JP2014060959A - Nucleic acid analysis method, and dna chip and assay kit for the method - Google Patents

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桂子 伊藤
Koji Hashimoto
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Nobuhiro Motoma
信弘 源間
Masaru Nikaido
勝 二階堂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multiple nucleic acid reaction tool, a nucleic acid analysis method and an assay kit, capable of carrying out amplification reaction and hybridization reaction in one reaction field.SOLUTION: The method includes the steps of: preparing a sample, a base substance 2, a primer set 7 for amplifying target nucleic acid, and a nucleic acid probe 6 for detecting an amplified product; coating salt 8 with hardened oil or wax 9; immobilizing a nucleic acid probe on the surface of the base substance; immobilizing the primer set at the same location as the nucleic acid probe; bringing reaction mixture containing the sample and the coated salt capsule into contact with the nucleic acid probe and the primer set on the base substance, thereby amplifying target nucleic acid; melting hardened oil or wax by elevating the temperature of the reaction mixture, and eluting the salt; hybridizing the amplified product obtained by the amplification reaction with the nucleic acid probe; and measuring a produced hybridization signal to detect the presence or absence and/or quantity of target nucleic acid in the sample.

Description

本発明の実施形態は、核酸解析方法、そのためのDNAチップおよびアッセイキットに関する。   Embodiments described herein relate generally to a nucleic acid analysis method, a DNA chip therefor, and an assay kit.

DNAチップは、ガラスまたはシリコンの基板上に高密度に核酸プローブが固定化されたデバイスである。DNAチップで高精度に遺伝子解析を行う場合、前処理として、遺伝子増幅が必要となる。遺伝子増幅はDNAチップとは別に、例えばチューブなどの別反応槽で行い、増幅後の産物に適宜塩などを添加し、DNAチップ上の核酸プローブと反応させる。チューブで反応させる場合、複数種の標的核酸をマルチ増幅させるのは難しく、実際、3〜4種以上の標的核酸のマルチ増幅は難しい。よって検出したい標的核酸の数が増えると、チューブの数が増え、操作が煩雑、且つ試薬が高価になる問題が生じていた。   A DNA chip is a device in which nucleic acid probes are immobilized at high density on a glass or silicon substrate. When performing gene analysis with high accuracy using a DNA chip, gene amplification is required as pretreatment. The gene amplification is performed separately from the DNA chip, for example, in a separate reaction vessel such as a tube, and a salt or the like is appropriately added to the amplified product and reacted with the nucleic acid probe on the DNA chip. When reacting in a tube, it is difficult to multi-amplify a plurality of types of target nucleic acids, and in fact, multi-amplification of 3 to 4 or more types of target nucleic acids is difficult. Therefore, when the number of target nucleic acids to be detected increases, the number of tubes increases, the operation is complicated, and the reagent is expensive.

また、増幅反応と、DNAチップにおける検出反応、即ち、ハイブリダイズ反応とでは、至適反応条件が異なる。   In addition, optimal reaction conditions differ between the amplification reaction and the detection reaction in the DNA chip, that is, the hybridization reaction.

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増幅反応とハイブリダイズ反応を行うことが可能な核酸解析方法、そのためのDNAチップおよびアッセイキットを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a nucleic acid analysis method capable of performing an amplification reaction and a hybridization reaction in one reaction field, a DNA chip and an assay kit therefor.

実施形態に従う核酸解析方法は、検体と、基体と、標的核酸を増幅するためのプライマーセットと、プライマーセットを用いて増幅された産物を検出するための核酸プローブとを準備する工程;塩を硬化油またはワックスで被覆する工程;核酸プローブを基体の少なくとも1つの面に固定化する工程;核酸プローブと同じ位置またはその近傍にプライマーセットを固定化する工程;検体および被覆された塩カプセルを含む反応液を基体の核酸プローブおよびプライマーセットと接触させ、増幅反応を行って標的核酸を増幅する工程;増幅反応の後に、反応液の温度を上昇させて硬化油またはワックスを融解し、塩を溶出する工程;増幅反応により得られた増幅産物を核酸プローブとハイブリダイゼーションさせる工程;および生じたハイブリダイズ信号を測定することにより、検体中の標的核酸の有無および/または量を検出する工程を含む。   The nucleic acid analysis method according to the embodiment includes a step of preparing a specimen, a substrate, a primer set for amplifying a target nucleic acid, and a nucleic acid probe for detecting a product amplified using the primer set; Coating with oil or wax; immobilizing a nucleic acid probe on at least one surface of a substrate; immobilizing a primer set at or near the same position as the nucleic acid probe; reaction comprising an analyte and a coated salt capsule Contacting the solution with the nucleic acid probe and primer set of the substrate and amplifying the target nucleic acid by amplification reaction; after the amplification reaction, the temperature of the reaction solution is raised to melt the hardened oil or wax and elute the salt A step of hybridizing an amplification product obtained by the amplification reaction with a nucleic acid probe; and a resulting hybrid By measuring the size signal, comprising the step of detecting the presence and / or amount of a target nucleic acid in the sample.

実施形態に係るDNAチップの例を示す図。The figure which shows the example of the DNA chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るDNAチップの例を示す図。The figure which shows the example of the DNA chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るDNAチップの例を示す図。The figure which shows the example of the DNA chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るアレイ型プライマープローブチップのチップ素材を示す図。The figure which shows the chip | tip raw material of the array type primer probe chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るアレイ型プライマープローブチップの例を示す図。The figure which shows the example of the array type primer probe chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るアレイ型プライマープローブチップの例の使用時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of use of the example of the array type primer probe chip which concerns on embodiment. 実施形態に係るアレイ型プライマープローブチップの例の使用時の状態を示す図。The figure which shows the state at the time of use of the example of the array type primer probe chip which concerns on embodiment. 実施例1の結果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the results of Example 1. 実施例1の結果を示すグラフ。3 is a graph showing the results of Example 1. 実施例2の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of Example 2.

1.定義
「核酸」とは、DNA、RNA、PNA、LNA、S−オリゴ、メチルホスホネートオリゴなど、その一部の構造を塩基配列によって表すことが可能な物質を総括的に示す語である。例えば、核酸は、天然由来のDNAおよびRNAなど、一部分または完全に人工的に合成および/または設計された人工核酸など、並びにそれらの混合物などであってよい。
1. Definitions “Nucleic acid” is a general term for substances capable of representing a part of the structure by a base sequence, such as DNA, RNA, PNA, LNA, S-oligo, and methylphosphonate oligo. For example, the nucleic acid may be a partially or completely artificially synthesized and / or designed artificial nucleic acid, such as naturally occurring DNA and RNA, and mixtures thereof.

「検体」とは、本実施形態に従い解析方法を行なうべき対象であり、核酸を含む可能性のある試料であればよい。検体は、増幅反応および/またはハイブリダイゼーション反応を妨害しない状態であることが好ましい。例えば、生体などから得られた材料を、本実施形態に従う検体として使用するためには、それ自身公知の何れかの手段により前処理を行ってもよい。例えば、検体は液体であってもよい。   The “specimen” is a target to be subjected to the analysis method according to the present embodiment, and may be any sample that may contain a nucleic acid. The specimen is preferably in a state that does not interfere with the amplification reaction and / or the hybridization reaction. For example, in order to use a material obtained from a living body or the like as a specimen according to the present embodiment, pretreatment may be performed by any means known per se. For example, the specimen may be a liquid.

「核酸プローブ」とは、標的配列に対して相補的な配列を含む核酸である。核酸プローブは、それ自身公知の固相に対して固定化されてもよい。好ましい核酸プローブは、基体表面に固定化されて使用される。そのような基体と、基体に固定化された核酸プローブとを含む装置は、一般的にDNAチップにより行われてよい。   A “nucleic acid probe” is a nucleic acid comprising a sequence that is complementary to a target sequence. The nucleic acid probe may be immobilized on a known solid phase. A preferred nucleic acid probe is used by being immobilized on the surface of a substrate. An apparatus including such a substrate and a nucleic acid probe immobilized on the substrate may be generally performed by a DNA chip.

「DNAチップ」とは、検出しようとする核酸に相補的な配列を有する核酸プローブと、検出対象の核酸との間のハイブリダイゼーション反応を利用して、核酸を解析する装置である。DNAチップの語は、一般的に使用される「核酸チップ」、「マイクロアレイ」および「DNAアレイ」などの用語と同義であり、互いに交換可能に使用される。   A “DNA chip” is an apparatus that analyzes a nucleic acid using a hybridization reaction between a nucleic acid probe having a sequence complementary to the nucleic acid to be detected and the nucleic acid to be detected. The term DNA chip is synonymous with commonly used terms such as “nucleic acid chip”, “microarray” and “DNA array”, and is used interchangeably.

「増幅試薬一体化DNAチップ」とは、DNAチップの核酸プローブ近傍にプライマーを固定化したデバイスである。さらに必要に応じて、増幅で必要となる酵素、基質、バッファー類を固定化してある。プライマーは、該核酸プローブで検出される標的核酸を増幅するためのプライマーセットであり、増幅後はダイレクトに核酸プローブで検出される。   An “amplification reagent integrated DNA chip” is a device in which a primer is immobilized in the vicinity of a nucleic acid probe of a DNA chip. If necessary, enzymes, substrates, and buffers necessary for amplification are immobilized. The primer is a primer set for amplifying a target nucleic acid detected by the nucleic acid probe, and is directly detected by the nucleic acid probe after amplification.

「増幅試薬、塩濃度調節機構一体化DNAチップ」とは、DNAチップの核酸プローブ近傍にプライマーセット、必要に応じて酵素、基質、バッファーが固定化してあり、さらには増幅後の塩濃度を調節する機構を備えたDNAチップである。塩濃度を調節する方法としては、高塩濃度の塩を固定化し、その上に硬化油またはワックスなどの油性成分で覆う方法がある。増幅反応中には、塩は固形化した油性成分内にとどまっており、増幅後、例えば温度を上げることにより、前記油性成分を融解し、保持していた塩を溶液中にリリースする。上記塩および油性成分はDNAプローブ、プライマーの近傍に固定化してある。   "Amplification reagent and DNA chip integrated with salt concentration control mechanism" is a primer set near the nucleic acid probe of the DNA chip, and if necessary, enzyme, substrate and buffer are immobilized, and the salt concentration after amplification is adjusted. A DNA chip having a mechanism for As a method for adjusting the salt concentration, there is a method in which a salt having a high salt concentration is fixed and covered with an oily component such as hardened oil or wax. During the amplification reaction, the salt remains in the solid oily component. After amplification, for example, by raising the temperature, the oily component is melted and the retained salt is released into the solution. The salt and oily component are immobilized in the vicinity of the DNA probe and primer.

2.核酸解析方法
1つの反応場において、連続して増幅反応とハイブリダイズ反応とを行う場合、増幅反応とハイブリダイズ反応との間の反応条件の相違が問題となる。特に、反応液を移動、置換、交換および/または追加せずに、1つの反応場において連続して増幅反応とハイブリダイズ反応とを行う場合には、そのような相違が、正確なデータを得る妨げとなり、且つ検出感度を低いものにする可能性がある。
2. Nucleic Acid Analysis Method When performing an amplification reaction and a hybridization reaction continuously in one reaction field, a difference in reaction conditions between the amplification reaction and the hybridization reaction becomes a problem. In particular, when the amplification reaction and the hybridization reaction are continuously performed in one reaction field without transferring, replacing, exchanging, and / or adding the reaction solution, such a difference provides accurate data. This may hinder the detection sensitivity.

