JP2015111150A - 検体の前処理方法、および生体関連物質の測定方法 - Google Patents

検体の前処理方法、および生体関連物質の測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 測定に供される検体の中から夾雑物を予め除去することができる前処理方法、および当該前処理された検体を用いる測定方法を提供することを目的とする。【解決手段】 生体関連物質測定装置は、検体を収容する検体収容部と、検体から生体関連物質を捕捉する捕捉粒子を収容する第1収容部と、生体関連物質の検出用試薬を収容する第2収容部と、前記検体を検体収容部に分注する分注機構、前記検体と捕捉粒子とを混合して検体から生体関連物質を抽出する機構とを備える。【選択図】 図35

Description

本発明は、生体関連物質を含有する検体を測定に供する前に前処理する方法、および検
体中の生体関連物質の測定システムに関するものである。
モノクローナル抗体作製法が確立されて以来、検体中から目的の生体関連物質を測定す
る方法として、エンザイムイムノアッセイなどの免疫学的測定法が主要な測定法となって
いる。このような免疫学的測定法は、高い特異性を有するために直接測定が可能となり、
また、高感度に測定することができる。そして近年、これらの測定法は、採取した検体の
セット後から測定結果を得るまで測定システムによって自動化されている。また、測定を
より迅速化するため、従来よりも固相化抗体やコンジュゲートの濃度を高めた試薬が開発
されている。しかしながら、より高濃度の試薬を使用することで、従来測定時に関係しな
かった非特異的反応が生じることが多くなった。
非特異的反応の原因として、対象物質の多様性、免疫類似物質の存在、抗原の多様性、
さらに抗体の多様性が考えられる。免疫学的測定系には種々の非特異的反応を起こす物質
として、IgA、IgM、IgG型の異好抗体(異種動物間で反応する抗体:HAMA、
抗BSA抗体など)、生体成分(例えば、リウマチ因子、クリオグロブリン、Mタンパク
質など)が存在し、免疫学的測定において非特異的反応の結果として偽陽性を示す場合が
ある(非特許文献1、2、3参照)。さらに、細菌の表面には糖鎖などの癌関連抗原が存
在することから、細菌に感染した症例では、癌に罹患していないにも関わらず、癌の検査
において偽陽性を示すことが少なくない。さらに、癌患者において臓器を摘出する際の術
中の細菌感染などによる非特異的反応により偽陽性を示すこともある。
また、妊娠時や肝臓、腎臓等の疾病罹患時に非特異的反応が生じることが多い。さらに
、近年開発されている多くの試薬にリコンビナント抗原が使用されているが、これらリコ
ンビナント抗原の作製の際に使用されている細菌成分の存在により、これら細菌に対する
抗体が測定系に影響を与えることも知られている。一般に、免疫学的測定を行う際にこれ
ら非特異的反応物質に対する阻害物質が加えられるが、試薬中に加えられる量には限度が
あるため必ずしも十分満足な阻害効果を得られるわけではない。このため、現在使用され
ている測定システムでは、非特異的反応因子を除去することが困難であり、非特異的反応
を十分に阻害して測定することは困難である。
特表平5−506930号公報 特開平8−262024号公報 特開昭60−256057号公報 特開平8−62224号公報 国際公開第2005/008255号
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、測定に供される検体の中から夾雑物を
予め除去することができる前処理方法、および当該前処理された検体を用いる測定方法を
提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、検体を前処理した後に測
定を行うことにより高感度に生体関連物質を測定できることを見出し、本発明を完成する
に到った。即ち本発明は、
検体中の生体関連物質の測定システムであって、
検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化する物質、ま
たは検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体と、
生体関連物質の検出用試薬が固定された担体、および生体関連物質の検出用試薬を固相
化してなる担体から選ばれる第2担体とを備えたことを特徴とするものである。
本発明においては、生体関連物質は、抗原もしくは抗体であるか、または核酸であって
よい。
また、検体中の夾雑物は、非特異的反応因子であってもよく、非特異的反応因子は、免
疫グロブリン、Mタンパク質、異好抗体およびリウマチ因子からなる群から選択される少
なくとも1つであってもよい。
第1担体としては、例えば、磁性粒子、ゲル、樹脂およびメンブレンからなる群から選
択される少なくとも1つが挙げられる。また、この磁性粒子は分注ノズルに装着される分
注チップ内に収容可能であることが好ましく、この場合、この磁性粒子を用いて分注チッ
プ内で分離、洗浄、懸濁などの処理を行うことが好ましい。
また、生体関連物質の検出用試薬は、前記生体関連物質に対する標識抗原若しくは標識
抗体、または前記生体関連物質の増幅用プライマーおよびプローブを含むものであること
が好ましい。
本発明の1つの態様では、検出用試薬の固相化は凍結乾燥により実行することが好まし
い。
また、検体、第1担体、および第2担体は、それぞれ別個のウェルまたはチップなどの
収容部に収容することが好ましい。
さらに、本発明のシステムは、検体を収容する収容部(ウェルまたはチップ)と、第1
担体が収容された収容部と、第2担体が収容された収容部と、を略直線状に配列したこと
を特徴とする。
また、本発明のシステムは、検体を収容する検体収容部と、第1担体が収容された収容
部と、第2担体が収容された収容部と、を一体的にカートリッジ化したことを特徴とする
上記システムにおいて、収容部は密閉可能とすることが好ましい。
さらに、本発明のカートリッジは、検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質
、該夾雑物を不活性化する物質、または検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物
質が固定された第1担体を予め収容した収容部と、生体関連物質の検出用試薬が固定され
た担体、および生体関連物質の検出用試薬を固相化してなる担体から選ばれる第2担体を
収容した収容部と、検体を収容する検体収容部と、を備えたことを特徴とする。
上記カートリッジにおいて、第1担体は磁性粒子であることが好ましい。
また、このカートリッジにおいて、固相化は凍結乾燥により実行することが好ましい。
このカートリッジにおいて、収容部は密閉可能なものであってもよい。
さらに、このカートリッジは、検体を収容する検体収容部と、第1担体が収容された収
容部と、第2担体が収容された収容部と、を略直線状に配列したことを特徴とする。
本発明の前処理方法は、検体中の生体関連物質を測定する前の検体の前処理方法であっ
て、検体中に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化する物質
、または検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体を用い
て前記検体を処理する工程を含むことを特徴とするものである。
さらに、本発明の前処理方法は、生体関連物質の検出用試薬が固定された担体、および
生体関連物質の検出用試薬を固相化してなる担体から選ばれる第2担体を調製する工程を
さらに含むことを特徴とする。
なお、上記前処理方法において、生体関連物質は、抗原もしくは抗体、または核酸であ
ってもよい。
夾雑物としては、例えば、非特異的反応因子が挙げられる。
また、非特異的反応因子は、免疫グロブリン、Mタンパク質、異好抗体、およびリウマ
チ因子からなる群から選択される少なくとも1つであってもよい。
第1担体としては、例えば、磁性粒子、ゲル、樹脂およびメンブレンからなる群から選
択される少なくとも1つが挙げられる。
また、生体関連物質の検出用試薬は、前記生体関連物質に対する標識抗原若しくは標識
抗体、または前記生体関連物質の増幅用プライマーおよびプローブを含むものであること
が好ましい。
また、この前処理方法においては、固相化は凍結乾燥により実行することが好ましい。
さらに、本発明においては、前処理された検体を測定デバイスに供して、検体中の生体
関連物質を測定してもよい。
また、測定は免疫学的測定または核酸増幅法による測定であることが好ましい。
核酸増幅法としては、例えば、PCR法、または等温増幅法が挙げられる。核酸の増幅
時には、ミネラルオイル等の疎水性流体によって、標的核酸含有溶液と増幅試薬との混合
物をウェルやチップなどの収容部内にシール(封止)することが好ましい。
本発明において、検体の前処理と、この処理された検体の測定とは連続して実行するこ
とができる。
さらに本発明の核酸増幅装置では、
(a) 検体を収容する検体収容部と、
(b) 検体から標的核酸を捕捉する捕捉粒子を収容する第1収容部と、
(c) 標的核酸の検出用試薬を収容する第2収容部と、
(d) 前記検体を検体収容部に分注する分注機構、前記検体と捕捉粒子とを混合して検体
から標的核酸を抽出する機構、および前記抽出された標的核酸と検出用試薬とを混合する
機構と、
(e) 前記第2収容部に標的核酸と検出用試薬との混合流体よりも比重の小さい疎水性流
体を注入する機構、前記各収容部を覆う蓋を脱着させる機構、標的核酸を蛍光させるため
の照射光を投射する機構および該照射光を受けた標的核酸からの光を受けて標的核酸を検
出する機構、並びにこれらの機構を組み合わせた機構からなる群から選ばれるいずれかの
機構とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、極めて高感度に生体関連物質を測定することができる。
従来の検体の測定システムでは、夾雑物が検体から十分に除去されずに生体関連物質の
測定が行われたが、本発明により、夾雑物を除去することができ、生体関連物質の測定感
度を高めることが可能となる。また、本発明により、検体の前処理、および前処理された
検体の生体関連物質の測定を自動的かつ連続的に行うことができる。さらに、従来は夾雑
物の介入を避けるために測定用の検体に夾雑物を失活させる試薬を手動で添加する必要が
あったが、本発明によりこのような試薬を手動で添加する必要はなく極めて簡便に測定結
果を取得することが可能となる。
第1担体と第2担体との組み合わせを例示した説明図である。 夾雑物に対して親和性を有する物質が固定された第1担体を用いて夾雑物を除去する態様を概略的に説明する説明図である。 夾雑物を分解する物質によって夾雑物を分解する態様を概略的に示した説明図である。 生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体を用いて生体関連物質を抽出する態様を概略的に説明する説明図である。 生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第2担体を用いて生体関連物質を抽出し標識化する態様を概略的に説明する説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いた前処理から検体に含まれる抗原の検出までの全工程を概略的に示した説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定された担体を用いた前処理から検体に含まれる抗原の検出までの全工程を概略的に示した説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて行われる夾雑物の除去処理を説明する説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートである。 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラムを用いて行われる夾雑物の除去処理を説明する説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラムを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートである。 