、プローブDNA(C)、プローブDNA(E)、プローブDNA(G)、プローブDNA(I)、プローブDNA(K)およびプローブDNA(M)であった。これらのプローブDNA(A)、プローブDNA(C)、プローブDNA(E)、プローブDNA(G)、プローブDNA(I)、プローブDNA(K)およびプローブDNA(M)の全てのプローブについて30nA以上の電流値が得られた。 Probe DNAs from which current values were obtained were probe DNA (A), probe DNA (C), probe DNA (E), probe DNA (G), probe DNA (I), probe DNA (K) and probe DNA (M )Met. 30 nA or more for all of these probes DNA (A), probe DNA (C), probe DNA (E), probe DNA (G), probe DNA (I), probe DNA (K) and probe DNA (M) The current value was obtained.
従って、組成(1)のLAMP反応液の場合、シリコンゴムの内側底面に固定されているプライマーセットA、プライマーセットC、プライマーセットE、プライマーセットG、プライマーセットI、プライマーセットKおよびプライマーセットMによるLAMP反応が各々局所的に進行し、生じた増幅産物が、上記のプローブDNAとハイブリダイズしたことが明らかとなった。 Therefore, in the case of the LAMP reaction solution of composition (1), primer set A, primer set C, primer set E, primer set G, primer set I, primer set K and primer set M are fixed to the inner bottom surface of the silicone rubber. It became clear that the LAMP reaction by each proceeded locally and the resulting amplification product hybridized with the probe DNA.
一方、シリコンゴムの内側底面に固定されているプライマーDNAがプライマーセットB、プライマーセットD、プライマーセットF、プライマーセットH、プライマーセットJ、プライマーセットLの場合には電流値は得られなかった。 On the other hand, when the primer DNA fixed to the inner bottom surface of the silicone rubber was primer set B, primer set D, primer set F, primer set H, primer set J, primer set L, no current value was obtained.
これらの結果より、実施形態のアレイ型プライマープローブチップにより、LAMP反応溶液に含まれる鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型Kおよび鋳型Mがそれぞれに対応するプライマーセットに増幅され、且つ対応するプローブ核酸とハイブリダイズしたことが検出できた。 From these results, template A, template C, template E, template G, template I, template K, and template M contained in the LAMP reaction solution are amplified to primer sets corresponding to the array type primer probe chip of the embodiment. And hybridized with the corresponding probe nucleic acid.
この結果から、LAMP反応溶液には、鋳型A、C、E、G、I、KおよびMが含まれていたことを判定することが可能である。 From this result, it can be determined that the LAMP reaction solution contained the templates A, C, E, G, I, K, and M.
[LAMP反応溶液組成(2)の結果]
また、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lを含むLAMP反応溶液組成(2)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (2)]
In addition, the results when the LAMP reaction solution composition (2) containing Template B, Template D, Template F, Template H, Template J, and Template L was added are as follows.
組成(2)の反応溶液の添加により、プローブDNA(B)、プローブDNA(D)、プローブDNA(F)、プローブDNA(H)、プローブDNA(J)およびプローブDNA(L)の全てのプローブについて30nA以上の電流値が得られた。 All probes of probe DNA (B), probe DNA (D), probe DNA (F), probe DNA (H), probe DNA (J) and probe DNA (L) are added by adding the reaction solution of composition (2). A current value of 30 nA or more was obtained.
従って、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lは、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーDNA、即ち、プライマーセットB、プライマーセットD、プライマーセットF、プライマーセットH、プライマーセットJおよびプライマーセットLによりそれぞれ局所的に増幅され、生じた増幅産物が、対応するプローブDNAにハイブリダイズしたことが確認された。 Therefore, the template B, the template D, the template F, the template H, the template J, and the template L are the primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicone rubber, that is, the primer set B, the primer set D, the primer set F, and the primer set H. It was confirmed that the amplified products were locally amplified by the primer set J and the primer set L, respectively, and the resulting amplified product was hybridized to the corresponding probe DNA.
一方、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーDNA、プライマーセットA、プライマーセットC、プライマーセットE、プライマーセットG、プライマーセットI、プライマーセットKおよびプライマーセットM)では電流値は得られなかった。 On the other hand, no current value was obtained with primer DNA, primer set A, primer set C, primer set E, primer set G, primer set I, primer set K and primer set M) fixed on the bottom surface of the silicone rubber. .
この結果から、LAMP反応溶液には、鋳型B、D、F、H、J、Lが含まれていたことを判定することが可能である。 From this result, it is possible to determine that the LAMP reaction solution contained the templates B, D, F, H, J, and L.
[LAMP反応溶液組成(3)の結果]
13種類の鋳型が全て含まれるLAMP反応溶液組成(3)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (3)]
The results when the LAMP reaction solution composition (3) containing all 13 types of templates are added are as follows.
全てのプローブDNAについて、30nA以上の電流値が得られた。これにより、シリコンゴムの底面に固定されている13種類のプライマーDNAによるLAMP反応が各々局所的に進み、生じたLAMP産物が13種類のプローブDNAと反応したことが明らかとなった。 A current value of 30 nA or more was obtained for all the probe DNAs. Thereby, it became clear that the LAMP reaction by 13 kinds of primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicon rubber proceeded locally, and the resulting LAMP product reacted with 13 kinds of probe DNAs.
この結果から、LAMP反応溶液には、13種類の鋳型が含まれていたことが判定することが可能である。 From this result, it can be determined that the LAMP reaction solution contained 13 types of templates.
また、鋳型を含まないLAMP反応溶液組成(4)を添加した場合、シリコンゴムの底面に固定されている13種類のプライマーDNAによるLAMP増幅反応は進まず、電流値は得られなかった。 In addition, when the LAMP reaction solution composition (4) not containing the template was added, the LAMP amplification reaction by 13 types of primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicone rubber did not proceed, and no current value was obtained.
以上の結果から、本実施例に記載したアレイ型プライマープローブチップを用いて、LAMP反応溶液中に含まれる複数種類の鋳型を検出し、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 From the above results, it is shown that it is possible to detect a plurality of types of templates contained in the LAMP reaction solution and to identify the sequences using the array type primer probe chip described in this example. It was.
実施例2−3
増粘剤の代わりに水を混合したプライマーを固定した以外は、例2-2と同様に試験を行った。即ち、4種類のLAMP反応液は、上記増粘剤を添加した場合に用いた試薬と全く同一であり、含まれる鋳型の種類も等しいものを使用した。
Example 2-3
The test was performed in the same manner as in Example 2-2 except that a primer mixed with water was used instead of the thickener. That is, the four types of LAMP reaction solutions were the same as the reagents used when the above thickener was added, and the same types of templates were used.
その結果を表21に示した。
鋳型を含まないLAMP反応液(4)では、何れのプローブDNAについても電流値は検出されなかった。 In the LAMP reaction solution (4) containing no template, no current value was detected for any probe DNA.
一方、LAMP反応液(1)、(2)および(3)を添加した結果であっても、そこに含まれる鋳型に由来する電流値が得られない場合もあった。これは、LAPM反応液(1)、(2)および(3)に含まれる鋳型の一部分についての増幅が得られなかったために、LAMP増幅による増幅産物が生じず、従って、プローブDNAとのハイブリダイズが生じなかったためであると考えられる。また更に、電流値が得られたプローブDNAについての電流値も、増粘剤をプライマーセットと共に固定した場合と比べて、得られた電流値は小さい値であった。 On the other hand, even if it is a result of adding the LAMP reaction liquids (1), (2) and (3), the current value derived from the template contained therein may not be obtained. This is because amplification of a part of the template contained in the LAPM reaction liquids (1), (2) and (3) was not obtained, so that no amplification product was generated by LAMP amplification, and thus hybridization with the probe DNA was performed. It is thought that this was because no occurred. Furthermore, the current value of the probe DNA from which the current value was obtained was also smaller than that obtained when the thickener was fixed together with the primer set.
これらの結果から、プライマーセットを固定化する際に増粘剤を添加しないと、プライマーDNAの溶出範囲が広がり、本来得られるべき増幅反応が達成されない可能性が大きいことが示唆された。 From these results, it was suggested that if a thickener is not added at the time of immobilizing the primer set, the elution range of the primer DNA is widened, and there is a high possibility that the amplification reaction to be originally obtained cannot be achieved.
上記の実施例2−2および2−3の結果から次のことが示された。本例に記載されたように、実施形態に従うアレイ型プライマープローブチップにおいてプライマーセットの固定と共に増粘剤を添加することにより、LAMP反応溶液中に含まれる複数種類の鋳型をより高精度に検出することが可能であり、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 The following were shown from the results of Examples 2-2 and 2-3 described above. As described in this example, a plurality of types of templates contained in the LAMP reaction solution can be detected with higher accuracy by adding a thickener together with the fixation of the primer set in the array type primer probe chip according to the embodiment. It has been shown that it is possible and that its sequence can be identified.
実施例2−4
上述した例2−2の(1)において作製したチップ素材に対して増粘剤とプライマーセットを固定した。
Example 2-4
A thickener and a primer set were fixed to the chip material produced in Example 2-2 (1) described above.
増粘剤の調製方法を記載する。増粘剤として、ナカライテスク社製「Agarose-Super LM (melting temperature≦60℃)」を用いた。アガロースの場合、分子量や構造により固有の融解温度、ゲル化温度、再融解温度を有しており、特性に合わせて条件を設定する必要がある。 A method for preparing the thickener will be described. As a thickener, “Agarose-Super LM (melting temperature ≦ 60 ° C.)” manufactured by Nacalai Tesque was used. In the case of agarose, it has a specific melting temperature, gelation temperature, and remelting temperature depending on the molecular weight and structure, and it is necessary to set conditions according to the characteristics.
アガロース0.6gを100mLのDWに添加し、よく混合した後に、80℃で過熱することで完全に溶解させ、0.6%アガロース溶液を作製した。プライマー溶液と混合する際は、再度80℃に過熱して完全に溶解させた後に、プライマーと等量ずつ混合し、アガロース濃度が終濃度0.3%となるよう調製した。 After adding 0.6 g of agarose to 100 mL of DW and mixing well, it was completely dissolved by heating at 80 ° C. to prepare a 0.6% agarose solution. When mixing with the primer solution, it was again heated to 80 ° C. and completely dissolved, and then mixed with an equal amount of primer to prepare an agarose concentration of 0.3% final concentration.
上記のように調製した終濃度0.3%アガロース混合プライマー溶液を支持体上に滴下した。その後、40℃に設定したホットプレート上で2分間加熱することで乾燥させた。乾燥後の状態がフィルム上になり、完全に固定化されていることを確認した後、使用するまで支持体と共に−20℃で保管した。 The final concentration 0.3% agarose mixed primer solution prepared as described above was dropped onto the support. Then, it was dried by heating for 2 minutes on a hot plate set to 40 ° C. After confirming that the dried state was on the film and was completely fixed, it was stored at −20 ° C. with the support until use.
4.流路形状の設計
更なる実施形態として、ここで記載されるアレイ型プライマープローブチップは、微細な流路にて核酸の増幅反応を行う反応デバイスとして、或いは、増幅反応後に増幅産物を検出する核酸検出用デバイス及び核酸検出装置として提供されてもよい。
4). Design of channel shape As a further embodiment, the array-type primer probe chip described here is used as a reaction device for performing a nucleic acid amplification reaction in a fine channel, or for detecting an amplification product after the amplification reaction. It may be provided as a detection device and a nucleic acid detection apparatus.
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では、遺伝子による病気の診断或いは予防が可能となりつつある。これは遺伝子診断と呼ばれ、病気の原因となるヒトの遺伝子欠陥、変化を検出することで病気の発症前もしくは極めて初期段階での病気の診断や予測をすることが出来る。また、ヒトゲノムの解読とともに、遺伝子型と疫病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療(テーラーメイド医療)も現実化しつつある。従って、遺伝子の検出並びに遺伝子型の決定を簡便に行うことは非常に重要となっている。さらにこれらの遺伝子検査は、複数種類の遺伝子を検出することで総合的な判断を行う場合が多いため、複数種類の対象遺伝子を、同時に短時間で検出することは極めて重要である。 With the development of genetic engineering in recent years, it is becoming possible to diagnose or prevent diseases caused by genes in the medical field. This is called genetic diagnosis, and it is possible to diagnose and predict a disease before the onset of the disease or at an extremely early stage by detecting a human genetic defect or change that causes the disease. In addition to the decoding of the human genome, research on the relationship between genotypes and epidemics is progressing, and treatment tailored to each individual's genotype (tailor-made medicine) is becoming a reality. Therefore, it is very important to easily detect genes and determine genotypes. Furthermore, since these gene tests often make a comprehensive judgment by detecting a plurality of types of genes, it is extremely important to simultaneously detect a plurality of types of target genes in a short time.
核酸を検出するための装置として、1つのデバイス内において複数試薬が関わる複数の反応を順次行うことができるμ−TASと呼ばれるデバイスが盛んに研究開発されてきた。これらは試薬保持領域、反応領域、センサ領域などから成り、それらをつなぐ流路を備えることが特徴である。 As an apparatus for detecting a nucleic acid, a device called [mu] -TAS capable of sequentially performing a plurality of reactions involving a plurality of reagents in one device has been actively researched and developed. These include a reagent holding region, a reaction region, a sensor region, and the like, and are characterized by having a flow path connecting them.
複数種の遺伝子を同時に1つのデバイス内で検出する場合、複数の対象遺伝子を増幅するために複数の別々の増幅用容器を用意する方法、もしくは、全ての対象遺伝子の増幅反応をひとつの反応容器に入れてマルチ核酸増幅反応を行う方法、のいずれかが考えられる。しかしながら、検出したい対象遺伝子種が多くなった場合に、いずれの方法でもデバイス化が困難になるという問題がある。つまり複数の別々の増幅容器を用意する方法では、複数の増幅容器を多く用意する必要がありデバイスが複雑になる、またマルチ核酸増幅反応を行う方法では、対象遺伝子数が多くなると、遺伝子増幅反応の競合が発生し、増幅効率が大きく低下するという問題がある。 When multiple genes are detected simultaneously in one device, a method for preparing a plurality of separate amplification containers for amplifying a plurality of target genes, or a reaction container for amplifying all target genes Any of the methods for performing a multi-nucleic acid amplification reaction in the above-described case can be considered. However, when the number of target gene species to be detected increases, there is a problem that any method makes it difficult to make a device. In other words, in the method of preparing a plurality of separate amplification containers, it is necessary to prepare a large number of a plurality of amplification containers, which complicates the device. In the method of performing a multi-nucleic acid amplification reaction, the gene amplification reaction There is a problem that amplification efficiency is greatly reduced.
上記問題の解決手段の1つとして、1つの反応場において、複数種類の標的核酸を複数種類のプライマーセットを用いて同時に独立して(独立した領域で)増幅反応させ、得られた各増幅産物の量を独立して測定することで目的核酸の有無を決定する核酸検出用デバイスがある。 As one of the means for solving the above problems, in each reaction field, a plurality of types of target nucleic acids are simultaneously amplified independently (in an independent region) using a plurality of types of primer sets, and each amplification product obtained There is a nucleic acid detection device that determines the presence or absence of a target nucleic acid by independently measuring the amount of the nucleic acid.
しかしながら、上述のような1つの反応場において複数種類の標的核酸を複数種類のプライマーセットを用いて同時に独立して増幅反応させることを想定した核酸検出用デバイスは、例えば、以下のような課題がある。 However, a nucleic acid detection device that assumes that a plurality of types of target nucleic acids are simultaneously and independently amplified using a plurality of types of primer sets in one reaction field as described above has, for example, the following problems: is there.
課題の1つは、核酸検出用デバイスの増幅領域におけるプライマーセットの保持の困難性である。プライマーセットは、核酸検出用デバイスの増幅領域に保持するためにプライマーセットを含む溶液を各増幅領域に滴下させる。しかしながら、この溶液は、プライマーセットを保持させる過程で、容易に動いてしまう。したがって、核酸検出用デバイスは、各増幅領域におけるプライマーセットの保持位置を正確に規定できないという問題がある。 One of the problems is difficulty in maintaining the primer set in the amplification region of the nucleic acid detection device. In order to hold the primer set in the amplification region of the nucleic acid detection device, a solution containing the primer set is dropped onto each amplification region. However, this solution easily moves in the process of holding the primer set. Therefore, the nucleic acid detection device has a problem that the position where the primer set is held in each amplification region cannot be accurately defined.
他の課題は、プライマーセットの流出である。予め増幅領域に保持したプライマーセットは、標的核酸を含む溶液を増幅領域に導入した場合に、その保持位置から隣接する増幅領域に流出してしまう恐れがある。 Another problem is the outflow of the primer set. The primer set previously held in the amplification region may flow out from the holding position to the adjacent amplification region when a solution containing the target nucleic acid is introduced into the amplification region.
他の課題は、プライマーセット及び増幅産物の動きによる増幅反応の阻害である。プライマーセット及び増幅産物は、増幅反応中に、溶液の流れにより、拡散する。隣接した別の増幅領域から対象外のプライマーセット及び増幅産物が流れてくると、増幅領域では、増幅反応が阻害される恐れがある。 Another problem is inhibition of the amplification reaction due to the movement of the primer set and the amplification product. The primer set and the amplification product are diffused by the flow of the solution during the amplification reaction. If a non-target primer set and amplification product flow from another adjacent amplification region, the amplification reaction may be inhibited in the amplification region.
他の課題は、保護膜からの溶出物による増幅反応の阻害である。増幅反応は、増幅産物の検出センサを内包する領域で行われる。しかしながら、センサの保護膜からの溶出物が増幅反応を阻害する恐れがある。 Another problem is the inhibition of the amplification reaction due to the eluate from the protective film. The amplification reaction is performed in a region including the detection sensor of the amplification product. However, the eluate from the protective film of the sensor may inhibit the amplification reaction.
本実施形態を利用することによって、マルチ核酸反応具は、このような問題および課題についても解決することが可能であり、それにより更なる態様である、核酸の増幅反応の効率を向上させるアレイ型プライマープローブチップ、例えば、核酸反応用デバイス、核酸検出用デバイス及び核酸検出装置を提供することが可能になる。 By using the present embodiment, the multi-nucleic acid reaction tool can solve such problems and problems, thereby further improving the efficiency of nucleic acid amplification reaction, which is a further aspect. It becomes possible to provide a primer probe chip, for example, a nucleic acid reaction device, a nucleic acid detection device, and a nucleic acid detection apparatus.
<第15の実施形態>
第15の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001の1例を図25を参照しながら説明する。図25(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図25(b)は、図25(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。核酸検出用デバイス3001は、1つの反応場において複数種類の標的核酸を複数種類のプライマーセット3031を用いて同時に独立して増幅反応させるために用いられる。
<Fifteenth embodiment>
An example of a nucleic
核酸検出用デバイス3001は、支持体(第2の部材)3011、被覆体(第1の部材)3012を備える。支持体3011は、被覆体3012と接する面に略平面を備える。なお、第12の実施形態では、支持体3011、被覆体3012の順で並ぶ方向を積層方向という。被覆体3012は、支持体3011と接する面(第1の面)に、溝部3121を備える。溝部3121は、支持体3011と接する面に設けられている。溝部3121は、被覆体3012及び、これと接する支持体3011により、内部は密閉される。被覆体3012及び支持体3011で密閉された溝部3121は、各種溶液の流路として機能する。溝部3121は、1例として、各種溶液の入口3121aから出口3121bにかけて曲線状に蛇行した形状であるが、特に限定されない。溝部3121は、入口3121aから出口3121bにかけて略同じ幅で形成されている。溝部3121は、例えば等間隔で複数のチャンバ(流路型チャンバ)4121が相互に配置されている。チャンバ4121は、核酸の増幅反応が行なわれ、後述する電極(センサ)と核酸サンプルが反応するために用いられる。チャンバ4121は、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域(部分)よりも、積層方向に凹んだ形状で形成されている。つまり、チャンバ4121の深さは、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の深さよりも深く形成されている。逆に言えば、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の深さは、チャンバ4121の深さよりも浅い。したがって、チャンバ4121の断面積は、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積よりも大きい。なお、チャンバ4121の断面積及び溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積は、被覆体3012における溝部3121が設けられた面と直交する面に基づいた断面積である。溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積は、チャンバ4121の断面積の例えば90%以下であることが好ましいが、特に限定されるものではない。なお、チャンバ4121は、プライマー固定化領域3021と対応する。プライマー固定化領域3021は、例えば、チャンバ4121の上面部(チャンバ4121以外の領域よりも積層方向に凹んだ部分)に形成されている。複数のプライマー固定化領域3021は、互いに独立して溝部3121に配置される。
The nucleic
なお、支持体3011及び被覆体3012の材質は、同じであっても異なっていてもよい。また、支持体3011及び被覆体3012の材質は、支持体3011及び被覆体3012自身が増幅反応等に関与しない材質であればよい。支持体3011及び被覆体3012は、溝部3121内で増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。支持体3011及び被覆体3012は、例えば、シリコン、ガラス、樹脂及び金属などから任意に選択されてもよい。
Note that the material of the
次に、プライマー固定化領域3021における、核酸を増幅させるためのプライマーセット3031の固定(保持)について説明する。チャンバ4121は、流路壁面にプライマーセット3031を保持する。なお、プライマー固定化領域3021は、チャンバ4121の位置と対応するため、適宜チャンバ4121と読み替えてもよい。プライマーセット3031は、図25に示すように、チャンバ4121における積層方向の上面部近傍(プライマー固定化領域3021)に、反応場を提供するための液相と接触すると遊離するような状態で固定される。複数のチャンバ4121(プライマー固定化領域3021)は、標的核酸の種類ごとに複数のプライマーセット3031がそれぞれ固定される。つまり、複数のチャンバ4121(プライマー固定化領域3021)は、複数種類の標的配列をそれぞれ増幅するように構成された複数種類のプライマーセットを保持する。プライマーセット3031の固定化は、例えば、溝部3121が鉛直方向の上方を向くように被覆体3012のみを準備し、1つのプライマー固定化領域3021にプライマーセット3031を含む溶液を滴下し、その後乾燥させることで可能である。なお、プライマーセット3031の保持方法は、乾燥によるものに限らず、その他凍結乾燥等の手法を用いてもよい。
Next, fixation (retention) of the primer set 3031 for amplifying the nucleic acid in the
上述のように、チャンバ4121は溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域よりも深く形成されているため、プライマー固定化領域3021に局所的に滴下されたプライマーセット3031を含む溶液は、チャンバ4121以外の領域に容易に動くことはない。したがって、隣接したプライマー固定化領域3021は、異なったプライマーセット3031を独立して保持可能となる。
As described above, since the
次に、複数のプライマーセット3031がそれぞれ異なるプライマー固定化領域3021に固定された核酸検出用デバイス3001への反応液の添加について説明する。図26(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図26(b)は、図26(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。図26は、核酸検出用デバイス3001に反応液を添加した状態を示す。なお、図26に示す核酸検出用デバイス3001は、反応液が溝部3121に添加された以外は図25と同様である。
Next, addition of a reaction solution to the nucleic
反応液は、核酸増幅反応に必要な成分を含んでいればよい。反応液は、これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含んでいてもよい。 The reaction solution may contain components necessary for the nucleic acid amplification reaction. The reaction solution is not limited to these. For example, a substrate such as deoxynucleoside triphosphate necessary for forming a new polynucleotide chain starting from an enzyme such as a polymerase or a primer, and reverse transcription are simultaneously performed. In some cases, a buffer such as reverse transcriptase and a substrate necessary for the reverse transcriptase and salts for maintaining an appropriate amplification environment may be included.
図26に示すように、入口3121aから反応液を添加した後、プライマー固定化領域3021に固定されたプライマーセット3031は、遊離、拡散し始める。プライマーが遊離および拡散した領域は、模式的に図26中にプライマー遊離・拡散領域3022で示される。
As shown in FIG. 26, after adding the reaction solution from the
反応液が核酸検出用デバイス3001に導入された時、遊離、拡散するプライマーセット3031は、容易に隣接するその他のプライマー固定化領域3021に流出しないことが望まれる。つまり、プライマー遊離・拡散領域3022は、プライマー固定化領域3021(言い換えるとチャンバ4121)と対応することが望ましい。
When the reaction solution is introduced into the nucleic
核酸検出用デバイス3001は、反応液導入時において、チャンバ4121におけるプライマーセット3031が固定された部分(チャンバ4121以外の領域よりも積層方向に凹んだ部分)近傍の流速を大幅に低減させることができる。そのため、核酸検出用デバイス3001は、プライマーセット3031が隣接するその他のプライマー固定化領域3021に流出することを防止できる。したがって、第12の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001は、隣接したプライマー固定化領域3021のプライマーセット3031をそれぞれ独立させることができる。
The nucleic
さらに、増幅反応中においても、ある増幅領域(プライマー固定化領域3021(チャンバ4121)に対応する領域)におけるプライマーセット3031及び生成された増幅産物は、その他の増幅領域へ拡散せず、独立して増幅領域内に位置することが望まれる。核酸検出用デバイス3001は、チャンバ4121以外の領域における溝部3121の深さ(流路断面積)は、チャンバ4121の深さ(流路断面積)よりも浅い(小さい)。そのため、核酸検出用デバイス3001は、増幅反応中において、ある増幅領域におけるプライマー及び生成された増幅産物が、その他の増幅領域へ拡散することを抑制することができる。したがって、第15の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001は、複数種類のプライマーセット3031を用いた複数の鋳型配列についての増幅を、独立に(局所的に)、且つ同時に高効率で達成可能である。
Further, even during the amplification reaction, the
局所的に得られた増幅産物の具体的な検出手段は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段、例えば、蛍光標識を利用する蛍光強度の検出および/または測定、或いはインタカレータを利用する電流応答を検出および/または測定する方法を利用して行われてよく、限定されない。 Specific detection means of the amplification product obtained locally includes detection means of a hybridization signal known per se, for example, detection and / or measurement of fluorescence intensity using a fluorescent label, or current using an intercalator This can be done using methods of detecting and / or measuring the response, and is not limited.
