JP2013192493A - Method for producing rna microarray, and rna microarray - Google Patents

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Hirobumi Shiono
博文 塩野
Naoto Nemoto
直人 根本
Shingo Ueno
真吾 上野
Takanori Ichiki
隆範 一木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an RNA microarray by which the RNA microarray can be produced rapidly and efficiently, and to provide the RNA microarray produced by the production method.SOLUTION: The method for producing an RNA microarray includes: a step for preparing first beads on which DNAs are immobilized; a step for preparing second beads on which nucleic acid linkers containing a sequence capable of hybridizing with an RNA obtained by transcripting the DNA are immobilized; a step for preparing a plurality of reaction vessels arranged in a substrate for arranging the beads; a step, after carrying out these steps, for arranging the second beads in the reaction vessels after arranging the first beads in the reaction vessels; and after the step (d1), a step for transcripting the DNA immobilized on the first beads by using a transcription system, and hybridizing the synthesized RNA with the nucleic acid linker immobilized on the second beads.

Description

本発明は、RNAマイクロアレイの製造方法、及びこれを用いて製造されたRNAマイクロアレイに関する。   The present invention relates to a method for producing an RNA microarray, and an RNA microarray produced using the method.

近年、リボザイムやRNAアプタマーなどの機能性RNAが発見され、RNAはDNAからタンパク質への遺伝情報発現の媒体としてだけでなく、より積極的な機能を持ちうる分子として注目されている。   In recent years, functional RNAs such as ribozymes and RNA aptamers have been discovered, and RNA has attracted attention not only as a medium for expressing genetic information from DNA to protein but also as a molecule that can have a more active function.

リボザイムは、酵素活性を有するRNA分子であり、標的RNAを切断又は不活性化する。標的RNAとしては、病原性ウイルス由来のRNA、ガン遺伝子由来のRNA、細胞の増殖・分化に関与するRNA等が挙げられ、かかるRNAを標的とするリボザイムは、医薬品候補物質として期待されている。
有用なリボザイムを探索する方法としては、固相支持担体上にリボザイムを固定化したアレイを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Ribozymes are RNA molecules that have enzymatic activity and cleave or inactivate target RNAs. Examples of the target RNA include RNA derived from pathogenic viruses, RNA derived from oncogenes, RNA involved in cell growth / differentiation, and the like. Ribozymes targeting such RNA are expected as drug candidates.
As a method for searching for useful ribozymes, a method using an array in which ribozymes are immobilized on a solid support is proposed (for example, see Patent Document 1).

RNAアプタマーは、抗体に似た性質を持つことから、種々の疾患の原因となる物質を標的としたアプタマーの研究開発が行われており、リボザイムと同様に、医薬品候補物質として期待されている。
有用なRNAアプタマーを探索する方法としては、ランダムなRNAプールからある標的物質と高いアフィニティーを持つRNA分子を濃縮する試験管内人工進化法(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment;SELEX)が知られている。SELEX法を改良し、標的物質の機能を促進又は阻害するRNA分子を効率よく取得する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Since RNA aptamers have properties similar to those of antibodies, research and development of aptamers targeting substances that cause various diseases have been conducted, and they are expected as drug candidate substances, as with ribozymes.
As a method for searching for useful RNA aptamers, an in vitro artificial evolution method (SELEX) in which RNA molecules having high affinity with a target substance from a random RNA pool are concentrated is known. . A method for improving the SELEX method and efficiently obtaining RNA molecules that promote or inhibit the function of a target substance has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特表2003−503068号公報Special table 2003-503068 gazette 特表2011−500076号公報Special table 2011-500076 gazette 特許第4318721号公報Japanese Patent No. 4318721

このように有用な機能性RNAの探索は、医薬品開発において極めて重要であり、より迅速に、かつ効率よく探索できる方法が求められている。   The search for such useful functional RNA is extremely important in drug development, and a method capable of searching more rapidly and efficiently is demanded.

一方、新規機能性タンパク質の取得に際しては、タンパク質のランダムな分子構造改変と淘汰を繰り返す進化分子工学的手法が期待されている。
進化分子工学的手法の一つであるcDNAディスプレイ法は、遺伝子型−表現型の対応付けの方法であり、核酸リンカーが、タンパク質(表現型)と、これをコードするmRNAと、逆転写したcDNA(遺伝子型)と、を結ぶものである。mRNA/cDNA−タンパク質連結体構造は、非常に安定であるため、該核酸リンカーを用いることにより、様々な環境下でスクリーニングを実施することが可能となっている(例えば、特許文献3参照)。
On the other hand, in obtaining a new functional protein, an evolutionary molecular engineering technique that repeats random molecular structure modification and wrinkling of the protein is expected.
The cDNA display method, which is one of the evolutionary molecular engineering methods, is a method of genotype-phenotype association. The nucleic acid linker is a protein (phenotype), mRNA encoding the same, reverse-transcribed cDNA. (Genotype). Since the mRNA / cDNA-protein conjugate structure is very stable, it is possible to perform screening under various environments by using the nucleic acid linker (see, for example, Patent Document 3).

機能性RNAの探索において、前記cDNAディスプレイ法を応用することにより、より迅速に、かつ効率よく、機能性RNAを探索できることが本発明者によって明らかとなった。   In the search for functional RNA, the present inventors have revealed that functional RNA can be searched for more rapidly and efficiently by applying the cDNA display method.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、迅速に、かつ効率よくRNAマイクロアレイを製造できるRNAマイクロアレイの製造方法、及び該製造方法により製造されたRNAマイクロアレイを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an RNA microarray production method capable of producing an RNA microarray quickly and efficiently, and an RNA microarray produced by the production method. To do.

本発明者らは上記の課題を解決するため、鋭意研究を行った結果、核酸を固定化するための大きさの異なる2種類のビーズを用いることにより課題を解決できることを見出した。本発明の一実施態様は、下記(1)〜(5)を提供するものである。
(1)本発明の一実施態様におけるRNAマイクロアレイの製造方法は、RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c1)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内を準備する工程と、
(d1)前記工程(a)、(b)、及び(c1)の後、前記第一のビーズを前記反応槽内に配置した後、前記第二のビーズを前記反応槽内に配置する工程と、
(e1)前記工程(d1)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程を有し、
前記第一のビーズは、前記第二のビーズより大きく、
前記反応槽の底面の直径又は一辺が前記第一のビーズの直径の1〜2倍であることを特徴とする。
(2)本発明の一実施態様におけるRNAマイクロアレイの製造方法は、RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c2)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内であって、連通孔を有する仕切りで仕切られ、底面の直径又は一辺の異なる2種類の微小反応槽からなるものを準備する工程と、
(d2)前記工程(a)、(b)、及び(c2)の後、前記第一のビーズと前記第二のビーズのうち、大きいビーズを大きい微小反応槽内に配置した後、小さいビーズを小さい微小反応槽内に配置する工程と、
(e2)前記工程(d2)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程と、を有し、
前記大きい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記大きいビーズの直径の1〜2倍であり、
前記小さい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記小さいビーズの直径の1〜2倍であることを特徴とする。
(3)本発明の一実施態様におけるRNAマイクロアレイの製造方法は、前記工程(a)において、エマルジョン1個あたり平均1分子以下のDNAと平均1個以下の第一のビーズが含まれるように油中水型エマルジョンを調製する工程と、
前記エマルジョン内で核酸増幅反応を行い、固相結合部位が付加されたDNAを前記ビーズに固定化する工程と、を有することが好ましい。
(4)本発明の一実施態様におけるRNAマイクロアレイの製造方法は、前記第一のビーズ及び前記第二のビーズは、磁気ビーズであり、前記ビーズ配置用基板は、磁気ビーズ配置用基板であり、前記工程(d1)及び(d2)は、前記磁気ビーズ配置用基板の下部に磁石を配置し、前記磁気ビーズを前記反応槽に誘導する工程を有することが好ましい。
(5)本発明の一実施態様におけるRNAマイクロアレイは、前記RNAマイクロアレイの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the problems can be solved by using two types of beads having different sizes for immobilizing nucleic acids. One embodiment of the present invention provides the following (1) to (5).
(1) The method for producing an RNA microarray according to one embodiment of the present invention is a method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is disposed,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C1) preparing the inside of a plurality of reaction vessels arranged on the substrate for arranging beads,
(D1) After the steps (a), (b), and (c1), after placing the first beads in the reaction vessel, placing the second beads in the reaction vessel; ,
(E1) After the step (d1), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Having a step of hybridizing;
The first bead is larger than the second bead;
The diameter or one side of the bottom surface of the reaction vessel is 1 to 2 times the diameter of the first bead.
(2) The method for producing an RNA microarray in one embodiment of the present invention is a method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is arranged,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C2) A step of preparing a plurality of reaction vessels arranged in a plurality of reaction vessels arranged on a bead arrangement substrate, which are divided by a partition having a communication hole and are composed of two kinds of micro reaction vessels having different bottom diameters or sides. When,
(D2) After the steps (a), (b), and (c2), after placing the large beads in the large micro reaction vessel among the first beads and the second beads, Placing in a small microreactor;
(E2) After the step (d2), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Hybridizing, and
The diameter or one side of the bottom of the large microreactor is 1-2 times the diameter of the large beads,
The diameter or one side of the bottom surface of the small micro reaction tank is 1 to 2 times the diameter of the small beads.
(3) The method for producing an RNA microarray according to an embodiment of the present invention is such that, in the step (a), an oil is contained so that an average of 1 molecule or less of DNA and an average of 1 or less of first beads are included per emulsion. Preparing a water-in-water emulsion;
It is preferable to perform a nucleic acid amplification reaction in the emulsion and immobilize the DNA to which the solid-phase binding site is added to the beads.
(4) In the method for producing an RNA microarray in one embodiment of the present invention, the first bead and the second bead are magnetic beads, and the bead arranging substrate is a magnetic bead arranging substrate. The steps (d1) and (d2) preferably include a step of arranging a magnet below the magnetic bead arranging substrate and guiding the magnetic beads to the reaction vessel.
(5) The RNA microarray in one embodiment of the present invention is manufactured using the method for manufacturing an RNA microarray.