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたメンブレンを用いて行われる夾雑物の除去処理を説明する説明図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたメンブレンを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートである。 還元剤が固定されたゲルを用いて行われる夾雑物の除去処理を説明する説明図である。 還元剤が固定されたゲルを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートである。 核酸と親和性を有するプローブが固定された磁性粒子を用いて行われる抽出処理を説明する説明図である。 核酸と親和性を有するプローブが固定された磁性粒子を用いて行われる核酸抽出処理のフローチャートである。 抗原に対する抗体が固定された磁性粒子、抗原に対する抗体が固定されたプレート、抗原に対する抗体が固定されたビーズを模式的に説明する説明図である。 第2担体を用いて抗原を捕捉し標識化して検出する態様について概略的に説明する説明図である。 磁性粒子を用いて行われる免疫学的測定を説明する説明図である。 抗原分別固定チューブを用いて行われる免疫学的測定を説明する説明図である。 測定システムを機能的にまとめたブロック図である。 非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて前処理が実行された後に続けて免疫学的測定を実行する際のフローチャートである。 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラムを用いて前処理が実行された後に続けて免疫学的測定を実行する際のフローチャートである。 前処理用の磁性粒子や基質役を予め収容したカートリッジを利用する測定システムの概略図である。 カートリッジを利用する測定システムの作動形態について概略的に説明する説明図である。 カートリッジを利用する測定システムの前処理工程について示した説明図である。 カートリッジを利用した測定工程について示した説明図である。 別形態のカートリッジについて概略的に説明する説明図である。 検体からの核酸の抽出から第2担体の調製までの前処理工程を概略的に示した説明図である。 ライン状に並べられた複数のウェルが12列並べられた処理部について概略的に説明する説明図である。 測定システムを機能ごとに図示した機能ブロック図である。 測定システムで実行される処理工程を示したフローチャートである。 カートリッジを利用して核酸を前処理することができる測定システムの概略図である。 マスターミクスチャを収容したウェルをカートリッジの長手方向に沿って一部切断したカートリッジの斜視断面図である。 測定サンプルが収容されたウェルとマスターミックスが収容されたウェルとをカートリッジ本体から分離する態様について説明する説明図である。 ライン状に並べられた複数のウェルを用いて核酸の検出を実行する態様について説明する説明図である。 ウェルが配列された複数の処理ラインを有するカートリッジと、このカートリッジ上を処理ラインに沿って移動するノズルユニットとを示した斜視図である。 ポンピング開口と、トリガー光照射用光ファイバと、検出用のレンズとを備えたノズルユニット先端部の斜視図である。 ノズルユニット先端部を、光ファイバの延伸方向と平行な平面で切断した断面図である。 核酸検出装置を機能ブロックごとにまとめた機能ブロック図である。 ポンピング開口と、トリガー光照射用光ファイバと、検出用のレンズとを備えたノズルユニットを1本だけ備えた核酸検出装置を概略的に示した斜視図である。 処理ラインごとに備えられた分注用のノズルと単一の核酸検出器とを別個に備えた核酸検出装置の要部を示した斜視図である。 処理ラインごとに核酸の検出器を備えた核酸検出装置の斜視図である。 分注用のノズルの外部に、光ファイバを備えた態様について示した断面図である。 単一の検出器と、この検出器に各検出用ウェルを選択的に対応させる切り替え装置と、を備えた核酸検出装置の概略を示した説明図である。 血清へのAFPの添加に基づく、AFP値を求めるための標準曲線を示したグラフである。 PBS緩衝液へのAFPの添加に基づく、AFP値を求めるための標準曲線を示したグラフである。
1.概要
本発明は、検体中の標的物質を測定するため、機能の異なる複数種類の担体を利用した
検体の測定システムおよび検体の前処理方法に関するものである。本発明の測定システム
は、生体関連物質を含有した検体に対して用いることができ、機能の異なる複数の担体を
用いて検体を処理して標的である生体関連物質の測定を高い精度で実行するものである。
機能の異なる複数の担体としては、例えば、検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有す
る物質、夾雑物を不活性化する物質、または検体中の生体関連物質に対して親和性を有す
る物質が固定された第1担体と、生体関連物質の検出用の試薬が固定された担体、および
生体関連物質の検出用の試薬を固相化してなる担体から選ばれる第2担体とを用いること
ができる。「親和性を有する」とは物質(物質A、B)同士の相互間で化学的または物理
的に相互作用して結びつきが強まることを意味する。また、「不活性化する」とは、保有
する機能を呈さないようにすることを意味する。物質Aと、物質Aに対して親和性を有す
る物質Bとの組み合わせとして、例えば、抗原と抗体、リガンドと受容体、核酸とその相
補鎖などが挙げられる。夾雑物を除去するための第1担体としては、例えば、非特異的反
応因子に対する抗体が固定された物質(磁性粒子、カラム、濾材、高分子材料など)を備
えたものが挙げられる。また、夾雑物を分解するための第1担体としては、例えば、非特
異的反応因子を分解する還元剤を備えたものが挙げられる。また、生体関連物質を抽出す
るための第1担体としては、例えば、生体関連物質である核酸と親和性を有するプローブ
が固定された磁性粒子などが挙げられる。これら例示した第1担体を用いることで、検体
からの夾雑物の除去や検体からの生体関連物質の抽出を実行することができる。
図1に示すように、第1の担体として、検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する
物質が固定された担体、夾雑物を不活性化する物質が固定された担体、または検体中の生
体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された担体の3種が挙げられ、第2担体と
して、生体関連物質の検出用の試薬が固定された担体、生体関連物質の検出用の試薬を固
相化してなる担体の2種が挙げられ、このため第1担体と第2担体との組み合わせは少な
くとも6通り考えられ、これらの組み合わせを用いて検体を処理することで様々な処理態
様を形成することができる。
図2〜5に本発明のシステムにおける原理の概略的な説明図を示す。例えば、図2に示
すように、第1担体として、検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質が固定さ
れた担体を用いて検体を処理することにより担体が夾雑物を捕捉し、この担体を回収(除
去)することにより検体から夾雑物を除去できる。また、図3に示すように、第1担体と
して、検体に含まれる夾雑物を不活性化する物質(不活化物質)が固定された担体を用い
ることにより検体中の夾雑物を分解することができ、これにより結果的に検体から夾雑物
を除去することができる。生体関連物質の取得後、第2担体として、生体関連物質検出用
の試料が固定された担体を用いることにより、検体中の生体関連物質を検出することがで
きる。また、図4に示すように、第1担体として、検体中の生体関連物質に対して親和性
を有する物質が固定された担体を用いることで検体から生体関連物質のみを抽出すること
ができ、生体関連物質の測定時などにおける夾雑物による阻害を防止することができる。
本発明においては、図1に示したように、上記に例示した担体以外の第1、第2担体の
組み合わせも可能であり、それぞれの組み合わせに応じて異なる処理を検体に対して実施
することができる。また、夾雑物と親和性を有する物質が固定された第1担体を用いた後
、さらに生体関連物質と親和性を有する物質が固定された第1担体を用いて検体を処理し
てもよい。
第1担体を用いて生体関連物質が取得された後、第2担体を用いて生体関連物質を測定す
ることができる。第1担体は、検体中の生体関連物質の高純度化または抽出などを行うた
めの担体であり、本発明の前処理に使用される担体である。第2担体は、生体関連物質を
検出するための測定試薬が固定された、または固定化されてなる担体である。本発明にお
いては、第2担体を調製せずに別途試薬と反応させて測定工程を実施することも可能であ
るが、装置による全自動化を行うことを考慮すると、第2担体を予め調製しておくことが
好ましい。また、第2担体だけでなく第1担体も予め調製しておくことでさらに高い効率
で利便性の高い作業を実現できる。
図5に示すように、生体関連物質と親和性を有する物質(親和性物質)が固定された第
2担体を生体関連物質に結合させ、さらに、標識化物質が固定された第2担体を生体関連
物質に結合させて生体関連物質を検出する。なお、生体関連物質と親和性を有する第1担
体を用いた場合は、生体関連物質と親和性を有する第2担体の使用を省略可能な場合があ
り、この場合は第1担体を用いた処理が実施された検体に対して標識化物質が固定された
第2担体を直ちに使用することができる。
また、本発明の前処理方法は、検体中の生体関連物質を測定する前の検体の前処理方法
であって、検体中に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化す
る物質、または検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体
を用いて前記検体を処理する工程を含むことを特徴とする。この前処理は、検体中に含ま
れる夾雑物を除去すること、および検体中に含まれる生体関連物質を抽出または精製する
ことのいずれをも意味するものである。
さらに、本発明の前処理には、生体関連物質と親和性を有する物質、および/または生
体関連物質を標識化する物質が固定された第2担体を調製する工程を含めることができる
。第2担体の調製は、第1担体による処理と同時にまたは時期を前後して行うことができ
る。生体関連物質が抗原または抗体の場合には、後の測定工程で抗体または抗原を標識化
して検出するための準備が整い、また生体関連物質が核酸の場合には、後の工程で核酸を
標識化して検出するための準備が整うこととなる。
以上に述べたような前処理を実行した後に、測定工程が実行される。測定対象である生
体関連物質が抗原または抗体である場合、第1担体として、検体中の夾雑物と親和性を有
する物質が固定された磁性粒子、ゲル、メンブレンなどの保持体が挙げられ、第2担体と
して、当該抗原に対する抗体が固定された物質(磁性粒子、ビーズなど)が挙げられる。
また、生体関連物質がDNA、RNAなどの核酸の場合では、第1担体として検体中のD
NA/RNAと親和性を有する物質が固定されたものが挙げられ、第2担体として、抽出
、分離または精製されたDNA/RNAの特定の塩基配列部分を増幅測定するために必要
な反応試薬(プローブ、プライマー、マスターミクスチャ等)が固相化されたものが挙げ
られる。
さらに具体的には、例えば、生体関連物質が腫瘍マーカー(例えばCA19−9)の場
合、測定時における偽陽性反応を防止するために、第1担体として、反応阻害物質となる
IgMなどを除去するための夾雑物と結合する物質(例えば、IgM抗体)を固定した担
体(磁性粒子または非磁性固体)が使用される。そして、第2担体として、腫瘍マーカー
抗体(例えば抗CA19−9抗体)を固定した磁性または非磁性固体が使用される。測定
は、第2担体が含まれる容器に、第1担体を用いて処理された生体関連物質(上記例では
CA19−9)および基質溶液を加えて測定する。
また、測定対象の生体関連物質が核酸(例えばインフルエンザウイルスRNA)の場合
、第1担体として、ウイルスRNAの抽出、分離または精製を行うための磁性粒子が使用さ
れ、第2担体として、上記抽出、分離または精製されたRNAの特定の塩基配列部分をPC
Rその他増幅測定するために必要な反応試薬を備えた担体が使用される。測定は、第2担
体が含まれる容器に、第1担体を用いて処理された生体関連物質(上記例ではインフルエ
ンザウイルスRNA)および増幅用反応試薬を加えて行う。
本発明は1つの態様において、このような検体中の非特異的反応因子を除去する処理、
生体関連物質と親和性を有する、および/または生体関連物質を標識化する物質が固定さ