実施形態に係る核酸解析方法は、1つの反応場において増幅反応とハイブリダイズ反応を行うことが可能であり、更に高感度に、且つ正確な解析結果を得ることが可能な方法である。   The nucleic acid analysis method according to the embodiment is a method capable of performing an amplification reaction and a hybridization reaction in one reaction field, and obtaining an accurate analysis result with higher sensitivity.

増幅反応とハイブリダイズ反応の反応条件の中でも、特に、塩濃度に注目した。一般的に、遺伝子増幅の至適塩濃度は使用する酵素によって様々である。代表的な例において、核酸を増幅する反応のための至適縁濃度は、10mM〜60mM程度であると考えられる。一方、ハイブリダイゼーションの至適塩濃度は、300mM〜750mM程度である。従って、増幅反応とハイブリダイズ反応とでは、互いに10倍以上異なる塩濃度が、それぞれの指摘濃度となる。このために、増幅反応とハイブリダイズ反応を1つの反応場において連続して行うと、ハイブリ効率が低くなることが問題になると考え、鋭意研究の結果、本実施形態が達成された。   Of the reaction conditions for the amplification reaction and the hybridization reaction, the salt concentration was particularly noted. In general, the optimum salt concentration for gene amplification varies depending on the enzyme used. In a typical example, the optimum marginal concentration for a reaction for amplifying a nucleic acid is considered to be about 10 mM to 60 mM. On the other hand, the optimum salt concentration for hybridization is about 300 mM to 750 mM. Therefore, salt concentrations different from each other by 10 times or more in the amplification reaction and the hybridization reaction are the indicated concentrations. Therefore, if the amplification reaction and the hybridization reaction are continuously performed in one reaction field, it is considered that the hybridization efficiency becomes low, and as a result of intensive studies, this embodiment has been achieved.

実施形態は検体についての核酸解析法に関する。この核酸解析法は、核酸の増幅反応とハイブリダイズ反応とを1つの反応場において行うことを含む反応である。そのために、核酸解析方法は、増幅反応に必要な塩濃度とハイブリダイズ反応で必要な塩濃度を両方ともに満足するための手段を含む。   Embodiments relate to nucleic acid analysis methods for specimens. This nucleic acid analysis method is a reaction including performing a nucleic acid amplification reaction and a hybridization reaction in one reaction field. Therefore, the nucleic acid analysis method includes means for satisfying both the salt concentration necessary for the amplification reaction and the salt concentration necessary for the hybridization reaction.

上述したように増幅反応で必要とされる塩濃度に比べて、ハイブリダイズ反応で必要とされる塩濃度は約10倍、または約10倍以上高い。増幅反応に必要な反応液を反応場に存在させた場合、それに続いてハイブリダイズ反応を行うと塩が不足する。そのために、十分なハイブリダイズ反応を行うことができない。これを解消するために、予め反応液に、硬化油またはワックスにより被覆された塩を存在させる。詳細は後述するが、硬化油およびワックスは、増幅反応が行われる温度条件では融解せず、増幅後に温度を上昇させた時に融解する。   As described above, the salt concentration required for the hybridization reaction is about 10 times, or about 10 times higher than the salt concentration required for the amplification reaction. When the reaction solution necessary for the amplification reaction is present in the reaction field, the salt is insufficient when the hybridization reaction is subsequently performed. Therefore, a sufficient hybridization reaction cannot be performed. In order to eliminate this, a salt previously coated with hardened oil or wax is present in the reaction solution. Although details will be described later, the hardened oil and the wax do not melt under the temperature condition in which the amplification reaction is performed, but melt when the temperature is increased after the amplification.

これにより、ある反応場において適切な塩濃度条件下で増幅反応が達成され、その同じ反応場において、適切な塩濃度条件でハイブリダイズ反応が達成される。即ち、硬化油またはワックスにより被覆された塩は、増幅反応時には被覆された状態で維持される。他方、ハイブリダイズ反応前、または反応時には、硬化油またはワックスが融解する。それにより、塩が反応液に溶出し、それにより反応場の塩濃度がハイブリダイズ反応に適した濃度に調整される。   Thus, an amplification reaction is achieved under an appropriate salt concentration condition in a certain reaction field, and a hybridization reaction is achieved under an appropriate salt concentration condition in the same reaction field. That is, the salt coated with the hardened oil or wax is maintained in the coated state during the amplification reaction. On the other hand, the hardened oil or wax is melted before or during the hybridization reaction. Thereby, the salt is eluted into the reaction solution, and thereby the salt concentration in the reaction field is adjusted to a concentration suitable for the hybridization reaction.

このような連続する増幅反応とハイブリダイズ反応とを含む核酸検出方法は、反応容器において行われればよい。反応容器内部に添加された反応液中が反応場となる。反応容器は、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。   Such a nucleic acid detection method including a continuous amplification reaction and a hybridization reaction may be performed in a reaction vessel. The reaction solution added to the inside of the reaction vessel becomes a reaction field. The reaction container may be, for example, a tube, a well, a chamber, a channel, a cup and a dish, and a plate including a plurality of them, such as a multiwell plate.

増幅反応に必要な試薬および解析されるべき検体は、反応液に含ませることにより、解析に先駆けて反応場に持ち込まれればよい。ハイブリダイズ反応に必要な核酸プローブは、反応場を構成する容器の内側表面の反応液と接する位置に予め固定化しておけばよい。   The reagents necessary for the amplification reaction and the sample to be analyzed may be brought into the reaction field prior to the analysis by including them in the reaction solution. The nucleic acid probe necessary for the hybridization reaction may be immobilized in advance at a position in contact with the reaction solution on the inner surface of the container constituting the reaction field.

解析方法では、反応場における増幅反応によって、検体に含まれる核酸が増幅される。次に、増幅により生じた増幅産物の検出または定量が、反応場に予め固定化された核酸プローブとのハイブリダイズ反応により生じるハイブリダイズ信号を検出することにより行われてよい。   In the analysis method, the nucleic acid contained in the specimen is amplified by an amplification reaction in the reaction field. Next, detection or quantification of the amplification product generated by amplification may be performed by detecting a hybridization signal generated by a hybridization reaction with a nucleic acid probe immobilized in advance in the reaction field.

また、増幅反応に必要な試薬、例えば、プライマーセット、DNA合成酵素、逆転写酵素、緩衝剤、dNTP、硫酸アンモニウム、Tween20、塩化カリウム、硫酸マグネシウムおよび/またはベタインが、解析方法に先駆けて反応場を構成するデバイスに、解析に先駆けて固定化されていてもよい。或いは、反応液に含ませて容器に添加されもよい。   In addition, reagents necessary for the amplification reaction, such as primer set, DNA synthase, reverse transcriptase, buffer, dNTP, ammonium sulfate, Tween 20, potassium chloride, magnesium sulfate, and / or betaine, are used in the reaction field prior to the analysis method. It may be fixed to the device to be configured prior to analysis. Alternatively, it may be contained in the reaction solution and added to the container.

また、ハイブリダイズ反応を至適塩濃度に調整するために、硬化油またはワックスに被覆された塩は、反応液中に含まれて反応場に持ち込まれるものであっても、解析に先駆けて反応場を構成する容器の内側表面の反応液に接する位置に、解析に先駆けて固定化されていてもよい。   In addition, in order to adjust the hybridization reaction to the optimum salt concentration, even if the salt coated with hardened oil or wax is contained in the reaction solution and brought into the reaction field, it reacts prior to analysis. Prior to analysis, it may be immobilized at a position in contact with the reaction solution on the inner surface of the container constituting the field.

解析に先駆けて、塩が容器の内部側面に固定化される場合、固定化は、核酸プローブが固定化される位置と異なる位置に固定化されても、同じ位置に固定化されてもよい。塩の固定化は、複数種類の核酸プローブが容器の内側表面に種類毎に固定化される場合には、各核酸プローブの近傍にそれぞれ固定化されることが好ましい。また、プライマーセットも塩が容器の内部側面に固定化される場合には、塩の固定化位置は、プライマーセットが固定化される位置とは異なる位置に固定化されてもよい。詳しくは後述するが、プライマーセットが固定化される位置と同じ位置に塩を固定化する場合には、塩を固定した後に、塩を硬化油またはワックスにより被覆し、その後にプライマーセットを遊離可能に固定化することが好ましい。   Prior to the analysis, when the salt is immobilized on the inner side surface of the container, the immobilization may be performed at a position different from the position where the nucleic acid probe is immobilized or at the same position. When a plurality of types of nucleic acid probes are immobilized on the inner surface of the container for each type, the salt is preferably immobilized in the vicinity of each nucleic acid probe. Further, when the salt is also immobilized on the inner side surface of the primer set, the salt immobilization position may be immobilized at a position different from the position where the primer set is immobilized. As will be described in detail later, when salt is immobilized at the same position as the position where the primer set is immobilized, the salt can be fixed and then covered with hardened oil or wax, and then the primer set can be released. It is preferable to fix to.

核酸解析方法は、例えば、次の工程を含んでもよい;
(a)検体と、基体と、標的核酸を増幅するためのプライマーセットと、前記プライマーセットを用いて増幅された産物を検出するための核酸プローブとを準備する工程、
(b)塩を硬化油またはワックスで被覆して塩カプセルを準備する工程、
(c)前記核酸プローブを前記基体の少なくとも1つの面に固定化する工程、
(d)前記核酸プローブと同じ位置またはその近傍にプライマーセットを固定化する工程、
(e)前記検体および前記塩カプセルを含む反応液を前記基体の前記核酸プローブおよび前記プライマーセットと接触させ、増幅反応を行って前記標的核酸を増幅する工程、
(f)前記増幅反応の後に、前記反応液の温度を上昇させて前記硬化油またはワックスを融解し、塩を溶出する工程、
(g)前記増幅反応により得られた増幅産物を前記核酸プローブとハイブリダイゼーションさせる工程、および
(h)工程(g)において生じたハイブリダイズ信号を測定することにより、検体中の標的核酸の有無および/または量を検出する工程。
The nucleic acid analysis method may include, for example, the following steps;
(A) preparing a specimen, a substrate, a primer set for amplifying a target nucleic acid, and a nucleic acid probe for detecting a product amplified using the primer set;
(B) coating the salt with hardened oil or wax to prepare a salt capsule;
(C) immobilizing the nucleic acid probe on at least one surface of the substrate;
(D) immobilizing a primer set at or near the same position as the nucleic acid probe;
(E) contacting the reaction solution containing the specimen and the salt capsule with the nucleic acid probe and the primer set on the substrate and performing an amplification reaction to amplify the target nucleic acid;
(F) after the amplification reaction, raising the temperature of the reaction solution to melt the hardened oil or wax and eluting the salt;
(G) the step of hybridizing the amplification product obtained by the amplification reaction with the nucleic acid probe, and (h) the presence or absence of the target nucleic acid in the sample by measuring the hybridization signal generated in step (g) And / or detecting the amount.