本発明によれば、RNAマイクロアレイを迅速に、かつ効率よく得ることができる。   According to the present invention, an RNA microarray can be obtained quickly and efficiently.

本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態に用いられる核酸リンカーの一態様を示した図である。It is the figure which showed the one aspect | mode of the nucleic acid linker used for this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 本実施形態におけるRNAマイクロアレイの製造方法の模式図である。It is a schematic diagram of the manufacturing method of the RNA microarray in this embodiment. 実施例における電気泳動の結果である。It is the result of the electrophoresis in an Example. 実施例において、GFPのmRNAと、核酸リンカーを共有結合させたものの概略図である。In an Example, it is the schematic of what bound GFP mRNA and the nucleic acid linker covalently. 実施例における電気泳動の結果である。It is the result of the electrophoresis in an Example. 実施例における電気泳動の結果である。It is the result of the electrophoresis in an Example. 実施例における電気泳動の結果である。It is the result of the electrophoresis in an Example.

≪RNAマイクロアレイの製造方法≫
[第1実施形態]
本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法は、RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c1)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内を準備する工程と、
(d1)前記工程(a)、(b)、及び(c1)の後、前記第一のビーズを前記反応槽内に配置した後、前記第二のビーズを前記反応槽内に配置する工程と、
(e1)前記工程(d1)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程を有し、
前記第一のビーズは、前記第二のビーズより大きく、
前記反応槽の底面の直径又は一辺が前記第一のビーズの直径の1〜2倍である。
以下、図1A〜図1Eを参照しながら、各工程について説明する。
≪Method for producing RNA microarray≫
[First Embodiment]
The method for producing an RNA microarray of the present embodiment is a method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is arranged,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C1) preparing the inside of a plurality of reaction vessels arranged on the substrate for arranging beads,
(D1) After the steps (a), (b), and (c1), after placing the first beads in the reaction vessel, placing the second beads in the reaction vessel; ,
(E1) After the step (d1), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Having a step of hybridizing;
The first bead is larger than the second bead;
The diameter or one side of the bottom surface of the reaction vessel is 1 to 2 times the diameter of the first bead.
Hereafter, each process is demonstrated, referring FIG. 1A-FIG. 1E.

工程(a)は、DNA13が固定化された第一のビーズ14を準備する工程である(図1A参照)。
固定化には、アビジン−ビオチン結合を利用する方法の他、DNA13をアミノ基、ホルミル基、SH基、などの官能基で修飾し、固相をアミノ基、ホルミル基、エポキシ基などを有するシランカップリング剤で表面処理したものを利用する方法などを用いることができ、特に、アビジン−ビオチン結合を利用した方法が好ましい。
Step (a) is a step of preparing first beads 14 on which DNA 13 is immobilized (see FIG. 1A).
For immobilization, in addition to a method utilizing an avidin-biotin bond, DNA 13 is modified with a functional group such as amino group, formyl group, SH group, etc., and the solid phase is a silane having an amino group, formyl group, epoxy group, etc. A method using a surface treatment with a coupling agent can be used, and a method using an avidin-biotin bond is particularly preferable.

工程(a)において、前記固相は、第一のビーズ14である。ビーズは、後にDNA13を容易に回収でき、かつ、球体であるために、基板と比べて、表面積が大きく、基板上にDNA13を固定する場合より多分子数のDNAを固定することができる観点から優れている。更に、第一のビーズ14は、後述するビーズ配置用基板11中の各反応槽12に、短時間で配列させることが可能であるという観点から磁気ビーズであることが好ましい。   In step (a), the solid phase is the first bead 14. Since the beads can later easily collect the DNA 13 and are spherical, the beads have a larger surface area than the substrate, and can be used to immobilize DNA having a higher molecular weight than when the DNA 13 is immobilized on the substrate. Are better. Furthermore, the first beads 14 are preferably magnetic beads from the viewpoint that they can be arranged in each reaction tank 12 in the bead arrangement substrate 11 described later in a short time.

DNA13は、cDNAでもゲノムDNAでもよく、進化分子工学的観点から、ランダム変異が導入されたものであることが好ましい。
ランダム変異を導入したDNA13からなるDNAマイクロアレイを製造する際には膨大な分子数の変異DNAライブラリーを用いて、DNAマイクロアレイ上の1スポットに1種類のDNA分子を固定する。
このような固定化を容易にするものとして、1分子エマルジョンPCR法を利用することが好ましい。
1分子エマルジョンPCR法とは、乳化剤が混和した油の中に水を攪拌して逆ミセルコロイド(water−in−oil(W/O)エマルジョン )を形成させることで限られた反応空間の中に1分子変異DNAを容易に隔離することを可能とする方法である。
DNA13が1分子封入されたエマルジョン内で核酸増幅反応を行えば、1個のエマルジョン中には増幅された1種類のDNA13のみが存在することになる。
The DNA 13 may be cDNA or genomic DNA, and preferably has a random mutation introduced from the viewpoint of evolutionary molecular engineering.
When a DNA microarray composed of DNA 13 into which random mutations are introduced is produced, one kind of DNA molecule is fixed to one spot on the DNA microarray using a mutant DNA library having an enormous number of molecules.
As a means for facilitating such immobilization, it is preferable to use a single molecule emulsion PCR method.
In single molecule emulsion PCR method, water is stirred in oil mixed with emulsifier to form reverse micelle colloid (water-in-oil (W / O) emulsion). This is a method that makes it possible to easily isolate single-molecule mutant DNA.
If a nucleic acid amplification reaction is carried out in an emulsion in which one molecule of DNA 13 is encapsulated, only one kind of amplified DNA 13 exists in one emulsion.

各々の変異DNAを解析する必要性の観点から、1個のエマルジョン中に複数の変異DNAが混在することは適切ではないため、本実施形態においては、エマルジョン1個あたり平均1分子以下のDNAが含まれるように油中水型エマルジョンを調製する工程を有することが好ましい。   From the viewpoint of the necessity of analyzing each mutant DNA, it is not appropriate that a plurality of mutant DNAs are mixed in one emulsion. Therefore, in this embodiment, an average of one molecule or less of DNA per emulsion is present. It is preferred to have a step of preparing a water-in-oil emulsion to be included.

従って、前記工程(a)は、エマルジョン1個あたり平均1分子以下のDNA13と平均1個以下の第一のビーズ14が含まれるように油中水型エマルジョンを調製する工程を有することが好ましい。   Therefore, the step (a) preferably includes a step of preparing a water-in-oil emulsion so that an average of one molecule or less of DNA 13 and an average of one or less first beads 14 are included per emulsion.

前記工程(a)では、鋳型として用いられる変異DNA(以下、鋳型DNA)や核酸増幅に必要な試薬等が調製されている水性成分に、油、乳化剤を混合して油中水型エマルジョンを調製することが好ましい。これによって、複数個の鋳型DNAが複数のエマルジョン(逆ミセル)によって区画化される。即ち、鋳型DNAを内包する複数のエマルジョン(逆ミセル)が得られる。
エマルジョンの調製には、攪拌処理(磁気攪拌子、プロペラ式などの使用)、ホモジナイズ(ホモジナイザー、乳鉢などの使用)、超音波処理(ソニケーターなどの使用)などを利用できる。
エマルジョンの大きさは特に限定されないが、エマルジョン1個の体積は、エマルジョンの平均粒径を基に算出できる。エマルジョンの平均粒径は、1μm〜100μmが好ましく、5μm〜50μmがより好ましく、10μm〜30μmが特に好ましい。
エマルジョン粒子の数は前記水性成分の体積からエマルジョン1個の体積を割ることにより算出される。よって、エマルジョン1個あたり平均1分子以下のDNAが含まれるように油中水型エマルジョンを調製するためには、全体におけるエマルジョンの数以下の分子数のDNAを用意すればよい。
In the step (a), a water-in-oil emulsion is prepared by mixing oil and an emulsifier with an aqueous component in which a mutant DNA used as a template (hereinafter referred to as template DNA), a reagent necessary for nucleic acid amplification, and the like are prepared. It is preferable to do. Thereby, a plurality of template DNAs are partitioned by a plurality of emulsions (reverse micelles). That is, a plurality of emulsions (reverse micelles) enclosing the template DNA are obtained.
For the preparation of the emulsion, stirring treatment (use of magnetic stirrer, propeller type, etc.), homogenization (use of homogenizer, mortar, etc.), ultrasonic treatment (use of sonicator, etc.) can be used.
The size of the emulsion is not particularly limited, but the volume of one emulsion can be calculated based on the average particle size of the emulsion. The average particle size of the emulsion is preferably 1 μm to 100 μm, more preferably 5 μm to 50 μm, and particularly preferably 10 μm to 30 μm.
The number of emulsion particles is calculated by dividing the volume of one emulsion from the volume of the aqueous component. Therefore, in order to prepare a water-in-oil emulsion so that an average of one molecule or less of DNA per emulsion is contained, DNA having a number of molecules equal to or less than the number of emulsions in the whole may be prepared.