れた第2担体を調製する処理を1つの装置で連続して行うものである。これを実現した装
置を、本発明では測定システムという。
図6に示すように、測定システムでは、前処理工程として、生体関連物質を含有する検
体の処理工程、例えば夾雑物を除去する工程と、第2担体を調製する工程とが実行され、
検体中の生体関連物質を検出する工程は、検体中の生体関連物質を標識化する標識化反応
工程と標識化された生体関連物質を測定する測定工程とを有する。従って、測定システム
では、大別して(i)第1担体を用いた検体の処理工程、(ii)第2担体の調製工程、
(iii)前処理後に行われる測定工程、の3つの工程が実行され、基本的には(i)の
工程を前処理という。ただし、(ii)の工程を(i)の工程と合わせて前処理工程とす
ることができる。(i)の工程は、測定対象の生体関連物質の高純度化または抽出を行う
試験管内環境を整える処理であり、(ii)の工程は生体関連物質を検出するための試薬
が含まれる試験管内環境を整えるものと理解することができ、検体中の生体関連物質を測
定可能にするための、いわばサンプルおよびサンプル測定試薬の準備工程を意味する。図
6は第2担体の調製を前処理工程に含めて表示したものである。
第1担体を用いて検体を処理する工程は、夾雑物の除去工程、生体関連物質の高純度化
または抽出工程を意味する。この工程は第2担体の調製に合わせて適宜選択することがで
きる。例えば、(a)磁性粒子を利用して所望の生体関連物質を選択的に収集する手法、
(b)所望する複数種類の生体関連物質を同時に収集する手法などが可能である。検出の
対象である生体関連物質が抗原または抗体などのタンパク質の場合は、主として、(1)
非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を利用して非特異的反応因子を捕捉
除去する手法、(2)非特異的反応因子に対する抗体が固定されたアフィニティゲルを利
用して非特異的反応因子を捕捉除去する手法、(3)非特異的反応因子に対する抗体が固
定されたフィルタを利用して非特異的反応因子を捕捉除去する手法、(4)非特異的反応
因子に対する抗体が固定されたプラスチック担体を利用して非特異的反応因子を捕捉除去
する手法、および(5)還元剤が固定されたゲルを用いて非特異的反応因子を分解する手
法、などの態様がある。また、生体関連物質がDNAやRNAなどの核酸の場合は、標的
核酸と結合可能なプローブが固定された磁性粒子を用いて標的核酸を抽出する手法などが
ある。
本発明の測定システムは、前処理工程に引き続き連続的に免疫学的測定または核酸測定
などの測定を実行することができる。測定システムは、ノズル、分注チップであるピペッ
トチップ、複数のウェルが配列されたウェルプレート等の収容部、ポンプ機構等を備える
。収容部は、磁性粒子液、洗浄液、酵素標識液、基質液等を収容できる。ピペットチップ
移動時の動きはモータやモータコントローラ等によって自動制御することができる。ウェ
ルの材質は検出方法に鑑みて適宜選択するとよい。例えば、CLIA検査やCLEIA検
査の場合は、相互の発光影響を受けない不透明な材質で形成し、EIA(ELISA)検
査の場合は、透過光を扱う関係上、透明な材質で形成するとよい。なお、後述するが、非
特異的反応因子を捕捉する磁性粒子とは、例えば、非特異的反応因子に対する抗体を表面
に固定でき、B/F分離(結合体と非結合体との分離)等を行うための磁性物質をいう。
図6は、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたアフィニティゲルを利用して非特
異的反応因子を捕捉除去する手法を用いて検体を処理し、次いで磁性粒子を利用して所望
の生体関連物質を選択的に収集する手法を用いて生体関連物質の標識化を行うプロセスの
全体を示すものである。但し、第2担体の調製は、図6に示す順序でなくてもよく、夾雑
物の除去工程中または除去工程前でもよい。図6に示した態様とは別の処理を行った場合
については、図7に示した。図7は、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒
子を利用して非特異的反応因子を捕捉除去する手法を用いて検体の前処理を実行し、次い
で磁性粒子を利用して所望の生体関連物質を選択的に収集する手法を用いて生体関連物質
の検出を行うプロセスの全体を示すものである。測定対象である生体関連物質が核酸の場
合は、検体中の標的核酸を測定する工程の前に、第1担体を用いて核酸を抽出する工程が
実行される。以下に、前処理工程、および測定工程等の各工程等についてさらに詳しく説
明する。
2.生体関連物質および検体
本発明において「生体関連物質」とは、測定工程における検出の対象となりうる物質で
あって、微生物、ウイルス、細胞、核酸、多糖、単純タンパク質、複合タンパク質、低分
子などのあらゆる生体物質を意味する。
微生物には真菌および真正細菌および古細菌が含まれる。真菌としては、例えば、サッ
カロマイセス属、アスペルギルス属、カンジダ属に属する微生物などが挙げられる。真正
細菌としては、例えば、マイコバクテリウム属、エッシェリヒア属、バチルス属、リステ
リア属、ビブリオ属、サルモネラ属、シュードモナス属、スタフィロコッカス属、マイコ
プラズマ属、リケッチア属、クラミジア属などに属する微生物が挙げられる。古細菌とし
ては、例えば、サーモプラズマ属、ハロバクテリウム属、メタノバクテリウム属に属する
微生物などが挙げられる。具体的には、サッカロマイセス・セレビシエ種、アスペルギル
ス・ニデュランス種、カンジダ・アルビカンス種、マイコバクテリウム・ツベルクローシ
ス種、マイコバクテリウム・アビウム種、マイコバクテリウム・イントラセルラー種、マ
イコバクテリウム・カンサシー種、エッシェリヒア・コリ種 、バチルス・セレウス種、
バチルス・アンスラシス種、リステリア・モノサイトゲネス種、ビブリオ・パラヘモリテ
ィカス種、ビブリオ・コレラ種、サルモネラ・チフス種、シュードモナス・エレギノーサ
種、スタフィロコッカス・アウレウス属、マイコプラズマ・ニューモニア種、リケッチア
・プロワツェキイ種、クラミジア・トラコマチス種などを例示し得る。
ウイルスとしては、例えば、アデノウイルス科、バクテリオファージ科、レトロウイル
ス科に属するウイルスなどが挙げられる。具体的には、アデノウイルス、T7様ウイルス
、B型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、ノロウイルス、ヒトロ
タウイルス、インフルエンザウイルスなどを例示し得る。細胞は動物細胞、植物細胞、昆
虫細胞のいずれも含まれる。核酸としては、DNA、RNA、人工核酸などが挙げられる。多糖
としては、デンプン、グリコーゲン、キチン、カラギーナンなどが挙げられる。タンパク
質としては、抗原、抗体、酵素、色素タンパク質その他ポリペプチドなどが挙げられる。
低分子としては、ヌクレオチド三リン酸またはデオキシヌクレオチド三リン酸などのヌク
レオチド、グルコースまたはガラクトースなどの糖、グルタミン酸またはリジンなどのア
ミノ酸、フルオロセインまたはエチジウムブロマイドなどの色素、エピネフリンまたはペ
プチドホルモンまたはステロイドなどのホルモンが挙げられる。但し、上記生体関連物質
は例示であり、これらの物質に限定されるものではない。検体はこれらの生体関連物質を
含む限り特に限定されるものではなく、例えば、(i) 痰、喀痰、唾液、口腔洗浄液、胃
液、胸腔洗浄液、血液、血清、血漿、糞便、尿、髄液、精液等の臨床材料、(ii) 細胞
溶解液、組織溶解液、細胞培養物、組織培養物等の生物材料、(iii) 家庭排水、工業
排水などの排水、(iv) 海洋水、河川水、池水、湖水、地下水などの環境水、(v) 飲用
水、食物等洗浄液、および生体関連物質が存在し得る道具の洗浄用液、が検体に含まれる
。「生体関連物質が存在し得る道具の洗浄用液」とは、生体関連物質の存在を確認したい
箇所を拭き取った道具の洗浄用液、または生体関連物質の存在を確認したい箇所を洗い流
した洗浄用液を意味し、例えば、調理用包丁の洗浄液、拭き取りクロス(台布巾)で物を
拭き取った後の洗浄用液などが挙げられる。
本発明において、夾雑物の除去処理によって除去される非特異的反応因子は、処理対象
となる検体に応じて種々考えられるが、検体として血清を使用するときは、免疫グロブリ
ン、異好抗体、リウマチ因子(RF)、Mタンパク質などが非特異的反応因子となる。M
タンパク質は、単クローン性(モノクローナル)免疫グロブリンと同義であって1種類の
免疫グロブリンが増加した場合に見られるそのタンパク質を指し、例えば、骨髄腫が産生
する免疫グロブリンタンパク質は、多発性骨髄腫を代表する形質細胞異常増殖症患者の血
清中に出現するMタンパク質である。なおMタンパクには、Mタンパクを産生する骨髄腫
によりIgA、IgM、IgG、IgE、およびBence−Jonesタンパクの5種
がある。また、異好抗体(heterophilic antibody:HA)はヒト抗体−動物抗体であり、健
常なヒトにも通常、数パーセントの割合で存在する。異好抗体にはヒト抗体−マウス抗体
(HAMA)、ヒト抗体−ヒツジ抗体(HASA)、ヒト抗体−ヤギ抗体(HAGA)な
どがある。これらの異好抗体が検体中に存在する場合、マウス、ヤギ、ヒツジ、あるいは
ヤギ抗体を用いた免疫学的測定において偽陽性や偽陰性の非特異的反応を受けることとな
る。検体から核酸を検出する場合は、抗体に代えて核酸の相補領域または相補領域を含む
核酸を用いて目的の核酸を検出することができる。検出時に用いられる核酸の増幅には、
例えばPCR法を適用できるが、これに限らず目的に合わせて適宜他の増幅方法(LAM
P法等の等温増幅法)を用いるとよい。
3.第1担体を用いた検体処理
この処理によって、免疫学的測定分野で従来、回避できなかった偽陽性反応または偽陰
性反応の原因となる非特異的反応因子を予め除去することができるため、極めて特異的か
つ高感度に生体関連物質を検出することができる。第1担体として、磁性粒子、ゲル状部
材、メンブレン、樹脂部材、線維体などを利用することができ、それぞれ適宜使い分ける
とよい。後述するとおり、夾雑物の除去処理後、処理済の検体は免疫学的測定工程に供さ
れる。また、この処理によって核酸の測定分野では標的核酸を選択的に抽出することがで
き、測定時の検出感度を向上させることができる。第1担体としては、核酸捕捉用のプロ
ーブが固定された磁性粒子などを用いることができる。
3−1 非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子による夾雑物の除去処理
図8は、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて行われる夾雑物
の除去処理を示す図である。図8に示すように、ピペットチップ(分注チップ)10は、
例えば、先細りした細長い略円筒形状に形成され、測定システムに着脱自在に取り付けら
れる。磁性粒子は、例えば、分注用のノズルに装着されたピペットチップにて、分離、洗
浄、懸濁等を行うときに用いられる。図8(a)に示すように、ピペットチップ10は、
ウェル12に挿入される先端部10a、測定システムのノズル(図示省略)に固定される
マウント部10b、先端部10aとマウント部10bとの間に形成され外部磁場によって
磁性粒子を収容する収容部10cとを有する。先端部10aの内径は最も小さく、収容部
10cは、例えば、小径部と大径部とからなり、小径部の内径は先端部の内径よりも大き
く、大径部の内径はマウント部の内径よりも小さく、そしてマウント部10bの内径が最
も大きい。ピペットチップの容量サイズはウェルのサイズに合わせて適宜決めることが望
ましいが、例えば数マイクロリットルから数百マイクロリットルの容量とすると利便性の
向上が期待できる。
夾雑物の除去処理を実行する測定システムは、収容部10cの外周に接離可能に設けら
れ磁性粒子を磁力によって拘束する磁石M、ピペットチップ10のマウント部10bが取
り付けられるノズル、ノズルに装着されたピペットチップ10に液体の吸込や排出を実行
させるためのポンプ機構等を備える。ここで、磁石Mは収容部10cのうち小径部で磁性
粒子を拘束することができる(図6、図7参照)。
図8(b)に示すように、ピペットチップ10がウェル12に挿入されたとき、ピペッ
トチップ10とウェル12との間には、例えば0.2mm〜0.5mm程度のクリアラン
スが設けられている。これによりピペットチップ挿入時における検体の外部との接触エリ
アを極力小さくでき、雑菌混入の危険性を低減している。なお、ピペットチップ10の形