次に、核酸検出用デバイス3001によるハイブリダイズ信号の検出について説明する。図27(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図27(b)は、図27(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。なお、図27に示す核酸検出用デバイス3001は、支持体3011がプローブ固定化領域3111を備える以外は図25と同様である。プローブ固定化領域3111は、例えば、プライマー固定化領域3021(チャンバ4121)に対向する位置に支持体3011に配置されるが、特に限定するものではなく、チャンバ4121内であればどのような形態であってもよい。プローブ固定化領域3111は、例えば、ハイブリダイズ信号を検出する電極(核酸検出用の電極)が設けられる領域である。つまり、プローブ固定化領域3111における核酸検出用の電極は、被覆体3012における支持体3011と接する面と対向し、溝部3121(特にプライマー固定化領域3021(チャンバ4121))と対向する位置に配置される。
Next, detection of a hybridization signal by the nucleic
プローブ固定化領域3111は、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸が複数固定される。核酸検出用デバイス3001は、プライマー固定化領域3021にて増幅反応を行った後、引き続きプローブ固定化領域3111にてハイブリダイズ信号を得ることができる。
In the
次に、図27に示す核酸検出用デバイス3001に反応液を導入し、増幅反応を行った場合について説明する。図28(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図28(b)は、図28(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。図28は、核酸検出用デバイス3001に反応液を添加した状態を示す。なお、図28に示す核酸検出用デバイス3001は、反応液が溝部3121に添加された以外は図27と同様である。核酸検出用デバイス3001では、反応液が導入されると、鋳型核酸が存在する場合、対応した遊離、拡散したプライマーセット3031により鋳型核酸が増幅され、増幅産物3032が生じる。増幅反応で生じる増幅産物3032は、図28に示すように局所的にチャンバ4121内で生成される。核酸検出用デバイス3001は、増幅産物3032がプローブ固定化領域3111に固定されたプローブと反応することでハイブリダイズ信号を得ることができる。
Next, the case where a reaction solution is introduced into the nucleic
<実施例3(その1)>
実施例3−1
以下に、第15の実施形態に係る核酸検出デバイス3001を用いた核酸検出の例を具体的に説明する。本実施例3−1では、被覆体3012としてシリコンゴム製のパッキン3012aを使用し、パッキン3012a一面のプライマー固定化領域3021にプライマーセット3031を固定した。図29は、実施例3−1に係る支持体3011の1例を示す概略図である。実施例3−1では、支持体3011として、プローブ固定化領域3111を電極3111aとした電気化学的検出用のアレイ型チップ(基板)3011aを用い、ハイブリダイズの存在に依存して生じる電流応答を検出するセンサーとして使用した。なお、パッド部3112aは、配線3113bを介して電極3111aのハイブリダイズ信号を核酸検出装置(図示せず)に伝達するためのものである。つまり、核酸検出装置は、各電極3111aからの電流値に基づいて核酸を検出する。
<Example 3 (part 1)>
Example 3-1
An example of nucleic acid detection using the nucleic
(1)核酸検出用デバイスの準備
1−1 電気化学的検出用アレイ型チップの作製
電気化学的検出用アレイ型チップ3011aは、パイレックス(登録商標)ガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極パターンをガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により電極3111aを露出させた。
(1) Preparation of nucleic acid detection device 1-1 Production of array chip for electrochemical detection The
次に上記チップ素材上の各電極3111a(図29中A−E、NC(ネガティブコントロール))に、表22に示す6種類の核酸プローブ(配列A〜E、NC)を固定化した。各核酸プローブを含む溶液を各電極3111aに滴下し、その後余分な核酸プローブを洗浄除去することで固定化した。
1−2 プライマー固定済みパッキン3012aの作製、核酸検出用デバイスの組立
まずプライマーセット3031として使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop-mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセット3031である。使用したプライマーDNAの塩基配列を表17に示す。プライマーDNAを含んだ溶液を、それぞれ対応するプローブDNAが固定された領域に対向するパッキン3012aの底面にスポットし、40℃で2分間乾燥させた。これにより、プライマー固定済みパッキン3012aを得た。このパッキン3012aをアレイ型チップ30111aに取り付け、図30に示した核酸検出用デバイス3001を得た。図30(a)は、実施例3−1に係る核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図30(b)は、図30(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。
(2)核酸の検出
2−1 鋳型溶液の準備
表18のように、遺伝子A、B、Dの3種類の鋳型とLAMP増幅用試薬とを混合した鋳型溶液を準備した。
鋳型溶液には、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれ、総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加されたものを使用した。鋳型溶液は、表19に示すように、プライマーDNA(セットA)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(A)とハイブリダイズして検出される鋳型Aと、プライマーDNA(セットB)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(B)とハイブリダイズして検出される鋳型Bと、プライマーDNA(セットD)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(D)とハイブリダイズして検出される鋳型Dと、を含む。
2−2 鋳型溶液の添加
2−1にて準備した鋳型溶液を、核酸検出用デバイス3001に50μL添加した。
2-2 Addition of
2−3 核酸の反応
以下に示す条件にて、核酸検出用デバイス3001の流路領域を加熱或いは冷却し、各種反応を行った。図31(a)は、実施例3−1に係る核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図31(b)は、図31(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。図31に示すように、特定のプライマーについて、増幅すべき標的配列を含む鋳型がLAMP反応溶液に含まれている場合、そのプライマーが固定された場所で局所的にLAMP反応が進み、生じた増幅産物3032はその近傍にあるプローブDNAとハイブリダイズする。
2-3 Nucleic Acid Reaction Under the conditions shown below, the flow channel region of the nucleic
核酸増幅反応:64℃、60分
ハイブリダイゼーション反応:50℃、10分
洗浄反応:30℃、5分
電流検出用試薬(ヘキスト33258)反応:25℃、3分。
Nucleic acid amplification reaction: 64 ° C., 60 minutes Hybridization reaction: 50 ° C., 10 minutes Washing reaction: 30 ° C., 5 minutes Current detection reagent (Hoechst 33258) reaction: 25 ° C., 3 minutes.
2−4 核酸の検出
各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。
2-4 Detection of Nucleic Acid The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecule specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The above series of reactions was carried out using an automatic DNA testing apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
結果
得られた結果を図32に示す。図32は、実施例3−1に係る核酸増幅反応の結果を示すグラフである。鋳型を添加した遺伝子A、B、Dに対応するプローブA、B、Dを固定化した電極A、B、Dにおいて、NCよりも大きな電流値が得られた。一方、鋳型が添加されていない遺伝子C、Eに対応する電極C、Eの電流値は、NCと同程度となった。このことから、鋳型溶液中の鋳型を確実に検出できたことが明らかとなった。
Results The results obtained are shown in FIG. FIG. 32 is a graph showing the results of the nucleic acid amplification reaction according to Example 3-1. In the electrodes A, B, and D on which the probes A, B, and D corresponding to the genes A, B, and D to which the template was added were immobilized, a current value larger than that of the NC was obtained. On the other hand, the current values of the electrodes C and E corresponding to the genes C and E to which no template was added were about the same as those of the NC. This revealed that the template in the template solution could be reliably detected.
<第16の実施形態>
第16の実施形態について図面を参照し、詳細に説明する。なお、第15の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同符号を付して説明を省略する。第16の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001の1例を図33を参照しながら説明する。図33(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図33(b)は、図33(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。核酸検出用デバイス3001は、1つの反応場において複数種類の標的核酸を複数種類のプライマーセット3031を用いて同時に独立して増幅反応させるために用いられる。第16の実施形態は、溝部3121の形状が第15の実施形態と異なる。
<Sixteenth Embodiment>
The sixteenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same components as those described in the fifteenth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. An example of a nucleic
溝部3121は、入口3121aから出口3121bにかけて、積層方向に略同じ深さで形成されている。溝部3121は、所定間隔でチャンバ4121が複数配置されている。チャンバ4121の幅は、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の幅よりも広い形状で形成されている。逆に言えば、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の幅は、チャンバ4121の幅よりも狭い。なお、チャンバ4121は、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域よりも幅が広ければよく、積層方向と直交する方向に円弧状に突出していても、角状に突出していてもよい。したがって、チャンバ4121の断面積は、溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積よりも大きい。なお、チャンバ4121の断面積及び溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積は、被覆体3012における溝部3121が設けられた面と直交する面に基づいた断面積である。溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域の断面積は、チャンバ4121の断面積の最大値の例えば90%以下であることが好ましいが、特に限定されるものではない。なお、チャンバ4121は、プライマー固定化領域3021と対応する。プライマー固定化領域3021は、溝部3121における積層方向の上面部近傍に形成されている。複数のプライマー固定化領域3021は、互いに独立して溝部3121に配置される。
The
上述のように、チャンバ4121は溝部3121におけるチャンバ4121以外の領域よりも幅が広く形成されているため、プライマー固定化領域3021に局所的に滴下されたプライマーセット3031を含む溶液は、チャンバ4121以外の領域に容易に動くことはない。したがって、隣接したプライマー固定化領域3021は、異なったプライマーセット3031を独立して保持可能となる。
As described above, since the
次に、複数のプライマーセット3031がそれぞれ異なるプライマー固定化領域3021に固定された核酸検出用デバイス3001への反応液の添加について説明する。図34(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図34(b)は、図34(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。図34は、核酸検出用デバイス3001に反応液を添加した状態を示す。なお、図34に示す核酸検出用デバイス3001は、反応液が溝部3121に添加された以外は図34と同様である。反応液は、第12の実施形態と同様の成分であってもよい。
Next, addition of a reaction solution to the nucleic
図34に示すように、入口3121aから反応液を添加した後、プライマー固定化領域3021に固定されたプライマーセット3031は、遊離、拡散し始める。プライマーが遊離および拡散した領域は、模式的に図34中にプライマー遊離・拡散領域3022で示される。核酸検出用デバイス3001は、チャンバ4121以外の領域における溝部3121の幅(流路断面積)は、チャンバ4121の幅(流路断面積)よりも狭い(小さい)。そのため、核酸検出用デバイス3001は、増幅反応中において、ある増幅領域におけるプライマー及び生成された増幅産物が、その他の増幅領域へ拡散することを抑制することができる。したがって、第13の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001は、複数種類のプライマーセット3031を用いた複数の鋳型配列についての増幅を、独立に(局所的に)、且つ同時に高効率で達成可能である。
As shown in FIG. 34, after adding the reaction solution from the
なお、図33、34に示す例では、プライマーセット3031がチャンバ4121の上面部近傍の流路壁面に固定された例について説明したが、これに限定されるものではない。図34は、チャンバ4121(プライマー固定化領域3021)におけるプライマーセット3031の他の固定場所について示す核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。プライマーセット3031は、積層方向と直交するチャンバ4121の流路壁面に固定されてもよい。つまり、プライマーセット3031は、チャンバ4121において、チャンバ4121以外の溝部3121の領域よりも積層方向と直交する方向に突出した部分に設けられている。
In the example shown in FIGS. 33 and 34, the example in which the
図35に示すようにプライマーセット3031がチャンバ4121に固定された場合、核酸検出用デバイス3001は、反応液導入時において、チャンバ4121におけるプライマーセット3031が固定された部分(チャンバ4121以外の溝部3121の領域よりも積層方向と直交する方向に突出した部分)近傍の流速を大幅に低減させることができる。そのため、核酸検出用デバイス3001は、プライマーセット3031が隣接するその他のプライマー固定化領域3021に流出することを防止できる。したがって、第13の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001は、隣接したプライマー固定化領域3021のプライマーセット3031をそれぞれ独立させることができる。
As shown in FIG. 35, when the
なお、図33、34、35に示す例では、各チャンバ4121同士を接続する溝部3121の部分は、最短距離で接続する直線形状で構成されているが、これに限定されるものではない。図36は、各チャンバ4121同士を接続する溝部3121の他の形状について示す核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図36に示す例では、各チャンバ4121同士を接続する溝部3121の部分は、直線形状よりも流路の距離が長くなるような形状(例えば曲線形状)で構成されている。したがって、図36に示す溝部3121は、図33、34、35に示す直線形状で各チャンバ4121同士を接続する溝部3121の構成と比較して、各チャンバ4121同士の独立性を高めることができ、効率のよい核酸増幅を行うことができる。なお、ここでは、第16の実施形態に関して、各チャンバ4121同士を接続する溝部3121の構成について説明したが、第15の実施形態についても、図36に示すような構成を適用することで、上述の効果を得ることができる。
In the example shown in FIGS. 33, 34, and 35, the portion of the
局所的に得られた増幅産物の具体的な検出手段は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段、例えば、蛍光標識を利用する蛍光強度の検出および/または測定、或いはインタカレータを利用する電流応答を検出および/または測定する方法を利用して行われてよく、限定されない。 Specific detection means of the amplification product obtained locally includes detection means of a hybridization signal known per se, for example, detection and / or measurement of fluorescence intensity using a fluorescent label, or current using an intercalator This can be done using methods of detecting and / or measuring the response, and is not limited.
次に、核酸検出用デバイス3001によるハイブリダイズ信号の検出について説明する。図37(a)は、核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図37(b)は、図37(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。なお、図37に示す核酸検出用デバイス3001は、支持体3011がプローブ固定化領域3111を備える以外は図33と同様である。プローブ固定化領域3111は、特に限定するものではないが、例えば、チャンバ4121(プライマー固定化領域3021)に対向する位置に支持体3011に配置される。プローブ固定化領域3111は、ハイブリダイズ信号を検出する電極が設けられる領域である。
Next, detection of a hybridization signal by the nucleic
プローブ固定化領域3111は、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸が複数固定される。核酸検出用デバイス3001は、プライマー固定化領域3021にて増幅反応を行った後、引き続きプローブ固定化領域3111にてハイブリダイズ信号を得ることができる。
In the
なお、支持体3011が特にインターカレータを利用する電流検出方式センサである場合、増幅反応時の加熱に伴うセンサ保護膜からの溶出物によって増幅阻害が起きる。しかしながら、第16の実施形態に係る核酸検出デバイス3001は、増幅・検出領域(チャンバ4121)以外の溝部3121を細く(幅を狭く)した構成なので、プローブ固定化領域3111に設けられるセンサとの接液面積を減少させることができるため、増幅阻害物の溶出を効果的に抑制することができる。
In the case where the
<実施例3(その2)>
実施例3−2
上述した第16の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001での核酸検出は、例えば以下のように実施される。検査の対象となる核酸を含む反応液を、ピペット等の器具にて核酸検出用デバイス3001に形成される溝部31211に導入する。反応液が導入されると、鋳型核酸が存在する場合、対応した遊離拡散したプライマーセット3031により鋳型核酸が増幅され、増幅産物が生じる。
<Example 3 (part 2)>
Example 3-2
Nucleic acid detection with the nucleic
図38(a)は、実施例3−2に係る核酸検出用デバイス3001の1例の平面図である。図38(b)は、図38(a)における線X−Xに沿う核酸検出用デバイス3001の断面図である。図38(c)は、実施例3−2に係る核酸増幅反応の結果を示すグラフである。図38(c)は、図38(a)、(b)に示す核酸検出用デバイス3001の領域A、B及びD(各チャンバ4121)において増幅反応が生じ、かつ増幅産物が対応するプローブ核酸の配列に相補的な目的配列を含む場合に得られる結果を示す。図38(C)に示すように、領域A、B、Dについて得られる電流値は、NCのものよりも大きい。一方で、領域C、Eについて得られる検出信号は、NCと同程度である。このことから、鋳型溶液中の鋳型を確実に検出できたことが明らかとなった。なお、検出信号は、特に隣接した領域A、Bにおいても得られている。したがって、第13の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001は、隣接領域同士での干渉はなく、独立して核酸の増幅反応から検出まで行うことができた。以上のように、実施例3−2によれば、第13の実施形態に係る核酸検出用デバイス3001を用いて、複数種類の標的核酸を、同時にかつ独立して増幅反応を行い、検出まで行うことができることが示された。
FIG. 38A is a plan view of an example of the nucleic
上述の本実施形態によれば、核酸検出用デバイスの増幅領域におけるプライマーセットの保持の困難性、プライマーセットの流出、プライマーセット及び増幅産物の動きによる増幅反応の阻害、保護膜からの溶出物による増幅反応の阻害のうち少なくとも1つの課題を解決することができる。したがって、複数種類の標的核酸を複数種類のプライマーセットを用いて同時に独立して増幅反応させる核酸検出用デバイス及びこれを用いた核酸検出装置は、効率的な増幅反応及び検出を同時にかつ独立して実現することが可能となる。 According to the above-described embodiment, it is difficult to maintain the primer set in the amplification region of the nucleic acid detection device, the primer set flows out, the amplification reaction is inhibited by the movement of the primer set and the amplification product, and the eluate from the protective film At least one problem among the inhibition of the amplification reaction can be solved. Therefore, a nucleic acid detection device that simultaneously and independently amplifies a plurality of types of target nucleic acids using a plurality of types of primer sets, and a nucleic acid detection apparatus using the same, perform efficient amplification reaction and detection simultaneously and independently. It can be realized.
なお、第12の実施形態に係るチャンバ4121の形状と第16の実施形態に係るチャンバ4121の形状を組み合わせることも可能である。
It is possible to combine the shape of the
5.保護フィルムの使用
更なる実施形態として、アレイ型プライマープローブチップは、核酸の増幅から検出までを同一デバイス内で行うための核酸検出用デバイスとして提供されてもよい。
5. Use of Protective Film As a further embodiment, the array-type primer probe chip may be provided as a nucleic acid detection device for performing nucleic acid amplification to detection in the same device.
また、アレイ型プライマープローブチップは、核酸増幅反応の阻害を低減させる核酸検出用デバイスとして提供されてもよい。 The array-type primer probe chip may be provided as a nucleic acid detection device that reduces inhibition of the nucleic acid amplification reaction.
核酸検出を行うデバイスの1つとして、DNAチップが挙げられる。DNAチップとは、基板上に複数の核酸プローブが固定化されているデバイスであり、一度に多数の核酸配列を検出できることを特徴とする。 One of devices for detecting nucleic acids is a DNA chip. A DNA chip is a device in which a plurality of nucleic acid probes are immobilized on a substrate, and is characterized in that a large number of nucleic acid sequences can be detected at one time.
核酸プローブの固定化領域には様々な形態があるが、電極などのセンサ上に核酸プローブを固定化し、当該センサからの検出信号を配線によって引き出し、外部から検出する方法がある。 There are various forms of the immobilization region of the nucleic acid probe, and there is a method in which the nucleic acid probe is immobilized on a sensor such as an electrode, a detection signal from the sensor is extracted by wiring, and is detected from the outside.
このような形態の場合、センサ部分や外部との接触部分以外の領域は保護膜(パシベーション膜)と呼ばれる膜によって覆われている。これは半導体技術を応用したものであり、保護膜は、得られる検出信号を配線部分等からのノイズや、汚染等から保護する。 In the case of such a form, regions other than the sensor portion and the outside contact portion are covered with a film called a protective film (passivation film). This is an application of semiconductor technology, and the protective film protects the obtained detection signal from noise from the wiring portion, contamination, and the like.
一方、1つのデバイス内において、複数の試薬が関わる複数の反応を順次行うことのできるμ−TASと呼ばれるデバイスが盛んに研究開発されている。このようなデバイスは、試薬保持領域、反応領域、センサ領域などから成り、それらをつなぐ流路を備える。これを応用し、核酸を検出するための検出装置も開発されている。核酸検出を行う場合、複数の試薬を使用し、複数の反応を行う必要がある。複数の反応は、核酸抽出反応、核酸精製反応、核酸増幅反応、核酸ハイブリダイゼーション反応、ハイブリダイゼーションの有無検出などである。これらの反応のうち、核酸増幅反応はPCR法やLAMP法、ICAN法などがあるが、いずれも増幅温度や試薬の組成に大きな影響を受けるだけでなく、不純物が混入した場合、増幅阻害が起こりやすいという特徴を持つため、反応容器の材質や清浄性が非常に重要となる。 On the other hand, a device called μ-TAS capable of sequentially performing a plurality of reactions involving a plurality of reagents in one device has been actively researched and developed. Such a device includes a reagent holding region, a reaction region, a sensor region, and the like, and includes a flow path that connects them. By applying this, a detection apparatus for detecting a nucleic acid has also been developed. When nucleic acid detection is performed, it is necessary to perform a plurality of reactions using a plurality of reagents. The plurality of reactions include a nucleic acid extraction reaction, a nucleic acid purification reaction, a nucleic acid amplification reaction, a nucleic acid hybridization reaction, and the presence / absence detection of hybridization. Among these reactions, nucleic acid amplification reactions include PCR, LAMP, and ICAN methods. All of these reactions are not only greatly affected by the amplification temperature and reagent composition, but also when impurities are mixed, amplification inhibition occurs. Since it has the feature of being easy to handle, the material and cleanliness of the reaction vessel are very important.
上記DNAチップのような核酸検出デバイスは様々な構成のものがあるが、前述のように複数の反応を別々な反応容器で行う場合、試薬や検査時間のロスが大きい。そこで、核酸増幅反応と核酸ハイブリダイゼーション反応を同一反応容器内で行うことができる核酸検出デバイスが開発されている。 Nucleic acid detection devices such as the above-mentioned DNA chip have various configurations. However, when a plurality of reactions are performed in separate reaction vessels as described above, the loss of reagents and test time is large. Therefore, a nucleic acid detection device capable of performing a nucleic acid amplification reaction and a nucleic acid hybridization reaction in the same reaction vessel has been developed.
しかしながら、核酸増幅反応は不純物の混入により増幅阻害が発生する。核酸検出用デバイスの保護膜からの溶出成分が核酸増幅を強く阻害し、感度の低下を招いていることが明らかとなっている。そのため、核酸検出用デバイスは、保護膜からの不純物の溶出量を低減させ、感度を向上させることが求められている。 However, amplification inhibition occurs in the nucleic acid amplification reaction due to contamination with impurities. It has been clarified that the elution component from the protective film of the nucleic acid detection device strongly inhibits nucleic acid amplification, resulting in a decrease in sensitivity. Therefore, the nucleic acid detection device is required to reduce the amount of impurities eluted from the protective film and improve the sensitivity.
実施形態によれば、アレイ型プライマープローブチップが核酸検出デバイスとして提供されるとき、核酸検出デバイスは、核酸検出デバイスは、基板と、センサ部と、配線と、保護部とを備える。前記センサ部は、前記基板上に形成された核酸検出用である。前記配線は、前記基板上に形成され、前記センサと接続されている。前記保護膜は、前記基板上に形成されている。前記核酸検出デバイスは、前記センサ部と核酸サンプルが反応するためのチャンバ内で核酸増幅反応を行った後に、前記センサ部によって核酸増幅産物の検出を行う。前記保護膜は、前記基板上における前記核酸サンプルの接液領域において、前記基板の一部を含む下層部を露出させる1以上の開口を備える。 According to the embodiment, when the array-type primer probe chip is provided as a nucleic acid detection device, the nucleic acid detection device includes a substrate, a sensor unit, a wiring, and a protection unit. The sensor unit is for detecting a nucleic acid formed on the substrate. The wiring is formed on the substrate and connected to the sensor. The protective film is formed on the substrate. The nucleic acid detection device detects a nucleic acid amplification product by the sensor unit after performing a nucleic acid amplification reaction in a chamber in which the sensor unit and a nucleic acid sample react. The protective film includes one or more openings that expose a lower layer portion including a part of the substrate in a liquid contact region of the nucleic acid sample on the substrate.