エマルジョンとしては、熱安定性に優れているものが好ましい。熱安定性に優れたエマルジョンを用いれば、PCR法などの高温処理を伴う核酸増幅反応の間、エマルジョンを維持することができる。従って、各ミセル間でコンタミネーションが起こることを防止でき、効率よく核酸増幅が行われる。これによって、各ミセル内に鋳型DNAが一分子含まれるように条件設定すれば、各ミセル内において鋳型一分子に由来する核酸分子を多分子数得ることが可能となる。
従って、エマルジョンを用いた核酸増幅反応を行うことにより、高密度化したDNAマイクロアレイを製造することができる。さらにかかるDNAマイクロアレイを用いて製造されたRNAマイクロアレイもまた各スポットに多分子のRNAが固定化された高密度なものとすることができ、特定の活性を有するRNAを選択する際の検出感度が向上する。
かかるエマルジョンに用いられる乳化剤としては、ゴールドシュミット社製ABIL(登録商標)WE09、ABIL(登録商標)WS08、ABIL(登録商標)EM90等が挙げられる。
As the emulsion, those having excellent thermal stability are preferred. If an emulsion having excellent thermal stability is used, the emulsion can be maintained during a nucleic acid amplification reaction involving high-temperature treatment such as PCR. Therefore, contamination can be prevented from occurring between each micelle, and nucleic acid amplification is performed efficiently. Thus, if the conditions are set so that one molecule of template DNA is contained in each micelle, it is possible to obtain a large number of nucleic acid molecules derived from one template molecule in each micelle.
Therefore, a DNA microarray with a high density can be produced by performing a nucleic acid amplification reaction using an emulsion. Furthermore, RNA microarrays manufactured using such DNA microarrays can also have a high density in which multimolecular RNA is immobilized at each spot, and the detection sensitivity when selecting RNA having a specific activity is high. improves.
Examples of the emulsifier used in the emulsion include ABIL (registered trademark) WE09, ABIL (registered trademark) WS08, ABIL (registered trademark) EM90 manufactured by Goldschmidt.

工程(a)では、油中水型エマルジョンに平均1個以下の第一のビーズ14が含まれるように調製することが好ましい。
エマルジョンの数は、上記計算により算出され、全体におけるエマルジョンの数以下の個数の第一のビーズ14を用意すればよい。各エマルジョンに含まれる第一のビーズ14の数が2個以上の場合、核酸増幅反応後の第一のビーズ14の1個当たりが固定するDNA13の分子数が減少することになる。これは、高密度DNAマイクロアレイを作製するという観点から適切ではない。また、同じ種類のDNAが固定化されたビーズが複数存在する確率が高くなるため、スクリーニング効率の観点からも適切ではない。
In the step (a), it is preferable to prepare such that an average of one or less first beads 14 are contained in the water-in-oil emulsion.
The number of emulsions is calculated by the above calculation, and the number of first beads 14 equal to or less than the total number of emulsions may be prepared. When the number of the first beads 14 included in each emulsion is 2 or more, the number of molecules of the DNA 13 immobilized per one first bead 14 after the nucleic acid amplification reaction is decreased. This is not appropriate from the viewpoint of producing a high-density DNA microarray. In addition, since there is a high probability that there are a plurality of beads having the same type of DNA immobilized thereon, it is not appropriate from the viewpoint of screening efficiency.

このようにDNA13の固相担体として第一のビーズ14を用いれば、基板上にDNA13を直接固定する場合より多分子数のDNA13を固定することができる。   As described above, when the first beads 14 are used as the solid phase carrier of the DNA 13, it is possible to fix the DNA 13 having a larger number of molecules than when the DNA 13 is directly fixed on the substrate.

前記工程(a)において、膨大な分子数の変異DNAを準備することが好ましいため、鋳型DNAは、変異DNAライブラリー由来のDNAであることが好ましい。
変異DNAライブラリーとしては、Error−prone PCR(エラープローンPCR)を利用したライブラリー、Gene assembly mutagenesisを利用したライブラリー、Random insertion and deletion mutagenesisを利用したライブラリー、DNA shufflingを利用したライブラリー、Family shufflingを利用したライブラリー、Staggered Extension Process in vitro recombinationを利用したライブラリー、ITCHY Hybrid protein libraries、SCRATCHY Hybrid Protein Libraries、Sequence Homology−independent Protein Recombinationを利用したライブラリー等が挙げられる。
In the step (a), it is preferable to prepare a mutant DNA having an enormous number of molecules. Therefore, the template DNA is preferably a DNA derived from a mutant DNA library.
As a mutant DNA library, a library using Error-prone PCR (error-prone PCR), a library using Gene assembly mutation, a library using Random insertion and deletion mutation, a library using DNA shuffling, Library using Family shuffling, Library using Staged Extension Process in vitro recombination, ITCHY Hybrid protein libraries, SCRATCHY Hybrid Proteins Library endent Protein Recombination library and the like using, and the like.

エラープローンPCR法とは、PCR反応中に人為的にランダムなエラーを発生させる方法である。該エラープローンPCR法においては、プルーフリーディング(校正)機能のないTaqDNAポリメラーゼを用いることが好ましい。エラープローンである該TaqDNAポリメラーゼの本来の性質を利用したものである。更に、1突然変異が有用な頻度で起こるようにするために、反応液中にMn2+を添加することや、dNTP濃度を不均衡にすることがより好ましく、かかる処理により、Taq DNAポリメラーゼのエラー発生率が増加する。 The error-prone PCR method is a method for artificially generating random errors during a PCR reaction. In the error-prone PCR method, Taq DNA polymerase having no proofreading function is preferably used. It utilizes the inherent properties of the Taq DNA polymerase, which is an error-prone. Furthermore, it is more preferable to add Mn 2+ to the reaction solution or to make the dNTP concentration unbalanced so that one mutation occurs at a useful frequency, and this treatment causes an error in Taq DNA polymerase. Incidence increases.

工程(a)における前記エマルジョン内での鋳型DNAの核酸増幅反応としては、PCR(Polymerase Chain Reaction)、LAMP(Loop−Mediated Isothermal Amplification)、NASBA(Nucleic Acid Sequence Based Amplification)、ICAN(Isothermal and Chimerical primer−initiated Amplification of Nucleic acids)、TRC(Transcription Reverse−Transcription Concerted)、SDA(Strand Displacement Amplification)、TMA(Transcription Mediated Amplification)、SMAP(SMart Amplification Process)、RPA(Recombines polymerase amplification)、HDA(Helicase−dependent amplification)などが挙げられ、PCR法による増幅反応を利用することが好ましい。   As the nucleic acid amplification reaction of the template DNA in the emulsion in the step (a), PCR (Polymerase Chain Reaction), LAMP (Loop-Mediated Isometric Amplification), NASBA (Nucleic Acid Amplification Basic) -Initiated Amplification of Nucleic Acids), TRC (Transplication Reverse-Transcribion Concerned), SDA (Strand Displacement Amplification), TMA (Trans ription Mediated Amplification), SMAP (SMart Amplification Process), RPA (Recombines polymerase amplification), etc. HDA (Helicase-dependent amplification) and the like, it is preferable to utilize an amplification reaction by the PCR method.

前記エマルジョン内での鋳型DNAの核酸増幅反応に用いられる試薬は、採用する核酸増幅反応に合わせて適当な核酸増幅反応用試薬を使用することが好ましい。例えば、核酸増幅反応としてPCRを採用する場合には、PCRを構成する各反応に必要な試薬、即ちdNTP及びDNAポリメラーゼが用いられる。DNAポリメラーゼとしては、Taq DNAポリメラーゼ、Tth DNAポリメラーゼ、Vent DNAポリメラーゼ等の熱安定性DNAポリメラーゼを用いることが好ましく、試験開始前の伸長を防ぐためにホットスタート機能を持つDNAポリメラーゼや、プルーフリーディング(校正)機能を持つDNAポリメラーゼを使用することがより好ましい。これらの試薬は市販されており、容易に入手可能である。   As the reagent used for the nucleic acid amplification reaction of the template DNA in the emulsion, it is preferable to use an appropriate reagent for nucleic acid amplification reaction in accordance with the employed nucleic acid amplification reaction. For example, when PCR is employed as the nucleic acid amplification reaction, reagents necessary for each reaction constituting the PCR, that is, dNTP and DNA polymerase are used. As the DNA polymerase, it is preferable to use a thermostable DNA polymerase such as Taq DNA polymerase, Tth DNA polymerase, Vent DNA polymerase or the like. DNA polymerase having a hot start function or proofreading (proofreading) to prevent elongation before starting the test. It is more preferable to use a DNA polymerase having a function. These reagents are commercially available and are readily available.

鋳型DNAや核酸増幅に必要な試薬等を含む水性成分は、核酸増幅反応に適した溶液として調製される。例えば、PCR反応が良好に進行するように、トリス−塩酸等のバッファーを用いて、pH7.0〜pH9.0程度の溶液とする。   An aqueous component containing a template DNA and a reagent necessary for nucleic acid amplification is prepared as a solution suitable for the nucleic acid amplification reaction. For example, the solution is adjusted to a pH of about 7.0 to pH 9.0 using a buffer such as Tris-hydrochloric acid so that the PCR reaction proceeds well.

また、工程(a)は、エマルジョン内で核酸増幅反応を行い、固相結合部位が付加されたDNAをビーズに固定化する工程を有することが好ましい。
本実施形態では、鋳型DNAの特定領域をPCR反応で増幅可能な一対のプライマーセット(以下、便宜上「第1プライマーと第2プライマー」と称する)が用いられることが好ましい。この態様において片方のプライマー(第2プライマー)を固相化しておけば、第2プライマーを介して固相担体(第一のビーズ14)に結合した状態で増幅産物を得ることができる。
In addition, the step (a) preferably includes a step of performing a nucleic acid amplification reaction in the emulsion and immobilizing the DNA to which the solid phase binding site has been added to the beads.
In this embodiment, it is preferable to use a pair of primer sets (hereinafter referred to as “first primer and second primer” for convenience) that can amplify a specific region of the template DNA by PCR reaction. In this embodiment, if one primer (second primer) is solid-phased, an amplification product can be obtained in a state of being bound to the solid-phase carrier (first bead 14) via the second primer.

前記第2プライマーと前記第一のビーズ14との結合としては、上述したように、アビジン−ビオチン結合を利用する方法の他、前記第2プライマーをアミノ基、アルデヒド基、SH基、などの官能基で修飾し、固相をアミノ基、アルデヒド基、エポキシ基などを有するシランカップリング剤で表面処理したものを利用する方法などを用いることができるが、特に、アビジン−ビオチン結合を利用した方法が好ましい。   As described above, as the binding between the second primer and the first bead 14, in addition to the method using an avidin-biotin bond, the second primer may be functionalized such as an amino group, an aldehyde group, or an SH group. Can be used such as a method in which a solid phase is surface-treated with a silane coupling agent having an amino group, an aldehyde group, an epoxy group, etc., and in particular, a method using an avidin-biotin bond Is preferred.