状は適宜変更してよいが、ピペットチップ10がウェル12に挿入された際のウェル12
とピペットチップ10との間のクリアランスは狭い方が好ましい。
磁性粒子14は磁性を有し、その大きさは、例えば0.1μm〜100μm、好ましく
は0.1μm〜10μm程度のサイズに形成されている。磁性粒子14の、サイズ、質量
、材料、構造、その性質(常磁性、超常磁性、強磁性等、フェリ磁性、磁力の大きさ)等
は、その処理目的に応じて任意に定めてよい。この磁性粒子は、水酸化鉄、酸化鉄水和物
、酸化鉄、混合酸化鉄、あるいは鉄、γ-Fe2O3, Fe3O4等によって形成することができる
図9は、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて行われる夾雑物
の除去処理のフローチャートを示す図である。図9に示すように、測定システムが上記の
ウェルとピペットチップとを用いて検体の前処理を行なう場合、まず、ウェルに収容され
た検体をピペットチップ10で所定量吸引する。次に、この検体が吸引されたピペットチ
ップ10を前処理用磁性粒子液が収容されたウェル12に移動させ、前処理用磁性粒子液
を収容したウェル12にピペットチップ10内の検体を排出する。ピペットチップ10を
用いて検体と前処理用磁性粒子液との混合操作を繰り返し、吸込および排出させて流動撹
拌しながら均一な懸濁液を形成する。撹拌終了から所要時間静置して、前処理用磁性体に
固定された非特異的反応因子に対する抗体に、検体中の非特異的反応因子を結合させる。
所定時間経過後、静置された懸濁液をピペットチップ10内に吸い込む工程を実行する。
図8(c)に示すように、ピペットチップ10に吸い込まれた懸濁液はピペットチップ
10の収容部10cに収容される。懸濁液に懸濁した前処理用磁性粒子14は、ピペット
チップ10外部の磁石Mの磁場によって収容部10cの内壁面上の一定部位に遠隔的に固
定される。
懸濁液がピペットチップ10内に収容された後、前処理用磁性粒子14は磁石Mからの
磁場によって一ヶ所に固定された状態で、残りの液体がウェル12内に排出される。これ
により、非特異的反応因子15が結合した前処理用磁性粒子14を検体から除去し、検体
から夾雑物が除去処理された測定サンプルを取得することができる。このように非特異的
反応因子15に対する抗体が固定された磁性粒子14を非特異的反応因子の除去に利用す
ることにより、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子が非特異的反応因子
に遭遇する頻度を高めることができ、効率よく非特異的反応因子を捕捉して除去すること
ができる。
3−2 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたアフィニティカラムによる夾雑物の
除去処理
図10は、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラムを用いて行われる夾雑物
の除去処理を示す図である。図11は、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラ
ムを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートを示す図である。図10および図
11に示すように、カラム含有ピペットチップ20は非特異的反応因子を除去するための
カラム24を有する。図10(a)に示すように、カラム含有ピペットチップ20の外形
、寸法、材料は上記のピペットチップ10と同様に形成されている。カラム24にはペレ
ット状に形成された多数のアフィニティ樹脂26が含まれ、各アフィニティ樹脂26には
非特異的反応因子を捕捉するための抗体が結合されている。図10(b)に示すように、
カラム24に、ウェル12に収容された検体を通すことで検体中の非特異的反応因子が上
記の抗体と結合してカラム24に捕捉される。カラム含有ピペットチップ20内に検体を
吸い込んだ後にカラム含有ピペットチップ20から検体を排出する工程を所定回数繰り返
すことで、より多くの非特異的反応因子をカラム24で捕捉することができる。図10(
c)に示すように、検体の吸込および排出を所定回数実行した後にウェル12に排出する
ことで、検体から非特異的反応因子を除去した測定サンプルを提供することができる。
3−3 非特異的反応因子に対する抗体が固定されたメンブレン等の濾材による夾雑物の
除去処理
図12は、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたメンブレンを用いて行われる夾
雑物の除去処理を示す図である。図13は、非特異的反応因子に対する抗体が固定された
メンブレンを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャートを示す図である。図12
および図13に示すように、メンブレン含有ピペットチップ30は非特異的反応因子を除
去するためのメンブレン34を有する。図12(a)に示すように、メンブレン含有ピペ
ットチップ30の外形、寸法、材料は上記のピペットチップ10と同様に形成されている
。このメンブレン34はシート状に形成され、メンブレン34には非特異的反応因子に対
する抗体が固定されている。図12(b)に示すように、メンブレン34に検体を通すこ
とで、検体中の非特異的反応因子は上記の抗体と結合してメンブレン34に捕捉される。
メンブレン含有ピペットチップ30内にウェル12内の検体を吸い込んだ後にメンブレン
含有ピペットチップ30から検体を排出する工程を所定回数繰り返すことで、より多くの
非特異的反応因子をメンブレン34で捕捉することができる。図12(c)に示すように
、検体の吸込および排出を所定回数実行した後にウェル12に排出することで、検体から
非特異的反応因子を除去した測定サンプルを提供することができる。
3−4 還元剤が固定されたゲルによる夾雑物の除去処理
図14は、還元剤が固定されたゲルを用いて行われる夾雑物の除去処理を示す図である
。図15は、還元剤が固定されたゲルを用いて行われる夾雑物の除去処理のフローチャー
トを示す図である。図14および図15に示すように、ゲル含有ピペットチップ40は非
特異的反応因子を分解するためのゲル43を有する。図14(a)に示すように、ゲル含
有ピペットチップ40の外形、寸法、材料は上記ピペットチップ10と同様に形成されて
いる。このゲル43には,非特異的反応因子を分解するための還元剤(夾雑物を不活性化
する物質)が固定されている。還元剤としては、例えば、トリス(2−カルボキシルエチ
ル)ホスフィン(TCEP)、グルタチオン等を用いることができる。図14(b)に示
すように、還元剤が固定されたゲルに検体を通すことで検体中の非特異的反応因子が還元
剤によって分解される。ゲル含有ピペットチップ40内にウェル12内の検体を吸い込ん
だ後にゲル含有ピペットチップ40から検体を排出する工程を所定回数繰り返すことで、
より多くの非特異的反応因子を還元剤で分解することができる。図14(c)に示すよう
に、検体の吸込および排出を所定回数実行した後、ウェル12に排出することで非特異的
反応因子を除去した検体を提供することができる。なお、上記ではゲルに還元剤を保持さ
せ非特異的反応因子を分解した例を示したが、ゲルに非特異的反応因子に対する抗体を保
持させてもよい。この場合、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたゲルによって非
特異的反応因子を捕捉して除去することができる。
3−5 その他(プラスチック部材による処理)
上記態様のほかにも、例えば、非特異的反応因子に対する抗体がプラスチック製の支持
体に固定されているものでも検体を前処理することができる。例えば、支持体には、例え
ば複数の凹穴がマトリクス状に配列され、この凹穴内に非特異的反応因子に対する抗体が
予め固定されている。検体中の非特異的反応因子がこの凹穴内に収容されると検体中の非
特異的反応因子がこれに対する抗体と結合して固定される。この凹部内にピペットチップ
先端部を浸漬させて液体を吸い上げることで、検体から非特異的反応因子が除去された測
定サンプルを作製することができる。
3−6 核酸捕捉用のプローブが固定された磁性粒子を用いた標的核酸の抽出処理
図16は核酸捕捉用のプローブが固定された磁性粒子(第1担体)を用いて行われる標
的核酸の抽出処理について概略的に説明する説明図である。また、図17は核酸捕捉用の
プローブが固定された磁性粒子を用いて行われる標的核酸の抽出処理におけるフローチャ
ートを示す図である。図16に示すように、測定システムがウェルとピペットチップとを
用いて検体の前処理を行なう場合、まず、ウェルに収容された検体をピペットチップ22
0で所定量吸引する。次に、この検体が吸引されたピペットチップ220を前処理用磁性
粒子液が収容されたウェル222に移動させ、前処理用磁性粒子液を収容したウェル22
2にピペットチップ220内の検体を排出する。ピペットチップ220を用いて検体と前
処理用磁性粒子液とを吸込排出させて均一に混合したな懸濁液を形成する。撹拌終了から
所定時間静置して、前処理用磁性粒子224に固定されたプローブに、検体中の標的核酸
225を結合させる。
図16(c)に示すように、所定時間の静置後、懸濁液はピペットチップ220に吸い
込まれ収容部220cに収容される。懸濁液に含まれる前処理用磁性粒子224は、ピペ
ットチップ220外部の磁石Mの磁場によって収容部220cの内壁面上の一定部位に遠
隔的に固定される。懸濁液がピペットチップ220内に収容された後、前処理用磁性粒子
224は磁石Mの磁場によって一ヶ所に固定された状態で、残りの液体がウェル222内
に排出される。これにより、標的核酸225が結合した磁性粒子224を検体から取り出
し、検体から標的核酸を抽出することができる。このように標的核酸と結合可能なプロー
ブが固定された磁性粒子を標的核酸の抽出に用いることにより、効率よく標的核酸を捕捉
して抽出することができる。
ウェルプレート上には複数のウェル12が、例えば、一列、またはマトリクス状に配列
されている。特定のウェル12には検体が予め収容され、これと別のウェルには非特異的
反応因子に対する抗体(以降、前処理用抗体という)が固定された所要量の磁性粒子(以
降、前処理用磁性粒子という)を含む液体(以降、前処理用磁性粒子液という)が予め収
容されている。
本発明において、測定サンプルの検出工程に移行する前に、生体関連物質と親和性を有
する物質が固定された第2担体を調製する工程が実行される。図18は、抗原に対する抗
体が固定された磁性粒子、抗原に対する抗体が固定されたプレート、抗原に対する抗体が
固定されたビーズを模式的に説明する説明図である。検出工程に移行する前に作製される
第2担体としては、例えば図18に示すように、(a)抗原45に対する抗体46が固定
された磁性粒子G、(b)抗原45に対する抗体46が固定されたプレートP、(c)抗
原45に対する抗体46が固定されたビーズBなどが挙げられる。図18(a)に示すよ
うに、抗原45に対する抗体46を磁性粒子Gに固定することで、第2担体を作製するこ
とができる。また、図18(b)に示すように、抗原45に対する抗体46をプレートP
に固定することにより、別の態様の第2担体を作製することができる。さらに、図18(
c)に示すように、抗原45に対する抗体46をビーズBに固定することにより、さらに
別の態様の第2担体を作製することができる。このように第2抗体を予め作製することに
より、次の測定工程をスムーズに実行することができ、検出精度の向上などが期待できる
。作製された第2の抗体には、抗原45が特異的に結合可能であり、抗原45にはさらに
蛍光反応または発光反応を起こす標識物質47が抗原に対する別の抗体(二次抗体)を介
して特異的に結合可能となっている。
4.生体関連物質の測定
生体関連物質の測定工程は、生体関連物質の標識化工程と、この標識化された生体関連
物質の検出工程とを含む。以下に各工程について説明する。
4−1 標識化反応工程
標識化反応工程は標的生体関連物質の測定工程に含まれ、第2担体を用いて行われる。
図19は、第2担体を用いて抗原を捕捉し標識化して検出する態様について概略的に説明
する説明図である。図19に示すように、標識化反応工程では、検体から夾雑物の除去等
の処理がなされた測定サンプルから生体関連物質を捕捉して標識が付与される。生体関連
物質として例えば抗原を捕捉する場合、その標識として、抗原45に結合する抗体46が
用いられる。抗原45に標識47を結合させた後、後述する検知工程が行われる。図19