<第17の実施形態>
図39は、第17の実施形態に係る核酸検出用デバイス(DNAチップ)5100の1例となる作成手順を示す図である。核酸検出用デバイス5100は、図39の(a)〜(e)の順で各構成要素を積層することで構成される。図40は、第17の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100の1例となる概略構成を示す積層方向の断面図である。図41は、第17の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100の1例となる概略構成を示す図である。
<Seventeenth embodiment>
FIG. 39 is a diagram showing a production procedure as an example of the nucleic acid detection device (DNA chip) 5100 according to the seventeenth embodiment. The nucleic
核酸検出用デバイス5100は、基板5010、センサ部5011、パッド5012、配線5013、保護膜5014を備える。基板5010は、図40(a)に示すように、薄い板状部材である。基板5010は、ガラス、シリコン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ABS、金属などで構成されるが、特に限定されない。
The nucleic
センサ部5011は、図40(b)に示すように、基板5010の表面上に形成されている。センサ部5011は、導電性部材で構成された電極である。センサ部5011は、基板5010の一端側に複数設けられている。センサ部5011は、標的となる核酸を検出するための各種核酸プローブがそれぞれ固定化され、標的となる核酸を検出する。なお、1つのセンサ部5011は、1以上のセンサで構成されている。
The
パッド部5012は、図40(c)に示すように、基板5010の表面上に形成されている。パッド部5012は、導電性部材で構成されている。パッド部5012は、基板5010の他端側に複数設けられている。パッド部5012は、後述する配線5013を介してセンサ部5011の検出信号を検出装置(図示せず)に伝達するためのものである。
The
配線5013は、図40(d)に示すように、基板5010の表面上に形成されている。配線5013は、導電性部材で構成されている。配線5013は、センサ部5011とパッド部5012とを接続する。配線5013はスルーホールなどを利用した多層構造により立体配線となっている場合もある。配線5013は、各センサ部5011による検出信号を取り出し、パッド部5012に送るためのものである。保護膜5014は、図40(e)に示すように、基板5010の表面上に形成されている。
The
保護膜5014は、有機系材料で構成された保護膜である。保護膜5014は、例えば、疎水性が高い材料で構成されている。一般的に保護膜は、有機系の保護膜と無機系の保護膜に分類される。無機系の保護膜は、不純物の溶出が少ないことが知られているが、高コストである。そのため、第14の実施形態で使用されている保護膜5014は、有機系の保護膜である。基板5010の表面上における保護膜5014の形状については、後述する。保護膜5014は、配線5013等からの検出信号へのノイズの混入や他配線への信号のリークを防ぎ、核酸検出用デバイス5100の汚染等からも保護するために用いられる。上述の手順により、核酸検出用デバイス5100は、図40に示すように、各構成要素を積層されて構成される。第17の実施形態に係る核酸検出デバイス5100は、センサ部5011と核酸サンプルが反応するための後述する流路型反応部(チャンバ)5201内で核酸増幅反応を行った後に、センサ部5011によって核酸増幅産物の検出を行うために用いられる。なお、第17の実施形態では、核酸検出用デバイス5100の積層方向における保護膜5014側の最外面を核酸検出用デバイス5100の表面というものとする。
The
上述のように構成された核酸検出用デバイス5100の表面は、図39に示すように、主として、センサ領域5020、配線領域5021、パッド領域5022、反応領域5023に大別できる。
The surface of the nucleic
センサ領域5020は、センサ部5011が形成されている領域である。配線領域5021は、配線5013が形成されている領域である。パッド領域5022は、パッド部5012が形成されている領域である。反応領域5023は、核酸増幅反応、核酸ハイブリダイゼーション反応などが行なわれる領域である。
The
ここで、反応領域5023について説明する。核酸検出用デバイス5100は、図40(b)に示すように、核酸増幅反応、核酸ハイブリダイゼーション反応などに用いられる際、保護膜5014上に後述する反応部規定用部材5200が対向するように配置される。センサ部5011及びセンサ部5011近傍は、反応部規定用部材5200に設けられた後述する流路型反応部5201と対向する。第17の実施形態では、反応領域5023とは、核酸検出用デバイス5100の表面において、流路型反応部5201と対向する領域をいう。したがって、反応領域5023は、センサ領域5020を包含している。また、反応領域5023は、センサ部5011近傍の配線5013を含んでいる。なお、反応領域5023は、基板5010上における核酸増幅反応を行うための反応溶液(核酸サンプル)が接液する接液領域でもある。核酸検出用デバイス5100の表面における反応領域5023は、流路型反応部5201の形状によって規定されている。
Here, the
次に、核酸検出用デバイス5100の表面における保護膜5014の形状について説明する。保護膜5014は、図40および41に示すように、配線領域5021では、配線5013が露出しないように配線5013を覆う。保護膜5014は、図41に示すように、パッド領域5022では、各パッド部5012が検出装置(図示せず)と接触するように、各パッド部5012の少なくとも一部が露出するように、基板5010上に設けられている。つまり、保護膜5014は、反応領域5023以外の領域では、各パッド部5012の少なくとも一部分を除いて、核酸検出用デバイス5100の表面を覆う。
Next, the shape of the
次に、反応領域5023における保護膜5014の形状について説明する。図42は、第17の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100の表面における反応領域5023近傍の拡大図である。保護膜5014は、反応領域5023において、配線5013が露出しないように配線5013を覆う。一方、保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011には設けられていない。保護膜5014は、反応領域5023において、少なくとも配線5013以外の部分では基板5010またはセンサ部5011を露出させる1以上の開口を備える。保護膜5014は、反応領域5023において、必要最低限の部分以外には設けられていない。なお、保護膜5014は、基板5010上であっても、配線5013と基板5010との境界部分近傍に設けられていてもよい。
Next, the shape of the
上述のように、第17の実施形態に係る保護膜5014は、反応領域5023において、基板5010の一部を含む下層部(基板5010またはセンサ部5011)を露出させる1以上の開口を備える。なお、保護膜5014は、1以上の開口を備える1枚の膜で核酸検出用デバイス5100の表面を覆うように構成されていてもよい。また、保護膜5014は、複数枚の膜で核酸検出用デバイス5100の表面を覆うように構成され、複数枚の膜の組み合わせによって形成された1以上の開口を備える構成であってもよい。上述のような反応領域5023における保護膜5014の構成は、反応領域5023内で増幅反応が行われた際に、保護膜5014から溶出する不純物に起因する増幅阻害の影響を大幅に低減することができる。通常、核酸の検出は、核酸抽出反応、核酸精製反応、核酸増幅反応、核酸ハイブリダイゼーション反応、ハイブリダイゼーションの有無検出などから成るが、第14の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100は、核酸ハイブリダイゼーション反応だけでなく核酸増幅反応も、同一反応領域5023内で行うことが可能である。なお、反応領域5023であっても保護膜5014が配線5013を覆うのは、上述のように、配線5013が保護膜5014で覆われていないと、配線5013からノイズが混入するためである。
As described above, the
図43は、第14の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100を用いて、核酸増幅反応から核酸検出までを同一反応容器内で行うことができる核酸検出用デバイス内蔵カセット(送液カセット)1の一例となる概略構成を示す図である。なお、図43では、図の簡略化のため、基板5010に形成された配線5013及び保護膜5014の図示は省略している。図43は、反応部規定用部材(反応容器)5200が対向配置された核酸検出用デバイス5100を反応部規定用部材5200側から見た図である。なお、図43は、各センサ部5011が2つのセンサで構成されている例を示している。
FIG. 43 shows a nucleic acid detection device built-in cassette (liquid feeding cassette) 1 that can perform nucleic acid amplification reaction to nucleic acid detection in the same reaction vessel using the nucleic
核酸検出用デバイス内蔵カセット5001は、図43に示すように、上述した核酸検出用デバイス5100、反応部規定用部材5200、第1のカセット5300、第2のカセット5400を備える。
As shown in FIG. 43, the nucleic acid detection device built-in
反応部規定用部材5200は、図44に示すように、流路型反応部5201を備える。流路型反応部5201は、核酸検出用デバイス5100の表面と接する面に設けられた溝(流路)である。流路型反応部5201は、核酸増幅反応から核酸検出までを同一反応容器内で行なうための各種溶液がサンプル注入口5201aから注入され、サンプル出口5201bから排出される。流路型反応部5201は、蛇行した流路形状で設けられているが、これに限定されない。流路型反応部5201は、直線状で設けられていても、円形状で設けられていても、角型状で設けられていてもよい。反応部規定用部材5200は、平板型であってもチューブ型であってもよい。
As shown in FIG. 44, the reaction
なお、核酸増幅用プライマーは、核酸サンプルと混合した後に流路型反応部5201に注入させてもよいし、流路型反応部5201のいずれかの部位に予め保持させておいてもよい。後者の場合、増幅対象毎に用意された複数のプライマセットは、流路型反応部5201のそれぞれ別な場所に保持させておいてもよいし、全て一箇所に保持させておいてもよい。流路型反応部5201における複数のプライマセットの保持方法は限定されない。例えば、複数のプライマセットは、熱や真空乾燥などの手法で乾燥保持させてもよいし、液体の状態で保持させてもよい。また、複数のプライマセットは、凍結させて保持させてもよい。また、複数のプライマセットは、メンブレンなどの保持用担体に保持させてもよい。
The nucleic acid amplification primer may be mixed with the nucleic acid sample and then injected into the flow
なお、流路型反応部5201は、反応部規定用部材5020に形成されることで規定されているが、特に限定されない。流路型反応部5201は、基板5010をエッチングするなどして形成されてもよい。
In addition, although the flow path type
第1のカセット5300、第2のカセット5400は、核酸検出用デバイス5100、反応部規定用部材5200を挟持する外枠である。第1のカセット5300、第2のカセット5400は、例えば硬質材料で構成される。なお、核酸検出用デバイス内蔵カセット5001は、それぞれ別個の構成要素である核酸検出用デバイス5100、反応部規定用部材5200を第1のカセット5300、第2のカセット5400で挟み込むカセット構造であるが、特に限定されない。反応部規定用部材5200は、第2のカセット5400と一体で構成されていてもよい。核酸検出用デバイス内蔵カセット5001は、反応部規定用部材5200、第1のカセット5300、第2のカセット5400が一体で構成された容器型であって、これに核酸検出用デバイス5100を差し込むように構成されていてもよい。
The
次に、比較例として、第17の実施形態と異なり、反応領域において、センサ部以外の部分(配線のみならず基板も含む)が有機系の保護膜で覆われた核酸検出用デバイスについて説明する。核酸ハイブリダイゼーション反応は、センサ部が形成されている反応領域内で行われる。そのため、通常、反応領域では、センサ部以外の部分は、保護膜で覆われている。しかしながら、保護膜は、僅かに溶出物(不純物)があることが一般的に知られている。通常、不純物は、核酸ハイブリダイゼーション反応には影響を与えることはない。しかし、核酸増幅反応は、非常に繊細な反応であり、不純物が含まれると容易に増幅阻害が起こってしまう。したがって、核酸増幅反応を核酸ハイブリダイゼーション反応と同一の反応領域で行う場合、反応領域に存在する保護膜からの溶出物のため、上述の増幅阻害が発生してしまうという問題が発生する。 Next, as a comparative example, unlike the seventeenth embodiment, a nucleic acid detection device in which a part other than the sensor part (including not only the wiring but also the substrate) is covered with an organic protective film in the reaction region will be described. . The nucleic acid hybridization reaction is performed in the reaction region where the sensor part is formed. Therefore, usually, in the reaction region, the part other than the sensor part is covered with a protective film. However, it is generally known that the protective film has a slight eluate (impurities). In general, impurities do not affect the nucleic acid hybridization reaction. However, the nucleic acid amplification reaction is a very delicate reaction, and if an impurity is contained, amplification inhibition easily occurs. Therefore, when the nucleic acid amplification reaction is performed in the same reaction region as the nucleic acid hybridization reaction, the above-described amplification inhibition occurs due to the eluate from the protective film present in the reaction region.
第17の実施形態によれば、反応領域5023において保護膜5014の占める面積を低減させることで、保護膜5014からの不純物の溶出量を大きく低減でき、核酸増幅反応の阻害を低減できる。その結果、核酸検出デバイス5100の感度は向上する。
According to the seventeenth embodiment, by reducing the area occupied by the
<第18の実施形態>
第18の実施形態について図面を参照し、詳細に説明する。なお、第17の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同符号を付して説明を省略する。図45は、第18の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100における反応領域5023近傍の拡大図である。第18の実施形態は、反応領域5023における保護膜5014の形状が第17の実施形態と異なる。
<Eighteenth embodiment>
The eighteenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same components as those described in the seventeenth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 45 is an enlarged view near the
保護膜5014は、反応領域5023において、第17の実施形態と同様に、配線5013が露出しないように配線5013を覆う。さらに、保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011の外周部分(センサ部5011と基板5010との境界部分)が露出しないようにセンサ部5011の外周部分を覆う。言い換えると、保護膜5014は、センサ部5011の略中央部分が露出するような開口を備える。つまり、保護膜5014は、反応領域5023において、少なくとも配線5013及びセンサ部5011の外周部分以外の部分では、基板5010またはセンサ部5011を露出させる1以上の開口を備える。なお、保護膜5014は、基板5010上であっても、配線5013と基板5010との境界部分近傍に設けられていてもよい。
As in the seventeenth embodiment, the
上述のように、第18の実施形態に係る保護膜5014は、反応領域5023において、基板5010の一部を含む下層部(基板5010またはセンサ部5011)を露出させる1以上の開口を備える。
As described above, the
保護膜5014をセンサ部5011の外周部分に設けるのは、次のような理由による。センサ部5011からの検出信号は、センサ部5011の露出面積(保護膜5014で覆われていない接液面積)に比例する。そのため、各センサ部5011の露出面積は、一定であることが望ましい。各センサ部5011の略中央部分と対向する部分に開口が設けられた保護膜5014を基板5010上に設けることで、各センサ部5011の面積は、厳密に一定に規定できる。
The
第18の実施形態によれば、第17の実施形態と同様の効果を得られる。さらに、第18の実施形態によれば、各センサ部5011の露出面積(各センサ部5011が複数個のセンサで構成されている場合は、複数個のセンサの露出した面積の合算)が一定に規定されるため、核酸検出デバイス5100の感度がより向上する。
According to the eighteenth embodiment, the same effect as in the seventeenth embodiment can be obtained. Furthermore, according to the eighteenth embodiment, the exposed area of each sensor unit 5011 (when each
<第19の実施形態>
第19の実施形態について図面を参照し、詳細に説明する。なお、第17の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同符号を付して説明を省略する。図46は、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100における反応領域5023近傍の拡大図である。第19の実施形態は、反応領域5023における保護膜5014の形状が第14の実施形態と異なる。
<Nineteenth embodiment>
The nineteenth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same components as those described in the seventeenth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 46 is an enlarged view near the
保護膜5014は、反応領域5023において、配線5013が露出しないように、配線5013を覆う。また、保護膜5014は、反応領域5023において、各センサ部5011間の境界領域で基板5010上を覆う区切り形状を備える。ここで、各センサ部5011間の境界領域とは、反応領域5023における各センサ部5011間の略中央部分である。各センサ部5011間の境界領域に設けられた保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011近傍に設けられた開口(露出する基板5010)と、隣接する別のセンサ部5011近傍に設けられた開口(露出する基板5010)とを区切る(分断する)ように、基板5010上を覆う。なお、各センサ部5011間の境界領域で基板5010上を覆う保護膜5010の形状は、特に限定されない。一方、保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011には設けられていない。つまり、保護膜5014は、反応領域5023において、少なくとも配線5013及び各センサ部5011間の境界理領域以外の部分では、基板5010またはセンサ部5011を露出させる1以上の開口を備える。なお、保護膜5014は、基板5010上であっても、配線5013と基板5010との境界部分近傍に設けられていてもよい。なお、保護膜5014は、第15の実施形態と同様に、センサ部5011の外周部分を覆うように設けられていてもよい。
The
上述のように、第16の実施形態に係る保護膜5014は、反応領域5023において、基板5010の一部を含む下層部(基板5010またはセンサ部5011)を露出させる1以上の開口を備える。
As described above, the
各センサ部5011間の境界領域に保護膜5014を設けるのは、次のような理由による。各センサ部5011上には、標的となる核酸を検出するための各種核酸プローブがそれぞれ固定化される。製造時には、各核酸プローブを含む液体は、各センサ部5011上に滴下される。しかしながら、基板5010の親水性が高い場合、各センサ部5011間の境界領域に保護膜5014が設けられていないと、あるセンサ部5011に滴下された核酸プローブ溶液は、隣接するセンサ部5011に滴下された別の核酸プローブ溶液と接して混合する。一般的に有機系の保護膜は、親水性が低い。そのため、各センサ部5011間の境界領域に設けられた保護膜5014は、あるセンサ部5011に滴下された核酸プローブ溶液が隣接するセンサ部5011に滴下された別の核酸プローブ溶液と接することを防ぐことができる。
The reason why the
第19の実施形態によれば、第17の実施形態または第18の実施形態と同様の効果を得られる。さらに、第19の実施形態によれば、核酸検出用デバイス5100の製造時における各センサ部5014に対する核酸プローブの固定を正確かつ容易にすることができる。
According to the nineteenth embodiment, the same effects as in the seventeenth embodiment or the eighteenth embodiment can be obtained. Furthermore, according to the nineteenth embodiment, the nucleic acid probe can be accurately and easily fixed to each
<第20の実施形態>
第20の実施形態について図面を参照し、詳細に説明する。なお、第17の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同符号を付して説明を省略する。図47は、第20の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100における反応領域5023近傍の拡大図である。第20の実施形態は、各センサ部5011間の境界領域における保護膜5014の形状が第16の実施形態と異なる。
<20th Embodiment>
The twentieth embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same components as those described in the seventeenth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 47 is an enlarged view of the vicinity of the
保護膜5014は、反応領域5023において、配線5013が露出しないように配線5013を覆う。一方、保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011には設けられていない。また、保護膜5014は、反応領域5023において、第16の実施形態と同様に、各センサ部5011間の境界領域で基板5010上を覆う区切り形状を備える。境界領域に設けられた保護膜5014は、反応領域5023において、センサ部5011近傍に設けられた開口(露出する基板5010)と、隣接する別のセンサ部5011近傍に設けられた開口(露出する基板5010)とを区切る(分断する)ように、基板5010上を覆う。
The
保護膜5014は、各センサ部5011間の境界領域において、センサ部5011の周囲を取り囲む形状で設けられている。一例として、保護膜5014は、センサ部5011近傍において、隣接する少なくとも一方のセンサ部5011側に対して、凸状の弧形状を備える開口を備える。したがって、センサ部5011近傍は基板5010が露出しているが、さらにその周囲は、保護膜5014で覆われている。
The
つまり、保護膜5014は、反応領域5023において、少なくとも配線5013及び境界理領域以外の部分では、基板5010またはセンサ部5011を露出させる1以上の開口を備える。なお、保護膜5014は、基板5010上であっても、配線5013と基板5010との境界部分近傍に設けられていてもよい。なお、保護膜5014は、第15の実施形態と同様に、センサ部5011の外周部分を覆うように設けられていてもよい。
That is, the
上述のように、第20の実施形態に係る保護膜5014は、反応領域5023において、基板5010の一部を含む下層部(基板5010またはセンサ部5011)を露出させる1以上の開口を備える。
As described above, the
保護膜5014が各センサ部5011間の境界領域において、センサ部5011の周囲を取り囲む形状で設けられているのは、センサ部5011に滴下された核酸プローブを含む液体が必要以上に広がることを防ぐためである。
The
第20の実施形態によれば、第17の実施形態または第18の実施形態と同様の効果を得られる。さらに、第20の実施形態によれば、核酸検出用デバイス5100の製造時における各センサ部に対する核酸プローブの固定を正確かつ容易にすることができる。
According to the twentieth embodiment, the same effects as those of the seventeenth embodiment or the eighteenth embodiment can be obtained. Furthermore, according to the twentieth embodiment, it is possible to accurately and easily fix the nucleic acid probe to each sensor unit when the nucleic
<実施例4>
実施例4−1
実施例4−1では、上記説明した第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100を実際に用いた核酸増幅反応について説明する。図48は、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100を用いた核酸増幅反応の結果と、比較例の核酸検出用デバイスを用いた核酸増幅反応の結果を比較して示す。なお、比較例の核酸検出用デバイスは、反応領域において、センサ11以外の部分(配線のみならず基板も含む)が有機系の保護膜で覆われた構成である。図48は、横軸に増幅時間、縦軸に増幅核酸量を示している。実施例4−1では、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100と比較例の核酸検出用デバイスのそれぞれの反応領域に増幅反応試薬を注入し、注入後40分、60分の増幅を行った時点での増幅核酸量を定量した。比較例の核酸検出用デバイスでは、40分では増幅量が低く、60分でもまだ十分ではない。これに対して、第16の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100では、40分の時点で十分量の増幅が得られている。この時点で増幅が飽和しているため、60分での増幅核酸量は増加していない。
<Example 4>
Example 4-1
In Example 4-1, a nucleic acid amplification reaction actually using the nucleic
図48に示す結果から、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100の構成は、増幅阻害が大幅に低減されていることが明らかとなった。なお、第17、18、20の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100についても第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100と同様の構成を備えるため、上記同様の特性が得られる。
From the results shown in FIG. 48, it has been clarified that the configuration of the nucleic
実施例4−2
実施例4−2では、上記説明した第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス内蔵カセット5001を実際に用いた核酸検出の使用例を具体的に説明する。図49は、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100における反応領域5023近傍の拡大図である。なお、実施例4−2では図49に示す通り、センサ部5011は2個1組のセンサで構成される。核酸検出用デバイス5100は、センサ部5011毎(2個1組のセンサ毎)に異なる核酸を検出する。反応領域5023内の保護膜5014は、第19の実施形態で説明したように、配線5013を覆う部分と、各センサ部5011間の境界領域にのみ形成されている。反応領域5023内のその他の部分は、基板5010(実施例4−2ではガラスを使用)が露出している。
Example 4-2
In Example 4-2, a usage example of nucleic acid detection using the nucleic acid detection device built-in
(1)核酸検出用デバイス内蔵カセット5001の準備
1−1.核酸検出用デバイス5100の準備
核酸検出用デバイス5100上の各電極(以降、各センサ部5011を構成するセンサに対応する)に、以下の表20に示す5種類の核酸プローブ(配列A〜E)を固定化した。各核酸プローブを含む溶液を各電極組に滴下し、その後余分な核酸プローブを洗浄除去することによって固定化を行った。なお、下記1、2番電極組、3、4番電極組、5、6番電極組、7、8番電極組、9、10番電極組は、それぞれ別のセンサ部5011を構成している。
(1) Preparation of Nucleic Acid Detection Device Built-in
1)ネガティブコントロール用・・・1、2番電極
2)遺伝子-A検出用・・・3、4番電極
3)遺伝子-B検出用・・・5、6番電極
4)遺伝子-C検出用・・・7、8番電極
5)遺伝子-D検出用・・・9、10番電極。
1−2.核酸検出用デバイス内蔵カセット5001の組立て
前記核酸検出用デバイス5100のセンサ部5011上に、反応領域5023を形成できる反応部規定用部材5200を取り付けた。反応部規定用部材5200にはサンプル注入口が形成されており、反応液が漏れ出さないよう核酸検出用デバイス5100に固定されている。反応部規定用部材5200内には、予め以下の表27に示すようなプライマセットを乾燥された状態で保持させた。増幅用プライマーは、LAMP法による増幅用に設計されたものである。
(2)核酸の検出
2−1.鋳型溶液の準備
以下の表22に示すように遺伝子A、B、Dの3種類の鋳型と、増幅用試薬を混合した鋳型溶液を準備した。
鋳型溶液には、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれ、後述の鋳型溶液と合わせ総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加されたものを使用した。プライマーDNA(セットA)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(A)とハイブリダイズして検出される鋳型Aと、プライマーDNA(セットB)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(B)とハイブリダイズして検出される鋳型Bと、プライマーDNA(セットD)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(D)とハイブリダイズして検出される鋳型Dと、を含む。 The template solution contained Bst DNA polymerase and reaction mix, and was added with distilled water (ie, DW) so that the total amount was 50 μL with the template solution described later. An amplification reaction by the LAMP method is caused by the primer DNA (set A), and an amplification reaction by the LAMP method is caused by the template A detected by hybridization with the probe DNA (A) and the primer DNA (set B), A template B detected by hybridization with the probe DNA (B) and an amplification reaction by the LAMP method caused by the primer DNA (set D) and detected by hybridization with the probe DNA (D) And including.
鋳型A、B、Dは、以下の表29に示す塩基配列を有する合成オリゴDNAである。
2−2.鋳型溶液の添加
2−1にて準備した鋳型溶液を、反応領域に50μL添加した。
2-2. Addition of
2−3.核酸の反応
以下に示す条件にて、反応領域を加熱或いは冷却し、各種反応を行った。
2-3. Nucleic acid reaction Under the conditions shown below, the reaction region was heated or cooled to carry out various reactions.
核酸増幅反応:64℃、60分
ハイブリダイゼーション反応:50℃、10分
洗浄反応:30℃、5分
電流検出用試薬(ヘキスト33258)反応:25℃、3分
2−4.核酸の検出
各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。
Nucleic acid amplification reaction: 64 ° C., 60 minutes Hybridization reaction: 50 ° C., 10 minutes Washing reaction: 30 ° C., 5 minutes Current detection reagent (Hoechst 33258) reaction: 25 ° C., 3 minutes 2-4. Detection of Nucleic Acid The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The above series of reactions was carried out using an automatic DNA testing apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
(3)結果
図50は、各電極から得られた結果を示すグラフである。鋳型を添加した遺伝子A、B、Dに対応するプローブA、B、Dを固定化した電極3、4、5、6、9、10において、ネガティブコントロールよりも大きな電流値が得られた。一方、鋳型が添加されていない遺伝子Cに対応するプローブCを固定化した電極7、8は、ネガティブコントロールと同程度の電流値となった。図50に示す結果から、第19の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100を用いることで、鋳型を添加した遺伝子を確実に検出できたことが明らかとなった。
(3) Results FIG. 50 is a graph showing the results obtained from each electrode. In the
実施例4−3
実施例4−3では、上記説明した第20の実施形態に係る核酸検出用デバイス内蔵カセット5001を実際に用いた核酸検出の使用例を具体的に説明する。図51は、第20の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100における反応領域5023近傍の拡大図である。なお、実施例4−3では図51に示す通り、センサ部5011は2個1組のセンサで構成される。核酸検出用デバイス5100は、センサ部5011毎(2個1組のセンサ毎)に異なる核酸を検出する。反応領域5023内の保護膜5014は、第20の実施形態で説明したように、配線5013を覆う部分と、各センサ部5011間の境界領域と、各センサ部5011を構成する2個のセンサの外周部分にのみ形成されている。反応領域5023内のその他の部分は、基板5010(実施例4−3ではガラスを使用)が露出している。なお、核酸検出用デバイス5100を除く、検出に用いた材料および検出条件は、実施例4−1と同様である。なお、下記1、2番電極組、3、4番電極組、5、6番電極組、7、8番電極組、9、10番電極組は、それぞれ別のセンサ部5011を構成している。
Example 4-3
In Example 4-3, a usage example of nucleic acid detection actually using the nucleic acid detection device built-in
結果
図52は、各電極から得られた結果を示すグラフである。鋳型を添加した遺伝子A、B、Dに対応するプローブA、B、Dを固定化した電極3、4、5、6、9、10において、ネガティブコントロールよりも大きな電流値が得られた。一方、鋳型が添加されていない遺伝子Cに対応するプローブCを固定化した電極7、8は、ネガティブコントロールと同程度の電流値となった。図52に示す結果から、第20の実施形態に係る核酸検出用デバイス5100を用いることで、鋳型を添加した遺伝子を確実に検出できたことが明らかとなった。
result
FIG. 52 is a graph showing the results obtained from each electrode. In the
6.核酸反応の阻害の防止
更なる態様において、アレイ型プライマープローブチップは、核酸反応を阻害しない核酸反応具として提供されてもよい。
6). Prevention of inhibition of nucleic acid reaction In a further aspect, the array-type primer probe chip may be provided as a nucleic acid reaction device that does not inhibit the nucleic acid reaction.