エマルジョンPCRを行った後、DNA固定化ビーズを取出すためにエマルジョンを破壊させることが好ましい。該エマルジョンの破壊は、当技術分野で公知の任意の手段によって可能であり、例えば、Triton X100やノニデット(Nonidet)P40等の界面活性剤を加えることにより行われる。   After performing the emulsion PCR, it is preferable to break the emulsion in order to remove the DNA-immobilized beads. Breaking the emulsion is possible by any means known in the art, for example by adding a surfactant such as Triton X100 or Nonidet P40.

工程(b)は、DNA13を転写してなるRNA23とハイブリダイズし得る配列50を含む核酸リンカー2が固定化された第二のビーズ24を準備する工程である(図1B、図2参照)。
以下、本実施形態において用いられる核酸リンカー2の構造について、図2を用いて説明する。
なお、核酸リンカーは、後述するように、前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズし得る配列と、ビーズへの固定化に用いられる基を含む構造のものであればよく、図2の構造に限定されるものではない。
Step (b) is a step of preparing a second bead 24 on which a nucleic acid linker 2 including a sequence 50 capable of hybridizing with RNA 23 obtained by transcription of DNA 13 is immobilized (see FIGS. 1B and 2).
Hereinafter, the structure of the nucleic acid linker 2 used in this embodiment will be described with reference to FIG.
As will be described later, the nucleic acid linker has only to have a structure including a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA and a group used for immobilization to beads, and the structure shown in FIG. It is not limited to.

(核酸リンカー)
工程(b)において用いられる核酸リンカー2は、RNA23を捕捉するためのリンカーである。
(Nucleic acid linker)
The nucleic acid linker 2 used in step (b) is a linker for capturing RNA23.

核酸リンカー2は、3’側の領域にスクリーニングすべきRNA23の3’末端側の配列とハイブリダイズし得る配列50(以下、配列50)を有する。   The nucleic acid linker 2 has a sequence 50 (hereinafter, sequence 50) capable of hybridizing with a sequence on the 3 'end side of RNA 23 to be screened in the 3' side region.

配列50は,DNAであってもPNA(ポリヌクレオペプチド)などの核酸誘導体であってもよく、ヌクレアーゼ耐性が付与された修飾DNAが好ましい。修飾DNAとしては、ホスホロチオエートなどのヌクレオシド間結合を有するDNA、2’−フルオロ、2’−O−アルキルなどの糖修飾を有するDNAなど,当該技術分野において知られる修飾DNAのいずれを用いてもよい。   The sequence 50 may be DNA or a nucleic acid derivative such as PNA (polynucleopeptide), and is preferably a modified DNA imparted with nuclease resistance. As the modified DNA, any modified DNA known in the art, such as DNA having an internucleoside bond such as phosphorothioate, DNA having a sugar modification such as 2′-fluoro, 2′-O-alkyl, etc. may be used. .

後述するようにスクリーニングすべきRNAを逆転写させる必要がある場合には、配列50の3’末端をプライマーとして用いることが好ましい。   When RNA to be screened needs to be reverse transcribed as described later, it is preferable to use the 3 'end of the sequence 50 as a primer.

配列50の3’末端は、標識物質を用いて標識されてもよい。但し、配列50の標識は、スクリーニングすべきRNAを逆転写させる必要がない場合に限られる。標識物質は、蛍光色素や放射性物質等から適宜選択される。かかる修飾によりRNA23−核酸リンカー2複合体を容易に検出することができる。   The 3 'end of the sequence 50 may be labeled with a labeling substance. However, the label of the sequence 50 is limited to the case where the RNA to be screened does not need to be reverse transcribed. The labeling substance is appropriately selected from fluorescent dyes, radioactive substances, and the like. By such modification, the RNA23-nucleic acid linker 2 complex can be easily detected.

本実施形態に用いられる核酸リンカー2は、切断部位2c1,2c2を含む。切断部位2c1,2c2としては、光切断性部位または1本鎖核酸切断酵素切断部位が挙げられる。
切断部位2c1,2c2により、有用なRNA23(またはcDNA43)を回収することができる。
光切断性部位とは,紫外線などの光を照射すると切断される性質を有する基をいい、かかる基を用いたものとして、例えば、PC Linker Phosphoramidite(Glen research社)、フラーレンを含有してなる核酸の光切断用組成物(核酸の光切断用組成物:特開2005−245223)などが挙げられる。
光切断性部位としては、当該技術分野において市販されているか、または知られているいずれの基を用いてもよい。また、1本鎖核酸切断酵素切断部位とは、デオキシリボヌクレアーゼ、リボヌクレアーゼなどの1本鎖核酸切断酵素により切断されることができる核酸基をいい、ヌクレオチドおよびその誘導体が含まれる。
The nucleic acid linker 2 used in this embodiment includes cleavage sites 2c1 and 2c2. Examples of the cleavage sites 2c1 and 2c2 include a photocleavable site or a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site.
Useful RNA 23 (or cDNA 43) can be recovered by the cleavage sites 2c1 and 2c2.
The photocleavable site refers to a group having a property of being cleaved when irradiated with light such as ultraviolet rays. For example, PC Linker Phosphoramidite (Glen research), a nucleic acid containing fullerene is used. And a composition for photocleavage (composition for photocleavage of nucleic acid: JP-A 2005-245223).
As the photocleavable site, any group that is commercially available or known in the art may be used. The single-stranded nucleic acid cleaving enzyme cleavage site refers to a nucleic acid group that can be cleaved by a single-stranded nucleic acid cleaving enzyme such as deoxyribonuclease and ribonuclease, and includes nucleotides and derivatives thereof.

本実施形態においては、核酸リンカー2は、第二のビーズ24と固定するための固相結合部位2bを有する。また、第二のビーズ24は、核酸リンカー2と結合するための固相結合部位認識部位24aを有する。
核酸リンカー2の固定化には、工程(a)におけるDNA13を第一のビーズ14に固定化する場合と同様に、アビジン−ビオチン結合を利用する方法の他、核酸リンカー2をアミノ基、ホルミル基、SH基、などの官能基で修飾し、第二のビーズ24をアミノ基、ホルミル基、エポキシ基などを有するシランカップリング剤で表面処理したものを利用する方法などを用いることができ、特に、アビジン−ビオチン結合を利用した方法が好ましい。
また、第二のビーズ24は、後述するビーズ配置用基板11中の反応槽12に、短時間で配列させることが可能であるという観点から磁気ビーズであることが好ましい。
このように、工程(b)において、核酸リンカー2が固定化された第二のビーズ24を準備する(図1B参照)。
In the present embodiment, the nucleic acid linker 2 has a solid phase binding site 2b for fixing to the second bead 24. The second bead 24 has a solid-phase binding site recognition site 24 a for binding to the nucleic acid linker 2.
In the immobilization of the nucleic acid linker 2, as in the case of immobilizing the DNA 13 in the step (a) to the first bead 14, in addition to a method using an avidin-biotin bond, the nucleic acid linker 2 may be an amino group, a formyl group. , SH groups, and the like, and a method in which the second beads 24 are surface-treated with a silane coupling agent having an amino group, a formyl group, an epoxy group, or the like can be used. A method using an avidin-biotin bond is preferred.
The second beads 24 are preferably magnetic beads from the viewpoint that they can be arranged in a reaction tank 12 in a bead arrangement substrate 11 described later in a short time.
Thus, in the step (b), the second bead 24 on which the nucleic acid linker 2 is immobilized is prepared (see FIG. 1B).

工程(c1)は、ビーズ配置用基板11に配設された複数の反応槽12を準備する工程である(図1C参照)。
ビーズ配置用基板11の表面及び反応槽12内壁を、DNA等生体分子の非特異吸着防止用ブロッキング剤、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)や2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)で好適にコーティングすることができる。かかるブロッキング剤をコーティングすることで、ビーズ配置用基板11表面や反応槽12の内壁への生体分子の非特異吸着を抑制することができる。
Step (c1) is a step of preparing a plurality of reaction vessels 12 arranged on the bead arrangement substrate 11 (see FIG. 1C).
The surface of the substrate 11 for arranging beads and the inner wall of the reaction vessel 12 are preferably coated with a blocking agent for preventing nonspecific adsorption of biomolecules such as DNA, for example, polyethylene glycol (PEG) or 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC). Can do. By coating such a blocking agent, nonspecific adsorption of biomolecules to the surface of the bead-arranging substrate 11 and the inner wall of the reaction vessel 12 can be suppressed.

ビーズ配置用基板11に用いられる基板材料は、透明なガラス又はポリマー材であることが好ましく、リークを抑える目的からは、ポリジメチルシロキサンなどのエラストマー材料であることがより好ましい。なお、ビーズ配置用基板11に用いられる基板材料にエラストマー材料を用いる場合、微小なゴミなどの粒子が反応槽12とビーズ配置用基板11との間に挟まれた時に生じる反応槽12全体のビーズ配置用基板11との密着性に及ぼす悪影響がエラストマーの局所的な変形により回避される利点がある。   The substrate material used for the substrate 11 for arranging beads is preferably a transparent glass or polymer material, and more preferably an elastomer material such as polydimethylsiloxane for the purpose of suppressing leakage. When an elastomer material is used as the substrate material used for the bead arranging substrate 11, the beads of the entire reaction vessel 12 generated when particles such as fine dust are sandwiched between the reaction vessel 12 and the bead arranging substrate 11. There is an advantage that an adverse effect on adhesion to the placement substrate 11 is avoided by local deformation of the elastomer.