更なる核酸解析方法は、例えば、次の工程を含んでもよい;
(a)検体と、基体と、標的核酸を増幅するためのプライマーセットと、前記プライマーセットを用いて増幅された産物を検出するための核酸プローブとを準備する工程、
(b)前記核酸プローブを前記基体の少なくとも1つの面に固定化する工程、
(c)前記核酸プローブと同じ位置またはその近傍にプライマーを固定化する工程、
(d)前記核酸プローブの近傍に塩を固定化する工程、
(e)前記固定化された塩に硬化油またはワックスを積層して前記塩を被覆する工程、
(f)前記検体を含む反応液を前記基体の前記核酸プローブ、プライマーセットおよび被覆された塩と接触させ、増幅反応を行って前記標的核酸を増幅する工程、
(g)増幅反応の後に、前記反応液の温度を上昇させて前記硬化油またはワックスを融解し、塩類を溶出する工程、
(h)増幅後の産物を核酸プローブとハイブリダイゼーションさせる工程、および
(i)工程(h)において生じたハイブリダイゼーション量を測定することにより、検体中の標的核酸の有無および/または量を検出する工程。
Further nucleic acid analysis methods may include, for example, the following steps;
(A) preparing a specimen, a substrate, a primer set for amplifying a target nucleic acid, and a nucleic acid probe for detecting a product amplified using the primer set;
(B) immobilizing the nucleic acid probe on at least one surface of the substrate;
(C) immobilizing a primer at or near the same position as the nucleic acid probe;
(D) a step of immobilizing a salt in the vicinity of the nucleic acid probe;
(E) laminating a hardened oil or wax on the immobilized salt to coat the salt;
(F) contacting the reaction solution containing the specimen with the nucleic acid probe, primer set and coated salt of the substrate and amplifying the target nucleic acid by performing an amplification reaction;
(G) after the amplification reaction, raising the temperature of the reaction solution to melt the hardened oil or wax and eluting salts;
(H) the step of hybridizing the amplified product with a nucleic acid probe, and (i) the presence or absence and / or amount of the target nucleic acid in the sample is detected by measuring the amount of hybridization generated in step (h) Process.

更に、核酸解析法方法について詳細に説明する。   Furthermore, the nucleic acid analysis method will be described in detail.

(1)鋳型核酸
実施形態の核酸解析方法を実施する前に検体が調製される。検体は、核酸を含む可能性があり、そこに含まれる核酸について解析を行うことが望まれる対象であればよい。検体は、そこにおいて増幅反応が適切に行われる必要があるため、必要に応じて解析をしようとする対象から得た粗検体について前処理を行って検体としてもよい。また、増幅反応に適切である場合には、前処理を行わずに粗検体そのまま検体として使用してもよい。検体に解析しようとする配列を有する核酸が存在した場合、それらは最初の鋳型核酸として使用される。鋳型核酸として使用される被検核酸は1本鎖でも2本鎖でもよい。
(1) Template nucleic acid A sample is prepared before performing the nucleic acid analysis method of the embodiment. The specimen may contain a nucleic acid, and may be an object for which it is desired to analyze the nucleic acid contained therein. Since the sample needs to be appropriately subjected to an amplification reaction, the sample may be subjected to pretreatment on a crude sample obtained from a subject to be analyzed as necessary. In addition, when appropriate for the amplification reaction, the crude sample may be used as a sample as it is without pretreatment. If nucleic acids having the sequence to be analyzed exist in the specimen, they are used as the initial template nucleic acid. The test nucleic acid used as the template nucleic acid may be single-stranded or double-stranded.

(2)DNAチップ
図1を参照しながら、DNAチップの1例について説明する。図1(a)は、DNAチップ1の平面図である。図1(b)は、図(a)に示したDNAチップ1の線B−Bに沿った断面図である。以下に説明するDNAチップは、増幅試薬、塩濃度調節機構一体化DNAチップとも称されてよい。
(2) DNA chip An example of a DNA chip will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view of the DNA chip 1. FIG. 1B is a sectional view taken along line BB of the DNA chip 1 shown in FIG. The DNA chip described below may also be referred to as an amplification reagent and a salt concentration control mechanism integrated DNA chip.

図1(c)を参照しながら、更なる実施形態である増幅試薬、塩濃度調節機構一体化DNAチップについて説明する。   With reference to FIG. 1C, a further embodiment of an amplification reagent and a salt concentration adjusting mechanism integrated DNA chip will be described.

DNAチップ1は、基体2、基体の1つの面に配置されたプローブ固定化領域3、プローブ固定化領域3の近傍に配置されたプライマー固定化4、プローブ固定化領域3の近傍であり、且つプライマー固定化領域4ではない位置に配置された塩固定化領域5、プローブ固定化領域3に固定化された核酸プローブ6、プライマー固定化領域4に遊離可能に固定化されたプライマーセット7、塩固定化領域に固定化された塩8、塩を被覆する硬化油またはワックス9を備える。   The DNA chip 1 includes a substrate 2, a probe immobilization region 3 disposed on one surface of the substrate, a primer immobilization 4 disposed in the vicinity of the probe immobilization region 3, a probe immobilization region 3, and A salt-immobilized region 5 disposed at a position other than the primer-immobilized region 4, a nucleic acid probe 6 immobilized on the probe-immobilized region 3, a primer set 7 releasably immobilized on the primer-immobilized region 4, and a salt A salt 8 fixed in the fixing region and a hardened oil or wax 9 covering the salt are provided.

プローブ固定化領域3に固定化された核酸プローブ6は、各プローブ固定化領域3に種類毎に複数本が固定化されている。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7は、各プライマー固定化領域4に種類毎に複数セットが固定化されている。   A plurality of nucleic acid probes 6 immobilized on the probe immobilization region 3 are immobilized on each probe immobilization region 3 for each type. A plurality of primer sets 7 immobilized on the primer immobilization region 4 are immobilized on each primer immobilization region 4 for each type.

1つのプローブ固定化領域3には、1種類の増幅産物を検出するための核酸プローブ6が固定化されればよい。そのために、検出しようとする増幅産物の少なくとも1部分に相補的な配列を含めばよい。また、増幅産物は、標的核酸を鋳型にしてプライマーセット7により形成される。従って、増幅産物は、標的核酸の少なくとも一部分の配列と、プライマーセット7の配列とを含む。   The nucleic acid probe 6 for detecting one type of amplification product may be immobilized on one probe immobilization region 3. For this purpose, a sequence complementary to at least a part of the amplification product to be detected may be included. An amplification product is formed by the primer set 7 using the target nucleic acid as a template. Therefore, the amplification product includes the sequence of at least a part of the target nucleic acid and the sequence of primer set 7.

プローブ固定化領域3は、核酸プローブ6と増幅産物とのハイブリダイズ信号が、複数のプローブ固定化領域3の間で独立して検出されるように配置される。   The probe immobilization region 3 is arranged so that a hybridization signal between the nucleic acid probe 6 and the amplification product can be detected independently between the plurality of probe immobilization regions 3.

核酸プローブ6のプローブ固定化領域3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核酸プローブを固定する一般的な何れの技術を利用してもよい。   For fixing the nucleic acid probe 6 to the probe immobilization region 3, any general technique for fixing the nucleic acid probe to the substrate surface in a so-called DNA chip known per se may be used.

例えば、隣り合うプローブ固定化領域3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 probe immobilization regions 3 may be 0.1 μm to 1 μm, 1 μm to 10 μm, 10 μm to 100 μm, 100 μm to 1 mm, 1 mm to 10 mm, or more, preferably 100 μm to 10 mm It may be.

1つのプライマー固定化領域には、増幅されるべき標的核酸を増幅するために必要がプライマーが固定化される。例えば、PCR増幅用のDNAチップ1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DNAチップ1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、およびLPプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。   Primers necessary for amplifying the target nucleic acid to be amplified are immobilized on one primer-immobilized region. For example, in the case of the DNA chip 1 for PCR amplification, one primer-immobilized region 4 includes a plurality of forward primers and reverse primers necessary for amplifying one type of specific target nucleic acid. In the case of the DNA chip 1 for LAMP amplification, the FIP primer, BIP primer necessary for amplifying one kind of specific target nucleic acid in one primer immobilization region 4, F3 primer as necessary, A plurality of B3 primers and LP primers are included.

プライマーセット7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7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されてもよい。これを繰り返すことにより、基体2の1つの面に独立して増幅反応が達成されるように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7が固定される。しかしながら、プライマーセット7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よい。   The primer set 7 is fixed to the primer fixing region 4 in a releasable state so as to be released in contact with a liquid phase for providing a reaction field. Immobilization of the primer set 7 to the primer immobilization region 4 may be achieved, for example, by dropping a solution containing one set of primer sets into one primer immobilization region 4 and then drying it. By repeating this, the primer set 7 is fixed to all the primer fixing regions 4 arranged so that the amplification reaction can be achieved independently on one surface of the substrate 2. However, the primer set 7 may be immobilized in the immobilization region 4 in a state in which it can be released in contact with a liquid phase for providing a reaction field. Therefore, any immobilization method known per se capable of such immobilization may be used. In the method of dropping a solution containing a primer set, the solution containing a primer set may be, for example, water, a buffer solution, an organic solvent, or the like.

基体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7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核酸プローブと同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。   The plurality of primer immobilization regions 4 arranged on the substrate 2 may be arranged independently of each other. The term “independently arranged” means that they are arranged at intervals that do not interfere with amplification initiated and / or advanced for each primer set 7 in the reaction field. For example, the adjacent primer immobilization regions 4 may be arranged in contact with each other, may be arranged in the vicinity of each other at a slight distance, or fixed in a commonly used detection device such as a so-called DNA chip. The nucleic acid probes may be arranged at the same distance from each other at a similar distance.

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であってよい。   For example, the distance between adjacent primer immobilization regions 4 may be 0.1 μm to 1 μm, 1 μm to 10 μm, 10 μm to 100 μm, 100 μm to 1 mm, 1 mm to 10 mm, or more, preferably 100 μm to 10 mm It may be.

核酸プローブ6を固定化した後にプライマーセット7を固定化してもよく、プライマーセット7を固定化した後に核酸プローブ6を固定化してもよく、プライマーセット7の固定化と核酸プローブ6の固定化を同時に行ってもよい。   The primer set 7 may be immobilized after the nucleic acid probe 6 is immobilized, the nucleic acid probe 6 may be immobilized after the primer set 7 is immobilized, and the primer set 7 and the nucleic acid probe 6 are immobilized. You may do it at the same time.

また例えば、プローブ固定化領域3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 probe immobilization region 3 and the primer immobilization region 4 is 0 μm to 0.1 μm, 0.1 μm to 1 μm, 1 μm to 10 μm, 10 μm to 100 μm, 100 μm to 1 mm, 1 mm to 10 mm, or The above may be sufficient, Preferably, it may be 100 micrometers-10 mm.

例えば、プローブ固定化領域3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3とプライマー固定化領域4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3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3に含まれてもよい。また、1つのプライマー固定化領域4に対して複数のプローブ固定化領域3が配置されてもよい。   For example, when the distance between the probe immobilization region 3 and the primer immobilization region 4 is 0 μm, it may be understood that the probe immobilization region 3 and the primer immobilization region 4 are at the same position on the substrate surface. . The probe immobilization region 3 may be included in the primer immobilization region 4, and the primer immobilization region 4 may be included in the probe immobilization region 3. A plurality of probe immobilization regions 3 may be arranged for one primer immobilization region 4.

塩固定化領域5には、増幅反応に必要なレベルの塩濃度からハイブリダイズ反応の至適塩濃度を達成するために必要な塩8が固定化される。   In the salt immobilization region 5, a salt 8 necessary for achieving an optimum salt concentration for the hybridization reaction from a salt concentration at a level necessary for the amplification reaction is immobilized.