上述の通り、複数の対象遺伝子を検出する技術は非常に重要である。しかしながら、そのような状況において開発されている核酸増幅装置および/または核酸検出装置の中には、核酸反応を阻害するものがあることが明らかになってきている。プライマーと標的核酸との反応、およびプローブ核酸と標的核酸との反応は、核酸同士間で生じる核酸反応である。反応場においては、本来生じるべき反応が阻害されることなく行われる必要がある。 As described above, a technique for detecting a plurality of target genes is very important. However, it has become clear that some nucleic acid amplification devices and / or nucleic acid detection devices that have been developed in such situations inhibit the nucleic acid reaction. The reaction between the primer and the target nucleic acid and the reaction between the probe nucleic acid and the target nucleic acid are nucleic acid reactions that occur between the nucleic acids. In the reaction field, it is necessary to carry out the reaction that should originally occur without being inhibited.
本実施形態を利用することにより、アレイ型プライマープローブチップは、核酸反応を阻害しない核酸反応具として提供されてもよい。例えば、そのような核酸反応具は、核酸増幅用反応具、核酸検出用反応具、核酸増幅検出用反応具であってよい。詳しくは、アレイ型プローブチップ、アレイ型プライマーチップおよびアレイ型プライマープローブチップであってもよい。 By using this embodiment, the array-type primer probe chip may be provided as a nucleic acid reaction tool that does not inhibit the nucleic acid reaction. For example, such a nucleic acid reaction tool may be a nucleic acid amplification reaction tool, a nucleic acid detection reaction tool, or a nucleic acid amplification detection reaction tool. Specifically, an array type probe chip, an array type primer chip, and an array type primer probe chip may be used.
そのような核酸反応具は、反応場を構成する部材の表面に保護膜が形成される。ここで「反応場」とは、そこにおいて核酸反応が行われる場をいう。 In such a nucleic acid reaction tool, a protective film is formed on the surface of a member constituting the reaction field. Here, the “reaction field” refers to a field where a nucleic acid reaction takes place.
保護膜は、ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイドおよびポリスルホン、並びにガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも1により構成される。 Protective film is polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, Acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, silicon resin, polyphenylene oxide and polysulfone, and glass, quartz glass, alumina, It is composed of at least one selected from the group consisting of sapphire, forsterite, silicon carbide and metal oxide.
好ましい保護膜の例は、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびシリコン樹脂であり、またこれらを含む樹脂組成物であってもよい。また、ノボラック樹脂を使用する場合には、感光材を含まないことが好ましい。 Examples of preferred protective films are novolak resins, epoxy resins, polyolefin resins, and silicon resins, and resin compositions containing these may also be used. Further, when a novolac resin is used, it is preferable that no photosensitive material is contained.
保護膜は、核酸反応具の反応場を構成する部材の反応場に接するように形成されればよい。保護膜の形成は、保護膜材料の種類に応じてそれ自身公知の技術を利用して行えばよい。或いは保護膜は、反応場において、反応を阻害する可能性のある部材から問題となる物質が遊離することを防止するために適用されればよい。その場合、反応場に接触する部材の少なくとも一部分が保護膜で覆われればよい。 The protective film may be formed so as to be in contact with the reaction field of the member constituting the reaction field of the nucleic acid reaction tool. The protective film may be formed using a technique known per se according to the type of the protective film material. Or a protective film should just be applied in order to prevent the substance which becomes a problem from releasing in the reaction field from the member which may inhibit reaction. In that case, at least a part of the member in contact with the reaction field may be covered with the protective film.
「プライマーセット」とは、1つの標的核酸を増幅するために必要なプライマーの集合体である。例えば、PCR増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、1つの標的核酸を増幅するための1種類のフォワードプライマーと1種類のリバースプライマーとを含めばよい。また例えば、LAMP増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、少なくとも1つの標的核酸を増幅するためのFIPプライマー、BIPプライマーを含めばよく、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、LPプライマー、即ち、LFプライマーおよび/またはLBプライマーを含んでもよい。1つの反応具において増幅反応が行われる場合、そこにおいて行われる増幅は、一般的に1つの特定の増幅である。従って、LAMP増幅反応用の反応具の場合、1つの反応具に含まれる複数種類のプライマーセットとは、互いに異なる塩基配列からなる標的配列を増幅するための互いに異なるプライマーセットであってもよい。或いは、1つの反応具に含まれる複数種類のプライマーセットとは、特定の標的配列を増幅するための互いに異なるプライマーの組合せを有するプライマーセットであってもよい。 A “primer set” is a collection of primers necessary for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for PCR amplification, one primer set may include one kind of forward primer and one kind of reverse primer for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for LAMP amplification, one primer set may include an FIP primer and a BIP primer for amplifying at least one target nucleic acid, and an F3 primer, a B3 primer, and an LP primer as necessary. That is, an LF primer and / or an LB primer may be included. When an amplification reaction is performed in one reaction tool, the amplification performed there is generally one specific amplification. Therefore, in the case of a reaction tool for LAMP amplification reaction, the plurality of types of primer sets included in one reaction tool may be different primer sets for amplifying target sequences having different base sequences. Alternatively, the plurality of types of primer sets included in one reaction tool may be primer sets having combinations of different primers for amplifying a specific target sequence.
以下に、核酸反応具の例を記載する。個々に示される例は、核酸反応具としてのアレイ型プローブチップ、アレイ型プライマーチップおよびアレイ型プライマープローブチップを記載する。 Below, the example of a nucleic acid reaction tool is described. The examples shown individually describe an array type probe chip, an array type primer chip and an array type primer probe chip as a nucleic acid reaction tool.
<第21の実施形態>
アレイ型プローブチップ
アレイ型プローブチップ6001の実施態様の模式図を図53に示した。アレイ型プローブチップ6001は、基体6011に電極6012を備える。電極6012の電気的情報を取り出すための信号取り出し部6013が各電極6012に対応する位置に配置される。電極6012と信号取り出し部6013はリード6014により接続される。プローブ核酸6015は、電極6012の表面に固定化される。電極6012表面を除く基体6011の表面およびリード6014の表面が保護膜により覆われている。
<Twenty-first embodiment>
Array type probe chip A schematic diagram of an embodiment of the array
保護膜の形成は、所望の部位に対して塗布により行われてもよく、或いはパターニング、マスキングおよびエッチングなどの技術を利用して全体に保護膜を形成した後に所望の部位に所望の大きさおよび形状の保護膜を形成してもよい。少なくともリード6014を覆って、リード6014と反応液との接触を防止してもよい。或いは、少なくとも反応液と接触する領域に保護膜を形成してもよい。
The formation of the protective film may be performed on a desired portion by coating, or after forming the protective film on the whole using techniques such as patterning, masking and etching, the desired size and A protective film having a shape may be formed. At least the
基体6011は、例えば、ガラス、サファイア、セラミック、樹脂、ゴム、エラストマー、SiO2、SiNまたはAl2O3などから製造することができるが、これに限定されない。好ましくは、自身電気的および化学的に不活性なそれ自身公知の何れかの材質により構成される。
The
電極6012の製造は、公知の手段によって行えばよい。電極は、特に限定されるものではないが、金、金の合金、銀、プラチナ、水銀、ニッケル、パラジウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムおよびタングステン等の金属単体およびそれらの合金、あるいはグラファイト、グラシーカーボンのような炭素、およびこれらの酸化物又は化合物で製造することができる。
The
プローブ核酸6015の電極6012への固定化は、化学的結合により行われてもよく、プローブ核酸液のスポッティングと乾燥により行われてもよい。
Immobilization of the probe
プローブ核酸6015と試料核酸(図示せず)とのハイブリダイズにより生じるハイブリダイズ信号は、電極6012により伝達され、信号取り出し部6013から取り出される。
A hybridization signal generated by hybridization of probe
図53に示したアレイ型プローブチップ基体は、10個の電極6012を備えるが、これに限定されず、1つの基体に配置される電極の数は任意に変更できる。また電極の配置パターンも図に示したものに限定されず、当業者が必要に応じて適宜設計変更することが可能である。基体6011には、必要に応じて、参照電極および対極を設けてもよい。
The array-type probe chip base shown in FIG. 53 includes ten
基体6022は、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレート、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよいもよい。
The
基体6011が、容器形状を有する形状、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートの場合、容器内部に反応液が収納されて反応場が形成されてよい。更に、アレイ型プローブチップには蓋体が具備されてもよい。蓋体は、容器形状または板形状の基体6022の少なくともプローブ核酸6015が固定化された領域を覆うように構成されればよい。蓋体は、板状であってよい。板状の蓋体の一部に溝などの凹部が形成されていてもよい。蓋体の凹部と基体6011との間の空間に反応場が形成されてよい。
In the case where the
基体6011が、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状である場合、それらが反応液を含む更なる容器内部に浸漬されることにより反応場が形成されてもよく、基体6011に配置されたプローブ核酸が固定化された領域に反応液を載せることにより反応場が形成されてもよい。
When the
<第22の実施形態>
アレイ型プライマーチップ
容器型のマルチ核酸反応具であるアレイ型プライマーチップの1例を図54(a)、(b)および(c)を参照しながら説明する。
<Twenty-second embodiment>
Array-type primer chip An example of an array-type primer chip, which is a container-type multi-nucleic acid reaction tool, will be described with reference to FIGS. 54 (a), (b) and (c).
図54(a)は、アレイ型プライマーチップの1例の斜視図である。図54(a)に記載のアレイ型プライマーチップ6021は、その内壁に保護膜6020が形成されている容器6022を具備する。保護膜6020が形成された基体6022の内側底面6023には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域6024が配置される。図54(b)はプライマー固定化領域6024の部分を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つの固定化領域6024には1つの種類のプライマーセット6025が固定される。複数のプライマー固定化領域6024のそれぞれには、1組毎に複数のプライマーセット6025がそれぞれ固定される。
FIG. 54A is a perspective view of an example of an array type primer chip. An array-
プライマーセット6025は、増幅しようとする標的核酸の種類に応じて複数種類が用意される。1つのプライマー固定化領域6024には、特定の1つの標的核酸を増幅するための1つのプライマーセット6025が固定される。例えば、PCR増幅のためには、1つのプライマーセットには、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なフォワードプライマーとリバースプライマーとが含まれる。また、LAMP増幅のためには、1つのプライマーセットは、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なFIPプライマー、BIPプライマー、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、およびLPプライマーが含まれる。
Plural types of primer sets 6025 are prepared according to the type of target nucleic acid to be amplified. One primer set 6025 for amplifying one specific target nucleic acid is fixed to one
プライマーセット6025は、反応場を提供するための液相と接触して遊離するように遊離可能な状態でプライマー固定化領域6024に固定される。プライマーセット6025のプライマー固定化領域6024への固定化は、例えば、1組のプライマーセットを含む溶液を1つのプライマー固定化領域6024に滴下し、その後乾燥させることにより達成することが可能である。更に、同様に、他のプライマー固定化領域6024について、それぞれ所望のプライマーセット6025を含む溶液を滴下および乾燥し、所望する数の複数のプライマーセットを基体6022に固定すればよい。これにより、基体6022の1つの面に独立して配置される全てのプライマー固定化領域6024にプライマーセット6025が固定される。しかしながら、プライマーセット6025のプライマー固定化領域6024への固定化は、反応場を提供するための液相と接触して遊離可能な状態で固定されればよい。従って、そのような固定化が可能なそれ自身公知の何れの固定化法が使用されてもよい。プライマーセット6025を含む溶液を滴下する方法の場合、プライマーセット6025を含む溶液は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤などであってよい。
基体6022に配置される複数のプライマー固定化領域6024は、互いに独立して配置されればよい。独立して配置されるとは、反応場においてプライマーセット毎に開始および/または進行される増幅を妨げることのない間隔で配置されることである。例えば、隣り合うプライマー固定化領域6024は、互いに接して配置されてもよく、僅かな距離を隔てて互いに近傍に配置されてもよく、或いは、通常使用される所謂DNAチップなどの検出装置において固定化されるプローブ核酸と同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。
The plurality of
例えば、隣り合うプライマー固定化領域6024の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
For example, the distance between adjacent
反応場を提供するための液相は、固定されたプライマーセットが遊離された後に、それらを用いて増幅反応を進行できる液相であればよく、例えば、所望の増幅に必要な反応液であってよい。 The liquid phase for providing the reaction field only needs to be a liquid phase that allows the amplification reaction to proceed after the fixed primer set is released, for example, a reaction liquid necessary for the desired amplification. It's okay.
図54(a)および(b)に示した核酸反応具は、基体6022が容器形状の例である。容器形状の基体6022は、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートなどであってよい。また基体の材質は、どのような材質であってもよい。基体6022は、上述したアレイ型プローブチップと同様の基体材料を使用してよい。また、基体6022は板形状であってもよい。更に、アレイ型プライマーチップには蓋体が具備されてもよい。蓋体は、容器形状または板形状の基体6022の少なくともプライマー6025が固定化された領域を覆うように構成されればよい。蓋体は、板状であってよい。板状の蓋体の一部に溝などの凹部が形成されていてもよい。蓋体の凹部と基体6022との間の空間に反応場が形成されてよい。
The nucleic acid reaction tool shown in FIGS. 54A and 54B is an example in which the
マルチ核酸反応具はまた、図54(c)に示すような板状の基体6022の少なくとも1つの面6023に配置されたプライマー固定化領域6024にプライマーセット6025が固定されてもよい。この場合、反応場は、少なくとも基体6022のプライマーセット6025が固定化された領域に対して、反応液を載せることにより形成されればよい。この場合、基体6022の面6023に凹部および/または凸部が形成されてもよく、或いはこれらの凹部および/または凸部により流路が形成されてもよい。プライマー固定化領域6024およびプライマーセット6025は、基体6022の凹部内に配置されてもよく、複数の凸部に囲まれた領域に配置されてもよい。また、基体6022が、反応容器を含む容器内に配置されることにより反応場が形成されてもよい。この場合、基体6022は、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよい。
In the multi-nucleic acid reaction device, a
保護膜の形成は、それ自身公知の何れの技術を利用してもよい。 For forming the protective film, any technique known per se may be used.
図54(a)および(b)では、固定化領域6024が基体6022の内側底面のみに配置された例を示したが、これに限定するものではない。基体6022の内側の少なくとも一部分に配置されればよく、内側底面および内側側面、蓋体により形成される天井面のいずれか、または全てに配置されてもよい。
In FIGS. 54A and 54B, an example in which the
図55には、図54(a)と同様の容器型のアレイ型プライマーチップ6031を用いた核酸増幅反応の様子を示す図である。図55(a)は反応前のアレイ型プライマーチップ6031である。内面に保護膜が形成された基体6032の内側底面25に配置された複数の固定化領域6033に複数のプライマーセット6034がそれぞれ固定されている。アレイ型プライマーチップ6031に反応液6036を添加し、それを収容した状態を図55(b)に示す。
FIG. 55 shows a nucleic acid amplification reaction using a container-type
反応液6036は、所望の増幅反応に必要な成分を含めばよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含んでもよい。
The
図55(b)に示すように、反応液6036を添加された後のアレイ型プライマーチップ6031では、図55(c)に模式的に示すように、保護膜が形成された内側底面に固定されたプライマーセットが遊離し徐々に拡散する。遊離および拡散した領域を模式的に領域6037で表す。遊離し、拡散していくプライマーセット6034は、その近傍に存在する鋳型核酸、ポリメラーゼおよび基質などの増幅に必要な他の成分と出会い、増幅反応が開始される。種類毎に独立して複数固定化されたプライマーセット6034は、その種類毎に独立して鋳型核酸について増幅反応を開始および進行することが可能である。それにより、複数種類のプライマーセットを用いた複数の鋳型配列についての増幅が、独立に、且つ同時に達成される。ここにおいて、「反応場」は、理論上、そこにおいて増幅反応の進行が可能な反応液6036により規定される領域、即ち、反応液が存在する領域という。また、反応場のうち、実際にそこにおいて増幅反応が開始され進行する領域を「反応領域」という。仮に実際に増幅反応が領域6037内のみで進行する場合には、領域6037が反応領域と解される。
As shown in FIG. 55 (b), the array
上記の例では、プライマーセットのみが基体に固定化された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセットが種類毎に各固定化領域に固定される条件において、増幅に必要な他の成分、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などをプライマーと共に基体に固定してもよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーと一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなアレイ型プライマーチップにおいて、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。 In the above example, an example in which only the primer set is immobilized on the substrate is shown. However, the present invention is not limited to this, and other components necessary for amplification, for example, enzymes such as polymerase and reverse transcriptase, substrates, and substrates, under conditions where the primer set is fixed to each immobilization region for each type. And / or a buffer may be fixed to the substrate together with the primer. In that case, the substance to be fixed may be contained in a desired liquid medium together with the primer, and fixed by dropping, drying or the like in the same manner as described above. When an amplification reaction is performed in such an array-type primer chip, the composition of the reaction solution added thereto may be selected according to the immobilized component.
<第23の実施形態>
アレイ型プライマープローブチップ
更なる実施形態の例を図56に示す。この実施形態は、上記の基体と、基体の少なくとも1面に固定化されたプローブ核酸と、遊離可能に固定化されたプライマーとを含む。この実施形態は、アレイ型プライマープローブチップと称してもよい。アレイ型プライマープローブチップは、プローブ核酸とプライマーとを1つの基体に備えるマルチ核酸反応具である。基体についての構成は、上述した容器型のマルチ核酸反応具と同様であってよい。
<Twenty-third embodiment>
Array Type Primer Probe Chip An example of a further embodiment is shown in FIG. This embodiment includes the above-described substrate, a probe nucleic acid immobilized on at least one surface of the substrate, and a primer immobilized releasably. This embodiment may be referred to as an array-type primer probe chip. An array-type primer probe chip is a multi-nucleic acid reaction device including a probe nucleic acid and a primer on one substrate. The configuration of the substrate may be the same as that of the container-type multi-nucleic acid reaction tool described above.
図56(a)は、アレイ型プライマープローブチップの1例の斜視図である。図56(a)に記載のアレイ型プライマープローブチップ6041は、容器形状の基体6042を具備する。基体6042の内壁には保護膜6043が形成されている。基体6042の内側底面6044の保護膜6043上には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域6045が配置される。複数のプライマー固定化領域6045に近接して、またそれぞれのプライマー固定化領域6045に対応して複数のプローブ固定化領域6046が配置される。
FIG. 56 (a) is a perspective view of an example of an array type primer probe chip. An array-type
図56(b)はプライマー固定化領域6045を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つのプライマー固定化領域6045には1つの種類のプライマーセット6047が固定される。複数のプライマー固定化領域6045のそれぞれには、セット毎に複数のプライマーセット6047がそれぞれ固定される。 FIG. 56B is an enlarged schematic view of the primer immobilization region 6045. As shown there, one kind of primer set 6047 is fixed to one primer fixing region 6045. In each of the plurality of primer immobilization regions 6045, a plurality of primer sets 6047 are fixed for each set.
プライマーセット6047は上述したアレイ型プライマーチップと同様に固定されればよい。 The primer set 6047 may be fixed in the same manner as the array type primer chip described above.
図56(c)は、プライマー固定化領域6045に近接して配置されたプローブ固定化領域6046の拡大図である。プローブ固定化領域6046には、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸6048が複数で固定化される。
FIG. 56 (c) is an enlarged view of the
検出されるべき所望の配列は、プローブ核酸6048の相補配列であってよい。プローブ固定化領域6046は、プローブ核酸6048とその目的配列とのハイブリダイズ信号が、複数のプローブ固定化領域6046間で独立して検出されるように配置される。
The desired sequence to be detected may be the complementary sequence of probe
プローブ核酸6048のプローブ固定化領域6046への固定化は、それ自身公知の所謂DNAチップにおいて基板表面に対してプローブ核酸6048を固定化する一般的な何れの技術を利用してもよい。プローブ核酸6048の固定化の後にプライマーセット6047が固定化されてもよく、プライマーセット6047を固定化した後にプローブ核酸6048が固定化されてもよい。また、プライマーセット6047の固定とプローブ核酸6048の固定化を同時に行ってもよい。
For immobilizing the probe
例えば、隣り合うプローブ固定化領域6046の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
For example, the distance between adjacent
また例えば、プローブ固定化領域6046とプライマー固定化領域6045の間の距離は、0μm〜0.1μm、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
Further, for example, the distance between the
例えば、プローブ固定化領域6046とプライマー固定化領域6045の間の距離が0μmである場合には、プローブ固定化領域6046とプライマー固定化領域6045は、基体表面の同じ位置にあると解されてよい。また、プローブ固定化領域6046がプライマー固定化領域6045に含まれてもよく、プライマー固定化領域6045がプローブ固定化領域6046に含まれてもよい。
For example, when the distance between the
図57に、このアレイ型プライマープローブチップ6041を用いて行われた核酸増幅反応後の反応場の様子を示す模式図である。図57(a−1)および(b−1)は、反応前のアレイ型プライマープローブチップ6041である。基体6042の内壁には保護膜6043が形成されている。基体6042の内側底面6044の保護膜6043上に配置された複数のプライマー固定化領域6045に複数のプライマーセット6047がそれぞれ固定されている。それぞれのプライマー固定化領域6045に対応して、それぞれの近傍にプローブ固定化領域6046が配置される。プローブ固定化領域6046には、複数のプローブ核酸6048が種類毎に固定化されている。
FIG. 57 is a schematic diagram showing the state of the reaction field after the nucleic acid amplification reaction performed using the array-type
アレイ型プライマープローブチップ6041に反応液6050を添加し、それを収容した状態を図57(a−2)および(b−2)に示す。
The
反応液6050は、所望の増幅反応に必要な成分を含めばよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含んでよい。
The
反応場への試料の添加は、アレイ型プライマープローブチップ6041に反応液6050を添加する以前に反応液6050に予め添加することにより行ってもよく、反応液6050をアレイ型プライマープローブチップ6041に添加した後に行ってもよく、アレイ型プライマープローブチップ6041に反応液6050を添加する以前に試料をアレイ型プライマープローブチップ6041に添加することにより行ってもよい。
The sample may be added to the reaction field by adding the
図57(a−2)および(b−2)に示すように反応液6050を添加された後のアレイ型プライマープローブチップ6041では、図57(a−3)および(b−3)に模式的に示すように、底面6044の保護膜6043上に固定化されたプライマーセット6047が遊離し徐々に拡散する。遊離および拡散した領域を模式的に領域6051で示す。遊離し、拡散していくプライマーは、その近傍に存在する鋳型核酸、ポリメラーゼおよび基質などの増幅に必要な他の成分と出会う。その後、増幅反応が開始される。種類毎に独立して複数固定されたプライマーセット6047は、その種類毎に独立して鋳型核酸について増幅反応を開始および進行することが可能である。それにより、複数種類のプライマーセット6047を用いた複数の鋳型配列についての増幅が、独立に、且つ同時に達成される。ここにおいて、「反応場」は、理論上、そこにおいて増幅反応の進行が可能な反応液6050により規定される領域、即ち、反応液が存在する領域という。また、反応場のうち、実際にそこにおいて増幅反応が開始され進行する領域を「反応領域」という。仮に実際に増幅反応が領域6051内のみで進行する場合には、領域6051が反応領域と解される。図57(a−3)の図は、全てのプライマー固定化領域6045に固定されたプライマーセット6047により増幅反応が生じた場合の模式図である。図57(b−3)は、固定されたプライマーセットにより、底部6044の保護膜6043上に形成された全てのプライマー固定化領域6045のうちの一部分、図57(b−3)では3つの領域のみにおいて増幅が生じた場合の模式図である。
As shown in FIGS. 57 (a-2) and (b-2), the array type
プローブ核酸6048は、領域6051において増幅された増幅産物中に目的配列を含む核酸が存在した場合、その核酸とハイブリダイズする。プローブ固定化領域6046に固定されたプローブ核酸6048は、対応するプライマー固定化領域6045における増幅産物とのみハイブリダイズするように固定される。即ち、1つのプローブ固定化領域6046に固定されたプローブ核酸6048は、対応するプライマー固定化領域6045における増幅産物とのみハイブリダイズするように距離を維持してそれぞれのプローブ固定化領域6046およびプライマー固定化領域6045が配置される。
When the nucleic acid containing the target sequence is present in the amplification product amplified in the
プローブ核酸6048とその目的配列とのハイブリダイズの検出は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段により行われてよい。例えば、予めプライマーに蛍光物質を付与してもよく、オキシヌクレオシド三リン酸などの基質に蛍光物質を付与してもよい。それらの蛍光物質からの蛍光強度を指標にハイブリダイズの有無および量が決定されてもよい。或いは、電気化学的手段によりハイブリダイズ信号が検出されてもよい。
Detection of hybridization between the probe
ハイブリダイズの検出は、アレイ型プライマープローブチップ6041内部の洗浄後に実行されてもよく、洗浄を行わずに実行されてもよい。電気化学的手段により検出する場合には、インタカレータを用いてハイブリダイズ信号を検出してもよい。この場合、例えば、予め反応液6050にインタカレータを含ませておいてもよく、ハイブリダイズ反応が開始する前、ハイブリダイズ反応中、ハイブリダイズ反応後に添加してもよい。これらの場合、何れもアレイ型プライマープローブチップ6041内部の洗浄後に検出を行ってもよく、洗浄を行わずに検出を実行してもよい。ハイブリダイズ反応の開始、反応中、反応後の判定は、プライマー、プローブ核酸および鋳型核酸の配列、反応温度などの反応条件に応じて行ってもよく、予備実験により決定してもよい。
The detection of hybridization may be performed after the inside of the array type
当該プライマーの長さは、これに制限されるものではないが、約5塩基以上、約6塩基以上、約7塩基以上、約8塩基以上、約9塩基以上、約10塩基以上、約15塩基以上、約20塩基以上、約25塩基以上、約30塩基以上、約35塩基以上、約40塩基以上、約45塩基以上または約55塩基以上であってよく、約80塩基以下、約75塩基以下、約70塩基以下、約65塩基以下、約60塩基以下、約55塩基以下、約50塩基以下、約45塩基以下、約40塩基以下、約35塩基以下、約30塩基以下、約25塩基以下、約20塩基以下、約25塩基以下または約20塩基以下であってもよく、これらの下限上限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。例えば、好ましい塩基長の例は、約10塩基〜約60塩基、約13〜40塩基、約10〜30塩基などであってよい。また、1つの固定化領域に同時に固定されるプライマーの長さは、全てのプライマーで同じであってもよく、全てのプライマーで異なっていてもよく、一部のプライマーが同じ長さであってもよく、一部のプライマーが異なる長さであってもよい。また、プライマーセット毎に異なってもよい。また、1つの固定化領域に固定されるプライマーセットが、種類毎に異なる長さであってもよく、1つの固定化領域に固定されるプライマーセットが全て同じ長さであってもよい。 The length of the primer is not limited to this, but about 5 bases or more, about 6 bases or more, about 7 bases or more, about 8 bases or more, about 9 bases or more, about 10 bases or more, about 15 bases More than about 20 bases, about 25 bases or more, about 30 bases or more, about 35 bases or more, about 40 bases or more, about 45 bases or more, about 55 bases or more, about 80 bases or less, about 75 bases or less About 70 bases or less, about 65 bases or less, about 60 bases or less, about 55 bases or less, about 50 bases or less, about 45 bases or less, about 40 bases or less, about 35 bases or less, about 30 bases or less, about 25 bases or less , About 20 bases or less, about 25 bases or less, or about 20 bases or less, or a combination of any of these lower and upper limits. For example, examples of preferable base length may be about 10 bases to about 60 bases, about 13 to 40 bases, about 10 to 30 bases, and the like. In addition, the lengths of the primers simultaneously fixed to one immobilization region may be the same for all primers, may be different for all primers, or some of the primers have the same length. Alternatively, some primers may have different lengths. Moreover, you may differ for every primer set. In addition, the primer sets fixed to one immobilization region may have different lengths for each type, and all the primer sets fixed to one immobilization region may have the same length.