(a)(b)に示すように、第2担体として抗原45に対する抗体46が固定された磁性
粒子Gを用いた場合、および第2担体として抗原45に対する抗体46が固定されたプレ
ートPを用いた場合は、例えば、標識化された抗原の検出は光電子増倍管(PMT)48
を用いることで抗原の検出を実行することができる。また、図19(c)に示すように、
第2担体として抗原45に対する抗体46が固定されたビーズBを用いた場合は、例えば
、光ファイバを利用したフォトンカウンタを用いることで抗原の検出を実行することがで
きる。以下に、検体から抗原を捕捉して標識となる抗体を付与する2つの典型的な態様に
ついてさらに具体的に説明する。
4−1−1 抗原に対する抗体が固定された磁性粒子を用いた抗原の標識化
ここでは第2担体として、抗原に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて単一の抗原
を捕捉して標識化する態様について説明する。検体の高純度化処理後、測定システムは標
識化反応工程を含む測定工程を有する免疫学的測定を実行する。ウェルプレート上の第1
のウェル(第1収容部)には検出目的である抗原に対する抗体(以降、特異的反応抗体と
いう)が固定された所要量の磁性粒子(以降、特異的反応用磁性粒子という)を含む液体
(以降、特異的反応用磁性粒子液という)が予め収容され、さらに別の第2のウェル(第
2収容部)には抗原に対する標識化抗体(以降、標識抗体という)を含む液体(以降、標
識化液という)が予め収容され、さらに別の第3のウェルには基質液が収容されている。
図20は、磁性粒子を用いて行われる免疫学的測定を示す図である。図20に示すよう
に、夾雑物の除去等の前処理に使用されたピペットチップと同様の新たな別のピペットチ
ップ50がノズルに付け替えられて別のウェル内に収容された特異的反応用磁性粒子液を
ピペットチップ50内に吸い込む。図20(a)に示すように、特異的反応用磁性粒子液
を内側に保持したピペットチップ50は、測定サンプルを収容したウェル12へ移動制御
され先端部をこのウェル12に浸漬する。磁石Mがピペットチップ50から徐々に離間し
て特異的反応用磁性粒子を磁場による拘束から解き、特異的反応用磁性粒子液を測定サン
プルに混合させる。特異的反応用磁性粒子液と測定サンプルとの混合液を吸込および排出
して特異的反応用磁性粒子が均一に懸濁した懸濁液が形成される。図20(a)〜図20
(b)に示すように、懸濁液の形成後、懸濁液は、例えば37℃で一定時間静置(インキ
ュベーション)され、懸濁液内の抗原と特異的反応用磁性粒子に固定された特異的反応抗
体とが特異的反応して結合する。なお、上記では特異的反応用磁性粒子液をピペットチッ
プ50に吸い込んで測定サンプルが収容された検体収容部(ウェル)12に加えたが、測
定サンプルをピペットチップ50に吸い込んで特異的反応用磁性粒子液が収容されたウェ
ルに加えてもよい。
図20(b)に示すように、静置後、懸濁液がピペットチップ50内に収容される。懸
濁液がピペットチップ50内に収容された後、磁石Mがピペットチップ50の収容部の外
周に近づけられ、抗原が結合した特異的反応用磁性粒子(以降、抗原結合磁性粒子という
)がピペットチップ50の収容部内の一ヶ所に集められる。抗原結合磁性粒子の収集後、
残り液体はウェル12に排出され抗原結合磁性粒子のみがピペットチップ50内に保持さ
れる。
図20(b)に示すように、抗原結合磁性粒子を保持したピペットチップ50は、抗原
結合磁性粒子を保持しつつ洗浄液を収容したウェル60へと移動制御される。ピペットチ
ップ50先端部がウェル60内の洗浄液に浸漬した後、磁石Mがピペットチップ50の収
容部の外周から徐々に離間しピペットチップ50内の抗原結合磁性粒子が洗浄液と混合さ
れる。抗原結合磁性粒子が混合された洗浄液はピペットチップ50によって吸込および排
出されて流動撹拌される。撹拌後、抗原結合磁性粒子が混合された洗浄液がピペットチッ
プ50内に吸い込まれ、ピペットチップ50の収容部の外周に磁石Mが接近し抗原結合磁
性粒子が一ヶ所に集められる。抗原結合磁性粒子が一ヶ所に配置が拘束された後、残りの
液体がウェル60に排出される。
図20(c)に示すように、液体排出後、ピペットチップ50は抗原結合磁性粒子を保
持した状態で、抗原に対する標識化抗体(酵素標識抗体)を含む標識化液を収容したウェ
ル62に移動制御される。ピペットチップ50の先端部が標識化液に浸漬した後、磁石M
がピペットチップ50の収容部の外周から徐々に離間して抗原結合磁性粒子の拘束が解除
される。抗原結合磁性粒子が混合された標識化液を吸込および排出させることで、抗原結
合磁性粒子と標識化液とを混ぜ合わせて均一に懸濁することができる。懸濁後、懸濁液は
、例えば37℃で一定時間静置することで抗原に酵素標識抗体を結合させることができる
図20(d)に示すように、一定時間静置(インキュベート)後、ピペットチップ50
はウェル62内の懸濁液をゆっくりとピペットチップ50内に吸い込む。ピペットチップ
50内に懸濁液を収容した後、磁石Mがピペットチップ50に接近し、収容された懸濁液
に懸濁した磁性粒子を一ヶ所に拘束する。この酵素標識抗体が結合した磁性粒子(以降、
標識化抗体結合磁性粒子という)の拘束後、標識化磁性粒子を除く液体がウェル62に排
出され、標識化抗体結合磁性粒子のみがピペットチップ50に残る。
この後、図20(e)に示すように、ピペットチップ50は、標識化抗体結合磁性粒子
を保持したまま洗浄液を収容した別のウェル64へと移動制御され、磁石Mが徐々にピペ
ットチップ50から離間してウェル64内の洗浄液と標識化抗体結合磁性粒子とが混合さ
れる(図20(f)参照)。既に述べた洗浄工程と同一手順で標識化抗体結合磁性粒子の
洗浄が実行された後、標識化抗体結合磁性粒子を保持したピペットチップ50が基質液を
収容したウェル67に移動制御され、後述する検出工程(図20(g)参照)が開始され
る。
なお、上記では抗原に対する抗体が固定された磁性粒子を夾雑物の除去等の処理が済ん
だ検体に混合して抗体に抗原を結合させた後に、標識化液を用いて抗原に酵素標識抗体を
結合させたが、標識化の順序はこれに限らない。例えば、予め酵素標識抗体および抗体が
固定された磁性粒子を用いてもよい。
4−1−2 抗体固定ビーズを複数用いた複数種類の抗原の同時的標識化反応工程
上記項目[4−1−1]では単一の抗原を捕捉して標識化したが、この工程では一度に
複数種類の抗原を捕捉して標識化する態様について説明する。図21は、抗原分別固定チ
ューブを用いて行われる免疫学的測定を示す図である。図21に示すように、管状に形成
された透明な抗原分別固定チューブ70は、抗原に対する抗体が予め固定された第2担体
であるビーズ(以降、抗体固定ビーズという)と、一定個数の抗体固定ビーズを隔てて配
置されるスペーサビーズ72とを収容し、各ビーズはチューブに沿って一列に配列されて
いる。抗体固定ビーズは、例えば、第1の抗体が固定された第1抗体固定ビーズ74と、
第2の抗体が固定された第2抗体固定ビーズ76と、第3の抗体が固定された第3抗体固
定ビーズ78とがそれぞれ例えば3個ずつ連続して並び、各種類の抗体固定ビーズ74、
76、78間にはスペーサビーズ72が配列されている。なお、ビーズの配列は適宜変更
してよく、場合によってスペーサビーズは省略できる。
抗原分別固定チューブ70は、上端部に測定システムのノズルにマウントされるマウン
ト部(図示省略)が設けられ、下端は液体の吸込および排出が可能なように開口している
。本発明の測定システムにはポンプ機構が備えられ、ノズルにマウントされた抗原分別固
定チューブ70に液体を吸い込ませる、または排出させることができるようになっている
図21(a)に示すように、抗原分別固定チューブ70の下端がウェル12に浸漬され
、ウェル12内の夾雑物の除去等の処理がなされた測定サンプルが抗原分別固定チューブ
70に吸い込まれると、第1〜第3の抗体にそれぞれ対応する第1〜第3の抗原が抗体に
結合して第1〜第3抗体固定ビーズ74、76、78に捕捉される。検体の吸込および排
出を所定回数繰り返すことで各抗体固定ビーズ74、76、78に抗原を確実に結合させ
る。
図21(b)に示すように、検体の吸込および排出を所定回数繰り返した後、別のウェ
ル80の洗浄液を吸い込み第1〜第3抗体固定ビーズ74、76、78を洗浄する。図2
1(c)に示すように、第1〜第3抗体固定ビーズ74、76、78の洗浄後、別のウェ
ル84内に収容された酵素標識化液に抗原分別固定チューブ70の下端が浸漬され、酵素
標識化液が抗原分別固定チューブ70内に吸い込まれる。酵素標識化液は第1〜第3抗体
に結合する各抗原に対応して酵素標識抗体が3種類混合されており、抗原分別固定チュー
ブ70内に酵素標識化液が吸い込まれると各酵素標識抗体は各抗原に結合する。図21(
d)に示すように、酵素標識化液の吸込および排出が所定回数実行されると、別のウェル
84に収容された洗浄液の吸込および排出が行われて抗原および酵素標識抗体が結合した
第1〜第3抗体固定ビーズ74、76、78の洗浄が行われる。図21(e)に示すよう
に、洗浄後、基質液を収容したウェル86に抗原分別固定チューブが移動制御され後述す
る検出工程が開始される。上記では3種の酵素標識抗体の混合液が用いられたが、酵素標
識化は、異なる種類の酵素標識抗体が収容された3つのウェルについて、順に酵素標識抗
体の吸込および排出と洗浄とからなる工程を行うことで代替してもよい。
このように複数種類の抗体固定ビーズ74、76、78が配列された抗原分別固定チュ
ーブ70を用いて検体を処理することで、一度に複数の抗原を捕捉することができ、多項
目同時検出を可能にするとともに、検体中の抗原の検出時間を短くすることができる。
上記では抗原に対する抗体が固定されたビーズ74、76、78に夾雑物の除去等の処
理がなされた検体を接触させて抗体に抗原を結合させた後に、標識化液を用いて抗原に酵
素標識抗体を結合させたが、標識化の順序はこれに限らない。例えば、予め酵素標識抗体
を固定したビーズを用いて抗原の捕捉工程を実行してもよい。
4−2 検出工程
酵素標識抗体が結合した抗原は、基質液に混合され基質を発色させ、吸光度等の検出が
行われる。以下に、上記した磁性粒子を用いて抗原の標識化を行った場合と抗原分別固定
チューブを用いて抗原の標識化を行った場合とのそれぞれに場合分けして検出工程を説明
する。
4−2−1 磁性粒子およびピペットチップを利用した検出
本発明の測定システムは、例えばウェルの側面に特定波長の光束を照射する光照射部、
光照射部から照射された光束を、ウェルを介して受光する受光部、受光部から出力される
信号を処理して、例えば吸光度データ、あるいは発光強度データを形成する信号処理回路
等を備える。
図20(g)に示すように、標識化抗体結合磁性粒子を保持したピペットチップ50は
、基質液を収容したウェル67に移動制御される。ウェル67内の基質液にピペットチッ
プ50の先端部が浸漬した後、磁石Mがピペットチップ50の収容部の外周から離間して
標識化抗体結合磁性粒子の拘束が解除され、標識化抗体結合磁性粒子が基質液と混合され
る。標識化抗体結合磁性粒子が基質液と混合された後、ピペットチップ50内への混合液
の吸込およびウェル67への混合液の排出が所定回数実行され、標識化抗体結合磁性粒子
が均一に分散した懸濁液が形成される。これにより標識化抗体結合磁性粒子と基質液とを
均一に反応させることができる。
標識化抗体結合磁性粒子を基質液と反応させて基質を発色させ、その後、例えば、ウェ
ル67の側面から特定波長の光束を照射してその吸光度が検出される。なお、CLIA検
査のように、発光状態が極めて短い検査法の場合には、液収納部を構成し、該液収容部に
フィルタと吸水パッドを配設し、ピペットチップから液収容部内に前工程で吸引した洗浄
液と共に磁性粒子を吐出して、フィルタに磁性粒子を捕集させた後、ノズルから過酸化水
素水(H)等の発光誘発液を供給して該磁性粒子を発光させ、分注時の発光をPM
T等の光学測定装置で測定してもよい。
4−2−2 抗原分別固定チューブを利用した検出
図21(e)に示すように、第2担体である抗原分別固定チューブ70を用いて複数の
抗原を捕捉した場合には、複数の抗原の検出を一度に実行することができる。本発明の測
定システムには特定波長の光束を照射する複数の光照射部、抗原分別固定チューブ70を
介して各光照射部からの光束を受光する複数の受光部、受光部からの出力信号を、例えば
増幅してデジタル化して発光強度データを形成する信号処理回路等が備えられている。ま
ず、基質液が収容されたウェル86に抗原分別固定チューブ70の下端が浸漬され、基質
液が抗原分別固定チューブ70内に吸い込まれる。基質液の吸込および排出を所定回数実