塩8は、例えば、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、塩化カリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウムとクエン酸ナトリウムを用いて調製されたSSCなどであってよいがこれに限定されるものではない。塩と共に硫酸デキストラン、サケ精子DNA、および牛胸腺DNA、のようなハイブリダーゼション促進剤、バッファー、EDTA、または界面活性剤などが、塩固定化領域5に対して塩8と一緒に固定化されてもよい。   The salt 8 may be, for example, sodium chloride, sodium citrate, potassium chloride, sodium acetate, SSC prepared using sodium chloride and sodium citrate, but is not limited thereto. Hybridization promoters such as dextran sulfate, salmon sperm DNA, and bovine thymus DNA, buffer, EDTA, or surfactant are immobilized together with the salt 8 on the salt immobilization region 5 together with the salt. May be.

硬化油またはワックス9は、塩が増幅反応時に溶出しないように、塩を完全に被覆している。塩8の固定化は、所望の塩8を溶液に溶かした後に、塩固定化領域5にスポットし、その後乾燥すればよい。塩8の固定化は、例えば、寒天、アガロース、ゼラチンなどのゲル化剤に溶解させた塩を用いて行われてもよい。スポットされた塩溶液の乾燥は、熱乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥などにより行われてもよい。   The hardened oil or wax 9 completely covers the salt so that the salt does not elute during the amplification reaction. Immobilization of the salt 8 may be performed by dissolving the desired salt 8 in the solution, spotting on the salt immobilization region 5, and then drying. The immobilization of the salt 8 may be performed using, for example, a salt dissolved in a gelling agent such as agar, agarose, or gelatin. The spotted salt solution may be dried by a heat drying method, a vacuum drying method, freeze drying, or the like.

硬化油は、例えば、菜種硬化油、大豆硬化油、パーム硬化油、ヒマシ硬化油などであってもよいが、これに限定されるものではない。ワックスは、動物由来、植物由来、石油由来、鉱物由来の天然ワックスでもよく、合成ワックスでもよい。例えば、密蝋、鯨蝋、セラック蝋、カルナバ蝋、木蝋、ライスワックス、キャンデリラワックス、パラフィンワックス、ステアリン酸、マイクロクリスタリンワックス、モンタンワックスおよび/またはオゾケライトなどが使用されてよいが、これに限定されるものではない。   The hardened oil may be, for example, rapeseed hardened oil, soybean hardened oil, palm hardened oil, castor hardened oil, etc., but is not limited thereto. The wax may be an animal-derived, plant-derived, petroleum-derived or mineral-derived natural wax, or a synthetic wax. For example, beeswax, spermaceti, shellac wax, carnauba wax, wood wax, rice wax, candelilla wax, paraffin wax, stearic acid, microcrystalline wax, montan wax and / or ozokerite may be used. Is not to be done.

塩7を被覆する方法は、次のように行われてもよい。塩7が固定化されている位置に、これらの硬化油またはワックス9をスポットする。塩7の漏れ出しを防止するため、塩7の溶液と比較して油性物質、即ち、硬化油またはワックス9のスポット量を多くするのが好ましい。しかしながら、量比については適宜調整すればよい。これら硬化油またはワックス9の融点は増幅温度より高いものが好ましく選択される。増幅時には固形化状態である。さらに増幅後に温度を上げた時に液化する。増幅法によって、最適な増幅温度は異なるため、増幅法によって、適宜、硬化油またはワックス9が選択されればよい。   The method of coating the salt 7 may be performed as follows. These hardened oils or waxes 9 are spotted at the positions where the salt 7 is fixed. In order to prevent leakage of the salt 7, it is preferable to increase the spot amount of the oily substance, that is, the hardened oil or the wax 9, as compared with the salt 7 solution. However, the quantity ratio may be adjusted as appropriate. The hardened oil or wax 9 preferably has a melting point higher than the amplification temperature. It is in a solid state at the time of amplification. Furthermore, it liquefies when the temperature is raised after amplification. Since the optimum amplification temperature differs depending on the amplification method, the hardened oil or wax 9 may be selected as appropriate depending on the amplification method.

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.

基体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。   The material of the substrate 2 may be any material that does not itself participate in the reaction, and may be any material that can perform the amplification reaction there. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal.

DNAチップ1を核酸解析方法に使用する場合、核酸プローブ6、プライマーセット7および被覆された塩7が固定化された少なくとも1面が反応のための液相、例えば、反応液と接触する。例えば、少なくとも核酸プローブ6、プライマーセット7および被覆された塩7が固定化された面に反応液が載せられてもよく、DNAチップ1が反応液を含む容器中に浸漬されてもよい。   When the DNA chip 1 is used in the nucleic acid analysis method, at least one surface on which the nucleic acid probe 6, the primer set 7 and the coated salt 7 are immobilized comes into contact with a liquid phase for reaction, for example, a reaction solution. For example, the reaction solution may be placed on the surface on which at least the nucleic acid probe 6, the primer set 7 and the coated salt 7 are immobilized, or the DNA chip 1 may be immersed in a container containing the reaction solution.

このようなDNAチップ1を使用方法について図1(c)を参照しながら説明する。図1(c)は、図1(a)に示されたDNAチップ1に被覆体10が取り付けられた状態を示す断面図である。   A method of using such a DNA chip 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view showing a state in which the covering 10 is attached to the DNA chip 1 shown in FIG.

被覆体10の基体2への取り付けは、そこに含まれる液体が外部に漏れずに維持されるそれ自身公知の何れの方法を利用してもよい。   The covering 10 may be attached to the substrate 2 by any method known per se in which the liquid contained therein is maintained without leaking to the outside.

被覆体10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てもよい。   The covering 10 is made of, for example, a silicon resin such as silicon rubber and / or a resin such as a fluororesin, and the resin is made of, for example, extrusion, injection molding or stamping and / or, for example, It may be formed by any known resin molding method such as bonding of each member with an adhesive.

被覆体10を基体2に取り付けることにより、被覆体10と基体2の面により反応部を構成することが可能である。この反応部に、被覆体10に任意に開口された注入部(図示せず)から、液体が注入されることにより反応液が供給されてもよい。或いは、被覆体1を鋭利な先端を持つ針で穿孔し、貫通させた後に、針に液体を送ることが可能な注入器によって反応液を注入してもよい。   By attaching the covering body 10 to the base body 2, it is possible to form a reaction part by the surfaces of the covering body 10 and the base body 2. A reaction liquid may be supplied to the reaction part by injecting a liquid from an injection part (not shown) arbitrarily opened in the covering 10. Or you may inject | pour the reaction liquid with the injector which can permeate | transmit the liquid to a needle | hook after piercing | piercing the covering body 1 with the needle | hook with a sharp tip and penetrating.

(3)核酸解析方法
前記の一体化DNAチップ1に検体を注入する。一体化DNAチップ1に保持されていない増幅試薬がある場合には、検体と一緒に注入してもよい。増幅は、公知の増幅法で行い、反応温度も適宜選択することができる。増幅反応中、硬化油またはワックスは固形化しており、塩は内部に保持されている。増幅後、硬化油またはワックスの融点よりも増幅液の温度を高くし、硬化油またはワックスを液化させる。液化した硬化油またはワックスは上層部に移動し、内部の塩がリリースされる。その後、高塩濃度下の至適条件で増幅産物と核酸プローブのハイブリダイゼーションを行う。その後、ハイブリダイズ信号を検出する。得られた結果に基づいて、検体に含まれる被検核酸について配列情報および/または量を解析する。
(3) Nucleic acid analysis method A sample is injected into the integrated DNA chip 1. If there is an amplification reagent that is not held in the integrated DNA chip 1, it may be injected together with the specimen. Amplification is performed by a known amplification method, and the reaction temperature can also be appropriately selected. During the amplification reaction, the hardened oil or wax is solidified and the salt is retained inside. After amplification, the temperature of the amplification liquid is made higher than the melting point of the hardened oil or wax to liquefy the hardened oil or wax. The liquefied hydrogenated oil or wax moves to the upper layer, and the internal salt is released. Thereafter, the amplification product and the nucleic acid probe are hybridized under optimum conditions under a high salt concentration. Thereafter, a hybridizing signal is detected. Based on the obtained results, the sequence information and / or amount of the test nucleic acid contained in the specimen is analyzed.

解析される項目は、例えば、遺伝子発現量の測定、ウイルスおよび/または細菌などに由来する核酸などの定量、多型についての遺伝子型の同定および/または変異の有無の検出などであってよい。しかしながらこれらに限定されるものではない。   Items to be analyzed may be, for example, measurement of gene expression level, quantification of nucleic acids derived from viruses and / or bacteria, identification of genotypes for polymorphisms and / or detection of mutations. However, it is not limited to these.

更に、以下にDNAチップ1を使用する核酸解析方法について説明する。   Further, a nucleic acid analysis method using the DNA chip 1 will be described below.

<検体注入工程>
まず、検体を反応部に注入する。検体液は必要に応じて冷凍、冷蔵しておき、注入前に熱変性をかけてもよい。また、増幅を阻害する物質をトラップする特殊な試薬を加えてもよい。DNAチップに固定化されていない増幅試薬の一部を含有していてもよい。
<Sample injection process>
First, the specimen is injected into the reaction part. The sample solution may be frozen and refrigerated if necessary, and heat-denatured before injection. In addition, a special reagent for trapping a substance that inhibits amplification may be added. A part of the amplification reagent that is not immobilized on the DNA chip may be contained.

<増幅工程>
増幅反応は、何れかの公知のものであればいずれでもよい。例えば、LAMP法、SMAP法、NASBA法、ICAN法、TRC法、SDA法、TMA法、RCA法、PCR法があるがこれに限定されない。核酸プローブとのハイブリ効率を上げるために一本鎖を形成させるように構成されたプライマーを用いてもよい。また、所望に応じて当該増幅反応と同時に、逆転写酵素を用いる逆転写反応を組み合わせて行ってもよい。増幅反応と逆転写反応を同時に行う技術は、それ自身公知の何れの技術を利用してよい。
<Amplification process>
Any known amplification reaction may be used. Examples include, but are not limited to, the LAMP method, the SMAP method, the NASBA method, the ICAN method, the TRC method, the SDA method, the TMA method, the RCA method, and the PCR method. In order to increase the hybridization efficiency with the nucleic acid probe, a primer configured to form a single strand may be used. If desired, a reverse transcription reaction using reverse transcriptase may be performed in combination with the amplification reaction. As a technique for performing the amplification reaction and the reverse transcription reaction at the same time, any technique known per se may be used.

<硬化油、ワックス溶解工程>
増幅反応後、温度を上げることにより、硬化油、ワックスを液化する。増幅温度に近い融点を示す硬化油またはワックスであれば、すぐに液化状態となる。液化状態となった油性物質は、自然と反応槽の上部へ移動するが、移動しない場合には、チップを少し振動させたりしてもよい。さらに塩の溶出を確認するため、塩と共に色素を含有させ、色素の溶出を確認してもよい。
<Hardened oil, wax dissolution process>
After the amplification reaction, the hardened oil and wax are liquefied by raising the temperature. If it is a hardened oil or wax having a melting point close to the amplification temperature, it immediately becomes a liquefied state. The liquefied oily substance naturally moves to the upper part of the reaction vessel, but if the oily substance does not move, the chip may be vibrated slightly. Furthermore, in order to confirm the elution of the salt, a dye may be contained together with the salt, and the elution of the dye may be confirmed.