プローブ核酸の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。プローブ核酸は、検出されるべき目的配列の相補配列を含む。プローブ核酸は、目的配列の相補配列に加えて更なる配列例えば、スペーサ配列などを含んでもよい。 The length of the probe nucleic acid is, for example, 3 bases to 10 bases, 10 bases to 20 bases, 20 bases to 30 bases, 30 bases to 40 bases, 40 bases to 50 bases, 50 bases to 60 bases, preferably 10 bases to It may be 50 bases. The probe nucleic acid contains a sequence complementary to the target sequence to be detected. The probe nucleic acid may contain a further sequence such as a spacer sequence in addition to the complementary sequence of the target sequence.
標的配列の長さは、例えば、10塩基〜100塩基、100塩基〜200塩基、塩基200〜300塩基、300塩基〜400塩基、好ましくは100塩基〜300塩基であってよい。 The length of the target sequence may be, for example, 10 bases to 100 bases, 100 bases to 200 bases, bases 200 to 300 bases, 300 bases to 400 bases, preferably 100 bases to 300 bases.
目的配列の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。 The length of the target sequence is, for example, 3 bases to 10 bases, 10 bases to 20 bases, 20 bases to 30 bases, 30 bases to 40 bases, 40 bases to 50 bases, 50 bases to 60 bases, preferably 10 bases to It may be 50 bases.
1つのプライマー固定化領域に固定されるプライマーセットの種類は、1種類の標的核酸を増幅するための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。 The type of primer set immobilized on one primer immobilization region may be one type for amplifying one type of target nucleic acid, or multiple types for amplifying two or more types of target nucleic acids. May be.
1つのプローブ固定化領域に固定されるプローブ核酸群の種類は、1種類の目的配列とハイブリダイズするための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。また、目的配列の部分が共通であり、更に他の目的配列とは異なる配列を含むプローブ核酸であってもよい。 The type of probe nucleic acid group immobilized on one probe immobilization region may be one type for hybridizing with one type of target sequence, or multiple types for amplifying two or more types of target nucleic acids. It may be. Further, it may be a probe nucleic acid having a common target sequence portion and a sequence different from other target sequences.
1つのアレイ型プライマープローブチップに配置されるプライマー固定化領域の数の下限は、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、10以上、15以上、20以上、25以上、30以上、50以上、75以上、100以上、125以上、150以上、175以上、200以上、300以上、400以上、500以上、1000以上、1500以上、2000以上であってよく、上限は、10000以下、5000以下、2500以下、2000以下、1500以下、1000以下、500以下、250以下、200以下、150以下であってよく、これらの上限下限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。 The lower limit of the number of primer immobilization regions arranged on one array type primer probe chip is 1 or more, 2 or more, 3 or more, 4 or more, 5 or more, 10 or more, 15 or more, 20 or more, 25 or more, 30 or more 50 or more, 75 or more, 100 or more, 125 or more, 150 or more, 175 or more, 200 or more, 300 or more, 400 or more, 500 or more, 1000 or more, 1500 or more, 2000 or more, and the upper limit is 10,000 or less, It may be 5000 or less, 2500 or less, 2000 or less, 1500 or less, 1000 or less, 500 or less, 250 or less, 200 or less, or 150 or less, or a range in which any of these upper and lower limits is combined.
1つのアレイ型プライマープローブチップに配置されるプライマー固定化領域とプローブ固定化領域の数は同じであっても異なっていてもよい。即ち、全てのプライマー固定化領域に対応するように同数のプローブ固定化領域が配置されてもよく、プライマー固定化領域の数がプローブ固定化領域の数よりも多くてもよく、プライマー固定化領域の数がプローブ固定化領域の数よりも少なくてもよい。また、増幅反応状態を確認するため、またはハイブリダイズ反応の状態を確認するためのポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールを含ませてもよい。このようなポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールは、プライマーセットおよび/またはプローブ核酸についてそれぞれ設けてもよい。 The number of primer-immobilized regions and probe-immobilized regions arranged on one array-type primer probe chip may be the same or different. That is, the same number of probe immobilization regions may be arranged so as to correspond to all the primer immobilization regions, and the number of primer immobilization regions may be larger than the number of probe immobilization regions. May be smaller than the number of probe immobilization regions. Further, a positive control and / or a negative control for confirming the amplification reaction state or for confirming the state of the hybridization reaction may be included. Such positive control and / or negative control may be provided for the primer set and / or probe nucleic acid, respectively.
上記の例では、プライマーセットのみが基体に固定化された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセットが種類毎に各固定化領域に固定される条件において、増幅に必要な他の成分、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などをプライマーと共に基体に固定してもよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーと一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなアレイ型プライマープローブチップにおいて、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。 In the above example, an example in which only the primer set is immobilized on the substrate is shown. However, the present invention is not limited to this, and other components necessary for amplification, for example, enzymes such as polymerase and reverse transcriptase, substrates, and substrates, under conditions where the primer set is fixed to each immobilization region for each type. And / or a buffer may be fixed to the substrate together with the primer. In that case, the substance to be fixed may be contained in a desired liquid medium together with the primer, and fixed by dropping, drying or the like in the same manner as described above. In such an array-type primer probe chip, when an amplification reaction is performed, the composition of the reaction solution added thereto may be selected according to the immobilized component.
<第24の実施形態>
第24の実施形態のアレイ型プライマープローブチップを図58〜図61を参照しながら説明する。
<Twenty-fourth embodiment>
The array-type primer probe chip of the 24th embodiment will be described with reference to FIGS.
(1)チップ素材
まず、電気化学的検出によりハイブリダイズ信号を検出するアレイ型プライマープローブチップのチップ素材の構成および製造方法の1例について図58(a)および(b)を用いて説明する。図58(a)は、チップ素材の平面図であり、図58(b)は、図58(a)のチップ素材の線B−Bに沿う断面図である。
(1) Chip Material First, an example of the structure and manufacturing method of an array type primer probe chip that detects a hybridizing signal by electrochemical detection will be described with reference to FIGS. 58 (a) and 58 (b). 58A is a plan view of the chip material, and FIG. 58B is a cross-sectional view taken along line BB of the chip material of FIG. 58A.
チップ素材111は、矩形状の基板112上にその長手方向に沿って配置された例えば4つの電極113a〜113dを備えている。各電極113a〜113dは、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した構造を有する。また、各電極113a〜113dは大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。絶縁性の保護膜6118は、各電極113a〜113dを含む基板112上に被覆されている。円形窓120は、大矩形部116に対応する絶縁性の保護膜6118部分に開口されている。矩形窓121は、小矩形部117に対応する絶縁性の保護膜6118部分に開口されている。電極113aの円形窓120から露出する大矩形部116は第1の作用極122aとして機能する。電極113bの円形窓120から露出する大矩形部116は第2の作用極122bとして機能する。電極113cの円形窓120から露出する大矩形部は対極123として機能する。電極113dの円形窓120から露出する大矩形部116は参照極124として機能する。また、電極113a〜113dの矩形窓121から露出する小矩形部117はプローバー接触部として機能する。
The
このようなチップ素材111は、次のような方法により作製することができる。
Such a
まず、基板112上に第1の金属薄膜および第2の金属薄膜を例えば、スパッタリング法または真空蒸着法によりこの順序により堆積する。続いてこれらの金属薄膜を例えば、レジストパターンをマスクとして順次選択的にエッチングして、第1の金属薄膜パターン114および第2の金属薄膜パターン115をこの順序で積層した、例えば4つの電極113a〜113dを基板112の長手方向に沿って形成する。これらの電極113a〜113dは、大矩形部116と小矩形部117を細線118で連結した形状を有する。
First, a first metal thin film and a second metal thin film are deposited on the
次いで、電極113a〜113dを含む基板112上に、保護膜6118を例えば、スパッタリング法またはCVD法により堆積する。続いて、各電極113a〜113dの大矩形部116に対応する保護膜6118部分および小矩形部117に対応する保護膜6118部分を、レジストパターンをマスクとして選択的にエッチングして、大矩形部116に対応する絶縁性の保護膜6118部分に円形窓120を、および小矩形部117に対応する絶縁性の保護膜6118部分に矩形窓121を開口する。それにより前述したチップ素材111を作製する。
Next, a protective film 6118 is deposited on the
基板112は、例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのようなガラスまたは樹脂から作られる。
The
第1の金属薄膜は、第2の金属薄膜を基板112に密着させるための下地金属膜として働き、例えば、Tiから作られる。第2の金属薄膜は、例えば、Auから作られる。
The first metal thin film functions as a base metal film for bringing the second metal thin film into close contact with the
第1および第2の金属薄膜をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。 Examples of etching when patterning the first and second metal thin films include plasma etching using an etching gas or reactive ion etching.
絶縁性の保護膜6118は、ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイドおよびポリスルホン、並びにガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素および金属酸化物からなる群より選択されればよい。例えば、シリコン酸化膜のような金属酸化膜、シリコン窒化膜のような金属窒化膜であってもよい。 The insulating protective film 6118 is made of polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, poly Acrylonitrile, polystyrene, acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, silicon resin, polyphenylene oxide and polysulfone, glass, quartz It may be selected from the group consisting of glass, alumina, sapphire, forsterite, silicon carbide and metal oxide. For example, a metal oxide film such as a silicon oxide film or a metal nitride film such as a silicon nitride film may be used.
絶縁性の保護膜6118をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。 Examples of etching when patterning the insulating protective film 6118 include plasma etching using an etching gas or reactive ion etching.
(2)アレイ型プライマープローブチップ
次に、上記(1)において製造されたチップ素材111にプライマーセットとプローブ核酸を固定したアレイ型プライマープローブチップ1の構成および製造方法の1例を図59(a)および図59(b)を参照しながら説明する。図59(a)はアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図59(b)は図51(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
(2) Array-type Primer Probe Chip Next, an example of the configuration and production method of the array-type
チップ素材111上に形成された電極113aの第1の作用極122aを第1のプローブ固定化領域201aとし、この第1のプローブ固定化領域201aに第1の目的配列の相補配列を含む第1のプローブ核酸202aを固定する。固定される第1のプローブ核酸202aは、その複数本を1つのプローブ核酸群として固定される。同様に、電極113bの第2の作用極122bを第2のプローブ固定化領域201bとし、この第2のプローブ固定化領域201bに第1の目的配列とは異なる第2の目的配列の相補配列を含む第2のプローブ核酸202bを固定する。
The
プローブ核酸202aおよび202bをプローブ固定化領域201に固定する方法の例は、金電極を具備したチップ素材111については3’末端にチオール基を第1および第2のプローブ核酸202aおよび202bに導入する方法などが含まれる。
An example of a method for immobilizing the probe
次いで、第1の作用極122aの近傍に第1のプライマー固定化領域203aを、第2の作用極122bの近傍に第2のプライマー固定化領域203bを配置する。この第1のプライマー固定化領域203a上に第1のプライマーセット204aを、第2のプライマー固定化領域203b上に第2のプライマーセット204bを固定する。それによりアレイ型プライマープローブチップ1を作製する。
Next, the first
第1のプライマーセット204aは第1の標的配列を増幅するように設計された配列を有し、第2のプライマー固定化領域204bは第1の標的配列とは異なる配列からなる第2の標的配列を増幅するように設計された配列を有する。
The first primer set 204a has a sequence designed to amplify the first target sequence, and the second
第1および第2のプライマーセット204aおよび204bをそれぞれ第1および第2のプライマー固定化領域203aおよび203bへの固定は例えば、水、緩衝液または有機溶剤のような液体にプライマーセットを含ませて滴下して、その後例えば、室温などの適切な温度条件下で乾燥するまでの時間例えば、室温の場合では10分間放置することにより行う。
The first and second primer sets 204a and 204b are fixed to the first and second
(3)使用時のアレイ型プライマープローブチップ
上記(2)において作製されたアレイ型プライマープローブチップ1の使用方法について図60および図61を参照しながら説明する。
(3) Array-type primer probe chip at the time of use The usage method of the array-type
図60(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップ1の平面図であり、図60(b)は、図60(a)のアレイ型プライマープローブチップ1の線B−Bに沿う断面図である。
60 (a) is a plan view of the array-type
本実施形態のアレイ型プライマープローブチップ1を使用する場合、電極113a〜113dにそれぞれ形成された第1の作用極122a、第2の作用極122b、対極123および参照極124、並びに第1のプライマー固定化領域203aおよび第2のプライマー固定化領域203bが同じ1つの反応場に含まれるように反応液が維持される。そのために、被覆体301が、アレイ型プライマープローブチップ1の使用前にアレイ型プライマープローブチップ1上に装着される。被覆体301は、例えば、シリコンゴムのようなシリコン樹脂および/またはフッ素樹脂などのような樹脂などの材料を用いて形成される。所望の形状の被覆体301は、上記の材料を用いて、それらを例えば、押出成形、射出成形または型押成形および/または接着剤による接着などのそれ自身公知の何れかの樹脂成形法により成形される。被覆体301が装着された後に、鋳型核酸303を含む反応液302がアレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより形成される空間に添加される。
When the array type
被覆体301が装着されたアレイ型プライマープローブチップ1において、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓121から露出する小矩形部117は露出している。
In the array-type
被覆体301をアレイ型プライマープローブチップ1に装着する例は、例えば、圧着、接着剤による接着などが含まれる。
Examples of attaching the
次いで、反応液302は被覆体301がアレイ型プライマープローブチップ1に装着された後に添加される。
Next, the
アレイ型プライマープローブチップ1と被覆体301とにより形成される空間に液体を添加する方法は、例えば、被覆体301の一部に開口部を予め設けておき、その開口部から添加してもよく、また先端の鋭利な例えば、針のような先端を有した注入器を用いて被覆体301の一部に差し込んで添加してもよい。
The method of adding a liquid to the space formed by the array-type
反応液302は、試料と、増幅試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なでオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤および例えば、ヘキスト33258のような2本鎖核酸を認識して信号を生ずるインタカレータを含む。検査されるべき試料中に特定のプライマー固定化領域に固定されたプライマーセットにより増幅されるべき標的配列を含む鋳型核酸が存在した場合、そのプライマー固定化領域とそれに対応するプローブ固定化領域を含む反応場において増幅産物が形成される。その様子を模式的に図61に示す。
The
図61(a)は、反応場302において増幅産物が形成された状態を模式的に示す。図61(a)は、使用時のアレイ型プライマープローブチップの平面図であり、図61(b)は、図61(a)のアレイ型プライマープローブチップの線B−Bに沿う断面図である。上述のように図61において添加された試料中には、第2のプライマーセット204bが結合できる配列を含む核酸が含まれていたために、図61(a)および図61(b)に示すように、反応液302により提供される反応場302に第2のプライマーセット204bは、領域401に遊離および拡散する。更に、第2のプライマーセット204bが、鋳型核酸303と出会った後に増幅反応が生じる。その結果、増幅産物が形成される。第2のプライマーセット204bによる増幅産物は、第2のプライマー固定化領域203bの周辺に拡散し、第2のプローブ固定化領域201bに到達する。到達した増幅産物が、目的配列を含む場合、第2のプローブ核酸202bと増幅産物とがハイブリダイズして2本鎖核酸を形成する。この2本鎖核酸に対して、反応液302に含まれるインタカレータが結合してハイブリダイズ信号を生じる。
FIG. 61 (a) schematically shows a state where an amplification product is formed in the
ハイブリダイズ信号は、例えば、電極113a〜113dのそれぞれの矩形窓121から露出する小矩形部117にプローバーを接触させ、ヘキスト33258のようなインタカレータの電流応答を測定することにより行われる。
The hybrid signal is generated by, for example, bringing a prober into contact with the small
電気化学的検出を利用するアレイ型プライマープローブチップを使用することによって、より簡単に且つ短時間に試料に含まれる標的核酸を増幅した後に、その増幅産物に含まれる目的核酸の検出を行うことが可能である。 By using an array-type primer probe chip that utilizes electrochemical detection, the target nucleic acid contained in the amplification product can be detected after the target nucleic acid contained in the sample has been amplified more easily and in a short time. Is possible.
<第25の実施形態>
検出方法
アレイ型プローブチップおよびアレイ型プライマープローブチップを用いて核酸の検出を行う場合、次のように行ってよい。
<25th Embodiment>
Detection Method When nucleic acid is detected using an array type probe chip and an array type primer probe chip, the detection may be performed as follows.
(a)電流検出方式
電気化学的に2本鎖核酸を検出する方法を説明する。この方法では、2本鎖核酸を特異的に認識する2本鎖認識体を用いる。2本鎖認識体の例には、例えば、ヘキスト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレーター、ビスアクリジン等のビスインターカレーター、トリスインターカレーター、ポリインターカレーターなどが含まれるが、これらに限定されない。更に、これらの物質を電気化学的に活性な金属錯体、例えばフェロセン、ビオロゲンなどで修飾することも可能である。
(A) Current detection method A method for electrochemically detecting a double-stranded nucleic acid will be described. In this method, a double-stranded recognizer that specifically recognizes a double-stranded nucleic acid is used. Examples of double strand recognizers include, for example, Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalator, bisintercalator such as bisacridine, trisintercalator, polyintercalator, etc. Not. Furthermore, these substances can be modified with an electrochemically active metal complex such as ferrocene or viologen.
2本鎖認識体の濃度はその種類によって異なるが、一般的には1ng/mL〜1mg/mLの範囲で使用する。この際には、イオン強度0.001〜5の範囲でpH5〜10の範囲の緩衝液を用いればよい。 The concentration of the double-stranded recognizer varies depending on the type, but is generally used in the range of 1 ng / mL to 1 mg / mL. In this case, a buffer solution having an ionic strength of 0.001 to 5 and a pH of 5 to 10 may be used.
ハイブリダイゼーション反応中又は反応後、反応溶液中に2本鎖認識体を添加する。ハイブリダイズによって2本鎖核酸が生じている場合は、2本鎖認識体がこれに結合する。そこで、例えば2本鎖認識体が電気化学的に反応する電位以上の電位を印加して、2本鎖認識体に由来する反応電流値を測定することができる。この際、電位は定速で印加するか、あるいは、パルスで印加するかあるいな定電位を印加してもよい。測定の際に、例えばポテンショスタット、デジタルマルチメーター、およびファンクションジェネレーターなどの装置を用いて電流、電圧を制御してもよい。例えば特開平10−146183号公報に記載された公知の電気化学的検出手段が好適に用いられる。 During or after the hybridization reaction, a double-stranded recognizer is added to the reaction solution. When a double-stranded nucleic acid is generated by hybridization, a double-stranded recognizer binds to this. Therefore, for example, by applying a potential higher than the potential at which the double strand recognizer reacts electrochemically, the reaction current value derived from the double strand recognizer can be measured. At this time, the potential may be applied at a constant speed, or a constant potential may be applied by applying a pulse. During measurement, the current and voltage may be controlled using a device such as a potentiostat, a digital multimeter, and a function generator. For example, known electrochemical detection means described in JP-A-10-146183 is preferably used.
(b)蛍光検出法
蛍光によって2本鎖核酸を検出する方法を説明する。プライマーセットに含まれる少なくとも1つのプライマーについて、予め蛍光学的に活性な物質で標識しておく。または、蛍光学的に活性な物質で標識した2次プローブ核酸を用いて検出する。或いは、複数の標識を使用してもよい。蛍光学的に活性な物質は、これらに限定されないが、FITC、Cy3、Cy5、もしくはローダミンなどの蛍光色素を含む。蛍光物質は、例えば蛍光検出器を用いて検出される。標識の種類に応じた適宜の検出装置を用い、標識された検出配列又は2次プローブ核酸を検出する。
(B) Fluorescence detection method A method for detecting double-stranded nucleic acid by fluorescence will be described. At least one primer included in the primer set is previously labeled with a fluorescently active substance. Alternatively, detection is performed using a secondary probe nucleic acid labeled with a fluorescently active substance. Alternatively, multiple labels may be used. Fluorologically active substances include, but are not limited to, fluorescent dyes such as FITC, Cy3, Cy5, or rhodamine. The fluorescent substance is detected using, for example, a fluorescence detector. A labeled detection sequence or a secondary probe nucleic acid is detected using an appropriate detection device according to the type of label.
<実施例5>
例5−1
核酸反応に対する保護膜の影響を検討するために、プライマーを固定化せずに流路を反応場として有する増幅用チップにおいて増幅反応を行った。その後、アレイ型プローブチップにより検出を行った。
<Example 5>
Example 5-1
In order to examine the influence of the protective film on the nucleic acid reaction, an amplification reaction was performed in an amplification chip having a flow path as a reaction field without immobilizing primers. Thereafter, detection was performed with an array type probe chip.
(1)チップ素材の作製
ウェハサイズのパイレックスガラスを板状の基体(即ち、基板)として使用した。表面にスピンコーターで保護膜材料を塗布した。保護膜材料としてネガ型レジスト(エポキシ)、ポジ型レジスト(ノボラック、ポリオレフィン)、感光剤を含まない材料(ノボラック)を使用した。
(1) Production of Chip Material A wafer-sized Pyrex glass was used as a plate-like substrate (that is, a substrate). A protective film material was applied to the surface with a spin coater. As the protective film material, a negative resist (epoxy), a positive resist (novolak, polyolefin), and a material not containing a photosensitizer (novolak) were used.
各材料を塗布した後、基板を乾燥オーブンに入れ150℃にてプレベークを実施し、膜を乾燥させた。 After applying each material, the substrate was placed in a drying oven and prebaked at 150 ° C. to dry the film.
続いて、ネガ型フォトレジスト材料の場合は、密着型露光機にて400mJにて露光を行った後、現像処理を行った。ポジ型レジスト材料の場合は、露光処理は行わずに現像処理のみ行った。フォトレジスト以外の材料については、露光、現像処理は行わなかった。 Subsequently, in the case of a negative photoresist material, exposure was performed at 400 mJ with a contact type exposure machine, and then development processing was performed. In the case of a positive resist material, only the development process was performed without performing the exposure process. The materials other than the photoresist were not exposed or developed.
乾燥オーブンで160℃にてポストベークを行い、膜を完全に硬化させた。硬化後、Chemical dry etching (CDE)処理2分行いチップ素材を形成した。 Post-baking was performed at 160 ° C. in a drying oven to completely cure the film. After curing, a chemical dry etching (CDE) treatment was performed for 2 minutes to form a chip material.
(2)増幅用チップ
予め流路を形成したシリコンゴムを前記チップ素材に取り付けた。これを増幅用チップとした。
(2) Amplifying chip Silicon rubber having a channel formed in advance was attached to the chip material. This was used as an amplification chip.
(3)LAMP反応液の作製とLAMP反応
使用したプライマーの塩基配列を表30に示す。
LAMP反応液の組成を表31に示す。
LAMP反応液に使用するReaction Mixtureの組成を表32に示す。
LAMP反応液に含まれる鋳型の塩基配列を表33に示す。
増幅用チップの流路に、LAMP反応液を50uL注入し、ペルチェ温度を63℃に設定したジェネライザー内にセットし、1時間LAMP反応を行った。 50 μL of LAMP reaction solution was injected into the channel of the amplification chip, set in a generator with a Peltier temperature set to 63 ° C., and subjected to LAMP reaction for 1 hour.
<LAMP増幅産物検出用DNAチップの作製>
(4)アレイ型プローブチップ
アレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材の概略図を図58に示した。パイレックスガラス表面にチタンおよび金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極をガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により絶縁膜に円形窓および矩形窓を開口して作用極、対極、参照極およびプローバー接触部を露出させた。これをアレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材とした。
<Preparation of DNA chip for LAMP amplification product detection>
(4) Array type probe chip FIG. 58 shows a schematic diagram of a chip material for an array type primer probe chip. Titanium and gold thin films were formed on the Pyrex glass surface by sputtering. Thereafter, titanium and gold electrodes were formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and a circular window and a rectangular window were opened in the insulating film by an etching process to expose the working electrode, the counter electrode, the reference electrode, and the prober contact portion. This was used as a chip material for an array type primer probe chip.
(5)アレイ型プローブチップの作製
表34に示すプローブ核酸(3’末端SH標識合成オリゴ)を合成した。
プローブDNAを3μMずつ含むプローブDNA溶液を調製して、この溶液100nLを作用極上にスポットした。40℃にて乾燥し、超純水により洗浄後、作用極表面に残った超純水を除去し、チップ素材の作用極にプローブDNAを固定した。 A probe DNA solution containing 3 μM of probe DNA was prepared, and 100 nL of this solution was spotted on the working electrode. After drying at 40 ° C. and washing with ultrapure water, the ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and the probe DNA was immobilized on the working electrode of the chip material.