本実施形態において、第一のビーズ14及び第二のビーズ24として磁気ビーズを用いる場合には、ビーズ配置用基板11に用いられる基板材料下に、磁性体板が配設されていることが好ましい。
かかる構造のビーズ配置用基板11を用いることにより、反応槽12に第一のビーズ14及び第二のビーズ24を容易にかつ確実に配置することができる。
In the present embodiment, when magnetic beads are used as the first beads 14 and the second beads 24, it is preferable that a magnetic plate is disposed under the substrate material used for the substrate 11 for arranging beads. .
By using the bead arrangement substrate 11 having such a structure, the first beads 14 and the second beads 24 can be easily and reliably arranged in the reaction tank 12.

工程(d1)は、前記工程(a)、(b)、及び(c1)の後、第一のビーズ14を反応槽12内に配置した後、第二のビーズ24を反応槽12内に配置する工程である(図1D参照)。
本実施形態においては、第一のビーズ14が第二のビーズ24より大きく、反応槽12の底面は、正方形又は円であり、かかる底面の直径又は一辺は、前記第一のビーズの直径の1〜2倍である。そのため、第一のビーズ14を先に反応槽12内に配置させることにより、反応槽12内に第一のビーズ14が1個配置される。
これにより、後記工程(e1)において、1種類のDNA由来のRNAが第二のビーズ24に固定化される。
In the step (d1), after the steps (a), (b), and (c1), the first beads 14 are arranged in the reaction vessel 12, and then the second beads 24 are arranged in the reaction vessel 12. (Refer to FIG. 1D).
In this embodiment, the first bead 14 is larger than the second bead 24, the bottom surface of the reaction vessel 12 is a square or a circle, and the diameter or one side of the bottom surface is 1 of the diameter of the first bead. ~ 2 times. Therefore, one first bead 14 is arranged in the reaction tank 12 by arranging the first bead 14 in the reaction tank 12 first.
Thereby, one kind of DNA-derived RNA is immobilized on the second bead 24 in the step (e1) described later.

上述したように、第一のビーズ14及び第二のビーズ24は、磁気ビーズであることが好ましく、ビーズ配置用基板11は、磁気ビーズ配置用基板であることが好ましい。かかる場合、工程(d1)は、磁気ビーズ配置用基板の下部に磁石を配置し、磁気ビーズを反応槽12に誘導する工程を有することが好ましい。
具体的には、先ず、ビーズ配置用基板11(磁気ビーズ配置用基板)の下部に磁石を配置し、ビーズ配置用基板11(磁気ビーズ配置用基板)上に、DNA13を固定化した第一のビーズ14(磁気ビーズ)を分散させた分散液を滴下する。第一のビーズ14(磁気ビーズ)及び磁性体薄膜による磁力の作用により、反応槽12内へ第一のビーズ14(磁気ビーズ)が誘引されることにより配置されやすくなる。さらに磁石を適宜基板に対し平行方向に動かすことで第一のビーズ14(磁気ビーズ)が分散し、反応槽12内への充填率が向上する。
次いで、反応槽12内にDNA13が固定された第一のビーズ14を配置した後、核酸リンカー2が固定化された第二のビーズ24を配置する。
具体的な配置方法は、第一のビーズ14の配置方法と同様である。反応槽12内には、既に第一のビーズ14が1個充填されており、反応槽12内の残りの空間に、第二のビーズ24が少なくとも1個充填される。反応槽12に先に大きいビーズ(第一のビーズ14)を配置した後に、小さいビーズ(第二のビーズ24)を配置することにより、1つの反応槽12には、1個の第一のビーズ14と少なくとも1個の第二のビーズ24がそれぞれ配置される。
As described above, the first beads 14 and the second beads 24 are preferably magnetic beads, and the bead placement substrate 11 is preferably a magnetic bead placement substrate. In such a case, it is preferable that the step (d1) includes a step of arranging a magnet below the magnetic bead arranging substrate and guiding the magnetic beads to the reaction vessel 12.
Specifically, first, a magnet is arranged below the bead arrangement substrate 11 (magnetic bead arrangement substrate), and the DNA 13 is immobilized on the bead arrangement substrate 11 (magnetic bead arrangement substrate). A dispersion liquid in which beads 14 (magnetic beads) are dispersed is dropped. The first beads 14 (magnetic beads) and the magnetic thin film act to attract the first beads 14 (magnetic beads) into the reaction vessel 12 due to the magnetic force of the first thin film 14 (magnetic beads) and the magnetic thin film. Furthermore, the first beads 14 (magnetic beads) are dispersed by appropriately moving the magnet in the direction parallel to the substrate, and the filling rate into the reaction vessel 12 is improved.
Next, after placing the first beads 14 with the DNA 13 immobilized in the reaction vessel 12, the second beads 24 with the nucleic acid linker 2 immobilized thereon are arranged.
A specific arrangement method is the same as the arrangement method of the first beads 14. The reaction vessel 12 is already filled with one first bead 14, and the remaining space in the reaction vessel 12 is filled with at least one second bead 24. By placing a large bead (first bead 14) in the reaction vessel 12 first and then placing a small bead (second bead 24), one reaction vessel 12 has one first bead. 14 and at least one second bead 24 are respectively arranged.

磁石によりビーズ配置用基板に印加する磁場の強さは、所望の効果を得る上で、好ましくは100〜10000ガウスである。
また、磁石を取り除いた後も磁性体板の磁化は残るため、磁気ビーズは安定した配置を保持し続けることが可能となる。
In order to obtain a desired effect, the strength of the magnetic field applied to the bead-arranging substrate by the magnet is preferably 100 to 10,000 gauss.
Further, since the magnetization of the magnetic plate remains even after the magnet is removed, the magnetic beads can continue to maintain a stable arrangement.

かかる磁性体の材料としては、ニッケル、ニッケル合金、鉄および鉄合金などの金属を好適に用いることができ、本実施形態においては残留磁化の大きな磁性材料を用いることが好ましい。   As such a magnetic material, metals such as nickel, nickel alloy, iron and iron alloy can be suitably used. In the present embodiment, it is preferable to use a magnetic material having a large residual magnetization.

反応槽12は、親水化されていることが好ましく、反応槽12を酸素プラズマ照射などにより親水化処理することにより、反応槽12内部への磁気ビーズを分散させた液の充填が容易になり、充填率が向上する。   The reaction vessel 12 is preferably hydrophilized, and the reaction vessel 12 is hydrophilized by oxygen plasma irradiation or the like, thereby facilitating filling of the reaction vessel 12 with dispersed magnetic beads, The filling rate is improved.

工程(e1)は、前記工程(d1)の後、転写系を用いて、第一のビーズ14に固定化されたDNA13を転写し、合成されたRNA23を、第二のビーズ24に固定化された核酸リンカー2にハイブリダイズさせる工程である(図1E参照)。
従来は、ビーズ間のRNAの移送として、第一のビーズに固定化されたDNAを転写して合成されたRNAを、ピペット等を用いて、核酸リンカーが固定化されている第二のビーズが充填されている反応槽に移し変えるしかなく、作業の迅速性、及び、RNAの移送効率の面で問題があった。
本実施形態においては、同一の反応槽12内に、第一のビーズ14に固定化されたDNA13と、第二のビーズ24に固定化された核酸リンカー2が配置されているため、転写系を用いて、DNA13を転写してRNA23が合成されると同時に、合成されたRNA23がビーズ間(第一のビーズ14から第二のビーズ24へ)を拡散し、核酸リンカー2にハイブリダイズする。従って、本実施形態によれば、迅速に、且つ、効率よく、第二のビーズ24上にRNA23−核酸リンカー2複合体が形成される。
In step (e1), after the step (d1), the DNA 13 immobilized on the first bead 14 is transferred using a transcription system, and the synthesized RNA 23 is immobilized on the second bead 24. This is a step of hybridizing to the nucleic acid linker 2 (see FIG. 1E).
Conventionally, as a transfer of RNA between beads, RNA synthesized by transferring DNA immobilized on the first bead is used as a second bead on which a nucleic acid linker is immobilized using a pipette or the like. There was no choice but to transfer to the filled reaction tank, and there were problems in terms of speed of operation and RNA transfer efficiency.
In the present embodiment, since the DNA 13 immobilized on the first bead 14 and the nucleic acid linker 2 immobilized on the second bead 24 are arranged in the same reaction tank 12, the transcription system is In use, RNA 13 is transcribed by transcription of DNA 13, and at the same time, synthesized RNA 23 diffuses between beads (from first bead 14 to second bead 24) and hybridizes to nucleic acid linker 2. Therefore, according to this embodiment, the RNA23-nucleic acid linker 2 complex is formed on the second bead 24 quickly and efficiently.

工程(e1)における転写系としては、RNAポリメラーゼにより転写させる従来公知のものが挙げられる。RNAポリメラーゼとしては、例えばT7RNAポリメラーゼが挙げられる。
RNA23は、mRNAに限定されず、例えば、tRNA、rRNA、miRNA、siRNA等であってもよい。
Examples of the transcription system in the step (e1) include conventionally known transcription systems that are transcribed with RNA polymerase. Examples of the RNA polymerase include T7 RNA polymerase.
RNA23 is not limited to mRNA, For example, tRNA, rRNA, miRNA, siRNA etc. may be sufficient.