<ハイブリダイゼーション工程>
ハイブリダイゼーションは、硬化油またはワックス内へ内蔵した塩が十分拡散した状態で行う。反応温度は、適宜設定する。攪拌や振盪などにより、反応効率を高めてもよい。
<Hybridization process>
Hybridization is performed in a state where the salt incorporated in the hardened oil or wax is sufficiently diffused. The reaction temperature is appropriately set. The reaction efficiency may be increased by stirring or shaking.

<洗浄工程>
ハイブリダイゼーション後、DNAチップが洗浄されてもよい。ハイブリダイゼーション後、DNAチップを洗浄するための洗浄液は、イオン強度が0.01〜5の範囲であり、pH5〜9の範囲の緩衝液が好適に用いられる。洗浄液は塩および界面活性剤などを含むことが好ましい。例えば、SSC溶液、Tris−HCl溶液、Tween20溶液、またはSDS溶液などが好適に用いられる。洗浄温度は、例えば10℃〜70℃の範囲で行う。洗浄液は、プローブ固定化基体の表面または核酸プローブを固定化した領域に通過または滞留させる。
<Washing process>
After hybridization, the DNA chip may be washed. A washing solution for washing the DNA chip after hybridization has an ionic strength in the range of 0.01 to 5, and a buffer solution in the range of pH 5 to 9 is preferably used. The cleaning liquid preferably contains a salt and a surfactant. For example, an SSC solution, a Tris-HCl solution, a Tween 20 solution, or an SDS solution is preferably used. The washing temperature is, for example, in the range of 10 ° C to 70 ° C. The washing solution passes or stays on the surface of the probe-immobilized substrate or the region where the nucleic acid probe is immobilized.

<検出工程>
ハイブリダイゼーション工程により生じたハイブリッドの検出は、以下のような蛍光検出方式および電気化学的検出方式を利用することができる。これらの検出方式を利用するためには、それらの検出方式にあった検出デバイスを選択し、用意すればよい。それらの検出デバイスについては後述する。
<Detection process>
Detection of hybrids generated by the hybridization step can utilize the following fluorescence detection method and electrochemical detection method. In order to use these detection methods, a detection device suitable for those detection methods may be selected and prepared. Those detection devices will be described later.

(a)蛍光検出方式
蛍光標識物質を用いて検出する。核酸の増幅工程で用いるプライマーをFITC、Cy3、Cy5、またはローダミンなどの蛍光色素のような、蛍光学的に活性な物質で標識してもよい。或いは、それらの物質で標識したセカンドプローブを用いてもよい。複数の標識物質を同時に使用してもよい。検出装置により、標識された配列または2次プローブ中の標識を検出する。使用する標識に応じて適切な検出装置を用いる。例えば、蛍光物質を標識として用いた場合、蛍光検出器を用いて検出する。
(A) Fluorescence detection method Detection is performed using a fluorescent labeling substance. Primers used in the nucleic acid amplification step may be labeled with a fluorescently active substance such as a fluorescent dye such as FITC, Cy3, Cy5, or rhodamine. Alternatively, a second probe labeled with these substances may be used. A plurality of labeling substances may be used simultaneously. The label in the labeled sequence or the secondary probe is detected by the detection device. Use an appropriate detection device depending on the label used. For example, when a fluorescent substance is used as a label, it is detected using a fluorescence detector.

(b)電気化学的検出方式
当該分野で周知の2本鎖認識物質を用いる。2本鎖認識物質は、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およびポリインターカレーターから選択してよい。更に、これらの2本鎖認識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してもよい。
(B) Electrochemical detection method A double-stranded recognition substance well known in the art is used. The double-stranded recognition substance may be selected from Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalator, bisintercalator such as bisacridine, trisintercalator and polyintercalator. Further, these double strand recognition substances may be modified with an electrochemically active metal complex such as ferrocene or viologen.

2本鎖認識物質は、種類によって異なるが、一般的には1ng/mL〜1mg/mLの範囲の濃度で使用する。この際には、イオン強度が0.001〜5の範囲であり、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いることができる。   The double-stranded recognition substance varies depending on the type, but is generally used at a concentration in the range of 1 ng / mL to 1 mg / mL. In this case, a buffer solution having an ionic strength in the range of 0.001 to 5 and a pH in the range of 5 to 10 can be used.

測定は、例えば2本鎖認識物質が電気化学的に反応する電位以上の電位を印加し、2本鎖認識物質に由来する反応電流値を測定する。この際、電位は定速で印加するか、或いは、パルスで印加するか、或いは、定電位を印加してもよい。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のような装置を用いて電流、電圧を制御してもよい。電気化学的検出は、当該分野で周知の方法によって実施することができる。電気化学的検出を行うためのDNAチップについては以下において説明する。   In the measurement, for example, a potential equal to or higher than the potential at which the double strand recognition substance reacts electrochemically is applied, and the reaction current value derived from the double strand recognition substance is measured. At this time, the potential may be applied at a constant speed, may be applied in pulses, or a constant potential may be applied. The current and voltage may be controlled using devices such as a potentiostat, a digital multimeter, and a function generator. Electrochemical detection can be performed by methods well known in the art. A DNA chip for performing electrochemical detection will be described below.

<検出デバイス>
増幅産物の検出は、上述したようにハイブリダイズ信号を検出することにより行われればよい。そのような検出を行うための検出デバイスとしても上述したような実施形態に従うDNAチップは提供される。例えば、DNAチップの基体は、電流検出型を代表とする電気化学的検出型、蛍光検出型、化学発色型および放射能検出型など、従来公知の何れの種類のマイクロアレイ用の基体であってもよい。
<Detection device>
The amplification product may be detected by detecting the hybridization signal as described above. A DNA chip according to the above-described embodiment is also provided as a detection device for performing such detection. For example, the DNA chip substrate may be any conventionally known microarray substrate such as an electrochemical detection type represented by a current detection type, a fluorescence detection type, a chemical color development type, and a radioactivity detection type. Good.

何れの種類のマイクロアレイも、それ自身公知の方法により製造することが可能である。例えば、電流検出型マイクロアレイの場合、ネガティブコントロールプローブ固定化領域および検出用プローブ固定化領域は、それぞれ異なる電極上に配置されればよい。   Any kind of microarray can be produced by a method known per se. For example, in the case of a current detection type microarray, the negative control probe immobilization region and the detection probe immobilization region may be arranged on different electrodes.

検出デバイスとしてのDNAチップの例を模式図として図2に示す。しかしながら、これに限定するものではない。   An example of a DNA chip as a detection device is shown in FIG. 2 as a schematic diagram. However, the present invention is not limited to this.

図2に示されるように、DNAチップ100は、基体101にプローブ固定化領域102を備える。プローブ固定化領域102に核酸プローブ103が固定化される。このようなDNAチップ100は、当該分野で周知の方法によって製造することができる。基体101に配置されるプローブ固定化領域102の数およびその配置は、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。このようなDNAチップは、蛍光を用いた検出方法のために好適に用いられてよい。   As shown in FIG. 2, the DNA chip 100 includes a probe immobilization region 102 on a base 101. The nucleic acid probe 103 is immobilized on the probe immobilization region 102. Such a DNA chip 100 can be manufactured by a method well known in the art. A person skilled in the art can appropriately change the design of the number and arrangement of the probe immobilization regions 102 arranged on the base 101 as necessary. Such a DNA chip may be suitably used for a detection method using fluorescence.

更なるDNAチップの他の例を図3に示す。図3に示されるDNAチップ200は、基体201に電極202を備える。電極202に核酸プローブ203が固定化されている。電極202は、パット204に接続される。電極202からの電気的情報はパット204を介して取得される。   Another example of a further DNA chip is shown in FIG. A DNA chip 200 shown in FIG. 3 includes an electrode 202 on a base body 201. A nucleic acid probe 203 is immobilized on the electrode 202. The electrode 202 is connected to the pad 204. Electrical information from the electrode 202 is acquired via the pad 204.

このようなDNAチップ200は、当該分野で周知の方法によって製造することができる。基体201に配置される電極202の数およびその配置は、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。さらに、本例のDNAチップは、必要に応じて、参照電極および対極を具備してもよい。   Such a DNA chip 200 can be manufactured by a method well known in the art. The number of electrodes 202 arranged on the base 201 and the arrangement thereof can be appropriately changed by those skilled in the art as needed. Furthermore, the DNA chip of this example may include a reference electrode and a counter electrode as necessary.

電極は、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、ガリウムまたはタングステンのような金属単体およびそれらの合金、或いは、グラファイト、グラシーカーボンのような炭素またはそれらの酸化物または化合物を用いることができるが、それらに限定されない。このようなDNAチップは、電気化学的な検出方法のために好適に用いられてよい。   The electrode is composed of a simple metal such as gold, gold alloy, silver, platinum, mercury, nickel, palladium, silicon, germanium, gallium or tungsten, or an alloy thereof, or carbon such as graphite or glassy carbon, or a material thereof. An oxide or a compound can be used, but is not limited thereto. Such a DNA chip may be suitably used for an electrochemical detection method.

上述のような検出用デバイスに対して、更に、プライマーセットが固定化される。上述のような検出デバイスであるDNAチップの基体の核酸プローブが固定化された位置の近傍にプライマーセットが固定化される。更に、プライマーセット以外の増幅試薬、例えば、酵素、基質、バッファー類が同様に固定化されていてもよい。   A primer set is further immobilized on the detection device as described above. The primer set is immobilized in the vicinity of the position where the nucleic acid probe of the substrate of the DNA chip, which is a detection device as described above, is immobilized. Furthermore, amplification reagents other than the primer set, such as enzymes, substrates, and buffers, may be similarly immobilized.

プライマーセットの固定化は、例えば、プライマーセットを水、バッファーおよび/または有機溶媒に溶かし、得られた溶液をスポットし、その後乾燥することにより行われればよい。乾燥は、例えば、熱乾燥法、真空乾燥法または凍結乾燥法などで行ってよい。プライマーセットおよび各反応試薬の濃度は適宜変えてよく、十分な増幅産物が得られる条件となるように選択されればよい。さらに核酸プローブ近傍に高塩濃度の塩を固定化し、その後、塩を硬化油またはワックスなどの油性物質で被覆する。   Immobilization of the primer set may be performed, for example, by dissolving the primer set in water, a buffer and / or an organic solvent, spotting the obtained solution, and then drying. Drying may be performed by, for example, a heat drying method, a vacuum drying method, or a freeze drying method. The concentration of the primer set and each reaction reagent may be appropriately changed, and may be selected so as to satisfy the conditions for obtaining a sufficient amplification product. Further, a salt having a high salt concentration is immobilized in the vicinity of the nucleic acid probe, and then the salt is coated with an oily substance such as hardened oil or wax.

このようなDNAチップにおいて、増幅反応、ハイブリダイズ反応およびハイブリダイズ信号の検出を連続して行い、それにより核酸解析方法を簡便且つ短時間に精度よく行うことが可能である。   In such a DNA chip, an amplification reaction, a hybridization reaction, and detection of a hybridization signal are continuously performed, whereby the nucleic acid analysis method can be performed simply and accurately in a short time.