DNAチップおよびDNAチップ測定装置についての詳細は、以下の文献(SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008)を参照されたい。 For details of the DNA chip and the DNA chip measuring apparatus, refer to the following document (SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008).
<LAMP増幅産物の検出>
各保護膜の増幅反応に対する影響を試験するために、増幅用チップにおいて増幅されたLAMP増幅産物をアレイ型プローブチップにより検出した。
<Detection of LAMP amplification product>
In order to test the influence of each protective film on the amplification reaction, the LAMP amplification product amplified in the amplification chip was detected with an array type probe chip.
その結果を表35に示す。
表35に示すように、ノボラック樹脂(ナフトキノン系感光剤含有)を保護膜として使用した場合は、ハイブリダイズ信号は陰性であった。ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびシリコン樹脂を保護膜として使用した場合には、ハイブリダイズ信号は陽性であった。 As shown in Table 35, when novolak resin (containing naphthoquinone photosensitizer) was used as a protective film, the hybridization signal was negative. When novolac resin, epoxy resin, polyolefin resin and silicon resin were used as the protective film, the hybridization signal was positive.
従って、ノボラック樹脂(ナフトキノン系感光剤含有)は、増幅反応などの核酸反応に影響を及ぼすことが明らかになった。一方で、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびシリコン樹脂は、増幅反応などの核酸反応に影響を及ぼす可能性は低いことが明らかになった。 Accordingly, it has been clarified that novolak resin (containing naphthoquinone photosensitizer) affects nucleic acid reactions such as amplification reactions. On the other hand, it became clear that novolak resin, epoxy resin, polyolefin resin, and silicon resin are less likely to affect nucleic acid reactions such as amplification reactions.
ノボラック樹脂(ナフトキノン系感光剤含有)は、ポジ型レジストとして一般的に核酸反応を行うことを目的としたデバイスの製造において使用される1例である。そのような材料が、今回の試験において核酸反応に影響を及ぼすことが明らかになった。核酸反応を行うためのデバイスにおいては、核酸反応に影響を及ぼす材料を使用することは避ける必要がある。 A novolak resin (containing a naphthoquinone photosensitizer) is an example of a positive resist that is generally used in the manufacture of devices intended to perform a nucleic acid reaction. Such materials have been shown to affect nucleic acid reactions in this study. In a device for performing a nucleic acid reaction, it is necessary to avoid the use of a material that affects the nucleic acid reaction.
上記の結果から、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびシリコン樹脂は、核酸反応を行うことを目的としたデバイスにおいて使用することが好ましい材料であることが示された。 From the above results, it was shown that novolak resin, epoxy resin, polyolefin resin, and silicon resin are materials that are preferably used in devices intended to perform nucleic acid reactions.
<例5−2>
以下に、プライマー固定化領域に固定されたプライマーセットと、プライマー固定化領域の近傍のプローブ固定化領域に固定されたプローブ核酸としてのプローブDNAとを含む電気化学的検出用のアレイ型プライマープローブチップを作製して使用した例を記載する。プローブ固定化領域は電極からなり、ハイブリダイズの存在に依存して生じる電流応答を検出するためのセンサーとして使用した。
<Example 5-2>
An array-type primer probe chip for electrochemical detection, comprising: a primer set fixed to a primer-immobilized region; and a probe DNA as a probe nucleic acid fixed to a probe-immobilized region near the primer-immobilized region. An example of making and using is described. The probe immobilization region was composed of electrodes and was used as a sensor for detecting a current response generated depending on the presence of hybridization.
(1)チップ素材の作製
アレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材の概略図を図58に示した。パイレックスガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極をガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により絶縁膜に円形窓および矩形窓を開口して作用極、対極、参照極およびプローバー接触部を露出させた。これをアレイ型プライマープローブチップ用のチップ素材とした。
(1) Production of chip material A schematic diagram of a chip material for an array type primer probe chip is shown in FIG. Titanium and gold thin films were formed on the Pyrex glass surface by sputtering. Thereafter, titanium and gold electrodes were formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and a circular window and a rectangular window were opened in the insulating film by an etching process to expose the working electrode, the counter electrode, the reference electrode, and the prober contact portion. This was used as a chip material for an array type primer probe chip.
(2)アレイ型プライマープローブチップの作製
まず、プローブDNAを作用極上に固定した。使用したプローブDNAの塩基配列を表36に示す。
プローブDNA(A)およびプローブDNA(B)をそれぞれ3μMずつ含むプローブDNA溶液を調製して、この溶液100nLを作用極上にスポットした。40℃にて乾燥し、超純水により洗浄後、作用極表面に残った超純水を除去し、チップ素材の作用極にプローブDNAを固定した。 A probe DNA solution containing 3 μM each of probe DNA (A) and probe DNA (B) was prepared, and 100 nL of this solution was spotted on the working electrode. After drying at 40 ° C. and washing with ultrapure water, the ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and the probe DNA was immobilized on the working electrode of the chip material.
次に、プライマーセットとして使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop−mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセットである。使用したプライマーDNAの塩基配列を表37に示す。
プライマーDNA(セットA)については、200μMのFIP、BIP、F3、B3、LPFをそれぞれ準備し、0.1μL、0.1μL、0.0125μL、0.00125μLおよび0.05μLをそれぞれに含む0.275μLの溶液を用いて、対応するプローブDNA(A)の近傍のプライマー固定化領域である作用極に固定した。具体的には、用意したそれぞれ0.275μLのそれらの溶液を、それぞれプローブDNA(A)が固定された対応する近傍の作用極にスポットし、63℃で5分間乾燥させた。これにより、アレイ型プライマープローブチップを得た。 For the primer DNA (set A), 200 μM FIP, BIP, F3, B3, and LPF were prepared, respectively, and 0.1 μL, 0.1 μL, 0.0125 μL, 0.00125 μL, and 0.05 μL were respectively added. 275 μL of the solution was used to immobilize the working electrode, which is a primer immobilization region in the vicinity of the corresponding probe DNA (A). Specifically, 0.275 μL of each prepared solution was spotted on the corresponding working electrode to which the probe DNA (A) was fixed, and dried at 63 ° C. for 5 minutes. Thereby, an array type primer probe chip was obtained.
(3)LAMP反応液の作製
LAMP反応液の組成を表38示す。
組成(1)から(4)には、共通して、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれ、後述の鋳型溶液と合わせ総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加されたものを使用した。組成(1)は、プライマーDNA(セットB)によってLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(B)とハイブリダイズして検出される鋳型Bを含む。組成(2)は鋳型を含まず、組成(3)はプライマーDNA(セットA)によりLAMP法による増幅反応が生じて、且つプローブDNA(A)とハイブリダイズして検出される鋳型Aを含む。組成(1)は、鋳型Aおよび鋳型Bを両方含むものを使用した。鋳型AおよびBは、表39に示す塩基配列を有する合成オリゴDNAである。
(4)アレイ型プライマープローブチップ上でのLAMP増幅反応及び、プローブDNAよる目的核酸の検出
図60に概略を示すように、プローブ固定化領域としての電極およびプライマーDNA固定化領域を含むように、反応容器を形成するための被覆体として成形されたシリコンゴムをアレイ型プライマープローブチップ上に装着し、予めシリコンゴムに設けられた穴から反応容器内にLAMP反応溶液を注入後、蓋をした。これを63℃に設定したプレート上に設置し、60分間LAMP反応を行った。図61に概略を示すように、特定のプライマーについて、これが結合することが可能であり、且つそれが増幅すべき標的配列を含む鋳型がLAMP反応溶液に含まれている場合、そのプライマーが固定された場所で局所的にLAMP反応が進み、生じたLAMP産物は近傍にあるプローブDNAとハイブリダイズする。
(4) LAMP amplification reaction on array type primer probe chip and detection of target nucleic acid by probe DNA As shown schematically in FIG. 60, so as to include an electrode as a probe immobilization region and a primer DNA immobilization region, Silicon rubber molded as a covering for forming the reaction vessel was mounted on the array-type primer probe chip, and the LAMP reaction solution was poured into the reaction vessel through a hole previously provided in the silicon rubber, and then the lid was capped. This was set | placed on the plate set to 63 degreeC, and LAMP reaction was performed for 60 minutes. As outlined in FIG. 61, for a particular primer, if it can bind and the template containing the target sequence to be amplified is included in the LAMP reaction solution, that primer is immobilized. The LAMP reaction proceeds locally at the site, and the resulting LAMP product hybridizes with the nearby probe DNA.
60分間のLAMP反応の後、45℃で10分間ハイブリダイゼーション反応を行い、45℃で10分間洗浄を行った。その後、洗浄溶液を除去し、75μMヘキスト33258溶液を注入した。各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、以下の文献に記載のDNA自動検査装置にて実施した(SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008)。 After the LAMP reaction for 60 minutes, a hybridization reaction was performed at 45 ° C. for 10 minutes, and washing was performed at 45 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the washing solution was removed and a 75 μM Hoechst 33258 solution was injected. The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The above series of reactions was carried out using an automatic DNA testing apparatus described in the following literature (SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008).
(5)検出結果
検出結果を表40に示した。
鋳型Bが含まれるLAMP反応溶液組成(1)を添加した場合、作用極2の近傍に固定されているプライマーDNA(セットB)によるLAMP反応が進み、生じたLAMP産物がプローブDNA(B)と反応して、その結果、70nAの電流値が得られた。
When the LAMP reaction solution composition (1) containing the template B is added, the LAMP reaction with the primer DNA (set B) immobilized in the vicinity of the working
一方、作用極2の近傍に固定されているプライマーDNA(セットA)ではLAMP反応が進まず、電流値は得られなかった。
On the other hand, with the primer DNA (set A) immobilized in the vicinity of the working
これら2つの数値から、LAMP反応溶液には、鋳型Bが含まれていたことを判定することが可能であった。 From these two numerical values, it was possible to determine that the template B was contained in the LAMP reaction solution.
また、鋳型を含まないLAMP反応溶液組成(2)を添加した場合、作用極1および2のそれぞれの近傍に固定されているプライマーDNA(セットA)、プライマーDNA(セットB)によるLAMP増幅反応は進まず、電流値は得られなかった。
In addition, when the LAMP reaction solution composition (2) containing no template is added, the LAMP amplification reaction using the primer DNA (set A) and the primer DNA (set B) immobilized in the vicinity of the working
以上の結果から、本実施例に記載したアレイ型プライマープローブチップを用いて、LAMP反応溶液中に含まれる鋳型を検出し、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 From the above results, it was shown that the template contained in the LAMP reaction solution can be detected and the sequence thereof can be identified using the array-type primer probe chip described in this example.
7.全自動処理に適したデバイス
更なる実施形態として、前処理工程に続く標的核酸の検出を全自動で処理することに適する核酸検出カセット及び核酸検出装置が提供される。
7). Device Suitable for Fully Automatic Processing As a further embodiment, a nucleic acid detection cassette and a nucleic acid detection apparatus suitable for fully automatic processing of detection of a target nucleic acid following a pretreatment step are provided.
従来、核酸を検出するシステムとしては、核酸抽出装置、核酸増幅装置、ハイブリタイゼーション装置、核酸検出装置、データ解析装置等の各装置が個別に利用されるシステムが知られている。この様なシステムにおいては、これら装置で実現される以外のサンプルの調整あるいは装置間のサンプルの移動は、人手を必要とされている。 Conventionally, as a system for detecting a nucleic acid, a system in which each device such as a nucleic acid extraction device, a nucleic acid amplification device, a hybridization device, a nucleic acid detection device, and a data analysis device is individually used is known. In such a system, the adjustment of the sample other than that realized by these apparatuses or the movement of the sample between the apparatuses requires manual labor.
核酸増幅においては、増幅前のサンプルに極わずかでも別の核酸が混入するとその核酸も大量に増幅し、誤検出を引き起こす問題がある。核酸分子は、乾燥状態でも安定であり、様々な物質に吸着し、更には空気中を浮遊することもあることが知られている。従って誤検出を防ぐために、核酸抽出を行う場所には増幅後のサンプルを持ち込まない等の厳重な管理体制を必要としている。 In nucleic acid amplification, there is a problem that if a sample before amplification is mixed with a very small amount of other nucleic acid, the nucleic acid is also amplified in a large amount to cause false detection. It is known that nucleic acid molecules are stable even in a dry state, adsorb to various substances, and may float in the air. Therefore, in order to prevent erroneous detection, a strict management system is required such that no sample after amplification is brought into the place where nucleic acid extraction is performed.
近年は、核酸抽出、増幅からハイブリタイゼーション、検出からデータ解析までの工程を自動で行う全自動核酸検出装置も開発されてきている。しかし現存する全自動核酸検出装置は、前記の検出対象外の核酸分子の混入に対して確実な対策が取られたものではなく、また大型の物が多かったため、研究用途向けのものとなっている。また、密閉構造を採用することにより対策された物も発売されているが、カセット等の部品点数が多く、かつ構造が複雑であるため小型化が困難であり、これら消耗品が高価であるため検出費用が嵩んでしまう。 In recent years, fully automatic nucleic acid detection apparatuses have been developed that automatically perform steps from nucleic acid extraction, amplification to hybridization, detection to data analysis. However, the existing fully-automatic nucleic acid detectors are not intended to take measures against contamination of nucleic acid molecules that are not subject to detection as described above, and many of them are large, so they are intended for research use. Yes. In addition, products that have been dealt with by adopting a sealed structure have been put on the market, but because the number of parts such as cassettes is large and the structure is complicated, it is difficult to downsize, and these consumables are expensive. Detection costs increase.
一般的な全自動核酸検出において密閉構造を採用した場合、核酸サンプルや各薬液を装填するための複数の容器、それぞれの容器に対して流路を形成させ各々バルブを備えて制御を行っており、カセット等の部品点数が多く構造が複雑であるため、カセットが高価となっている。また、核酸検出装置についても、カセットの構造に併せて複雑な制御を必要としているため構造が複雑であり、小型化が難しく高価となる。 When a closed structure is used in general fully automatic nucleic acid detection, multiple containers for loading nucleic acid samples and chemical solutions are formed, and a flow path is formed for each container, and each valve is equipped with a control. Since the number of parts such as a cassette is large and the structure is complicated, the cassette is expensive. In addition, the nucleic acid detection apparatus also requires complicated control in accordance with the structure of the cassette, so the structure is complicated, and it is difficult to downsize and expensive.
更なる実施形態により、核酸増幅から標的核酸の検出までを一貫して自動的に処理することに適する、小型密封型の核酸検出カセット及び核酸検出装置が提供される。 According to a further embodiment, a small sealed nucleic acid detection cassette and a nucleic acid detection apparatus suitable for consistently and automatically processing from nucleic acid amplification to detection of a target nucleic acid are provided.
<第26の実施形態>
図62は、本実施形態に係る核酸検出(核酸抽出)カセット7022の一例となる概略構成を示す分解斜視図である。核酸検出カセット7022は、主に流路パッキン7001、上プレート7002、下プレート7003、の3部品を備える。図63は、図62に示す流路パッキン7001、上プレート7002、下プレート7003を組み合わせた核酸検出カセット7022の一例となる概略構成を示す斜視図である。図63(a)は、核酸検出カセット7022の表面側から見た斜視図である。なお、本実施形態では、流路パッキン7001、上プレート7002、下プレート7003の積層方向における上プレート7002の外面を核酸検出カセット7022の表面とする。図63(b)は、核酸検出カセット7022の裏面側から見た斜視図である。なお、本実施形態では、流路パッキン7001、上プレート7002、下プレート7003の積層方向における下プレート7003の外面を核酸検出カセット7022の裏面とする。
<Twenty-sixth embodiment>
FIG. 62 is an exploded perspective view showing a schematic configuration as an example of a nucleic acid detection (nucleic acid extraction)
流路パッキン7001は、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009、廃液シリンジ7010を備える。流路パッキン7001は、表面(第1の面)及び表面と逆側の裏面(第2の面)を備える薄型の板状である。流路パッキン7001は、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009、廃液シリンジ7010が一つの部品として一体構成(一体成型)されている。そのため、流路パッキン7001は、部品点数を削減できる。流路パッキン7001は、例えば、シリコーン、エラストマーなどの軟質材料で構成されている。なお、エラストマーは、シリコーンよりも密な材質であるため、液体の蒸発をより防止することができる。
The flow path packing 7001 includes a
検体シリンジ7004は、表面に液体の検体(検出対象となる核酸、検体サンプル、核酸サンプルともいう)を装填(注入)するための開口部を備え、裏面に容易に変形可能な薄膜部を備える容器形状である。したがって、検体シリンジ7004は、薄膜部側への外部からの加圧により、容易に変形させ、潰すことが可能である。一方、検体シリンジ7004は、例えば潰された状態で液体が装填されることで薄膜部側が膨張する。検体シリンジ7004は、検体を貯めることができる。
A
洗浄シリンジ7005は、表面に洗浄液を装填するための開口部を備え、裏面に容易に変形可能な薄膜部を備える容器形状である。したがって、洗浄シリンジ7005は、検体シリンジ7004と同様に、薄膜部側への外部からの加圧により、容易に変形させ、潰すことが可能である。一方、洗浄シリンジ7005は、例えば潰された状態で液体が装填されることで薄膜部側が膨張する。洗浄シリンジ7005は、ハイブリタイゼーション後の洗浄を行うための洗浄液を貯めることができる。
The
挿入剤シリンジ7006は、洗浄シリンジ7005は、表面に、電流検出時における酸化還元反応用の液体の挿入剤(核酸検出に用いる薬液)を装填するための開口部を備え、裏面に容易に変形可能な薄膜部を備える容器形状である。したがって、挿入剤シリンジ7006は、検体シリンジ7004と同様に、薄膜部側への外部からの加圧により、容易に変形させ、潰すことが可能である。一方、挿入剤シリンジ7006は、例えば潰された状態で液体が装填されることで薄膜部側が膨張する。挿入剤シリンジ7006は、挿入剤を貯めることができる。
The
流路7007は、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005及び挿入剤シリンジ7006並びに核酸検出流路7008を繋ぐ。なお、流路7007は、独立して分岐した流路7071、7072、7073をさらに備える。流路7007は、流路7071、7072、7073を介して、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006と繋がれる。また、流路7007は、核酸検出流路7008とも繋がれている。したがって、流路7007は、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006が貯める液体を核酸検出流路7008に送る(流し込む)ための流路である。また、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006それぞれと流路7007の接続部には、逆止弁7011a、7011b、7011cがそれぞれ設けられている。逆止弁7011a、7011b、7011cそれぞれは、流路7007から検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006への液体の流入を防ぐ機能を備える。さらに、逆止弁7011a、7011b、7011cそれぞれは、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006からの送液時以外での各液体のふいな流出を防止する機能も備える。
The
核酸検出流路7008は、例えば、流路パッキン7001の裏面に設けられた溝である。核酸検出流路7008は、液体の流入側が流路7007と繋がれ、流出側が廃液流路7009と繋がれている。核酸検出流路7008は、核酸抽出、核酸増幅、ハイブリタイゼーション、核酸検出までを処理するための流路(領域)である。
The nucleic
廃液流路7009は、核酸検出流路7008と廃液シリンジ7010を繋ぐ。廃液流路7009は、核酸検出流路7008から流出する液体(廃液)を廃液シリンジ7010に送るための流路である。
The waste
廃液シリンジ7010は、流路パッキン7001の裏面に容易に変形可能な薄膜部を備える袋状で構成されている。したがって、廃液シリンジ7010は、薄膜側へ外部からの加圧により、容易に変形させ、潰すことが可能である。廃液シリンジ7010は、通常時(廃液が流入する前)には、薄膜が予め折り畳まれ、潰された(縮んだ)状態で構成されている。廃液シリンジ7010は、廃液が流入した場合には、薄膜側が潰された状態から膨張する。したがって、廃液シリンジ7010は、核酸検出流路7008から流出する液体を貯めることができる。
The
上述した流路パッキン7001の構成によれば、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を経由して廃液シリンジ7010と繋がっている。
According to the configuration of the flow path packing 7001 described above, the
上プレート7002は、注入口7012a、7012b、7012c、核酸検出口7014、位置決め穴7015を備える。上プレート7002は、プラスチック、ガラス、金属等の硬質材料で構成されている。上プレート7002は、薄型形状である。上プレート7002は、上記流路パッキン7001の表面と相対(対向)し、流路パッキン7001の表面と密着する。つまり、上プレート7002は、流路パッキン7001を密封(密閉)するために用いられる。
The
注入口7012a、7012b、7012cそれぞれは、検体シリンジ7004(その開口部)、洗浄シリンジ7005(その開口部)、挿入剤シリンジ7006(その開口部)と相対する位置に設けられている。注入口7012a、7012b、7012cそれぞれは、核酸検出カセット7022の組み立て後に検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006に液体を装填するための開口である。注入口7012a、7012b、7012cは、液体が検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006に装填された後、キャップシール7013を用いて封をされる。
Each of the
核酸検出口7014は、核酸検出カセット7022の組み立て後において、流路パッキン7001と相対することなく、下プレート7003に設けられた基板7020aと相対する位置に設けられている。基板7020aは、後述する核酸検出部7020と接続され、核酸検出部7020が検出した信号を後述する核酸検出基板7024に伝達するために用いられる。核酸検出口7014は、核酸検出の際に核酸検出基板7024を挿入するための開口である。
位置決め穴7015は、後述するように核酸検出カセット7022の位置決め(位置合わせ)に用いられる開口である。
The nucleic
The
下プレート7003は、検体送液穴7016、洗浄送液穴7017、挿入剤送液穴7018、廃液用窪み7019、核酸検出部7020、温調穴7021を備える。下プレート7003は、上プレート7002と同様に、プラスチック、ガラス、金属等の硬質材料で構成されている。下プレート7003は、上記流路パッキン7001の裏面と相対し、流路パッキン7001の裏面と密着する。つまり、下プレート7003は、薄型形状である。下プレート7003は、上プレート7002と共に流路パッキン7001を密封するために用いられる。
The
検体送液穴7016は、下プレート7003において、検体シリンジ7004と相対する位置に設けられている。検体送液穴7016は、検体シリンジ7004に検体が満杯に貯められた場合であっても、下プレート7003側への検体シリンジ7004の膨張を妨げないように確保された開口である。したがって、図63に示すように、核酸検出カセット7022の裏面側では、検体シリンジ7004の底部(薄膜部側)は、検体送液穴7016を通して、下プレート7003内から露出する。
The
洗浄送液穴7017は、下プレート7003において、洗浄シリンジ7005と相対する位置に設けられている。洗浄送液穴7017は、洗浄シリンジ7005に検体が満杯に貯められた場合であっても、下プレート7003側への洗浄シリンジ7005の膨張を妨げないように確保された開口である。したがって、図63に示すように、核酸検出カセット7022の裏面側では、洗浄シリンジ7005の底部(薄膜部側)は、洗浄送液穴7017を通して、下プレート7003内から露出している。
The cleaning
挿入剤送液穴7018は、下プレート7003において、挿入剤シリンジ7006と相対する位置に設けられている。挿入剤送液穴7018は、挿入剤シリンジ7006に検体が満杯に貯められた場合であっても、下プレート7003側への挿入剤シリンジ7006の膨張を妨げないように確保された開口である。したがって、図63に示すように、核酸検出カセット7022の裏面側では、挿入剤シリンジ7006の底部(薄膜側)は、挿入剤送液穴7018を通して、下プレート7003内から露出している。
The insertion
廃液用窪み7019は、流路パッキン7001の表面と相対する下プレート7003の面であって、廃液シリンジ7010と相対する位置に設けられている。廃液用窪み7019は、廃液シリンジ7010に廃液が満杯に貯められた場合であっても、下プレート7003側への廃液シリンジ7010の膨張を妨げないように確保された窪み(隙間)である。
The
核酸検出部7020は、流路パッキン7001の裏面と相対する下プレート7003の面であって、核酸検出流路7009と相対する位置に設けられている。核酸検出部7020は、標的となる核酸を検出処理する。核酸検出部7020は、核酸プローブが固定化されているセンサ領域である。
The nucleic
温調穴7021は、核酸検出カセット7022の裏面に対応する面であって、核酸検出部7020と相対する位置に設けられている。つまり、核酸検出部7020は、温調穴7021を通して、下プレート7003内から露出している。温調穴7021は、核酸検出時に、核酸検出部7020に対して直接的に高精度の加熱冷却を行うための開口である。
The
上述したように、流路パッキン7001、上プレート7002、下プレート7003の3部品は、上プレート7002、下プレート7003により流路パッキン7001を狭持するような形で組み合わされる。流路パッキン7001は、上プレート7002、下プレート7003により加圧されているため、密閉性が保たれる。つまり、核酸検出カセット7022は、流路パッキン7001の密閉性を確保した密封用器である。核酸検出カセット7022は、流路パッキン7001の密閉性により、核酸が外に漏れだすのを防止できる。なお、上プレート7002、下プレート7003の接合は、例えば、接着、溶接、ネジ止等、様々な方法が採用可能であり、限定されない。
As described above, the three parts of the flow path packing 7001, the
図64は、本実施形態に係る核酸検出カセット7022を使用する核酸検出装置7100の一例となる概略構成を示す斜視図である。なお、本実施形態では、核酸検出カセット7022と核酸検出装置7100を別構成として説明するが、核酸検出装置7100が核酸検出カセット7022を含むものとしてもよい。
FIG. 64 is a perspective view showing a schematic configuration as an example of a nucleic
核酸検出装置7100は、カセットスタンド7023、核酸検出基板7024、位置決めピン7025、核酸検出基板前後機構7026、加熱冷却装置7027、加熱冷却装置前後機構7028、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031、ロッド前後機構(移動機構)7032、バネ7033a、7033b、7033cを備える。
The nucleic
カセットスタンド7023は、核酸検出装置7100の中央近傍に設けられている。カセットスタンド7023は、核酸検出カセット7022を保持する。カセットスタンド7023は、例えば、核酸検出カセット7022を挿抜可能なスロットである。
The
核酸検出基板7024は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、核酸検出口7014と相対する位置に設けられている。核酸検出基板7024は、核酸検出口7014に対して挿抜可能な大きさである。核酸検出基板7024は、核酸検出部7020が検出した信号を取得することで核酸検出を行い、標的とする核酸の有無を判定するための基板である。
The nucleic
位置決めピン7025は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、位置決め穴7015と相対する位置に設けられている。位置決めピン7025は、核酸検出装置7100に対して核酸検出カセット7022を位置決めする。
The
核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出基板7024、位置決めピン7025を搭載する。核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出基板7024、位置決めピン7025を一体として同時に前後方向に移動可能である。なお、本実施形態では、核酸検出カセット7022(またはカセットスタンド7023)に対して近づく方向、または離れる方向を前後方向とする。核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出カセット7022の裏面に対して核酸検出基板7024と位置決めピン7025を嵌め込む。核酸検出基板7024は、核酸検出口7014を通して、下プレート7003の基板と接触する。位置決めピン7025は、位置決め穴7015に差し込まれることで、核酸検出装置7100に対して核酸検出カセット7022を位置決めする。