行し十分に発光反応させる。光照射部および受光部は、例えば、各抗体固定ビーズ74、
76、78に対応して設けられている。光照射部および受光部は各抗体固定ビーズ74、
76、78を介して対向するように配列されている。光照射部からの光束が抗原分別固定
チューブ70の各ビーズ74、76、78を介して受光部によって受光され、受光部から
の出力信号を基にして、各ビーズ74、76、78ごとの、例えば吸光度データあるいは
発光強度データが形成される。
5−1 免疫学的測定システム
本発明は、検体の前処理を行う前処理手段、および前処理手段によって前処理された検
体について免疫学的測定を行う免疫学的測定手段を含む測定システムを提供するものであ
り、免疫学的測定手段は標識化反応手段、および検出手段を備える。本発明の測定システ
ムは、検体の前処理工程から検出工程まで全自動化され、検体中の生体関連物質を自動的
に検出することができる。すでに上記で説明したように、前処理工程、並びに測定工程(
標識化反応を含むこともある)はそれぞれ複数のバリエーションが考えられ、これら前処
理工程および測定工程の組み合わせに従って測定システムが構成される。
上述したように、本願の特徴である夾雑物の除去手段は主に5態様あり、(i)非特異
的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を利用して非特異的反応因子を捕捉除去す
る手段、(ii)非特異的反応因子に対する抗体が固定されたアフィニティゲルを利用し
て非特異的反応因子を捕捉除去する手段、(iii)非特異的反応因子に対する抗体が固
定されたフィルタを利用して非特異的反応因子を捕捉除去する手段、(iv)非特異的反
応因子に対する抗体が固定されたプラスチックを利用して非特異的反応因子を捕捉除去す
る手段、(v)還元剤が固定されたゲルを用いて非特異的反応因子を分解する手段、など
の態様が可能である。標識化反応工程は、主に2態様あり(i)磁性粒子およびピペット
チップを利用した標識化反応手段、(ii)抗原分別固定チューブを利用した標識化反応
手段、が可能となっている。
検出工程は、標識化反応手段において選択された手段に応じて選択され、例えば、標識
化反応手段において(i)磁性粒子およびピペットチップを利用した標識化反応手段を選
択した場合には、磁性粒子およびピペットチップを利用した検出手段を選択することが好
ましく、標識化反応手段において(ii)抗原分別固定チューブを利用した標識化反応手
段を選択した場合には、抗原分別固定チューブを利用した検出手段を選択することが好ま
しい。また、(i)磁性粒子およびピペットチップを利用した標識化反応手段と、(ii
)抗原分別固定チューブを利用した標識化反応手段との両方を搭載した測定システムの製
作も可能である。但し、この場合、ノズルに対するピペットチップと抗原分別固定チュー
ブとの付け替え機構をさらに搭載するか、あるいはピペットチップ用のノズルと抗原分別
固定チューブ用のノズルとの両方を搭載する。以上のように夾雑物の除去手段、標識化反
応手段、および検出手段の組み合わせ次第で少なくとも10通り以上の測定システムを設
計可能であり、使用目的等に応じて適宜改変して製作するとよい。以下に、特に好ましい
態様について示す。
図22は、前処理工程を実行した後に、測定工程を実行する測定システムのブロック図
である。以下に磁性粒子を利用したシステムについて説明する。測定システム100は、
中央制御部102、チップ位置制御部104、チップマウント制御部106、磁場制御部
108、温度制御部110、ポンピング制御部112、計時部114、RAM116、R
OM118、表示パネル120、操作インターフェース122などを備える。
チップ位置制御部104は、互いに直行したXYZ軸を備え、ステッピングモータやサ
ーボモータによってノズルの位置を制御する。X軸およびY軸はウェルプレートと略平行
であって互いに直行し、Z軸はウェルプレートと略垂直をなしている。ノズルの移動に際
しては、例えば、ウェルプレートと略平行なこれらX軸上およびY軸上での移動と、ウェ
ルプレートと略垂直なZ軸上での移動との2段階でノズルが動かされる。
ROM118には各種制御プログラムが格納されている。ユーザが操作インターフェー
ス122を通して選択した動作モードに応じてROM118から制御プログラムがRAM
116に展開され、中央制御部102はこのRAM116に展開された制御プログラムを
基にしてシステム100の各部をコントロールしている。
表示パネル120はユーザに対して提示する必要のある項目を表示する。例えば、検体
の夾雑物の除去処理時のポンピング回数、磁性粒子懸濁後の静置時間、ポンピング時の流
速の緩急、吸込量および排出量、ピペットチップの移動速度の緩急などは表示パネル12
0に表示でき、ユーザはこの表示で確認することができる。もし各種設定内容を変更した
い場合は、操作インターフェース122の操作を通して変更することができる。
計時部114は、ROM118から読み出されたプログラムに応じて時間のカウントを
行う。時間のカウントは、例えば、インキュベートを行うときやポンピングを行うときな
どに行われ、これにより各工程が正確に実行される。
磁場制御部108は、磁石130の配置を管理してピペットチップに付与する磁場の強
さを制御する。磁場制御部108は、互いに直行したXYZ軸を備え、ステッピングモー
タやサーボモータによって磁石130の配置を管理している。X軸およびY軸はウェルプ
レートと略平行であって互いに直行し、Z軸はウェルプレートと略垂直をなしている。磁
石130の移動に際しては、例えば、ウェルプレートと略平行なこれらX軸上およびY軸
上での移動と、ウェルプレートと略垂直なZ軸上での移動との2段階で磁石130の配置
の調節が可能となっている。通常はX軸上およびY軸上での移動のみを行うが、オプショ
ンでZ軸上の移動も可能となっている。
温度制御部110はヒータ136、サーマルセンサ138などを備え、ピペットチップ
に収容された液体の温度を管理する。ヒータ136は温度制御部110からの供給電力に
よって発熱し、サーマルセンサ138はピペットチップ内に収容された液体の温度に応じ
て温度制御部110に温度信号を送出する。温度制御部110はサーマルセンサ138か
らの温度信号を基にして温度を検知してヒータ136への供給電力を調節する。
チップマウント制御部106は、ノズルへのピペットチップの装着、およびノズルから
のピペットチップの脱着を行う。チップマウント制御部106はウェルプレートからある
程度離れた場所に配置され、万が一ピペットチップ交換時にピペットチップから液体が飛
散した場合にコンタミネーションが発生しないようにされている。チップマウント制御部
106はピペットチップを把持する把持部と、別の新たなピペットチップを準備するチッ
プ準備部とを備える。把持部がピペットチップを把持しながらノズルがZ軸に沿って上昇
するとノズルからピペットチップが脱着される。次いで、むき出しになったノズルがX軸
およびY軸上で移動して新たなピペットチップの上方に移動する。チップ準備部では新た
なピペットチップがマウント部を上側に先端部を下側にした状態で姿勢が保持されており
、ノズルがZ軸に沿って下降することでノズルに新たなピペットチップのマウント部が装
着される。なお、ノズルとピッペットチップとの係合態様としては、例えば、爪とこの爪
が嵌入する切り欠きとを利用した係合形態、ボスとリブとを利用した係合形態、雄ネジと
雌ネジとを利用した係合形態などがあり、適宜選択するとよい。
ポンピング制御部112は、ポンプ140および圧力センサ146を備え、ノズルおよ
びこのノズルに装着されたピペットチップを介して行われる液体の吸込と排出とを制御す
る。ポンプ140は、シリンダ状に形成されたハウジングとこのハウジングに移動自在に
嵌合されるピストン、このピストンを駆動させるモータとを備え、ハウジング内はノズル
の開口と連通している。ピストンの動きは、例えばサーボモータによって制御され、サー
ボモータの駆動はポンピング制御部112からの駆動制御信号によって制御されている。
ピストンが作動するとノズルの開口を通して液体の吸込または排出が可能となる。
ノズルの開口内には圧力を検知する圧力センサ146が設けられ、圧力センサ146は
ポンピング制御部112に圧力信号を送出する。ポンピング制御部112はこの圧力セン
サ146からの圧力信号を基にして圧力をモニタリングしている。このような構成により
、例えば、ピペットチップの先端部がウェル内の検体に浸漬した際、ポンピング制御部1
12によって検知された圧力が予め定められた閾値を上回り、これに応じてサーボモータ
に駆動制御信号が送出される。検体の吸込時および排出時も圧力センサ146からは常時
、ポンピング制御部112に圧力信号が送出され、これによりポンピング制御部112は
高い精度でサーボモータの駆動をコントロールすることができ、検体の吸圧や排圧が低す
ぎたり、高すぎたりすることをモニタリングし、これにより予め定められた範囲内で吸込
、および排出が実行されているか管理することができる。なお、夾雑物の除去処理手段は
、磁場制御部108、ポンピング制御部112、非特異的反応因子に対する抗体が固定さ
れた磁性粒子などによって構成される。撹拌手段は、ピペットチップ、ポンピング制御部
112、ポンプ140、圧力センサ146等によって構成される。また、分取手段は、磁
場制御部108、磁石130等によって構成される。
上記構成の作用について説明する。夾雑物の除去処理工程が開始されると、ウェル12
の検体にピペットチップの先端部が浸漬し、圧力センサ146からの圧力信号を基にして
ポンプ140が作動する。ピペットチップ内に検体が吸い込まれた後、ピペットチップが
、前処理用磁性粒子液が収容されたウェル12に移動制御され、ピペットチップ先端が前
処理用磁性粒子液に浸漬される。圧力センサ146からの圧力信号を基にピペットチップ
の先端部の浸漬が検知されると、ポンプ140のピストンが作動してポンピングが開始さ
れる。ポンピングが開始されると、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子
が拡散され、懸濁液が形成される。
懸濁液が形成されてから所定時間経過後、ポンプ140を作動させて懸濁液をピペット
チップ10内に吸い上げる。ピペットチップ10に吸い上げられてポンプ140が停止し
た後、磁石130がピペットチップの収容部に近づけられ、前処理用磁性粒子が内壁面上
の一ヶ所に固定される。前処理用磁性粒子が磁石によって一ヶ所に固定された状態で、ポ
ンプ140が作動して液体がウェル内に排出される。これにより、夾雑物が除去されかつ
非特異的反応因子が結合した前処理用磁性粒子を検体から分取して測定に供される測定サ
ンプルを作製できる。
検体に含まれる夾雑物が除去された測定サンプルの取得後、測定サンプルに特異的反応
用磁性粒子を添加して検体から抗原を抽出し、さらに抗原結合磁性粒子を酵素標識抗体で
標識化し標識化抗体結合磁性粒子を取得する。取得された標識化抗体結合磁性粒子を基質
液に添加され吸光度等が検出される。
このように、非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子が混合された検体が
ポンピングされることで検体が撹拌され、磁性粒子が検体中で移動するため非特異的反応
因子に対する抗体が固定された磁性粒子が検体中の非特異的因子と遭遇する頻度が高まり
、非特異的反応因子に対する抗体に非特異的反応因子をより確実に結合させることができ
る。そして、磁石を用いて非特異的反応因子が結合した磁性粒子を検体から分取すること
で、検体中から非特異的反応因子を効率よく除去できる。また、検体の前処理から免疫学
的測定までを一括して連続的に行うことができ、ユーザに利便性の高いシステムを提供す
ることができる。さらに、免疫学的測定工程で使用されるポンピング機構、チップ、ウェ
ルに合わせて検体の前処理を実行するようにしたことから、免疫学的測定工程に前処理工
程を統合したシステムを構築したときのポンピング機構等を兼用できるためシステムの巨
大化を抑えることができる。
また、上記したように、ポンピング時に駆動するピストンの動きは圧力センサ146か
らの圧力信号を基にサーボモータによって制御されているため、ポンピング時に吸い込ま
れる液体の量、排出される液体の量、吸圧、および排圧は高い精度で制御でき、液体の流
動を迅速にコントロールすることができる。これにより、上記した磁性粒子の拡散を短時
間で実行でき、前処理時間の短縮化等が可能となる。また、検体のポンピングは、ピペッ