また、プローブ固定化領域、プライマー固定化領域および塩固定化領域を基体に予め形成された凹部および/または凸部などにより構成された流路、または基体に被覆体を取り付けることにより形成された空間により構成される反応部において行うことにより、液体の添加および/または排出などの操作がより容易になる。   In addition, a probe immobilization region, a primer immobilization region and a salt immobilization region are channels formed by recesses and / or projections formed in advance on the substrate, or spaces formed by attaching a covering to the substrate. The operation such as addition and / or discharge of liquid becomes easier by carrying out in the reaction section constituted by

3.マルチ核酸反応具
上述のような核酸解析方法は、プライマーなどの増幅試薬を、核酸プローブが固定化された位置の近傍に固定化し、増幅反応からハイブリダイゼーションおよびハイブリダイズ信号の検出までを微小な反応区画でダイレクトに行う方法であってよい。そのようなDNAチップは、そこにおいて複数種類の核酸を同時に反応に供することが可能なマルチ核酸反応具として提供されてもよい。
3. Multi-Nucleic Acid Reactor The nucleic acid analysis method as described above is designed to immobilize an amplification reagent such as a primer near the position where the nucleic acid probe is immobilized, and perform a minute reaction from the amplification reaction to the detection of hybridization and hybridization signals. It may be a method that is performed directly in a section. Such a DNA chip may be provided as a multi-nucleic acid reaction device in which a plurality of types of nucleic acids can be simultaneously subjected to the reaction.

マルチ核酸反応具は、基体と、基体の少なくとも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、複数のプライマー固定化領域のそれぞれと同じ位置またはその近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と、複数のプライマー固定化領域の近傍に複数の塩固定化領域とを備える。それぞれのプライマー固定化領域には、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が種類毎に遊離可能に固定化されている。それぞれのプローブ固定化領域には、増幅産物の少なくとも一部に相補的な配列を含む複数種類の核酸プローブが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。塩固定化領域には、塩とこれを被覆している硬化油またはワックスが固定化されている。   The multi-nucleic acid reaction tool comprises a substrate, a plurality of primer-immobilized regions arranged independently of each other on at least one surface of the substrate, and a plurality of primers arranged at or near the same position as each of the plurality of primer-immobilized regions. And a plurality of salt-immobilized regions in the vicinity of the plurality of primer-immobilized regions. In each primer immobilization region, a plurality of types of primer sets each configured to amplify a plurality of types of target sequences are immobilized in a releasable manner for each type. In each probe immobilization region, a plurality of types of nucleic acid probes containing sequences complementary to at least a part of the amplification product are immobilized for each type so that the hybridized signal can be detected independently. The salt and the hardened oil or wax covering the salt are fixed in the salt fixing region.

即ち、マルチ核酸反応具は、基体と;前記基体の少なくとも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のそれぞれと同じ位置またはその近傍に配置された複数のプローブ固定化領域と;前記複数のプライマーおよびプローブ固定化領域近傍に複数の塩固定化領域と;前記複数のプライマー固定化領域に、遊離可能に種類毎に固定化され、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;前記複数のプローブ固定化領域に、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、前記標的配列の増幅により生じた増幅産物の少なくとも一部に相補的な配列を含む複数種類の核酸プローブと;前記複数の塩固定化領域に固定化され、硬化油またはワックスにより被覆された塩と;を備えてもよい。   That is, the multi-nucleic acid reaction tool comprises: a substrate; a plurality of primer-immobilized regions arranged independently of each other on at least one surface of the substrate; and the same position as or near each of the plurality of primer-immobilized regions. A plurality of arranged probe-immobilized regions; a plurality of salt-immobilized regions in the vicinity of the plurality of primers and the probe-immobilized region; and a plurality of primer-immobilized regions that are releasably immobilized for each type. A plurality of types of primer sets configured to amplify each type of target sequence; and the target immobilized on the plurality of probe immobilization regions for each type so that a hybridization signal can be independently detected A plurality of nucleic acid probes comprising a sequence complementary to at least a part of an amplification product generated by the amplification of the sequence; and immobilized on the plurality of salt-immobilized regions. , A coated salt by hardened oils or waxes; may comprise.

更に、マルチ核酸反応具は、基体と;前記基体の少なくとも1つの面に配置されたプライマー固定化領域と;前記プライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍に配置されたプローブ固定化領域と;前記プライマー固定化領域の近傍に配置された塩固定化領域と;前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定化され、標的配列を増幅するように構成されたプライマーセットと;前記プローブ固定化領域に固定化され、前記標的配列の増幅により生じた増幅産物の少なくとも一部に相補的な配列を含む核酸プローブと;前記塩固定化領域に固定化され、硬化油またはワックスにより被覆された塩と;を備えてもよい。   Furthermore, the multi-nucleic acid reaction tool comprises: a substrate; a primer immobilization region disposed on at least one surface of the substrate; a probe immobilization region disposed at or near the same position as the primer immobilization region; A salt-immobilized region disposed in the vicinity of the primer-immobilized region; a primer set that is releasably immobilized on the primer-immobilized region and configured to amplify a target sequence; and immobilized on the probe-immobilized region A nucleic acid probe comprising a sequence complementary to at least a part of an amplification product generated by amplification of the target sequence; and a salt immobilized on the salt-immobilized region and coated with hardened oil or wax; You may prepare.

<アレイ型プライマープローブチップ>
マルチ核酸反応具の1例であるアレイ型プライマープローブチップを1つの実施形態として図4〜図7を参照しながら説明する。
<Array primer probe chip>
An array type primer probe chip which is an example of a multi-nucleic acid reaction tool will be described as one embodiment 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4(a)および(b)を用いて説明する。図4(a)は、チップ素材の平面図であり、図4(b)は、図4(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 hybridized signal by electrochemical detection will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4A is a plan view of the chip material, and FIG. 4B 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 chip material 111 includes, for example, four electrodes 113a to 113d arranged on a rectangular substrate 112 along the longitudinal direction thereof. Each of the electrodes 113a to 113d has a structure in which a first metal thin film pattern 114 and a second metal thin film pattern 115 are stacked in this order. Each of the electrodes 113a to 113d has a shape in which a large rectangular portion 116 and a small rectangular portion 117 are connected by a thin line 118. The insulating film 119 is covered on the substrate 112 including the electrodes 113a to 113d. The circular window 120 is opened at the insulating film 119 portion corresponding to the large rectangular portion 116. The rectangular window 121 is opened at a portion of the insulating film 119 corresponding to the small rectangular portion 117. The large rectangular portion 116 exposed from the circular window 120a of the electrode 113a functions as the first working electrode 122a. The large rectangular portion 116 exposed from the circular window 120b of the electrode 113b functions as the second working electrode 122b. The large rectangular portion 116 exposed from the circular window 120 c of the electrode 113 c functions as the counter electrode 123. The large rectangular portion 116 exposed from the circular window 120d of the electrode 113d functions as the reference electrode 124. The small rectangular portion 117 exposed from the rectangular window 121 of the electrodes 113a to 113d functions as a prober contact portion.

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 substrate 112 in this order by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method. Subsequently, these metal thin films are sequentially selectively etched using, for example, a resist pattern as a mask, and a first metal thin film pattern 114 and a second metal thin film pattern 115 are stacked in this order, for example, four electrodes 113a to 113a. 113 d is formed along the longitudinal direction of the substrate 112. These electrodes 113 a to 113 d have a shape in which a large rectangular portion 116 and a small rectangular portion 117 are connected by a thin line 118.

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 film 119 is deposited on the substrate 112 including the electrodes 113a to 113d by, for example, a sputtering method or a CVD method. Subsequently, the insulating film 119 portion corresponding to the large rectangular portion 116 of each of the electrodes 113a to 113d and the insulating film 119 portion corresponding to the small rectangular portion 117 are selectively etched using the resist pattern as a mask to form the large rectangular portion 116. A circular window 120 is opened in the corresponding insulating film 119 portion, and a rectangular window 121 is opened in the insulating film 119 portion corresponding to the small rectangular portion 117. Thereby, the above-described chip material 111 is produced.

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 substrate 112 is made of glass or resin such as Pyrex (registered trademark) glass, for example.

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 substrate 112, and is made of, for example, Ti. The second metal thin film is made of, for example, Au.

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 film 119 include a metal oxide film such as a silicon oxide film and a metal nitride film such as a silicon nitride film.

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 film 119 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の構成および製造方法の1例を図5(a)および図5(b)を参照しながら説明する。図5(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5(b)は図5(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 an array-type primer probe chip in which a primer set and a probe nucleic acid are immobilized on the chip material 111 produced in (1) above is shown in FIG. This will be described with reference to FIG. 5A is a plan view of the array-type primer probe chip 1, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line BB of the array-type primer probe chip 1 in FIG. 5A.

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 first working electrode 122a of the electrode 113a formed on the chip material 111 is defined as a first probe immobilization region 201a, and the first probe immobilization region 201a includes a first sequence that includes a complementary sequence of the first target sequence. The probe nucleic acid 202a is fixed. A plurality of the first probe nucleic acids 202a to be immobilized are immobilized as one probe nucleic acid group. Similarly, the second working electrode 122b of the electrode 113b is used as a second probe immobilization region 201b, and a complementary sequence of a second target sequence different from the first target sequence is provided in the second probe immobilization region 201b. The contained second probe nucleic acid 202b is fixed.

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 nucleic acids 202a and 202b to the probe immobilization region 201 include a method for introducing a thiol group at the 3 ′ end into the first probe nucleic acid 202a for the chip material 111 having a gold electrode. .

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 primer immobilization region 203a is disposed in the vicinity of the first working electrode 122a, and the second primer immobilization region 203b is disposed in the vicinity of the second working electrode 122b. The first primer set 204a is fixed on the first primer fixing region 203a, and the second primer set 204b is fixed on the second primer fixing region 203b. Thereby, the array type primer probe chip 1 is produced.

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 primer immobilization region 204b is a second target sequence comprising a sequence different from the first target sequence. Has a sequence designed to amplify.

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 primer immobilization regions 203a and 203b, respectively. For example, the primer set 203 is contained in a liquid such as water, a buffer solution, or an organic solvent. Then, it is dropped, and then, for example, it is left for 10 minutes in the case of room temperature until drying under an appropriate temperature condition such as room temperature.

(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6および図7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 1 produced in said (2) is demonstrated, referring FIG. 6 and FIG.

図6(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6(b)は、図6(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。   6A is a plan view of the array-type primer probe chip 1 in use, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line BB of the array-type primer probe chip 1 in FIG. 6A. It is.

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 primer probe chip 1 of the present embodiment is used, the first working electrode 122a, the second working electrode 122b, the counter electrode 123, the reference electrode 124, and the first primer formed on the electrodes 113a to 113d, respectively. The reaction solution is maintained so that the immobilization region 203a and the second primer immobilization region 203b are included in the same one reaction field. Therefore, the covering 301 is mounted on the array type primer probe chip 1 before using the array type primer probe chip 1. The covering 301 is a rectangular parallelepiped that is hollow and has one surface open. The covering 301 is made of, for example, a silicon resin such as silicon rubber and / or a resin such as a fluororesin, and is made of such a resin by, for example, extrusion molding, injection molding or stamping and / or, for example, It is formed by any known resin molding method such as bonding of each member with an adhesive. After the covering 301 is mounted, the reaction solution 302 is added to the space defined by the array type primer probe chip 1 and the covering 301. The reaction solution 302 includes a template nucleic acid 303.

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 primer probe chip 1 to which the covering 301 is attached, the small rectangular portions 117 exposed from the rectangular windows 121 of the electrodes 113a to 113d are exposed.