The nucleic acid detection substrate front-
加熱冷却装置7027は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、温調穴7021と相対する位置に設けられている。加熱冷却装置7027は、温調穴7021に対して挿抜可能な大きさである。加熱冷却装置7027は、核酸検出部7020(これに相対する核酸検出流路7008)を最適な温度に制御する。
The heating /
加熱冷却装置前後機構7028は、加熱冷却装置7027を搭載する。つまり、加熱冷却装置7027及び加熱冷却装置前後機構7028は、カセットスタンド7023を挟んで核酸検出基板前後機構7026と逆側に設けられている。加熱冷却装置前後機構7028は、加熱冷却装置7027を前後方向に移動可能である。核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出カセット7022の裏面に対して加熱冷却装置7027を嵌め込む。加熱冷却装置7027は、温調穴7021に嵌ることで、核酸検出部7020と接触する。
The heating / cooling device front /
検体送液ロッド7029は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、検体送液穴7016と相対する位置に設けられている。検体送液ロッド7029は、検体送液穴7016を介して検体シリンジ7004の薄膜部に加圧し、検体シリンジ7004内の検体を流路7007に送り出す機能を備える。検体送液ロッド7029は、核酸検出カセット7022と相対する先端部分に、前後方向と直交する面を備える。検体送液ロッド7029の先端部分の面は、検体送液穴7016の形状と略同じ形状である。検体送液ロッド7029の先端部分の前後方向における幅は、核酸検出カセット7022の表裏方向において、核酸検出カセット7022裏面から検体シリンジ7004の開口部(これと接触する上プレート7002の面)までの距離と略同じである。したがって、検体送液ロッド7029は、検体シリンジ7004の薄膜部を完全に潰すことができ、検体シリンジ7004内の検体を流路7007に全て送り出すことができる。
The
洗浄送液ロッド7030は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、洗浄送液穴7017と相対する位置に設けられている。洗浄送液ロッド7030は、洗浄送液穴7017を介して洗浄シリンジ7005の薄膜部に加圧し、洗浄シリンジ7005内の検体を流路7007に送り出す機能を備える。洗浄送液ロッド7030は、核酸検出カセット7022と相対する先端部分に、前後方向と直交する面を備える。洗浄送液ロッド7030の先端部分の面は、洗浄送液穴7017の形状と略同じ形状である。洗浄送液ロッド7030の先端部分の前後方向における幅は、核酸検出カセット7022の表裏方向において、核酸検出カセット7022裏面から洗浄シリンジ7005の開口部(これと接触する上プレート7002の面)までの距離と略同じである。したがって、洗浄送液ロッド7030は、洗浄シリンジ7005の薄膜部を完全に潰すことができ、洗浄シリンジ7005内の検体を流路7007に全て送り出すことができる。
The washing
挿入剤送液ロッド7031は、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた際に、挿入剤送液穴7018と相対する位置に設けられている。挿入剤送液ロッド7031は、挿入剤送液穴7018を介して挿入剤シリンジ7006の薄膜部に加圧し、挿入剤シリンジ7006内の検体を流路7007に送り出す機能を備える。挿入剤送液ロッド7031は、核酸検出カセット7022と相対する先端部分に、前後方向と直交する面を備える。挿入剤送液ロッド7031の先端部分の面は、洗浄送液穴7017の形状と略同じ形状である。挿入剤送液ロッド7031の先端部分の前後方向における幅は、核酸検出カセット7022の表裏方向において、核酸検出カセット7022裏面から挿入剤シリンジ7006の開口部(これと接触する上プレート7002の面)までの距離と略同じである。したがって、挿入剤送液ロッド7031は、挿入剤シリンジ7006の薄膜部を完全に潰すことができ、挿入剤シリンジ7006内の挿入剤を流路7007に全て送り出すことができる。
The insertion
ロッド前後機構7032は、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031を搭載する。つまり、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031、ロッド前後機構7032は、カセットスタンド7023を挟んで核酸検出基板前後機構7026と逆側に設けられている。ロッド前後機構7032は、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031を一体として同時に核酸検出カセット7022に対して前後方向に移動可能である。ロッド前後機構7032は、核酸検出カセット7022の裏面に対して検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031を押し当てる。検体送液ロッド7029は、検体送液穴7016を通して、検体シリンジ7004の薄膜部と接触し、加圧する。同様に、洗浄送液ロッド7030は、洗浄送液穴7017を通して、洗浄シリンジ7005の薄膜部と接触し、加圧する。挿入剤送液ロッド7031は、挿入剤送液穴7018を通して、挿入剤シリンジ7006の薄膜部と接触し、加圧する。
The rod front /
ここで、ロッド前後機構7032における検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031の搭載位置関係について説明する。検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030に関する搭載位置関係は、以下のとおりである。検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031のいずれもが核酸検出カセット7022と接する前、検体送液ロッド7029の先端部分は、洗浄送液ロッド7030の先端部分よりも前後方向に所定距離だけ核酸検出カセット7022の近くに位置する。ここで所定距離は、例えば、検体送液ロッド7029の先端部分の幅以上の距離である。つまり、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031が核酸検出カセット7022に向って移動する際に、検体送液ロッド7029が検体シリンジ7004の薄膜部を完全に潰して、検体シリンジ7004内の検体を流路7007に全て送り出す前に、洗浄送液ロッド7030が洗浄シリンジ7005の薄膜部と接触して、洗浄シリンジ7005内の洗浄剤を流路7007に送り出し始めることはない。
Here, the mounting positional relationship of the specimen
洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031に関する搭載位置関係は、以下のとおりである。同条件で、洗浄送液ロッド7030の先端部分は、挿入剤送液ロッド7031の先端部分よりも前後方向に所定距離だけ核酸検出カセット7022の近くに位置する。ここで所定距離は、例えば、洗浄送液ロッド7030の先端部分の幅以上の距離である。つまり、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031が核酸検出カセット7022に向って移動する際に、洗浄送液ロッド7030が洗浄シリンジ7005の薄膜部を完全に潰して、洗浄シリンジ7005内の洗浄剤を流路7007に全て送り出す前に、挿入剤送液ロッド7031が挿入剤シリンジ7006の薄膜部と接触して、挿入剤シリンジ7006内の挿入剤を流路7007に送り出し始めることはない。
The mounting position relationship regarding the cleaning
上述した関係より、検体送液ロッド7029、挿入剤送液ロッド7031に関する搭載位置関係も、以下のとおりとなる。同条件で、検体送液ロッド7029の先端部分は、挿入剤送液ロッド7031の先端部分よりも前後方向に所定距離だけ核酸検出カセット7022の近くに位置する。
From the relationship described above, the mounting position relationship regarding the sample
バネ7033a、7033b、7033cそれぞれは、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030及び挿入剤送液ロッド7031並びにロッド前後機構7032の間に設けられている。バネ7033a、7033b、7033cは、前後方向(ロッド前後機構7032の移動方向)に伸縮可能な弾性を備える。
Each of the
バネ7033a、7033b、7033cそれぞれは、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031と核酸検出カセット7022の接触により前後方向に縮む。なお、バネ7033に代えて、他の弾性体を用いてもよい。また、バネ7033a、7033b、7033cに代えて、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤送液ロッド7031と核酸検出カセット7022の接触により前後方向に縮む機械的な構成を用いてもよい。
Each of the
次に、本実施形態に係る核酸検出カセット7022及び核酸検出装置7100の使用手順(方法)及びこれらを用いた核酸検出の手順の一例について説明する。なお、下記で説明する手順は一例であり、適宜入れ替えることは可能である。
Next, a usage procedure (method) of the nucleic
はじめに、核酸検出カセット7022の準備手順の一例について説明する。図63に示すように密封された核酸検出カセット7022の検体シリンジ7004には検体が、洗浄シリンジ7005には洗浄液が、挿入剤シリンジ7006には挿入剤が注入口7012a、7012b、7012cを介してそれぞれ装填される。注入口7012は、キャップシール7013を用いて封をされる。核酸検出カセット7022は、検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006が設けられた部分が上側にであって、上プレート7002が核酸検出基板7024と相対するようにカセットスタンド7023に差し込まれる。
First, an example of a preparation procedure for the nucleic
次に、核酸検出カセット7022がカセットスタンド7023に差し込まれた核酸検出装置7100の使用手順の一例について説明する。
Next, an example of a procedure for using the nucleic
はじめに、核酸検出基板前後機構7026を作動させる。核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出基板7024、位置決めピン7025を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。核酸検出基板前後機構7026は、核酸検出基板7024を検出位置(下プレート7003の基板7020aと接触する位置)まで移動させる。これと同時に、核酸検出基板前後機構7026は、位置決めピン7025を核酸検出カセット7022の位置決め穴7015まで移動させて差し込む。核酸検出カセット7022は、位置決めピン7025が位置決め穴7015に差し込まれることで、核酸検出装置7100に対して位置決めされる。
First, the nucleic acid detection substrate front-
次に、加熱冷却装置前後機構7028を作動させる。加熱冷却装置前後機構7028は、加熱冷却装置7027を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。加熱冷却装置前後機構7028は、温調穴7021を通して、加熱冷却装置7027を核酸検出部7020と接触する位置まで移動させる。
Next, the heating / cooling device front-
次に、ロッド前後機構7032を作動させる。ロッド前後機構7032は、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤ロッド7031を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。ロッド前後機構7032は、検体送液穴7016を通して検体送液ロッド7029を検体シリンジ7004に押し当てる。検体シリンジ7004は、上述したように、薄膜構造であり容易に変形する。そのため、検体は、検体送液ロッド7029の加圧により、流路7007を経由して、核酸検出流路7008に送り出される。ロッド前後機構7032は、検体シリンジ7004を完全に潰して全ての検体を流路7007に送るまで検体送液ロッド7029を前進させる。なお、洗浄送液ロッド7030の先端部分、挿入剤送液ロッド7031の先端部分は、上述したような検体送液ロッド7029の先端部分との位置関係により、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006とそれぞれ接していない。
Next, the rod front-
この際、核酸検出流路7008内の空気は、検体に押し出され、廃液流路7009を経由して廃液シリンジ7010に流入する。廃液シリンジ7010は、流入した空気により内部圧力が上昇し、僅かに膨張する。廃液シリンジ7010は、膨張により、廃液が流入するための容量を確保する。なお、検体シリンジ7004の容量は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たす量と略同量である。そのため、検体シリンジ7004から流路7007に送り出された全ての検体は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たすが、廃液シリンジ7010にまで流れ出ることはない。
At this time, the air in the nucleic acid
次に、加熱冷却装置前後機構7028を作動させる。加熱冷却装置前後機構7028は、加熱冷却装置7027を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。加熱冷却装置前後機構7028は、温調穴7021を通して加熱冷却装置7027を核酸検出部7020と接触させる。次に、加熱冷却装置7027を作動させて検体を加熱する。核酸検出流路7008の内壁には、予め増幅用プライマーが固定されているため、加熱により、検体内へプライマーが溶出す。核酸検出流路7008では、核酸増幅が行われると同時に、核酸検出部7020に固定化されたプローブ電極へのハイブリタイゼーションが行われる。
Next, the heating / cooling device front-
次に、再度ロッド前後機構7032を作動させる。ロッド前後機構7032は、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤ロッド7031を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。ロッド前後機構7032は、洗浄送液穴7017を通して洗浄送液ロッド7030を洗浄シリンジ7005に押し当てる。なお、検体送液ロッド7029は、上述したように、バネ7033aによって伸縮自在に構成されている。そのため、ロッド前後機構7032が検体送液ロッド7029を更に核酸検出カセット7022側に移動させても、検体送液ロッド7029は、バネ7033が収縮するため、核酸検出カセット7022を破壊することはない。
Next, the rod front-
また、洗浄シリンジ7005は、上述したように、薄膜構造であり容易に変形する。そのため、洗浄液は、洗浄送液ロッド7030の加圧により、流路7007を経由して、核酸検出流路7008に送り出される。洗浄液は、核酸検出流路7008を洗浄する。ロッド前後機構7032は、洗浄シリンジ7005を完全に潰して全ての検体を流路7007に送るまで洗浄送液ロッド7030を前進させる。なお、挿入剤送液ロッド7031の先端部分は、上述したような洗浄送液ロッド7030の先端部分との位置関係により、挿入剤シリンジ7006と接していない。
Further, as described above, the
なお、洗浄シリンジ7005の容量は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たす量と略同量である。そのため、洗浄シリンジ7005から流路7007に送り出された全ての洗浄液は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たしていた検体を廃液シリンジ7010に押し出し代わりに、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たす。つまり、核酸検出流路7008内の検体は、廃液流路7009を通して全て廃液シリンジ7010に流入する。なお、洗浄液は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たすが、廃液シリンジ7010にまで流れ出ることはない。廃液シリンジ7010は容易に膨張するため、流入した検体により更に膨らむ。
The capacity of the
次に、再度ロッド前後機構7032を作動させる。ロッド前後機構7032は、検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤ロッド7031を核酸検出カセット7022に向けて前進させる。ロッド前後機構7032は、挿入剤送液穴7018を通して挿入剤送液ロッド7031を挿入剤シリンジ7006に押し当てる。なお、洗浄送液ロッド7030は、上述したように、バネ7033bによって伸縮自在に構成されている。そのため、ロッド前後機構7032が洗浄送液ロッド7030を再度更に核酸検出カセット7022側に移動させても、洗浄送液ロッド7030は、バネ7033bが収縮するため、核酸検出カセット7022を破壊することはない。
Next, the rod front-
また、挿入剤シリンジ7006は、上述したように、薄膜構造であり容易に変形する。そのため、挿入剤は、挿入剤送液ロッド7031の加圧により、流路7007を経由して、核酸検出流路7008に送り出される。核酸検出流路7008内では、挿入剤により核酸検出反応が行なわれる。ロッド前後機構7032は、挿入剤シリンジ7006を完全に潰して全ての検体を流路7007に送るまで挿入剤送液ロッド7031を前進させる。
Further, as described above, the
なお、挿入剤シリンジ7006の容量は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たす量と略同量である。そのため、挿入剤シリンジ7006から流路7007に送り出された全ての挿入剤は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たしていた洗浄液を廃液シリンジ7010に押し出し代わりに、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たす。つまり、核酸検出流路7008内の洗浄液は、廃液流路7009を通して全て廃液シリンジ7010に流入する。なお、挿入剤は、流路7007、核酸検出流路7008、廃液流路7009を満たすが、廃液シリンジ7010にまで流れ出ることはない。廃液シリンジ7010は容易に膨張するため、流入した洗浄液により更に膨らむ。
Note that the volume of the
上述したように、ロッド前後機構7032は、並設された検体送液ロッド7029、洗浄送液ロッド7030、挿入剤ロッド7031で検体シリンジ7004、洗浄シリンジ7005、挿入剤シリンジ7006を順に押し潰すことで、順次核酸検出流路7008へ送液する。核酸検出流路7008から排出される廃液は、圧力上昇により廃液用シリンジ7010が自然膨張することにより、廃液用シリンジ7010に送液される。
As described above, the rod front-
なお、上述した一連の核酸増幅から核酸検出反応の作業を行う際には、加熱冷却装置7027を用いて核酸検出部7020を最適な温度に制御することは言うまでもない。核酸検出反応の完了後、核酸検出基板7024を用いて核酸検出を行い、標的とする核酸の有無を判定する。
Needless to say, when performing the nucleic acid detection reaction from the series of nucleic acid amplification described above, the nucleic
なお、本実施形態では、バネ7033cが挿入剤送液ロッド7031とロッド前後機構7032との間に設けられている例について説明したが、バネ7033cが設けられていなくてもよい。これは、ロッド前後機構7032は、挿入剤送液ロッド7031が挿入剤シリンジ7006内の挿入剤を流路7007に全て送り出した後に、更に核酸検出カセット7022側に移動させることはないからである。また、本実施形態では、核酸検出カセット7022が洗浄シリンジ7005を備える例について説明したが、核酸検出カセット7022は、洗浄シリンジ7005を備えていなくてもよい。洗浄液は、標的とする核酸の検出精度をあげるために用いられるため、核酸増幅から核酸検出反応の処理に必須ではないためである。この場合、核酸検出カセット7022は、逆止弁7011b、注入口7012b、洗浄送液穴7017を備える必要がなく、核酸検出装置7100は、洗浄送液ロッド7030、バネ7033cを備える必要がない。
In the present embodiment, the example in which the
本実施形態によれば、極めて簡易的な構成で、安価な小型密封型の核酸検出カセット7022及びこれを用いる核酸検出装置7100により、核酸増幅から標的核酸の検出までを一貫して自動的に処理することができる。
According to this embodiment, an inexpensive and compact sealed nucleic
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
次のような実施形態も包含される。 The following embodiments are also included.
[1] 液相の反応場を支持するように構成された支持体と、
前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する前記支持体の少なくとも1つの面の互いに独立した複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に固定された、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、
前記複数のプライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に固定された、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸と、
を具備するアレイ型プライマープローブチップ。
[1] a support configured to support a liquid phase reaction field;
When the reaction field is formed by the liquid phase, a plurality of types that are releasably fixed to a plurality of primer-immobilized regions that are independent from each other on at least one surface of the support in contact with the reaction field. A plurality of primer sets configured to amplify each target sequence of
A complementary sequence of the target sequence, which is immobilized for each type so that the hybridization signal can be independently detected for each probe immobilization region at the same position as or near the probe immobilization region of the plurality of primer immobilization regions. At least one probe nucleic acid comprising:
An array-type primer probe chip comprising:
[2] 前記支持体が容器形態または流路を有し、前記容器内または流路内が反応場である前記[1]に記載のアレイ型プライマープローブチップ。 [2] The array-type primer probe chip according to [1], wherein the support has a container form or a flow path, and the inside of the container or the flow path is a reaction field.
[3] 基体と、前記基体の少なくとも1つの表面の互いに独立した複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に固定化された、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、前記複数のプライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に固定化された、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸とを具備するアレイ型プライマープローブチップ担体。 [3] It is configured to amplify a plurality of types of target sequences that are releasably immobilized for each type in a substrate and a plurality of independent primer-immobilized regions on at least one surface of the substrate. A plurality of types of primer sets and a probe immobilization region at the same position as or near the plurality of primer immobilization regions are immobilized for each type so that hybridization signals can be independently detected for each probe immobilization region. An array type primer probe chip carrier comprising at least one kind of probe nucleic acid containing a complementary sequence of a target sequence.
[4] (a)液相の1つの反応場を支持するように構成された支持体の少なくとも1つの面であり、前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する面の互いに独立した複数の固定化領域に、複数種類の標的核酸をそれぞれに増幅するための複数種類のプライマーセットを種類毎に遊離可能に固定することと、
(b)前記複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、
(c)前記支持体に対して核酸増幅を行うための反応液を添加して1つの反応場を形成することと、
(d)反応場に試料を持ち込むことと、
(e)前記1つの反応場において前記複数種類の標的核酸について増幅反応をそれぞれ行うことと、
(f)前記増幅反応により得られた増幅産物と前記プローブ核酸とのハイブリダイズの有無または量を、前記プライマーセットのそれぞれにより得られる増幅産物について独立して検出することと、
(g)前記(f)の結果に基づいて、前記目的配列を含む目的核酸の存在を検出または測定することと、
を具備する目的核酸検出方法。
[4] (a) At least one surface of a support configured to support one reaction field in a liquid phase, and contacts the reaction field when the reaction field is formed by the liquid phase. Fixing a plurality of types of primer sets for amplifying a plurality of types of target nucleic acids to a plurality of immobilization regions independent of each other in a releasable manner for each type;
(B) The probe-immobilized region at or near the plurality of primer-immobilized regions includes a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be detected independently for each probe-immobilized region. Immobilizing at least one probe nucleic acid;
(C) adding a reaction solution for nucleic acid amplification to the support to form one reaction field;
(D) bringing a sample into the reaction field;
(E) performing an amplification reaction for each of the plurality of types of target nucleic acids in the one reaction field;
(F) independently detecting the presence or amount of hybridization between the amplification product obtained by the amplification reaction and the probe nucleic acid for the amplification product obtained by each of the primer sets;
(G) detecting or measuring the presence of the target nucleic acid containing the target sequence based on the result of (f),
A target nucleic acid detection method comprising:
[5] 液相の反応場を支持するように構成された支持体と、前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する前記支持体の少なくとも1つの面に独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、前記複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に独立して固定され、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定された増粘剤とを具備するマルチ核酸反応具。 [5] A support configured to support a reaction field in a liquid phase, and independent of at least one surface of the support in contact with the reaction field when the reaction field is formed by the liquid phase. A plurality of primer immobilization regions arranged in a plurality of types, and a plurality of types of primer immobilization regions, each of which is configured to amplify a plurality of types of target sequences. A multi-nucleic acid reaction device comprising a primer set and a thickener releasably immobilized on the primer immobilization region.
[6] 前記支持体の前記反応場を支持する面に取り付けられた被覆体を更に具備する前記[5]に記載のアレイ型プライマープローブチップであって、前記被覆体は、前記支持体の少なくとも全てのプライマー固定化領域を含む領域に対応する部分に形成された溝部と、前記溝部の一端と他端とにそれぞれ開口する貫通孔とを有し、前記被覆体の前記溝部と前記支持体の前記反応部を支持する面とによって、反応部が形成されるマルチ核酸反応具。 [6] The array-type primer probe chip according to [5], further including a covering attached to a surface of the support that supports the reaction field, wherein the covering includes at least the support. A groove portion formed in a portion corresponding to a region including all the primer-immobilized regions, and through-holes opened at one end and the other end of the groove portion, respectively, and the groove portion of the covering body and the support body A multi-nucleic acid reaction tool in which a reaction part is formed by a surface supporting the reaction part.
[7] 更に、前記複数のプライマー固定化領域の近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と、前記複数のプローブ固定化領域に固定化された複数のプローブ核酸とを具備する上記[1]または[2]に記載のマルチ核酸反応具。 [7] The above [1] further comprising a plurality of probe immobilization regions arranged in the vicinity of the plurality of primer immobilization regions, and a plurality of probe nucleic acids immobilized on the plurality of probe immobilization regions. Or the multi-nucleic acid reaction tool as described in [2].
[8] 前記増粘剤が、寒天またはゼラチンである前記[5]〜[7]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応具。 [8] The multi-nucleic acid reaction device according to any one of [5] to [7], wherein the thickener is agar or gelatin.
[9] 前記増粘剤が、前記プライマーを覆うように固定されている[1]〜[8]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応具。 [9] The multi-nucleic acid reaction tool according to any one of [1] to [8], wherein the thickener is fixed so as to cover the primer.
[10] 前記増粘剤が、前記プライマーと共に、前記プライマー固定化領域に固定されている前記[5]〜[9]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応具。 [10] The multi-nucleic acid reaction tool according to any one of [5] to [9], wherein the thickener is fixed to the primer-immobilized region together with the primer.
[11] 支持体と、前記支持体の少なくとも1つの表面の互いに独立した複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に固定化された、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定化された増粘剤とを具備するマルチ核酸反応担体。 [11] A plurality of types of target sequences that are releasably immobilized for each type in a support and a plurality of independent primer-immobilized regions on at least one surface of the support are configured to be amplified respectively. A multi-nucleic acid reaction carrier comprising a plurality of primer sets and a thickener releasably immobilized in the primer immobilization region.
[12] 更に、前記複数のプライマー固定化領域の近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と、前記複数のプローブ固定化領域に固定化された複数のプローブ核酸とを具備する前記[11]に記載のマルチ核酸反応担体。 [12] The above [11] further comprising a plurality of probe immobilization regions arranged in the vicinity of the plurality of primer immobilization regions, and a plurality of probe nucleic acids immobilized in the plurality of probe immobilization regions. The multi-nucleic acid reaction carrier according to 1.
[13] 前記増粘剤が、寒天またはゼラチンである[11]または[12]に記載のマルチ核酸反応担体。 [13] The multi-nucleic acid reaction carrier according to [11] or [12], wherein the thickener is agar or gelatin.
[14] 前記増粘剤が、前記プライマーを覆うように固定化されている前記[11]〜[13]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応担体。 [14] The multi-nucleic acid reaction carrier according to any one of [11] to [13], wherein the thickener is immobilized so as to cover the primer.
[15] 前記増粘剤が、前記プライマーと共に、前記プライマー固定化領域に固定化されている前記[11]〜[13]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応担体。 [15] The multi-nucleic acid reaction carrier according to any one of [11] to [13], wherein the thickener is immobilized together with the primer in the primer immobilization region.
[16] 板状の支持体と、前記支持体の1つの面に固定され、軸方向に伸びる溝部を前記支持体側の面に開口する被覆体と、前記被覆体の前記溝部と前記支持体の前記1つの面とにより構成される流路と、前記流路の一端に開口された第1の貫通孔と、前記流路の他端に開口された第2の貫通孔と、前記流路内壁のプライマー固定化領域にそれぞれ遊離可能に固定された複数のプライマーセットと、前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定された増粘剤とを具備するアレイ型プライマープローブチップであって、前記複数のプライマーセットは、種類毎に独立してプライマー固定化領域に固定され、1つのプライマーセットは1つの標的核酸を増幅するための複数のプライマーを含むマルチ核酸反応具。 [16] A plate-shaped support, a cover fixed to one surface of the support, and having an axially extending groove that opens to the surface on the support, the groove of the cover, and the support A flow path constituted by the one surface, a first through hole opened at one end of the flow path, a second through hole opened at the other end of the flow path, and the inner wall of the flow path An array-type primer probe chip comprising a plurality of primer sets releasably fixed to the primer-immobilized region and a thickener releasably fixed to the primer-immobilized region. A primer set is independently fixed to a primer fixing region for each type, and one primer set includes a plurality of primers for amplifying one target nucleic acid.