また、第二のビーズ24に固定されたRNA23−核酸リンカー2複合体から逆転写によりcDNA43を合成してもよい(図2参照)。逆転写に用いられる逆転写酵素としては、従来公知のものが用いられ、例えば、Moloney Murine Leukemia Virus由来の逆転写酵素等が挙げられる。
逆転写されたDNAはRNA23−核酸リンカー2複合体のRNAとハイブリッドを形成する。スクリーニングにより、有用性の見出されたRNAの塩基配列を解析するためには、この複合体を作製することが好ましい。
また、工程(e1)において、RNA23の3’末端と核酸リンカー2の5’末端とをライゲーションさせる工程を有することが好ましい。ライゲーションに際し、RNA23の3’末端を、T4ポリヌクレオチドキナーゼ等の酵素を用いて、リン酸化させておく必要がある。ライゲーションに用いる酵素としては、RNAリガーゼが好ましく、例えばT4RNAリガーゼが挙げられる。
Alternatively, cDNA 43 may be synthesized by reverse transcription from the RNA23-nucleic acid linker 2 complex immobilized on the second bead 24 (see FIG. 2). As the reverse transcriptase used for reverse transcription, conventionally known ones are used, and examples include reverse transcriptase derived from Moloney Murine Leukemia Virus.
The reverse transcribed DNA forms a hybrid with the RNA of the RNA23-nucleic acid linker 2 complex. In order to analyze the base sequence of RNA found useful by screening, it is preferable to prepare this complex.
Further, in the step (e1), it is preferable to have a step of ligating the 3 ′ end of RNA 23 and the 5 ′ end of the nucleic acid linker 2. At the time of ligation, it is necessary to phosphorylate the 3 ′ end of RNA23 using an enzyme such as T4 polynucleotide kinase. As an enzyme used for ligation, RNA ligase is preferable, and for example, T4 RNA ligase can be mentioned.

進化分子工学的手法においては、スクリーニングの回数を増やすほど有用なRNAを得られる。従って、一連のサイクル数は多いほどよく、その一方でスクリーニングの精度の観点から、一サイクルにおける工程数は極力少ない方がよい。
本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法によれば、ビーズ間のRNAの移送を自動的に効率よく行えるため、工程数を削減することができ、作業の迅速化を図ることができる。
また、本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法によれば、DNAマイクロアレイから精度よく転写されてなるRNAマイクロアレイを得ることができる。
さらに、本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法は、ビーズに固定されたDNAから、ビーズに固定された核酸リンカーを介してRNAをビーズに固定する方法であるため、高密度のRNAマイクロアレイを得ることができる。
In the evolutionary molecular engineering technique, useful RNA can be obtained as the number of screenings increases. Therefore, the greater the number of cycles, the better. On the other hand, from the viewpoint of screening accuracy, the number of steps in one cycle should be as small as possible.
According to the method for producing an RNA microarray of this embodiment, RNA can be transferred between beads automatically and efficiently, so that the number of steps can be reduced and the operation can be speeded up.
In addition, according to the method for producing an RNA microarray of this embodiment, an RNA microarray that is accurately transferred from a DNA microarray can be obtained.
Furthermore, since the RNA microarray manufacturing method of this embodiment is a method in which RNA is immobilized on beads from DNA immobilized on the beads via a nucleic acid linker immobilized on the beads, a high-density RNA microarray is obtained. Can do.

[第2実施形態]
本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法は、RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c2)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内であって、連通孔を有する仕切りで仕切られ、底面の直径又は一辺の異なる2種類の微小反応槽からなるものを準備する工程と、
(d2)前記工程(a)、(b)、及び(c2)の後、前記第一のビーズと前記第二のビーズのうち、大きいビーズを大きい微小反応槽内に配置した後、小さいビーズを小さい微小反応槽内に配置する工程と、
(e2)前記工程(d2)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程と、を有し、
前記大きい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記大きいビーズの直径の1〜2倍であり、
前記小さい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記小さいビーズの直径の1〜2倍である。
本実施形態において、第1実施形態の工程と同様のものについては説明を省略し、図1A〜図1EのRNAマイクロアレイの製造方法の模式図に示されたものと同じ構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
The method for producing an RNA microarray of the present embodiment is a method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is arranged,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C2) A step of preparing a plurality of reaction vessels arranged in a plurality of reaction vessels arranged on a bead arrangement substrate, which are divided by a partition having a communication hole and are composed of two kinds of micro reaction vessels having different bottom diameters or sides. When,
(D2) After the steps (a), (b), and (c2), after placing the large beads in the large micro reaction vessel among the first beads and the second beads, Placing in a small microreactor;
(E2) After the step (d2), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Hybridizing, and
The diameter or one side of the bottom of the large microreactor is 1-2 times the diameter of the large beads,
The diameter or one side of the bottom surface of the small micro reaction tank is 1 to 2 times the diameter of the small beads.
In this embodiment, the description of the same steps as those in the first embodiment is omitted, and the same components as those shown in the schematic diagrams of the method for producing the RNA microarray in FIGS. The reference numerals are attached and the description is omitted.

工程(c2)は、ビーズ配置用基板11に配設された複数の反応槽12であって、連通孔を有する仕切り12aで仕切られ、径の異なる2種類の微小反応槽からなるものを準備する工程である(図3A参照)。
複数の反応槽12は、連通孔を有する仕切り12aで仕切られ、大きい微小反応槽12bと小さい微小反応槽12cからなる。仕切り12aの有する連通孔の大きさは、RNA23を通すことのできる大きさで、かつ、小さいビーズを通さない大きさであれば、特に限定されない。また、仕切り12aに設けられる連通孔の数についても特に限定されない。
Step (c2) is a plurality of reaction vessels 12 arranged on the bead arrangement substrate 11, which is partitioned by a partition 12 a having a communication hole, and is composed of two types of micro reaction vessels having different diameters. It is a process (see FIG. 3A).
The plurality of reaction tanks 12 are partitioned by a partition 12a having a communication hole, and include a large micro reaction tank 12b and a small micro reaction tank 12c. The size of the communication hole of the partition 12a is not particularly limited as long as the size allows the RNA 23 to pass therethrough and does not allow the small beads to pass. Further, the number of communication holes provided in the partition 12a is not particularly limited.

工程(d2)は、工程(a)、(b)、及び(c2)の後、第一のビーズ14と第二のビーズ24のうち、大きいビーズを大きい微小反応槽12b内に配置した後、小さいビーズを小さい微小反応槽12c内に配置する工程である(図3B参照)。
第一のビーズ14と第二のビーズ24のうち、どちらが大きい方であってもよいが、本実施形態においては便宜上、第一のビーズ14を大きい方とする。
ビーズ配置用基板11において、大きい微小反応槽12bの底面の直径又は一辺は、大きいビーズの直径の1〜2倍であり、小さい微小反応槽12cの底面の直径又は一辺は、小さいビーズの直径の1〜2倍である。
本実施形態におけるビーズの具体的な配置方法としては、先ず、大きいビーズである第一のビーズ14を、大きい微小反応槽12b内に配置する。
次いで、小さいビーズである第二のビーズ24を、小さい微小反応槽12c内に配置する。大きい微小反応槽12b内には、既に第一のビーズ14が1個充填されているため、第二のビーズ24が充填される余地はなく、第二のビーズ24は、小さい微小反応槽12cに1個充填される。
In the step (d2), after the steps (a), (b), and (c2), the large beads out of the first beads 14 and the second beads 24 are disposed in the large microreaction tank 12b. This is a step of placing small beads in a small microreaction tank 12c (see FIG. 3B).
Either the first bead 14 or the second bead 24 may be larger, but in the present embodiment, the first bead 14 is made larger for convenience.
In the bead arrangement substrate 11, the diameter or one side of the bottom surface of the large microreaction tank 12b is 1 to 2 times the diameter of the large bead, and the diameter or one side of the bottom surface of the small microreaction tank 12c is the diameter of the small bead. 1 to 2 times.
As a specific method for arranging the beads in the present embodiment, first, the first beads 14 which are large beads are arranged in a large micro reaction tank 12b.
Next, the second bead 24, which is a small bead, is placed in the small microreaction vessel 12c. The large micro reaction tank 12b is already filled with one first bead 14, so there is no room for the second bead 24 to be filled, and the second bead 24 is placed in the small micro reaction tank 12c. One is filled.

工程(e2)は、前記工程(d2)の後、転写系を用いて、第一のビーズ14に固定化されたDNA13を転写し、合成されたRNA23を、第二のビーズ24に固定化された核酸リンカー2にハイブリダイズさせる工程である。
本実施形態においては、隣接する微小反応槽12b,12c内に、1個の第一のビーズ14に固定化されたDNA13と、1個の第二のビーズ24に固定化された核酸リンカー2が仕切り12aを介して配置されている。そのため、転写系を用いて、DNA13を転写してRNA23を合成すると同時に、合成されたRNA23が連通孔を通って、ビーズ間(第一のビーズ14から第二のビーズ24へ)を拡散し、核酸リンカー2にハイブリダイズする。
従って、本実施形態によれば、所定の大きさのビーズを所定の微小反応槽に、1個ずつ配置することができるため、1個の第二のビーズ24上に、より多分子数のRNA23−核酸リンカー2複合体が形成される。
In the step (e2), after the step (d2), the DNA 13 immobilized on the first bead 14 is transferred using a transcription system, and the synthesized RNA 23 is immobilized on the second bead 24. In this step, the nucleic acid linker 2 is hybridized.
In the present embodiment, the DNA 13 immobilized on one first bead 14 and the nucleic acid linker 2 immobilized on one second bead 24 are placed in adjacent micro reaction vessels 12b and 12c. It arrange | positions through the partition 12a. Therefore, using the transcription system, DNA 13 is transcribed to synthesize RNA 23, and at the same time, synthesized RNA 23 diffuses between the beads (from the first bead 14 to the second bead 24) through the communication hole, Hybridizes to the nucleic acid linker 2.
Therefore, according to the present embodiment, beads of a predetermined size can be arranged one by one in a predetermined microreaction tank, so that a larger number of RNAs 23 can be formed on one second bead 24. A nucleic acid linker 2 complex is formed.

工程(e2)における転写系としては、工程(e1)における転写系と同様のものが挙げられる。
また、工程(e2)において、RNA23の3’末端と核酸リンカー2の5’末端とをライゲーションさせる工程を有することが好ましい。工程(e1)と同様に、ライゲーションに際し、RNA23の3’末端を、T4ポリヌクレオチドキナーゼ等の酵素を用いて、リン酸化させておく必要がある。ライゲーションに用いる酵素としては、RNAリガーゼが好ましく、例えばT4RNAリガーゼが挙げられる。
Examples of the transfer system in step (e2) include the same transfer system as in step (e1).
Moreover, in the step (e2), it is preferable to have a step of ligating the 3 ′ end of RNA 23 and the 5 ′ end of nucleic acid linker 2. Similar to step (e1), at the time of ligation, it is necessary to phosphorylate the 3 ′ end of RNA23 using an enzyme such as T4 polynucleotide kinase. As an enzyme used for ligation, RNA ligase is preferable, and for example, T4 RNA ligase can be mentioned.