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 primer probe chip 1 include, for example, pressure bonding, adhesion with an adhesive, and the like.

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 reaction solution 302 is added after the covering 301 is mounted on the array type primer probe chip 1.

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 primer probe chip 1 and the covering 301 is, for example, that an opening is provided in advance in a part of the covering 301 and the opening Or using a syringe having a sharp tip such as a needle, piercing the covering body 301 with the needle, inserting the needle into a part of the covering body 301, and the like. Is mentioned.

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7に示す。   The reaction solution 302 is used when a sample, an amplification reagent, for example, an enzyme such as a polymerase, a primer, and a substrate such as oxynucleoside triphosphate, which are necessary for forming a new polynucleotide chain, and reverse transcription simultaneously. Includes a reverse transcriptase and its necessary substrates, as well as buffers such as salts to maintain an appropriate amplification environment and an intercalator that recognizes a double stranded nucleic acid such as Hoechst 33258 and generates a signal. including. When the template nucleic acid containing the target sequence to be amplified by the primer set immobilized on the specific primer immobilization region is present in the sample to be examined, the primer immobilization region and the corresponding probe immobilization region are included. An amplification product is formed in the reaction field. This is schematically shown in FIG.

図7(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7(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7(b)は、図7(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6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7(a)および図7(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. 7A schematically shows a state in which an amplification product is formed in the region 401 of the reaction solution 302 that is a reaction field. 7A is a plan view of the array-type primer probe chip 1 in use, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB of the array-type primer probe chip 1 in FIG. 7A. It is. As described above, the sample added in FIG. 6 contained a nucleic acid containing a sequence that can be bound by the second primer set 204b. Therefore, as shown in FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b). The second primer set 204b is released and diffused in the region 401, and after encountering the template nucleic acid 303, an amplification reaction occurs and an amplification product is formed. The amplification product by the second primer set 204b diffuses around the second primer immobilization region 203b and reaches the second probe immobilization region 201b. When the reached amplification product includes the target sequence, the second probe nucleic acid 202b and the amplification product are hybridized to form a double-stranded nucleic acid. The intercalator contained in the reaction solution 302 is combined with this double-stranded nucleic acid to generate a hybrid signal.

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 rectangular portion 117 exposed from each rectangular window 121 of the electrodes 113a to 113d and measuring the current response of an intercalator such as Hoechst 33258.

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.

このようなアレイ型プライマープローブチップにおいて、硬化油またはワックスにより被覆された塩を反応液に含ませてもよい。或いは、チップ素材のプローブ固定化領域およびプライマー固定化領域の近傍に塩を固定化し、それを覆うように硬化油またはワックスを固定化してもよい。これにより、増幅反応およびハイブリダイズ反応を何れもより適した条件において開始および進行することが可能となる。   In such an array type primer probe chip, a salt coated with hardened oil or wax may be included in the reaction solution. Alternatively, salt may be fixed in the vicinity of the probe fixing region and primer fixing region of the chip material, and hardened oil or wax may be fixed so as to cover it. As a result, both the amplification reaction and the hybridization reaction can be started and proceeded under more suitable conditions.

4.アッセイキット
本実施形態は、アッセイキットの形態であってもよい。アッセイキットは、上述の何れかの実施形態のDNAチップを含めばよく、更に、任意に、酵素、基質、バッファー、取扱説明書などを含んでもよい。
4). Assay Kit This embodiment may be in the form of an assay kit. The assay kit may include the DNA chip of any of the above-described embodiments, and may optionally include an enzyme, a substrate, a buffer, an instruction manual, and the like.


例1
硬化油またはワックスを使った塩濃度調節機構について、はじめにチューブを用いて検証を行った。
Example Example 1
The salt concentration adjustment mechanism using hardened oil or wax was first verified using a tube.

<硬化油またはワックスによる塩溶液の被覆>
20×SSC溶液に1.5%寒天および青色色素を添加し、2.8μLずつチューブの底に固定化した。その後、菜種硬化油(融点68℃)、ライスワックス(融点73〜77℃)、キャンデリラワックス(融点68〜72℃)を各々を4μLずつ添加した。図8のa)、b)に示すように油成分である硬化油またはワックスは上層に20×SSC溶液は下層に位置することが確認できた。室温では硬化油は固形化しており、80℃では液化する。
<Coating of salt solution with hardened oil or wax>
1.5% agar and blue dye were added to the 20 × SSC solution, and 2.8 μL each was immobilized on the bottom of the tube. Thereafter, 4 μL each of rapeseed hydrogenated oil (melting point: 68 ° C.), rice wax (melting point: 73-77 ° C.), and candelilla wax (melting point: 68-72 ° C.) were added. As shown in a) and b) of FIG. 8, it was confirmed that the hardened oil or wax as the oil component was located in the upper layer and the 20 × SSC solution was located in the lower layer. The hardened oil is solidified at room temperature and liquefies at 80 ° C.

<増幅>
増幅反応はLAMP法を用いた。鋳型およびプライマーは表1および表2、表1および表2に記載の鋳型A、プライマーセットAを用いた。

Figure 2014060959
<Amplification>
The amplification reaction used the LAMP method. As the template and primer, Template A and Primer Set A described in Tables 1 and 2 and Tables 1 and 2 were used.
Figure 2014060959

Figure 2014060959
Figure 2014060959

増幅反応液の組成は表3に示した。

Figure 2014060959
The composition of the amplification reaction solution is shown in Table 3.
Figure 2014060959

この増幅液を硬化油またはワックスを添加したチューブに注入し、62℃で1時間増幅反応を行った。増幅中、図8のc)に示すように硬化油およびワックスは固形化しており、色素の漏れ出しはなかった。増幅後、全ての液で増幅に伴う白濁が見られた。その後、95℃5分熱をかけると図8のd)に示すように硬化油およびワックスが液化し、保持した塩がリリースされる様子が確認できた。硬化油またはワックスの増幅および検出阻害の有無を確認するため、ポジティブコントロールとして、増幅液のみをチューブで増幅したものも準備した。   This amplification solution was poured into a tube to which hardened oil or wax was added, and an amplification reaction was performed at 62 ° C. for 1 hour. During the amplification, as shown in FIG. 8 c), the hardened oil and the wax were solidified, and the pigment did not leak out. After amplification, white turbidity associated with amplification was observed in all solutions. Thereafter, when heat was applied at 95 ° C. for 5 minutes, it was confirmed that the hardened oil and wax were liquefied and the retained salt was released as shown in FIG. 8 d). In order to confirm the presence or absence of amplification and detection inhibition of the hardened oil or wax, a sample obtained by amplifying only the amplification solution with a tube was also prepared as a positive control.

<チップ検出>
上記で増幅した産物をチップ検出するため、プローブDNA (A)を用意した。また、ネガティブコントロールとして、鋳型Aと無関係な配列を示す核酸プローブを準備した。

Figure 2014060959
<Chip detection>
Probe DNA (A) was prepared for chip detection of the product amplified above. As a negative control, a nucleic acid probe showing a sequence unrelated to template A was prepared.
Figure 2014060959

Figure 2014060959
Figure 2014060959

図3、より具体的には図4に示されるような電気化学的な検出方法のDNAチップを作製した。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。作用極をプローブ固定化領域として使用し、そこに3μMのプローブDNA(A)を100nLスポットし、乾燥させた。同一プローブはそれぞれ4つの電極にスポットした。乾燥後、超純水で洗浄、風乾し、プローブ固定化電極を得た。次にDNAチップに対して被覆体を装着した。被覆体により構成される空間は反応容器として機能する。被覆体はシリコンゴムを用いた。LAMP増幅後の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、その後、被覆体の穴に蓋をした。55℃で10分間静置させて、ハイブリダイゼーションを行った。その後、0.2×SSC溶液に25℃で1分間浸漬して洗浄した。次いで、洗浄液を除去し、挿入剤であるヘキスト33258溶液を75μM含むPIPES緩衝液を注入した。次に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。   A DNA chip for an electrochemical detection method as shown in FIG. 3 and more specifically in FIG. 4 was produced. 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. The working electrode was used as a probe immobilization region, and 100 nL of 3 μM probe DNA (A) was spotted thereon and dried. The same probe was spotted on 4 electrodes each. After drying, it was washed with ultrapure water and air-dried to obtain a probe-immobilized electrode. Next, a covering was attached to the DNA chip. The space constituted by the covering functions as a reaction vessel. Silicon rubber was used for the covering. The solution after LAMP amplification was poured into the reaction vessel from a hole provided in advance in the silicon rubber, and then the hole in the covering was covered. Hybridization was performed by allowing to stand at 55 ° C. for 10 minutes. Then, it was washed by dipping in a 0.2 × SSC solution at 25 ° C. for 1 minute. Next, the washing solution was removed, and a PIPES buffer containing 75 μM Hoechst 33258 solution as an intercalating agent was injected. Next, the potential was swept to the 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 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.

<結果>
試験1は、ポジティブコントロールとして準備したLAMP増幅液をそのまま塩を添加せずに検出した場合、試験2は、20×SSC(終濃度2×SSC)を後から添加して検出した場合、試験3は、20×SSCを菜種硬化油、ライスワックスおよびキャンデリラワックスで被覆して塩濃度調節した場合(終濃度2×SSC)について検出を行った。得られた結果を図9に示す。
<Result>
In Test 1, when the LAMP amplification solution prepared as a positive control was detected without adding salt as it was, Test 2 was detected by adding 20 × SSC (final concentration 2 × SSC) later, and in Test 3 Detected when 20 × SSC was coated with rapeseed hydrogenated oil, rice wax and candelilla wax to adjust the salt concentration (final concentration 2 × SSC). The obtained results are shown in FIG.

塩を添加せずに検出した場合には陽性シグナルが低かった(図9の1)。20×SSCを後から添加した場合(図9の2)と、菜種硬化油(図9の3)、ライスワックス(図9の4)、キャンデリラワックス(図9の5)で塩濃度を調節した場合とではほぼ同程度の高い陽性信号が検出された。これにより、硬化油またはワックスで塩濃度を調節できること、硬化油、ワックスは増幅、検出を阻害しないことが示された。   When detected without adding salt, the positive signal was low (1 in FIG. 9). The salt concentration was adjusted with 20x SSC added later (Fig. 9-2), rapeseed hydrogenated oil (Fig. 9-3), rice wax (Fig. 9-4), and candelilla wax (Fig. 9-5). A positive signal almost as high as that detected was detected. As a result, it was shown that the salt concentration can be adjusted with the hardened oil or wax, and that the hardened oil and wax do not hinder amplification and detection.