[17] 更に、前記複数のプライマー固定化領域の近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と、前記複数のプローブ固定化領域に固定化された複数のプローブ核酸とを具備する前記[16]に記載のマルチ核酸反応具。 [17] The above [16], further comprising: a plurality of probe immobilization regions arranged in the vicinity of the plurality of primer immobilization regions; and a plurality of probe nucleic acids immobilized on the plurality of probe immobilization regions. A multi-nucleic acid reaction device according to 1.
[18] (a)板状の支持体と、前記支持体の1つの面に固定され、軸方向に伸びる溝部を前記支持体側の面に開口する被覆体と、前記被覆体の溝部と前記支持体の前記1つの面とにより構成される流路と、前記流路の一端に開口された第1の貫通孔と、前記流路の他端に開口された第2の貫通孔と、前記流路内壁に互いに独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、前記複数のプライマー固定化領域にそれぞれ遊離可能に固定された複数のプライマーセットと、前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定された増粘剤とを具備するマルチ核酸反応具を準備することと、
ここで、前記複数のプライマーセットは、種類毎に独立してプライマー固定化領域に独立して固定され、1つのプライマーセットは1つの標的核酸を増幅するための複数のプライマーを含む、
(b)前記第1の開口部から、前記流路に対して標的核酸を含む反応液を添加することと、
(c)前記標的核酸を増幅することと、
を具備するマルチ核酸反応方法。
[18] (a) a plate-like support, a covering that is fixed to one surface of the support and that extends in the axial direction on the surface on the support, the groove of the covering, and the support A flow path constituted by the one surface of the body, a first through hole opened at one end of the flow path, a second through hole opened at the other end of the flow path, and the flow A plurality of primer immobilization regions arranged independently from each other on the inner wall of the road, a plurality of primer sets releasably fixed to the plurality of primer immobilization regions, and a releasably fixed to the primer immobilization region Preparing a multi-nucleic acid reaction device comprising a thickener;
Here, the plurality of primer sets are independently fixed to the primer fixing region independently for each type, and one primer set includes a plurality of primers for amplifying one target nucleic acid,
(B) adding a reaction solution containing a target nucleic acid to the channel from the first opening;
(C) amplifying the target nucleic acid;
A multi-nucleic acid reaction method comprising:
[19] (a)板状の支持体と、前記支持体の1つの面に固定され、軸方向に伸びる溝部を前記支持体側の面に開口する被覆体と、前記被覆体の溝部と前記支持体面の前記1つの面とにより構成される流路と、前記流路の一端に開口された第1の貫通孔と、前記流路の他端に開口された第2の貫通孔と、前記流路内壁に互いに独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、前記複数のプライマー固定化領域にそれぞれ遊離可能に固定された複数のプライマーセットとを具備するマルチ核酸反応具を準備することと、
ここで、前記複数のプライマーセットは、種類毎に独立してプライマー固定化領域に固定され、1つのプライマーセットは1つの標的核酸を増幅するための複数のプライマーを含む、
(b)前記第1の開口部から、前記流路に対して標的核酸と増粘剤とを含む反応液を添加することと、
(c)前記標的核酸を増幅すること、
を具備するマルチ核酸反応方法。
[19] (a) A plate-like support, a covering that is fixed to one surface of the support and that extends in the axial direction on the surface on the support, the groove of the covering, and the support A flow path constituted by the one surface of the body surface, a first through hole opened at one end of the flow path, a second through hole opened at the other end of the flow path, and the flow Providing a multi-nucleic acid reaction device comprising a plurality of primer-immobilized regions arranged independently on the inner wall of the road and a plurality of primer sets releasably fixed to the plurality of primer-immobilized regions, respectively. ,
Here, the plurality of primer sets are independently fixed to the primer immobilization region for each type, and one primer set includes a plurality of primers for amplifying one target nucleic acid,
(B) adding a reaction liquid containing a target nucleic acid and a thickener to the channel from the first opening;
(C) amplifying the target nucleic acid;
A multi-nucleic acid reaction method comprising:
[20] 前記マルチ核酸反応具が更に、前記複数のプライマー固定化領域のそれぞれの近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と、前記複数のプローブ固定化領域に固定化されたプローブ核酸とを具備し、
(e)前記(c)において得られた増幅産物と前記プローブ核酸とのハイブリダイズ信号を検出すること、
を更に具備する前記[18]または[19]に記載のマルチ核酸反応方法。
[20] The multi-nucleic acid reaction tool further includes a plurality of probe immobilization regions arranged in the vicinity of each of the plurality of primer immobilization regions, and a probe nucleic acid immobilized on the plurality of probe immobilization regions. Equipped,
(E) detecting a hybridization signal between the amplification product obtained in (c) and the probe nucleic acid;
The multi-nucleic acid reaction method according to [18] or [19], further comprising:
[21] 前記プライマー固定化領域への前記プライマーセットが固定化された後に、前記増粘剤が、前記プライマー固定化領域に固定される前記[18]〜[20]に記載のマルチ核酸反応方法。 [21] The multinucleic acid reaction method according to [18] to [20], wherein the thickener is immobilized on the primer immobilization region after the primer set is immobilized on the primer immobilization region. .
[22] 前記プライマー固定化領域に対して、前記プライマーセットと前記増粘剤との混合物が固定化される前記[18]〜[21]に記載のマルチ核酸反応方法。 [22] The multi-nucleic acid reaction method according to [18] to [21], wherein a mixture of the primer set and the thickener is immobilized on the primer immobilization region.
[23] 前記反応液の添加が、10mm/秒以上の流速により行われる前記[18]〜[22]の何れか1項に記載のマルチ核酸反応方法。 [23] The multi-nucleic acid reaction method according to any one of [18] to [22], wherein the reaction solution is added at a flow rate of 10 mm / second or more.
[24] 第1の面に溝部を備える第1の部材を備え、
前記溝部は、核酸サンプルが反応するための流路型チャンバを備え、
前記流路型チャンバの断面積は、前記溝部における前記流路型チャンバ以外の断面積よりも大きい、
核酸検出用デバイス。
[24] comprising a first member having a groove on the first surface;
The groove includes a flow channel chamber for a nucleic acid sample to react,
The cross-sectional area of the flow channel chamber is larger than the cross-sectional area of the groove other than the flow channel chamber,
Nucleic acid detection device.
[25] 前記流路型チャンバの深さは、前記溝部における前記流路型チャンバ以外の領域の深さよりも深い、前記[24]に記載の核酸検出用デバイス。 [25] The nucleic acid detection device according to [24], wherein a depth of the flow channel chamber is deeper than a depth of a region other than the flow channel chamber in the groove.
[26] 前記流路型チャンバの幅は、前記溝部における前記流路型チャンバ以外の領域の幅よりも広い、前記[24]に記載の核酸検出用デバイス。 [26] The nucleic acid detection device according to [24], wherein a width of the flow channel chamber is wider than a width of a region other than the flow channel chamber in the groove.
[27] 前記流路型チャンバの断面積及び前記流路型チャンバ以外の前記溝部の断面積は、前記第1の面と直交する面に基づいた断面積である、前記[24]に記載の核酸検出用デバイス。 [27] The cross-sectional area of the flow channel chamber and the cross-sectional area of the groove portion other than the flow channel chamber are cross-sectional areas based on a plane orthogonal to the first surface. Nucleic acid detection device.
[28] 複数の前記流路型チャンバは、複数種類の標的配列をそれぞれ増幅するように構成された複数種類のプライマーセットを保持する、前記[24]に記載の核酸検出用デバイス。 [28] The nucleic acid detection device according to [24], wherein the plurality of flow channel chambers hold a plurality of types of primer sets configured to amplify a plurality of types of target sequences, respectively.
[29] 前記流路型チャンバは、壁面に前記プライマーセットを保持する、前記[24]に記載の核酸検出用デバイス。 [29] The nucleic acid detection device according to [24], wherein the flow channel chamber holds the primer set on a wall surface.
[30] 前記第1の部材の前記第1の面と対向し、前記溝部と対向する位置に核酸検出用の電極を備える第2の部材を備える、前記[24]〜[29]のいずれか1項に記載の核酸検出用デバイス。
[30] Any of the above [24] to [29], further comprising a second member that faces the first surface of the first member and includes a nucleic acid detection electrode at a position facing the groove. 2. A nucleic acid detection device according to
[31] 前記[24]〜[30]のいずれか1項に記載の核酸検出用デバイスを用いる核酸検出装置であって、
前記電極からの電流値に基づいて核酸を検出する核酸検出装置。
[31] A nucleic acid detection apparatus using the nucleic acid detection device according to any one of [24] to [30],
A nucleic acid detection apparatus for detecting a nucleic acid based on a current value from the electrode.
[32] 基板と、
前記基板上に形成された核酸検出用のセンサ部と、
前記基板上に形成され、前記センサと接続された配線と、
前記基板上に形成された保護膜と、
を備え、
前記センサ部と核酸サンプルが反応するためのチャンバ内で核酸増幅反応を行った後に、前記センサ部によって核酸増幅産物の検出を行う核酸検出デバイスにおいて、
前記保護膜は、前記基板上における前記核酸サンプルの接液領域において、前記基板の一部を含む下層部を露出させる1以上の開口を備える、
核酸検出用デバイス。
[32] a substrate;
A nucleic acid detection sensor part formed on the substrate;
Wiring formed on the substrate and connected to the sensor;
A protective film formed on the substrate;
With
In a nucleic acid detection device for detecting a nucleic acid amplification product by the sensor unit after performing a nucleic acid amplification reaction in a chamber for reacting the sensor unit and the nucleic acid sample,
The protective film includes one or more openings that expose a lower layer portion including a part of the substrate in a wetted region of the nucleic acid sample on the substrate.
Nucleic acid detection device.
[33] 前記センサ部は電極である、前記[32]に記載の核酸検出用デバイス。 [33] The nucleic acid detection device according to [32], wherein the sensor unit is an electrode.
[34] 前記保護膜は、前記接液領域において、前記配線を覆う、前記[32]に記載の核酸検出用デバイス。 [34] The nucleic acid detection device according to [32], wherein the protective film covers the wiring in the liquid contact area.
[35] 前記保護膜は、前記センサ部の外周部分を覆う、前記[34]に記載の核酸検出用デバイス。 [35] The nucleic acid detection device according to [34], wherein the protective film covers an outer peripheral portion of the sensor unit.
[36] 前記保護膜は、前記接液領域において、前記センサ部近傍に設けられた開口と、前記センサ部と隣接する別のセンサ部近傍に設けられた開口とを区切るように前記基板を覆う、前記[32]に記載の核酸検出用デバイス。 [36] In the liquid contact region, the protective film covers the substrate so as to separate an opening provided in the vicinity of the sensor unit and an opening provided in the vicinity of another sensor unit adjacent to the sensor unit. The nucleic acid detection device according to [32].
[37] 前記センサ部は、1以上のセンサで構成されている、前記[32]に記載の核酸検出用デバイス。 [37] The nucleic acid detection device according to [32], wherein the sensor unit includes one or more sensors.
[38] 基体と、前記基体の少なくとも1つの表面に互いに独立して配置された複数の第1の電極と、前記複数の第1の電極上にそれぞれ固定されたプローブ核酸と、前記複数の第1の電極に対応して複数で配置される検出信号取り出し部と、前記複数の第1の電極とそれらに対応する前記検出信号取り出し部とを接続するリードと、前記リード表面と前記基体の前記少なくとも1つの表面の露出部分とを覆う保護膜とを具備し、前記保護膜が、ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイドおよびポリスルホン、並びにガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも1である核酸反応具。 [38] A substrate, a plurality of first electrodes disposed independently of each other on at least one surface of the substrate, a probe nucleic acid immobilized on each of the plurality of first electrodes, and the plurality of first electrodes A plurality of detection signal extraction portions arranged corresponding to one electrode, a lead connecting the plurality of first electrodes and the detection signal extraction portion corresponding to the plurality of first electrodes, the lead surface, and the base body A protective film covering at least one exposed portion of the surface, the protective film comprising polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene Acetal resin, polycarbonate, polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, silicon resin, polyphenylene oxide and polysulfone, and glass, quartz glass, alumina, A nucleic acid reaction tool which is at least one selected from the group consisting of sapphire, forsterite, silicon carbide and metal oxide.
[39] 更に、前記基体の前記少なくとも1つの表面の前記複数の第1の電極と同じ位置またはその近傍に配置された複数のプライマー固定化領域と、前記プライマー固定化領域に遊離可能に種類毎に固定された複数のプライマーセットを具備する前記[38]に記載の核酸反応具。 [39] Further, a plurality of primer-immobilized regions arranged at or near the plurality of first electrodes on the at least one surface of the substrate, and each kind releasably in the primer-immobilized region. The nucleic acid reaction device according to [38], further comprising a plurality of primer sets fixed to the surface.
[40] 前記基体が板状形体である前記[38]または[39]に記載の核酸反応具。 [40] The nucleic acid reaction tool according to [38] or [39], wherein the substrate has a plate-like shape.
[41] 前記第2の電極が、前記基体の前記少なくとも1つの表面の前記第1の電極が配置された領域とは異なる領域に互いに独立して配置される前記[40]に記載の核酸反応具。 [41] The nucleic acid reaction according to [40], wherein the second electrode is disposed independently of each other in a region different from a region where the first electrode is disposed on the at least one surface of the substrate. Ingredients.
[42] 更に、前記プローブ核酸固定化領域および前記プライマー固定化領域を含む領域を覆うように前記基体に取り付けられた被覆体を具備する前記[38]〜[40]の何れか1項に記載の核酸反応具。 [42] The method according to any one of [38] to [40], further comprising a covering attached to the base so as to cover the region including the probe nucleic acid immobilization region and the primer immobilization region. Nucleic acid reaction tool.
[43] 基体と、前記基体の前記少なくとも1つの表面の露出部分とを覆う保護膜と、前記保護膜上に互いに独立して配置された複数のプライマーセットとを具備し、前記保護膜が、ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、シリコン樹脂、ポリフェニレンオキサイドおよびポリスルホン、並びにガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、炭化ケイ素および金属酸化物からなる群より選択される少なくとも1である核酸反応具。 [43] comprising a base, a protective film covering the exposed portion of the at least one surface of the base, and a plurality of primer sets arranged independently on the protective film, the protective film comprising: Polyethylene, ethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyethylene terephthalate, unsaturated polyester, fluorine-containing resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, acrylic resin, polyacrylonitrile, polystyrene, acetal resin, polycarbonate , Polyamide, phenol resin, urea resin, epoxy resin, melamine resin, styrene / acrylonitrile copolymer, acrylonitrile / butadiene styrene copolymer, silicon resin, polyphenylene oxide and police Hong, as well as glass, quartz glass, alumina, sapphire, forsterite, nucleic acid reaction member is at least one selected from the group consisting of silicon carbide and metal oxides.
[44] 前記保護膜が、ノボラック樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂およびシリコン樹脂を含む前記[38]〜[43]の何れか1項に記載の核酸反応具。 [44] The nucleic acid reaction tool according to any one of [38] to [43], wherein the protective film contains a novolac resin, an epoxy resin, a polyolefin resin, and a silicon resin.
[45] 核酸検出流路と、核酸サンプルを貯める第1のシリンジと、核酸検出に用いる薬液を貯める第2のシリンジと、前記核酸検出流路から流出する液体を貯める第3のシリンジと、前記第1のシリンジ及び前記第2のシリンジ並びに前記核酸検出流路を繋ぐ第1の流路と、前記核酸検出流路と前記第3のシリンジを繋ぐ第2の流路とを備え、軟質材料で一体構成される流路パッキンと、
硬質材料で構成され、前記流路パッキンの第1の面と相対する第1のプレートと、
硬質材料で構成され、前記第1の面と逆側の第2の面と相対し、前記第1のプレートと共に前記流路パッキンを密封する第2のプレートと、
を備える核酸検出カセット。
[45] A nucleic acid detection channel, a first syringe for storing a nucleic acid sample, a second syringe for storing a chemical used for nucleic acid detection, a third syringe for storing a liquid flowing out of the nucleic acid detection channel, A first flow path that connects the first syringe, the second syringe, and the nucleic acid detection flow path; and a second flow path that connects the nucleic acid detection flow path and the third syringe; A flow path packing configured integrally;
A first plate made of a hard material and facing the first surface of the flow path packing;
A second plate made of a hard material, facing the second surface opposite to the first surface, and sealing the flow path packing together with the first plate;
A nucleic acid detection cassette comprising:
[46] 前記第1のシリンジ及び前記第2のシリンジは、前記第2の面に容易に変形可能な薄膜部を備える、前記[45]に記載の核酸検出カセット。 [46] The nucleic acid detection cassette according to [45], wherein the first syringe and the second syringe include a thin film part that can be easily deformed on the second surface.
[47] 前記下プレートは、前記1のシリンジと相対する位置に第1の開口部を備え、前記第2のシリンジと相対する位置に第2の開口部を備え、前記核酸検出流路と相対する位置に、標的となる核酸を検出処理する核酸検出部を備える、前記[46]に記載の核酸検出カセット。 [47] The lower plate includes a first opening at a position facing the first syringe, a second opening at a position facing the second syringe, and relative to the nucleic acid detection flow path. The nucleic acid detection cassette according to [46], further including a nucleic acid detection unit that detects a target nucleic acid at a position to be detected.
[48] 前記第1のシリンジの容量及び前記第2のシリンジの容量は、前記核酸検出流路、前記第1の流路、前記第2の流路を満たす量と略同量である、前記[47]に記載の核酸検出カセット。 [48] The volume of the first syringe and the volume of the second syringe are substantially the same as the volume that fills the nucleic acid detection channel, the first channel, and the second channel, [47] The nucleic acid detection cassette according to [47].
[49] 前記第1の流路は、前記第1のシリンジ内への液体の流入を防ぐ第1の逆止弁と、前記第2のシリンジ内への液体の流入を防ぐ第2の逆止弁と、を備える、前記[48]に記載の核酸検出カセット。 [49] The first flow path includes a first check valve that prevents liquid from flowing into the first syringe, and a second check valve that prevents liquid from flowing into the second syringe. The nucleic acid detection cassette according to [48], further comprising a valve.
[50] 前記[47]〜[49]のいずれか1項に記載の前記核酸検出カセットを用いる核酸検出装置であって、
前記の核酸検出カセットを保持するスタンドと、
前記第1の開口部を介して前記第1のシリンジに加圧する第1のロッドと、
前記第2の開口部を介して前記第2のシリンジに加圧する第2のロッドと、
前記第1のロッドの先端部分が前記第2のロッドの先端部分よりも所定距離だけ前記核酸検出カセットの近くに位置するように前記第1のロッド及び前記第2のロッドを搭載し、前記第1のロッド及び前記第2のロッドを前記核酸検出カセットに対して移動可能な移動機構と、
を備える、核酸検出装置。
[50] A nucleic acid detection apparatus using the nucleic acid detection cassette according to any one of [47] to [49],
A stand for holding the nucleic acid detection cassette;
A first rod that pressurizes the first syringe through the first opening;
A second rod that pressurizes the second syringe through the second opening;
The first rod and the second rod are mounted so that the tip portion of the first rod is positioned closer to the nucleic acid detection cassette by a predetermined distance than the tip portion of the second rod, A moving mechanism capable of moving one rod and the second rod with respect to the nucleic acid detection cassette;
A nucleic acid detection apparatus comprising:
[51] 前記第1のロッド及び前記第2のロッド並びに移動機構の間に、前記移動機構の移動方向に弾性を有する弾性体を備える、前記[50]に記載の核酸検出装置。 [51] The nucleic acid detection device according to [50], further including an elastic body having elasticity in a moving direction of the moving mechanism between the first rod, the second rod, and the moving mechanism.
Claims (15)
前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する前記支持体の少なくとも1つの面の互いに独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、
前記複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に固定化され、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、
前記複数のプライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍に独立して配置された複数のプローブ固定化領域と、
前記プローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に、種類毎に固定された、目的配列の相補配列を含む複数種類のプローブ核酸と、
を具備するマルチ核酸反応具。 A support configured to support a liquid phase reaction field;
A plurality of primer-immobilized regions arranged independently of each other on at least one surface of the support in contact with the reaction field when the reaction field is formed by the liquid phase;
A plurality of types of primer sets that are releasably immobilized for each type in the plurality of primer immobilization regions, and are configured to amplify a plurality of types of target sequences, respectively.
A plurality of probe immobilization regions independently disposed at the same position or the vicinity thereof as the plurality of primer immobilization regions;
A plurality of types of probe nucleic acids including a complementary sequence of a target sequence, which is immobilized for each type, so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region in the probe-immobilized region;
A multi-nucleic acid reaction device comprising:
前記溝部は、核酸サンプルが反応するための流路型チャンバを備え、
前記流路型チャンバの断面積は、前記溝部における前記流路型チャンバ以外の断面積よりも大きい、
核酸検出用デバイスである請求項5に記載のマルチ核酸反応具。 The support includes a groove portion on a first surface thereof,
The groove includes a flow channel chamber for a nucleic acid sample to react,
The cross-sectional area of the flow channel chamber is larger than the cross-sectional area of the groove other than the flow channel chamber,
The multi-nucleic acid reaction tool according to claim 5, which is a nucleic acid detection device.
前記支持体上に形成され、前記センサと接続された配線と、
前記支持体上に形成された保護膜と、
を更に備える請求項5に記載のマルチ核酸反応具であって、
アレイ型プライマープローブチップは、前記センサ部と核酸サンプルが反応するためのチャンバ内で核酸増幅反応を行った後に、前記センサ部によって核酸増幅産物の検出を行う核酸検出デバイスであり、
前記保護膜は、前記基板上における前記核酸サンプルの接液領域において、前記基板の一部を含む下層部を露出させる1以上の開口を備える、
マルチ核酸反応具。 A sensor unit for nucleic acid detection formed on the support;
Wiring formed on the support and connected to the sensor;
A protective film formed on the support;
The multi-nucleic acid reaction device according to claim 5, further comprising:
The array-type primer probe chip is a nucleic acid detection device that detects a nucleic acid amplification product by the sensor unit after performing a nucleic acid amplification reaction in a chamber for the nucleic acid sample to react with the sensor unit,
The protective film includes one or more openings that expose a lower layer portion including a part of the substrate in a wetted region of the nucleic acid sample on the substrate.
Multi-nucleic acid reaction tool.
核酸反応流路と、核酸サンプルを貯める第1のシリンジと、核酸反応に用いる薬液を貯める第2のシリンジと、前記核酸反応流路から流出する液体を貯める第3のシリンジと、前記第1のシリンジ及び前記第2のシリンジ並びに前記核酸反応流路を繋ぐ第1の流路と、前記核酸反応流路と前記第3のシリンジを繋ぐ第2の流路とを備え、軟質材料で一体構成される流路パッキンと、
硬質材料で構成された第2のプレートとを更に具備する請求項1に記載のアレイ型プライマープローブチップであって、
前記第1のプレートは、前記流路パッキンの第1の面と相対し、前記第2のプレートは、前記第1の面と逆側の第2の面と相対し、前記第1のプレートと共に前記流路パッキンを密封する、核酸反応カセットである請求項1に記載のマルチ核酸反応具。 The support comprises a first plate made of a hard material;
A first syringe for storing a nucleic acid reaction channel; a second syringe for storing a chemical used for a nucleic acid reaction; a third syringe for storing a liquid flowing out of the nucleic acid reaction channel; A first flow path connecting the syringe, the second syringe, and the nucleic acid reaction flow path; and a second flow path connecting the nucleic acid reaction flow path and the third syringe; Flow path packing,
The array type primer probe chip according to claim 1, further comprising a second plate made of a hard material,
The first plate is opposed to the first surface of the flow path packing, and the second plate is opposed to the second surface opposite to the first surface, together with the first plate The multi-nucleic acid reaction tool according to claim 1, which is a nucleic acid reaction cassette that seals the flow path packing.
(b)前記複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、当該プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、
(c)前記支持体に対して核酸増幅を行うための反応液を添加して1つの反応場を形成することと、
(d)反応場に試料を持ち込むことと、
(e)前記1つの反応場において前記複数種類の標的核酸について増幅反応をそれぞれ行うことと、
(f)前記増幅反応により得られた増幅産物と前記プローブ核酸とのハイブリダイズの有無または量を、前記プライマーセットのそれぞれにより得られる増幅産物について独立して検出することと、
(g)前記(f)の結果に基づいて、前記目的配列を含む目的核酸の存在を検出または測定することと、
を具備する目的核酸検出方法。 (A) At least one surface of a support configured to support one reaction field in a liquid phase, and when the reaction field is formed by the liquid phase, the surfaces contacting the reaction field are mutually Immobilizing a plurality of types of primer sets for amplifying a plurality of types of target nucleic acids in each of a plurality of independent primer immobilization regions in a releasable manner for each type,
(B) The probe-immobilized region at or near the plurality of primer-immobilized regions includes a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be detected independently for each probe-immobilized region. Immobilizing at least one probe nucleic acid;
(C) adding a reaction solution for nucleic acid amplification to the support to form one reaction field;
(D) bringing a sample into the reaction field;
(E) performing an amplification reaction for each of the plurality of types of target nucleic acids in the one reaction field;
(F) independently detecting the presence or amount of hybridization between the amplification product obtained by the amplification reaction and the probe nucleic acid for the amplification product obtained by each of the primer sets;
(G) detecting or measuring the presence of the target nucleic acid containing the target sequence based on the result of (f),
A target nucleic acid detection method comprising:
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