トチップの先端開口が検体に浸漬した状態で行われるため、検体の泡立ち低減や検体が接
触する雰囲気の検体中への取り込みを低減することができる。
また、ポンピングはピペットチップおよびウェルを用いて実行され、これらピペットチ
ップやウェルのサイズは標識化反応工程や測定工程において使用されるピペットチップお
よびウェルのサイズに合わせることができ、ピペットチップおよびウェルのサイズをそれ
ぞれ統一することで測定システムのコンパクト化が期待できる。なお、上記では非特異的
反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いたが、非特異的反応因子が固定された
マイクロサイズの小球を用いてもよい。この場合、この小球を通さないメッシュサイズを
有するフィルタなどを使用することで検体から非特異的反応因子が固定された小球を分離
することができる。
また、抗原に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて標識化反応工程を実行する測定
システムは、磁石の移動パタンなどが異なること以外は基本的に図22に示した構成と同
様となる。
このような装置を用いることで、例えば前処理工程では、ポンピングによって検体は非
特異的反応因子に対する抗体が固定された担体または還元剤が固定された担体を流通する
ことから、検体のポンピング回数に応答して非特異的反応因子に対する抗体が固定された
担体または還元剤が固定された担体を流通する回数が増加して非特異的反応因子が非特異
的反応因子に対する抗体または還元剤に遭遇する可能性が高まる。これにより、非特異的
反応因子に対する抗体が固定された担体を用いた場合には、非特異的反応因子に対する抗
体に非特異的反応因子をより確実に結合させて担体に非特異的反応因子を捕捉させること
ができ、還元剤が固定された担体を用いた場合には、非特異的反応因子をより確実に分解
することができる。また、上記したように、ポンピング時に駆動するピストンの動きは圧
力センサからの圧力検知信号を基にサーボモータによって制御されているため、ポンピン
グ時に吸い込まれる液体の量、排出される液体の量、吸圧、および排圧は高い精度で制御
でき、液体の流動を迅速にコントロールすることができる。これにより、上記した非特異
的反応因子の捕捉または非特異的反応因子の分解を短時間で実行することができ、前処理
に要する時間をより短くすることができる。また、ポンピングはピペットチップおよびウ
ェルを用いて実行され、これらピペットチップやウェルのサイズは標識化反応工程におい
て使用されるピペットチップおよびウェルのサイズに合わせることができ、ピペットチッ
プおよびウェルのサイズをそれぞれ統一することで測定システムをよりコンパクトなもの
とすることができる。なお、ここで説明したシステムはあくまで一例であり、適宜変更し
てよい。
このように測定システムを用いて免疫学的測定を自動で行う場合、前処理における検体
の吸込や排出はピペットチップの先端部がウェル内に浸漬した状態で行うことで気泡の発
生や検体の飛散を低減できる。また、第1担体を用いた夾雑物の除去処理工程、第2担体
の調製工程、並びに標識化反応工程および測定工程の全てが、ウェル内とピペットチップ
内、あるいはウェル内とピペットチップ内と抗原分別固定チューブ内といった装置内の限
られた場所で一貫して実行されるため、処理工程が簡略化されるとともに、雑菌等の混入
を低減できる可能性が高くコンタミネーションの低減が期待できる。
上記の実施形態では、検体から、非特異的反応因子を除去する態様を例示したが、本発
明はこれに限らず、検体から目的とする抗原を抽出してもよい。目的とする抗原と特異的
反応する抗体が固定された磁性粒子を検体に添加し懸濁させ、懸濁後、検体をピペットチ
ップ内に吸い込みピペットチップに磁石を近づけ、磁性粒子を拘束する。磁性粒子拘束後
、ピペットチップ内の液体を排出し、磁性粒子と結合した抗原を洗浄することで、夾雑物
を取り除くことができる。このような前処理も可能である。
5−2 核酸の測定システム
また、上記では、免疫学的測定の前に検体から非特異的反応因子を除去する前処理工程
を実施する測定システムを例示したが、本発明は、核酸の測定システムに用いることもで
きる。核酸の測定システムとして例えばスタンフォードタイプのシステムでは、プローブ
DNAが配列されたマイクロアレイチップ上に、ターゲットDNA溶液をスポッティング
してハイブリダイズさせ、ターゲットDNA溶液がスポッティングされたマイクロアレイ
チップを受光素子やイメージセンサ等で検出して検出データを取得する。この取得された
検出データのシグナルをより明確化するために、プローブDNAとターゲットDNAとの
ハイブリダイゼーションをより確実にする必要がある。マイクロアレイチップ上のプロー
ブDNAとターゲットDNAとの確実なハイブリダイゼーションのためには、検体中の夾
雑物をいかに除去できるが重要な課題の一つとなり、マイクロアレイチップ上にスポッテ
ィングされるターゲットDNA溶液中に混入した夾雑物が少なければ少ないほど、クオリ
ティの高い検出データを取得することができる。このターゲットDNA溶液中の夾雑物を
除去する前処理として本発明を用いることもできる。
例えば、ターゲットDNA溶液に含まれる夾雑物を除去するため、ウェルにターゲット
DNAを含有した検体を収容し、検体中の夾雑物と親和性を有する物質が固定された磁性
粒子を、ピペットチップを用いてウェル内の検体に添加しポンピングする。
ポンピング後、検体をピペットチップ内に吸い込み、磁石をピペットチップに近づけて
磁性粒子を拘束する。磁性粒子を拘束しつつ液体をウェルに排出することで、検体から夾
雑物を除去することができる。この夾雑物が除去された検体からターゲットDNA溶液を
作製することでターゲットDNA溶液に含まれる夾雑物を低減することができる。また、
このターゲットDNA溶液の調製工程から検出データを取得する工程までを1つのシステ
ムで一貫して自動化することで処理工程が簡略化されるとともに、コンタミネーションの
防止のほか利便性の向上が期待できる。ここではターゲットとしてDNAを例示したが、
この技術はcRNAやmRNA等の他の核酸ターゲットの調製の際にも用いることができ
る。
(実施態様)
上記で説明したように、前処理工程、および測定工程におけるそれぞれの態様の組み合
わせを変えることで、様々な態様の測定システムの製作が可能となる。前処理工程、標識
化反応工程、および測定工程の可能な組み合わせのうちの一例について以下の実施態様に
例示する。
[実施態様1]
抗原として、消化器系の癌検査時に利用されるCA19−9を用いたものを例示する。
当然ながら本発明はこれら実施態様に限定されるものではない。図23は、非特異的反応
因子に対する抗体が固定された磁性粒子を用いて前処理が実行された後に続けて免疫学的
測定を実行する際のフローチャートを示す図である。図23に示すように、検体として血
清を用い、検体に含まれるグロブリン(非特異的反応因子)と結合可能なプロテインA(
非特異的反応因子に対する抗体)またはプロテインG(非特異的反応因子に対する抗体)
のうち少なくともどちらか一方が固定された磁性粒子(以降、前処理用磁性粒子という)
を非特異的反応因子に対する抗体が固定された磁性粒子として用いて検体の前処理を行う
まず、ウェル内の血清中に前処理用磁性粒子(第1担体)を混合し吸引と吐出を繰り返
して懸濁する。懸濁後、ピペットチップの収容部に懸濁液を吸い上げ、収容部に磁場を付
与して磁性粒子を収容部の一ヶ所に拘束し残液をウェルに排液する。これにより、検体に
含まれたグロブリンを前処理用磁性粒子のプロテインAまたはプロテインGに捕捉させて
除去することができる。より高精度にグロブリンを除去したい場合にはこの夾雑物の除去
処理工程を適宜繰り返せばよい。なお、検体に含まれるグロブリン等をより高い精度で除
去する場合には、酵素等のタンパク除去剤の併用等も有効である。
グロブリンを除去して取得された血清に、抗CA19−9抗体を表面に固定した特異的
反応用磁性粒子(第2担体)を混合し懸濁する。処理済の血清中のCA19−9抗原は抗
CA19−9抗体に結合し、これによりCA19−9抗原が特異的反応用磁性粒子に捕捉
される。ピペットチップの収容部に懸濁液を吸い上げ、収容部に磁場を付与して抗原結合
磁性粒子を収容部の一ヶ所に拘束し残液をウェルに排液する。収容部に保持されCA19
−9抗原が結合した抗原結合磁性粒子を、別のウェルに収容された洗浄液に混合し洗浄す
る。洗浄後、CA19−9抗原が結合した抗原結合磁性粒子に磁場を付与して洗浄液から
分離する。洗浄液から分離された抗原結合磁性粒子を、別のウェルに収容された酵素標識
抗CA19−9抗体液に混合し懸濁する。これにより、CA19−9抗原は、抗CA19
−9抗体および酵素標識抗CA19−9抗体とサンドイッチ結合の形成が可能となる。
サンドイッチ結合したCA19−9抗原を有する標識化抗体結合磁性粒子に磁場を付与
して標識化抗体結合磁性粒子を懸濁液から分離する。分離された標識化抗体結合磁性粒子
を洗浄液の入った別のウェルに混合し洗浄する。洗浄後、サンドイッチ結合したCA19
−9抗原を有する標識化抗体結合磁性粒子に磁場を付与して洗浄液から分離する。標識化
抗体結合磁性粒子を別のウェルに収容された基質液に混合し懸濁する。酵素反応時間の経
過後、懸濁液を測光し吸光度、発光強度等を測定する。
[実施態様2]
図24は、非特異的反応因子に対する抗体が固定されたカラムを用いて前処理が実行さ
れた後に続けて免疫学的測定を実行する際のフローチャートを示す図である。図24に示
すように、実施態様1と同様、検体として血清を用い、検体に含まれるグロブリンと結合
可能なプロテインAまたはプロテインGのうち少なくともどちらか一方が固定されたアフ
ィニティカラム(第1担体)を用いて血清の処理を行う。ウェル内の血清をカラム含有ピ
ペットチップ内に吸い込み、アフィニティカラムを通してピペットチップに収容された血
清をウェルに排出する。このような血清の吸込および排出を所定の回数実行することで血
清に含まれたグロブリンをアフィニティゲルのプロテインAまたはプロテインGに結合さ
せて除去することができる。ウェルに排出された処理済みの血清はこの後、実施態様1と
同様に反応工程を実施することができる。
[実施態様3]
本態様では、前処理は、図8〜図15で既に述べた夾雑物の除去処理方法のうちいずれ
かの方法を用いて実行し、測定は、図21に示した抗原分別固定チューブを用いて複数の
抗原について各抗体固定ビーズに同時的に抗原を結合させて実行する。一定時間経過後、
別のウェルの洗浄液を吸い込み抗体固定ビーズを洗浄する。抗体固定ビーズの洗浄後、酵
素標識化液が抗原分別固定チューブ内に吸い込まれる。酵素標識化液がチューブ内に吸い
込まれ各抗原に酵素標識抗体が結合した後、別のウェルの洗浄液を吸い込み抗体固定ビー
ズを洗浄する。洗浄後、基質液が抗原分別固定チューブ内に吸い込まれる。十分な時間の
経過後、サンドイッチ結合した各抗体固定ビーズの吸光度、または発光強度等が測定され
る。
このように複数種類の抗体固定ビーズが配列された抗原分別固定チューブを用いて検体
を処理することで、一度に複数の抗原を捕捉することができ、操作を簡略化できるととも
に、検体中の抗原の検出時間を劇的に短縮化することができる。
本発明においては、前処理は、図8〜図15に例示した夾雑物の除去処理方法のうちい
ずれかの方法を用いて実行し、測定は、前処理後に、従来のELISAによって実行して
もよい。例えば、図8〜図15に示した夾雑物の除去処理方法のうちいずれかの方法を用
いて夾雑物の除去処理を実行する。別のウェルには抗原に対する抗体が予め固定されてお
り、夾雑物の除去処理によって非特異的反応因子が除去された血清をこのウェルに加える
と、処理済検体中の抗原がウェルの抗体に結合可能となる。洗浄後、酵素標識抗体を含有
した標識化液体をこのウェルに添加し抗体結合した抗原に酵素標識抗体が結合可能となる
。洗浄後、基質液を添加して発色させ、適宜発色反応停止液を添加する。発色したウェル
が吸光度計測器にセットされ吸光度等が計測される。このような工程を実行する測定シス
テムも可能である。
[実施態様4]
検体の前処理から目的とする物質の検出までを行うために、本発明においては、検体を
収容するための収容部、夾雑物を検体から取り除くための磁性粒子を予め収容しておくた
めの収容部、検体中の抗原の標識化用の抗体が結合した磁性粒子を予め収容しておくため
の収容部、基質液を予め収容した収容部などを予め一体化した試薬カートリッジを用いて
検体の前処理を含む一連の工程を実施してもよい。また、カートリッジを用いた検体の処