例2
塩濃度調節機構一体化DNAチップを用いて増幅から検出までを行い、塩濃度調節機構の有用性を検証した。例1と同様に、鋳型A、プライマーセットA、プローブDNA(A)に加え、鋳型B、プライマーセットB、プローブDNA(B)を準備した。

Figure 2014060959
Example 2
From the amplification to the detection using the DNA chip integrated with the salt concentration control mechanism, the usefulness of the salt concentration control mechanism was verified. In the same manner as in Example 1, in addition to template A, primer set A, and probe DNA (A), template B, primer set B, and probe DNA (B) were prepared.
Figure 2014060959

<塩濃度調節機構一体化DNAチップの作製>
図3、より具体的には図4に示されるような電気化学的な検出方法のDNAチップを作製した。例1と同様の方法でプローブDNA(A)および(B)をそれぞれスポッティングと乾燥により固定化し、プローブ固定化電極を得た。その後、図5に示すように、1.6Uの酵素、200μMのFIP、BIP、F3、B3、LPプライマーを、それぞれ0.1μL、0.1μL、0.0125μL、0.00125μLおよび0.05μLで含む溶液をスポットし、熱乾燥法にて固定化した。このとき、プライマーセットAは核酸プローブAの近傍に、プライマーセットBは核酸プローブBの近傍に固定化した。次に、それぞれの核酸プローブの近傍に20×SSCをスポットし熱乾燥させた。その後、キャンデリラワックスで20×SSCを被覆した。コントロールとして、20×SSCおよびキャンデリラワックスを固定化しない同様のチップを作製した。次にDNAチップに対して被覆体を装着した。被覆体により構成される空間は反応容器として機能する。被覆体はシリコンゴムを用いた。
<Preparation of DNA chip integrated with salt concentration control mechanism>
A DNA chip for an electrochemical detection method as shown in FIG. 3 and more specifically in FIG. 4 was produced. Probe DNAs (A) and (B) were immobilized by spotting and drying in the same manner as in Example 1 to obtain probe-immobilized electrodes. Then, as shown in FIG. 5, 1.6 U enzyme, 200 μM FIP, BIP, F3, B3, LP primer were added at 0.1 μL, 0.1 μL, 0.0125 μL, 0.00125 μL and 0.05 μL, respectively. The solution containing it was spotted and fixed by a heat drying method. At this time, primer set A was immobilized in the vicinity of nucleic acid probe A, and primer set B was immobilized in the vicinity of nucleic acid probe B. Next, 20 × SSC was spotted in the vicinity of each nucleic acid probe and heat-dried. Thereafter, 20 × SSC was coated with candelilla wax. As a control, a similar chip without immobilizing 20 × SSC and candelilla wax was produced. Next, a covering was attached to the DNA chip. The space constituted by the covering functions as a reaction vessel. Silicon rubber was used for the covering.

<増幅>
プライマー、酵素以外の増幅試薬および鋳型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、被覆体の穴に蓋をした後、62℃で1時間増幅反応を行った。鋳型、増幅試薬の濃度は、例1と同様の濃度となるように調製した。その後、95℃5分熱をかけて被覆しているワックスを溶解し、塩をリリース(即ち、溶出)させた。
<Amplification>
A primer, an amplification reagent other than an enzyme, and a template were poured into a reaction container from a hole provided in advance in the silicon rubber, and the hole of the cover was covered. Then, an amplification reaction was performed at 62 ° C. for 1 hour. The concentration of the template and the amplification reagent was prepared to be the same as in Example 1. Thereafter, the coated wax was dissolved by heating at 95 ° C. for 5 minutes to release (ie, elute) the salt.

<検出>
ハイブリダイゼーションおよび検出は例1と同様の条件で行った。
<Detection>
Hybridization and detection were performed under the same conditions as in Example 1.

<結果>
図10に示すように20×SSCおよびキャンデリラワックスで塩濃度を調節する機構を備えたDNAチップ(図10の2)は、塩濃度を調製しない場合(図10の1)と比較して、高い陽性信号が検出された。
<Result>
As shown in FIG. 10, the DNA chip (2 in FIG. 10) having a mechanism for adjusting the salt concentration with 20 × SSC and candelilla wax is compared with the case where the salt concentration is not adjusted (1 in FIG. 10), A high positive signal was detected.

ワックスの使用により、同一の反応場において、増幅反応とハイブリダイズ反応を連続して行うことが可能となることが明らかになった。   It has been clarified that the use of wax enables the amplification reaction and the hybridization reaction to be continuously performed in the same reaction field.

Claims (12)

核酸解析方法であって、
(a)検体と、基体と、標的核酸を増幅するためのプライマーセットと、前記プライマーセットを用いて増幅された産物を検出するための核酸プローブとを準備する工程、
(b)塩を硬化油またはワックスで被覆して塩カプセルを準備する工程、
(c)前記核酸プローブを前記基体の少なくとも1つの面に固定化する工程、
(d)前記核酸プローブと同じ位置またはその近傍にプライマーセットを固定化する工程、
(e)前記検体および前記塩カプセルを含む反応液を前記基体の前記核酸プローブおよび前記プライマーセットと接触させ、増幅反応を行って前記標的核酸を増幅する工程、
(f)前記増幅反応の後に、前記反応液の温度を上昇させて前記硬化油またはワックスを融解し、塩を溶出する工程、
(g)前記増幅反応により得られた増幅産物を前記核酸プローブとハイブリダイゼーションさせる工程、および
(h)工程(g)において生じたハイブリダイズ信号を測定することにより、検体中の標的核酸の有無および/または量を検出する工程、
を具備する方法。
A nucleic acid analysis method comprising:
(A) preparing a specimen, a substrate, a primer set for amplifying a target nucleic acid, and a nucleic acid probe for detecting a product amplified using the primer set;
(B) coating the salt with hardened oil or wax to prepare a salt capsule;
(C) immobilizing the nucleic acid probe on at least one surface of the substrate;
(D) immobilizing a primer set at or near the same position as the nucleic acid probe;
(E) contacting the reaction solution containing the specimen and the salt capsule with the nucleic acid probe and the primer set on the substrate and performing an amplification reaction to amplify the target nucleic acid;
(F) after the amplification reaction, raising the temperature of the reaction solution to melt the hardened oil or wax and eluting the salt;
(G) the step of hybridizing the amplification product obtained by the amplification reaction with the nucleic acid probe, and (h) the presence or absence of the target nucleic acid in the sample by measuring the hybridization signal generated in step (g) Detecting the quantity;
A method comprising:
核酸解析方法であって、
(a)検体と、基体と、標的核酸を増幅するためのプライマーセットと、前記プライマーセットを用いて増幅された産物を検出するための核酸プローブとを準備する工程、
(b)前記核酸プローブを前記基体の少なくとも1つの面に固定化する工程、
(c)前記核酸プローブと同じ位置またはその近傍にプライマーを固定化する工程、
(d)前記核酸プローブの近傍に塩を固定化する工程、
(e)前記固定化された塩に硬化油またはワックスを積層して前記塩を被覆する工程、
(f)前記検体を含む反応液を前記基体の前記核酸プローブ、プライマーセットおよび被覆されたと接触させ、増幅反応を行って前記標的核酸を増幅する工程、
(g)増幅反応の後に、前記反応液の温度を上昇させて前記硬化油またはワックスを融解し、塩類を溶出する工程、
(h)増幅後の産物を核酸プローブとハイブリダイゼーションさせる工程、および
(i)工程(h)において生じたハイブリダイゼーション量を測定することにより、検体中の標的核酸の有無および/または量を検出する工程、
を具備する方法。
A nucleic acid analysis method comprising:
(A) preparing a specimen, a substrate, a primer set for amplifying a target nucleic acid, and a nucleic acid probe for detecting a product amplified using the primer set;
(B) immobilizing the nucleic acid probe on at least one surface of the substrate;
(C) immobilizing a primer at or near the same position as the nucleic acid probe;
(D) a step of immobilizing a salt in the vicinity of the nucleic acid probe;
(E) laminating a hardened oil or wax on the immobilized salt to coat the salt;
(F) contacting the reaction solution containing the specimen with the nucleic acid probe, primer set and coated of the substrate, and performing an amplification reaction to amplify the target nucleic acid;
(G) after the amplification reaction, raising the temperature of the reaction solution to melt the hardened oil or wax and eluting salts;
(H) the step of hybridizing the amplified product with a nucleic acid probe, and (i) the presence or absence and / or amount of the target nucleic acid in the sample is detected by measuring the amount of hybridization generated in step (h) Process,
A method comprising:
請求項1または2に記載の方法であって、前記硬化油またはワックスの融点が増幅温度より高いことを特徴とする方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the hardened oil or wax has a melting point higher than an amplification temperature. 請求項1〜3の何れか1項に記載の方法であって、前記塩が2本の核酸間のハイブリダイズ反応に必要な塩であることを特徴とする方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the salt is a salt necessary for a hybridization reaction between two nucleic acids. 請求項4に記載の方法であって、前記塩が、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、塩化カリウム、酢酸ナトリウムおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される塩であることを特徴とする方法。   5. The method according to claim 4, wherein the salt is a salt selected from the group consisting of sodium chloride, sodium citrate, potassium chloride, sodium acetate and combinations thereof. 請求項1〜5の何れか1項に記載の方法であって、前記基体が流路を備え、前記流路内部が反応部として使用されることを特徴とする方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate includes a flow path, and the inside of the flow path is used as a reaction part. 基体と、
前記基体の少なくとも1つの面に配置されたプライマー固定化領域と、
前記プライマー固定化領域と同じ位置またはその近傍に配置されたプローブ固定化領域と、
前記プライマー固定化領域の近傍であり、プローブ固定化領域とは異なる位置に配置された塩固定化領域と、
前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定化され、標的配列を増幅するように構成されたプライマーセットと、
前記プローブ固定化領域に固定化され、前記標的配列の増幅により生じた増幅産物の少なくとも一部に相補的な配列を含む核酸プローブと、
前記塩固定化領域に固定化され、硬化油またはワックスにより被覆された塩と、
を具備するDNAチップ。
A substrate;
A primer immobilization region disposed on at least one surface of the substrate;
A probe immobilization region disposed at the same position as or in the vicinity of the primer immobilization region;
A salt-immobilized region located near the primer-immobilized region and located at a position different from the probe-immobilized region;
A primer set releasably immobilized in the primer immobilization region and configured to amplify a target sequence;
A nucleic acid probe immobilized on the probe immobilization region and comprising a sequence complementary to at least a part of an amplification product generated by amplification of the target sequence;
A salt fixed in the salt fixing region and coated with hardened oil or wax;
A DNA chip comprising:
請求項7に記載のDNAチップであって、前記硬化油またはワックスの融点が増幅温度より高いことを特徴とするDNAチップ。   8. The DNA chip according to claim 7, wherein a melting point of the hardened oil or wax is higher than an amplification temperature. 請求項7または8に記載のDNAチップであって、前記塩が2本の核酸間のハイブリダイズ反応に必要な塩であることを特徴とするDNAチップ。   The DNA chip according to claim 7 or 8, wherein the salt is a salt necessary for a hybridization reaction between two nucleic acids. 請求項9に記載のDNAチップであって、前記塩が、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、塩化カリウム、酢酸ナトリウムおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される塩であることを特徴とするDNAチップ。   The DNA chip according to claim 9, wherein the salt is a salt selected from the group consisting of sodium chloride, sodium citrate, potassium chloride, sodium acetate, and combinations thereof. 請求項7〜10の何れか1項に記載のDNAチップであって、前記基体が流路を備え、前記流路内部が反応部として使用されることを特徴とするDNAチップ。   The DNA chip according to any one of claims 7 to 10, wherein the substrate includes a flow path, and the inside of the flow path is used as a reaction part. 請求項1〜6の何れか1項に記載の核酸解析法に使用するためのアッセイキットであって、請求項7〜11の何れか1項に記載のDNAチップ、酵素、基質および緩衝剤を含むアッセイキット。   An assay kit for use in the nucleic acid analysis method according to any one of claims 1 to 6, wherein the DNA chip, enzyme, substrate and buffer according to any one of claims 7 to 11 are used. An assay kit comprising.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017169449A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社東芝 Method for detecting nucleic acid

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