本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法によれば、所定の大きさのビーズを所定の微小反応槽に、1個ずつ配置することができるため、1個の第二のビーズ24上に多分子数のRNA23−核酸リンカー2複合体が形成される。従って、第1実施形態の効果に加えて、より高密度のRNAマイクロアレイを得ることができる。   According to the method for producing an RNA microarray of the present embodiment, beads of a predetermined size can be arranged one by one in a predetermined microreaction tank, so that the number of polymolecules on one second bead 24 is increased. RNA23-nucleic acid linker 2 complex is formed. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, a higher density RNA microarray can be obtained.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to a following example.

(ビオチン修飾二本鎖DNAの調製)
5’側にT7、Cap、オメガ配列、Kozak配列、3’末端にリンカーのDNA部分と相補な配列をもち、終止コドンを削ったGFP遺伝子(配列番号1:889bp)を鋳型とし、ビオチン修飾されたプライマーを用いてPCRによりビオチン修飾二本鎖DNAを調製した。反応液を表1に記載の組成となるように調製し、98℃で2分間保持した後、98℃10秒、68℃10秒、72℃20秒の3ステップPCRを20サイクル行い、4℃で冷却した。
用いたプライマーの配列を以下に示す。
(1) Biotin−New Left (22mer)
[配列:5’−(B)−X−3’]
ここで、Xは以下の配列を表す。
GATCCCGCGAAATTAATACGACTCACTATAGGG(配列番号2:33mer)
(2)New Ytag to HGGS−R (33mer)
[配列:5’−TTTCCCCGCCGCCCCCCGTCCTGCTTCCGCCGTGATGAT−3’] (配列番号3:39mer)
(Preparation of biotin-modified double-stranded DNA)
T7, Cap, Omega sequence, 5 ′ end, Kozak sequence, 3 ′ end complementary sequence to the DNA portion of the linker, and GFP gene (SEQ ID NO: 1 889 bp) with the stop codon removed as a template and biotin modified Biotin-modified double-stranded DNA was prepared by PCR using the prepared primers. A reaction solution was prepared so as to have the composition shown in Table 1 and maintained at 98 ° C. for 2 minutes, followed by 20 cycles of 98 ° C. for 10 seconds, 68 ° C. for 10 seconds, and 72 ° C. for 20 seconds. It was cooled with.
The primer sequences used are shown below.
(1) Biotin-New Left (22mer)
[Sequence: 5 ′-(B) -X-3 ′]
Here, X represents the following sequence.
GATCCCGCCGAAATTAATACGACTCACTATAGG (SEQ ID NO: 2: 33mer)
(2) New Ytag to HGGS-R (33mer)
[Sequence: 5′-TTTCCCCCGCCCCCCCCCTCCCTGCTTCGCCGGTGATGAT-3 ′] (SEQ ID NO: 39mer)

PCR産物に対してPAGE解析(4%非変性PAGE, SybrGold染色)を行い、889bpの目的産物の増幅を確認した。その結果を図4に示す。上記PCR産物をQIAquick PCR purification column (Qiagen) で精製し、濃度2.9x10−8Mのビオチン修飾二本鎖DNAを得た。 The PCR product was subjected to PAGE analysis (4% non-denaturing PAGE, SybrGold staining) to confirm the amplification of the target product of 889 bp. The result is shown in FIG. The PCR product was purified by QIAquick PCR purification column (Qiagen) to obtain a biotin-modified double-stranded DNA having a concentration of 2.9 × 10 −8 M.

(磁気ビーズの前処理)
Dynabeads MyOne streptavidin C1(10mg/ml, invitrogen) 100μlを、Solution A (0.1M NaOH, 0.05M NaCl) 100μlを用いて2回washし、SolutionB (0.1M NaCl)100μlを用いて1回washし、1x Binding buffer (10mM Tris−HCl,1 mM EDTA,1M NaCl, 0.1% Triton X−100) 100 μlに懸濁した。懸濁液を3本のエッペンドルフチューブに10μlずつ分注し、更に3本のエッペンドルフチューブに20μlずつ分注した。
(Pretreatment of magnetic beads)
100 μl of Dynabeads MyOne streptavidin C1 (10 mg / ml, invitrogen) was washed twice with 100 μl of Solution A (0.1 M NaOH, 0.05 M NaCl) and 1 μl with 100 μl of Solution B (0.1 M NaCl). And suspended in 100 μl of 1 × Binding buffer (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA, 1 M NaCl, 0.1% Triton X-100). 10 μl of the suspension was dispensed into three Eppendorf tubes, and 20 μl was dispensed into three Eppendorf tubes.

(ビオチン修飾二本鎖DNAの固定)
10μlずつ分注した懸濁液の上清を除去し、表2に記載された組成の溶液に懸濁し、室温で30分間攪拌した。懸濁液中の磁気ビーズを、1x Binding buffer 100 μlで3回washした後、1x T7 transcription buffer (promega) 20 μl に懸濁した。
(Immobilization of biotin-modified double-stranded DNA)
The supernatant of the suspension dispensed by 10 μl was removed, suspended in a solution having the composition described in Table 2, and stirred at room temperature for 30 minutes. The magnetic beads in the suspension were washed 3 times with 100 μl of 1 × Binding buffer and then suspended in 20 μl of 1 × T7 transcription buffer (promega).

(核酸リンカーの固定)
20μlずつ分注した懸濁液の上清を除去し、表3に記載された組成の溶液に懸濁し、室温で30分間攪拌した。懸濁液中の磁気ビーズを、1x Binding buffer 100 μlで3回washした後、1x T7 transcription buffer (promega) 20 μl に懸濁した。
(Immobilization of nucleic acid linker)
The supernatant of the 20 μl aliquot was removed, suspended in a solution having the composition described in Table 3, and stirred at room temperature for 30 minutes. The magnetic beads in the suspension were washed 3 times with 100 μl of 1 × Binding buffer and then suspended in 20 μl of 1 × T7 transcription buffer (promega).

表3中、SBP(I)とは、核酸リンカーを表す。図5に、GFPのmRNAと核酸リンカー(SBP(I))を共有結合させたものの概略図を示す。図5中、Pはピューロマイシン、FはFITC、EMCSは二価架橋剤、Bはビオチンを示す。(Spc18)は(18−O−Dimethoxytritylhexaethyleneglycol,1−[(2−cyanoethyl)−(N,N−diisopropyl)]−phosphoramidite)を示す。
大文字で示した部分はDNA部分、小文字で示した部分はmRNAを示す。Iはデオキシイノシンを示し、矢印はEndonucleaseVによる切断部位を示す。
In Table 3, SBP (I) represents a nucleic acid linker. FIG. 5 shows a schematic diagram of a GFP mRNA and a nucleic acid linker (SBP (I)) covalently bound to each other. In FIG. 5, P is puromycin, F is FITC, EMCS is a divalent crosslinking agent, and B is biotin. (Spc18) represents (18-O-Dimethyltriethylethyleneglycol, 1-[(2-cyanethyl)-(N, N-diisopropyl)]-phosphoramidite).
The part indicated by capital letters indicates the DNA part, and the part indicated by small letters indicates the mRNA. I indicates deoxyinosine, and the arrow indicates the cleavage site by Endonuclease V.

(転写反応)
ビオチン修飾二本鎖DNA固定化磁気ビーズ40μlと核酸リンカー固定化磁気ビーズ 80μlを混合した後、上清を除去し、表4に記載された組成の転写反応液に懸濁し、37℃で、2時間撹拌反応した。尚、In vtiro転写キットとして、Ribomax large scale RNA production System (T7) (Promega)を使用した。
反応後の上清の一部をPAGE解析(8 M Urea 4% PAGE,SybrGold染色)した。結果を図6に示す。レーンA,B,Cは、3連の結果を示す。
図6に示されるように、磁気ビーズ上に固定されたビオチン修飾二本鎖DNAをテンプレートにした転写反応によって、mRNAが生成されていることが確認された。
(Transcription reaction)
After mixing 40 μl of biotin-modified double-stranded DNA-immobilized magnetic beads and 80 μl of nucleic acid linker-immobilized magnetic beads, the supernatant was removed and suspended in a transcription reaction solution having the composition described in Table 4 at 37 ° C. The reaction was stirred for an hour. In addition, Ribomax large scale RNA production System (T7) (Promega) was used as the In vitro transcription kit.
A part of the supernatant after the reaction was subjected to PAGE analysis (8 M Urea 4% PAGE, SybrGold staining). The results are shown in FIG. Lanes A, B, and C show triplicate results.
As shown in FIG. 6, it was confirmed that mRNA was generated by a transcription reaction using a biotin-modified double-stranded DNA immobilized on magnetic beads as a template.

(逆転写反応・EndonucleaseV処理)
懸濁液中の磁気ビーズを、1x Binding buffer 100 μlで3回washし、1x RT buffer(Toyobo) 20 μlで1回washした後、表5に記載された組成の溶液に懸濁し、42℃で30分間攪拌した。
(Reverse transcription reaction / Endonuclease V treatment)
The magnetic beads in the suspension were washed three times with 100 μl of 1 × binding buffer and once with 20 μl of 1 × RT buffer (Toyobo), and then suspended in a solution having the composition described in Table 5 at 42 ° C. For 30 minutes.

(EndonucleaseV処理)
懸濁液の上清を除去し、表6に記載された組成の溶液に懸濁し、37℃で1時間攪拌した。EndonucleaseV処理反応後の上清を回収し、回収された上清3μlに対してPAGE解析(4%非変性PAGE, SybrGold染色、およびFITC蛍光検出) を行った。結果を図7に示す。レーンA,B,Cは、3連の結果を示す。
(Endonclease V processing)
The supernatant of the suspension was removed, suspended in a solution having the composition described in Table 6, and stirred at 37 ° C. for 1 hour. The supernatant after the Endonuclease V treatment reaction was recovered, and PAGE analysis (4% non-denaturing PAGE, SybrGold staining, and FITC fluorescence detection) was performed on 3 μl of the recovered supernatant. The results are shown in FIG. Lanes A, B, and C show triplicate results.

図7中、逆転写反応後でEndonucleaseV処理反応前の上清(逆転写反応上清)、及び逆転写反応後でEndonucleaseV処理反応後の上清(EndonucleaseV処理後上清)の両レーンにおいて、SybrGold染色によりバンドが検出されたことから、逆転写反応によりcDNAが生成されていることが確認された。
更に、EndonucleaseV処理後上清のレーンでのみ、核酸リンカーに標識されたFITC蛍光が検出されたことから、mRNA/cDNA−核酸リンカー複合体が形成され、EndonucleaseV処理により、核酸リンカーの有する切断部位でmRNA/cDNA−核酸リンカー複合体が切断されていることが確認された。
In FIG. 7, in both lanes of the supernatant after the reverse transcription reaction before the Endonuclease V treatment reaction (reverse transcription reaction supernatant) and the supernatant after the reverse transcription reaction after the Endonuclease V treatment reaction (supernatant after the Endonuclease V treatment), SybrGold Since the band was detected by staining, it was confirmed that cDNA was generated by the reverse transcription reaction.
Furthermore, since the FITC fluorescence labeled with the nucleic acid linker was detected only in the supernatant lane after Endonuclease V treatment, an mRNA / cDNA-nucleic acid linker complex was formed, and Endoclease V treatment was performed at the cleavage site of the nucleic acid linker. It was confirmed that the mRNA / cDNA-nucleic acid linker complex was cleaved.

更に、EndonucleaseV処理後上清のPAGE(8M Urea 5% PAGE, SybrGold染色、およびFITC蛍光検出)解析を行った。結果を図8に示す。図8左は、SybrGold染色による解析結果を示し、図8右は、FITC蛍光検出による解析結果を示す。
図8左において、逆転写処理後、未反応のmRNAが存在しないことから、核酸リンカー(SBP(I))にハイブリダイズしたmRNAは全て逆転写されていることが確認された。FITC蛍光検出像から、逆転写効率(すなわちハイブリダイズ効率)は15−40%であった。
Furthermore, PAGE (8M Urea 5% PAGE, SybrGold staining, and FITC fluorescence detection) analysis of the supernatant after Endonuclease V treatment was performed. The results are shown in FIG. The left side of FIG. 8 shows the analysis result by SybrGold staining, and the right side of FIG. 8 shows the analysis result by FITC fluorescence detection.
In FIG. 8 left, since there is no unreacted mRNA after reverse transcription treatment, it was confirmed that all the mRNA hybridized to the nucleic acid linker (SBP (I)) was reverse transcribed. From the FITC fluorescence detection image, the reverse transcription efficiency (ie, hybridization efficiency) was 15-40%.

以上の結果から、本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法によれば、ビーズ間のRNAの移送を自動的に効率よく行えるため、迅速に、かつ効率よくRNAマイクロアレイを製造できる。また、本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法によれば、DNAマイクロアレイから精度よく転写されてなるRNAマイクロアレイを得ることができる。
さらに、本実施形態のRNAマイクロアレイの製造方法は、ビーズに固定されたDNAから、ビーズに固定された核酸リンカーを介してRNAをビーズに固定する方法であるため、基板上に直接固定されたDNAから、転写反応を介して、基板上に直接RNAを固定する場合よりも高密度のRNAマイクロアレイを得ることができることが明らかである。
From the above results, according to the method for producing an RNA microarray of the present embodiment, RNA can be transferred between beads automatically and efficiently, so that an RNA microarray can be produced quickly and efficiently. In addition, according to the method for producing an RNA microarray of this embodiment, an RNA microarray that is accurately transferred from a DNA microarray can be obtained.
Furthermore, since the RNA microarray manufacturing method of this embodiment is a method in which RNA is immobilized on beads via DNA immobilized on the beads via a nucleic acid linker immobilized on the beads, the DNA directly immobilized on the substrate. From the above, it is clear that an RNA microarray having a higher density can be obtained through a transcription reaction than when RNA is directly immobilized on a substrate.

2…核酸リンカー、2b…固相結合部位、2c1,2c2…切断部位、11…ビーズ配置用基板、12…反応槽、12a…仕切り、12b,12c…微小反応槽、13…DNA、14…第一のビーズ、23…RNA、24…第二のビーズ、24a…固相結合部位認識部位、43…cDNA、50…配列   2 ... Nucleic acid linker, 2b ... Solid phase binding site, 2c1, 2c2 ... Cleavage site, 11 ... Substrate for placing beads, 12 ... Reaction vessel, 12a ... Partition, 12b, 12c ... Micro reaction vessel, 13 ... DNA, 14 ... First One bead, 23 ... RNA, 24 ... second bead, 24a ... solid phase binding site recognition site, 43 ... cDNA, 50 ... sequence

Claims (5)

RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c1)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内を準備する工程と、
(d1)前記工程(a)、(b)、及び(c1)の後、前記第一のビーズを前記反応槽内に配置した後、前記第二のビーズを前記反応槽内に配置する工程と、
(e1)前記工程(d1)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程を有し、
前記第一のビーズは、前記第二のビーズより大きく、
前記反応槽の底面の直径又は一辺が前記第一のビーズの直径の1〜2倍であることを特徴とするRNAマイクロアレイの製造方法。
A method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is disposed,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C1) preparing the inside of a plurality of reaction vessels arranged on the substrate for arranging beads,
(D1) After the steps (a), (b), and (c1), after placing the first beads in the reaction vessel, placing the second beads in the reaction vessel; ,
(E1) After the step (d1), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Having a step of hybridizing;
The first bead is larger than the second bead;
A method for producing an RNA microarray, wherein the diameter or one side of the bottom surface of the reaction vessel is 1 to 2 times the diameter of the first bead.
RNAが配置された複数の反応槽を備えたRNAマイクロアレイの製造方法であって、
(a)DNAが固定化された第一のビーズを準備する工程と、
(b)前記DNAを転写してなるRNAとハイブリダイズしうる配列を含む核酸リンカーが固定化された第二のビーズを準備する工程と、
(c2)ビーズ配置用基板に配設された複数の反応槽内であって、連通孔を有する仕切りで仕切られ、底面の直径又は一辺の異なる2種類の微小反応槽からなるものを準備する工程と、
(d2)前記工程(a)、(b)、及び(c2)の後、前記第一のビーズと前記第二のビーズのうち、大きいビーズを大きい微小反応槽内に配置した後、小さいビーズを小さい微小反応槽内に配置する工程と、
(e2)前記工程(d2)の後、転写系を用いて、前記第一のビーズに固定化されたDNAを転写し、合成されたRNAを前記第二のビーズに固定化された核酸リンカーにハイブリダイズさせる工程と、を有し、
前記大きい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記大きいビーズの直径の1〜2倍であり、
前記小さい微小反応槽の底面の直径又は一辺が前記小さいビーズの直径の1〜2倍であることを特徴とするRNAマイクロアレイの製造方法。
A method for producing an RNA microarray comprising a plurality of reaction vessels in which RNA is disposed,
(A) preparing a first bead having DNA immobilized thereon;
(B) preparing a second bead on which a nucleic acid linker containing a sequence capable of hybridizing with RNA obtained by transferring the DNA is immobilized;
(C2) A step of preparing a plurality of reaction vessels arranged in a plurality of reaction vessels arranged on a bead arrangement substrate, which are divided by a partition having a communication hole and are composed of two kinds of micro reaction vessels having different bottom diameters or sides. When,
(D2) After the steps (a), (b), and (c2), after placing the large beads in the large micro reaction vessel among the first beads and the second beads, Placing in a small microreactor;
(E2) After the step (d2), using a transcription system, the DNA immobilized on the first bead is transcribed, and the synthesized RNA is transferred to the nucleic acid linker immobilized on the second bead. Hybridizing, and
The diameter or one side of the bottom of the large microreactor is 1-2 times the diameter of the large beads,
A method for producing an RNA microarray, wherein the diameter or one side of the bottom surface of the small microreaction tank is 1 to 2 times the diameter of the small beads.
前記工程(a)において、エマルジョン1個あたり平均1分子以下のDNAと平均1個以下の第一のビーズが含まれるように油中水型エマルジョンを調製する工程と、
前記エマルジョン内で核酸増幅反応を行い、固相結合部位が付加されたDNAを前記ビーズに固定化する工程と、を有する請求項1又は2に記載のRNAマイクロアレイの製造方法。
Preparing a water-in-oil emulsion so that, in step (a), an average of 1 molecule or less of DNA per emulsion and an average of 1 or less first beads are included;
The method for producing an RNA microarray according to claim 1, further comprising a step of performing a nucleic acid amplification reaction in the emulsion and immobilizing DNA to which a solid phase binding site is added to the beads.
前記第一のビーズ及び前記第二のビーズは、磁気ビーズであり、前記ビーズ配置用基板は、磁気ビーズ配置用基板であり、前記工程(d1)及び(d2)は、前記磁気ビーズ配置用基板の下部に磁石を配置し、前記磁気ビーズを前記反応槽に誘導する工程を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載のRNAマイクロアレイの製造方法。   The first bead and the second bead are magnetic beads, the bead arranging substrate is a magnetic bead arranging substrate, and the steps (d1) and (d2) are the magnetic bead arranging substrates. The method for producing an RNA microarray according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of disposing a magnet at a lower portion of the substrate and guiding the magnetic beads to the reaction vessel. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のRNAマイクロアレイの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするRNAマイクロアレイ。   An RNA microarray produced using the method for producing an RNA microarray according to any one of claims 1 to 4.
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