理システムは、夾雑物の除去処理工程だけでなく、この夾雑物の除去処理工程に続く標識
化反応工程やこの標識化反応工程を含む測定工程を一貫して実行できるようにしてもよい
。このようなカートリッジを用いた測定システムについて以下に説明する。図25は、前
処理用の磁性粒子や基質液を予め収容したカートリッジを利用する測定システムの概略を
示す図である。図26は、カートリッジを利用する測定システムの作動形態について概略
的に説明する図である。図25、図26に示すように、測定システム150は、磁石15
1、分注装置152、ヒートブロック153、検出装置154、配置制御装置、中央制御
装置などを備える。
分注装置152はポンプ160、ノズル162を備え、ノズル162にはピペットチッ
プ164を着脱自在にマウントすることができる。検出装置154は光電子増倍管(以降
、PMTという)172、光源170を備え、光源170からの光をPMT172で受光
しこれに応答してPMT172から信号が出力される。図26に示すように、例えば、ノ
ズル162、後述するPMT172、および光源170は中央制御装置によって垂直方向
で移動制御され、磁石151や試薬カートリッジであるカートリッジ180は中央制御装
置によって水平方向で移動制御される。
カートリッジ180は、細長く形成されたベースパネル181と複数の収容部182と
を備え、パネル181の長手方向の一端から他端に向かって複数の収容部182が配列さ
れている。カートリッジ180は、ベースパネル上に形成されたベース181と複数の収
容部182とが一体に形成されている。各収容部182はベースパネル上に開口し、ピペ
ットチップ164の受け入れが可能となっている。
カートリッジ180に備えられる収容部182として、前処理用の磁性粒子液が収容さ
れた収容部、検体を収容するための収容部、標識化用の抗体が結合した磁性粒子液を収容
した収容部、標識化用の磁性粒子に結合した抗原を洗浄するための洗浄液が収容された収
容部、発色反応を引き起こすための基質液を収容した収容部などを備える。なお、カート
リッジ180に備えられる収容部として上記を例示したが、収容部の種類はこれに限らな
い。例えば、前処理だけを実行できるようにカートリッジに収容部を備えてもよい。
ベースパネル181(例えばその中央部)には吸光度を測定するための収容部182a
が設けられ、この収容部182aの上側にはPMT172を装着するためのマウント18
4が配置されている。ベースパネル181や収容部182はアルミシール等によって遮光
され、PMT172はマウント184に光密に嵌合される。検出用の収容部182aの底
部は光源170と光密に嵌合可能であり、検出用の収容部182aの底部に嵌合した光源
170から放射される照射光をPMTで受光してフォトンを計数することができる。
カートリッジ180は図示しないカートリッジコントローラによってノズル162やP
MT172に対する位置が決められる。カートリッジコントローラはカートリッジ180
を水平方向に移動させて分注装置152や検出装置154に対するカートリッジ180の
位置を決定する。カートリッジ180の配置が制御されることで、例えばピペットチップ
に対して適切にカートリッジを配置させることができ、夾雑物の除去処理工程、標識化反
応工程、検出工程におけるピッペッティングや吸光度測定をスムーズに実行することがで
きる。
カートリッジ180の収容部182は、例えば、夾雑物の除去処理を行うための第1部
187と、標識化反応工程や検出工程を行うための第2部188とを有する。なお、カー
トリッジ180にインキュベーションを行うためヒータ153の装着が可能な収容部を設
けたが、このヒータ用の収容部は測定システムの目的に応じて適宜省略してよい。
カートリッジ180を利用する測定システム150の作用について以下に説明する。カ
ートリッジ180のマウント後、予めカートリッジ180の第1の収容部に収容された磁
性粒子液がピペットチップ164内に吸い上げられて第2の収容部内に排出され、ポンピ
ングされる。図27は、カートリッジを利用する測定システムの前処理工程について示し
た図である。図27に示すように、ポンピング後、第2の収容部内の液体がピペットチッ
プ164内に吸い上げられて夾雑物が結合した磁性粒子が磁石151によって分離され、
夾雑物が除去された測定サンプルが第3の収容部に排出される。第3の収容部には、標識
化用の磁性粒子と測定サンプルとの混合液が収容され、この混合液がポンピングされ、ピ
ペットチップ内に吸い上げられる。混合液の吸引後、磁石によって抗原が一体となった磁
性粒子が分離され、第4の収容部に投入される。磁性粒子と一体となった抗原は、第4の
収容部内に予め収容された洗浄液によって洗浄され、洗浄液と抗原との混合液はピペット
チップ内に吸い上げられる。ピペットチップ内に吸い上げられたこの混合液から抗原と一
体となった磁性粒子が磁石151によって分離され、抗原が検出用の第5の収容部182
aに投入される。
図28はカートリッジを利用する測定システムの測定工程について示した図である。図
28に示すように、第5の収容部182a内には基質液が予め収容されており、この基質
液と抗原とが反応して発色し吸光度が検出される。なお、検体中の夾雑物を除去処理する
際、メンブレン、アフィニティカラム、あるいは還元剤が固定されたゲルを用いて検体に
含まれる夾雑物を除去処理したい場合には、ノズル162にメンブレンを備えたピペット
チップ、アフィニティカラムを含有するピペットチップ、あるいは還元剤が固定されたゲ
ルを含有するピペットチップを取り付けて検体を処理する。例えば図28に示すように、
メンブレンを備えたピペットチップ190を用いて検体に含まれる夾雑物を除去処理する
場合は、ノズル162にメンブレンを備えたピペットチップ190を装着して検体を処理
する。これにより、測定システム150における夾雑物の除去処理手法のバリエーション
を確保でき、システムの利便性を高めることができる。
以上のように、検体の前処理工程を含む一連の工程で必要となる収容部を予めカートリ
ッジ180に設け、このカートリッジ180を測定システム150にマウントして使用す
ることにより、ユーザは磁性粒子液や洗浄液等の調製に係る手間を省くことができ、測定
システム150の運用における利便性を高めることができる。
上記の態様では、ピペットチップを垂直方向で移動させカートリッジを水平方向で移動
させて前処理を実行したが、前処理の実行手法はこれに限らない。例えば、カートリッジ
を固定し、ピペットチップを水平方向および垂直方向に移動させて検体の前処理を実行し
てもよい。カートリッジを固定することで、ウェル内の液体が外部に飛び出ないようにシ
ステムを設計する手間が省け、より簡便な測定システムの提供が可能となる。
上記の実施態様4では、中央部に基質液が予め収容された収容部182aを設け、端部
に培養用のヒータ153の装着が可能な収容部を設けたカートリッジ180を例示したが
、カートリッジにおける収容部の配列順序はこれに限らない。図29は、別形態のカート
リッジについて概略的に示した図である。例えば、図29に示すように、カートリッジが
マウントされる測定システム本体の構成に合わせて適宜変更してよい。図29に図示した
形態では、カートリッジ200の中央部にヒータ153の装着が可能な収容部202aを
設け、端部に基質液が予め収容された収容部202bを設けた。このように収容部の配列
順序を処理内容に鑑みて適宜変更することでより効率的な検体の処理を行うことができる
また、上記の実施態様では、磁性粒子液を収容部182に予め収容させたが、磁性粒子
液を予め保持したピペットチップを用いる、あるいは、検体中の夾雑物を吸着する担体を
備えたピペットチップを用いて検体の前処理を実行してもよい。この場合、このようなピ
ペットチップに合わせてカートリッジの収容部の構成を適宜変更する必要がある。
また、上記では、第1部187と第2部180とが一体形成されたカートリッジ180
を例示したが、第1部187と第2部188とを組み合わせ自在に構成してもよい。第1
部187と第2部188とを組み合わせ自在な構成とすることで、検体について、夾雑物
の除去処理だけを実行したい場合、前処理工程を除く標識化反応工程から検出工程までだ
けを実行したい場合、あるいは全工程を実行したい場合に、ユーザはそれぞれの場合に応
じて第1部、第2部、第1部と第2部との組み合わせのいずれかを選択することができ、
より利便性の高い測定システムを提供することができる。
上記の実施態様では検出対象の抗原としてCA19−9を用いたものを例示したが、検
出対象はこれに限らず、例えば、リウマチ因子、遊離サイロキシン(F−T4)、甲状腺
刺激ホルモン(TSH)、インスリン、α胎児性タンパク(AFP)などの単純タンパク
または複合タンパク、ステロイドホルモン、ペプチドホルモン等への適用もできる。
6 核酸測定システム
本発明の別の例として、本発明を核酸検出分野に用いた態様について以下に説明する。
検体から核酸を抽出しこの抽出された核酸を増幅して測定する場合、第1担体として標的
核酸に対して親和性を有する物質が固定されたものを用いて検体から標的核酸を抽出し、
第2担体として標的核酸の検出用試薬を固相化してなるものを用いて標的核酸を測定する
ことができる。この測定システムでは、検体中の標的核酸を検出する工程の前に、第1担
体を用いて核酸を抽出する工程が実行される。さらに、本発明のシステムでは、生体関連
物質と親和性を有する、および/または生体関連物質を標識化する物質が固定された第2
担体を調製する工程を含む。本発明の1つの態様では、このような第1担体を用いた核酸
の抽出工程および第2担体の調製工程を含む前処理を1つのシステムで一貫して行うもの
である。以下、本発明を用いて核酸を検出する工程について説明する。
図30は、検体からの核酸の抽出から第2担体の調製までの前処理工程、並びに検出工
程を概略的に示した図である。図30に示すように、標的核酸の測定システムでは、(i
)標的核酸に対して親和性を有する物質が固定された担体(第1担体)を用いて検体から
標的核酸を抽出する工程、(ii)生体関連物質と親和性を有するかあるいは生体関連物
質を標識化する少なくともいずれかの機能を有する担体(第2担体)を調製する工程、(
iii)調製された第2担体を用いて標的核酸を標識化して検出する工程、が行われ、好
ましくは、前処理(i)〜(iii)を一貫して行うものである。検体は、ユーザによっ
て測定システムに備えられたウェル250に収容される。
6−1 検体から標的核酸を抽出する工程
標的核酸を取得するため、核酸捕捉用のプローブが固定された第1担体である磁性粒子
(以降、核酸捕捉用磁性粒子という)が備えられたピペットチップ(分注チップともいう
)がノズルに装着される。ウェルに収容された検体がピペットチップに吸い上げられ、核
酸捕捉用磁性粒子と混合される。混合後、核酸捕捉用磁性粒子に固定されたプローブに標
的核酸が特異的に結合して核酸捕捉用磁性粒子に捕捉される。
標的核酸が結合した核酸捕捉用磁性粒子がピペットチップ内に吸い上げられた状態で、
ピペットチップに磁石が近づけられ核酸捕捉用磁性粒子がピペットチップ内に拘束される
。核酸捕捉用磁性粒子が磁石によって拘束されたピペットチップがウェルから離れ、洗浄
液を収容したウェルに移動して磁石が遠ざかることで、核酸捕捉用磁性粒子が洗浄液内に
解放される。洗浄液によって核酸捕捉用磁性粒子を洗浄した後、試薬などを加えて標的核
酸を磁性粒子から分離して標的核酸を取得することができる。
6−2 取得された標的核酸を検出するための担体を調製する工程
他方、抽出された標的核酸を検出するために、生体関連物質と親和性を有しかつ生体関
連物質を標識化する物質が固定された担体が調製される。標的核酸の検出では標的核酸の
標識化および増幅が行われ、標識化法および増幅法としては、PCR法、PT−PCR法
、リアルタイムPCR法、LAMP法、RT―LAMP法、ICAN法、SDA法、RC
A法、NASBA法など公知の方法を用いることができる。リアルタイムPCR法は様々
な手法が存在するが、例えばインターカレーション法、ハイブリダイゼーション法、LU
X法などが可能である。
核酸の標識化および増幅には、核酸の標識化および増幅用のプローブやプライマーを含
有する固相化されたマスターミクスチャ(MMX)を用いることができる。リアルタイム
PCR法を用いる場合、増幅処理する核酸の種類に合わせて核酸増幅用のプライマーやプ
ローブを適宜選択することが好ましい。プローブ、プライマーとしては、例えば、Taq
Man(登録商標)プローブ、FRETプローブ、LUXプライマーなど種々のものを用
いることができる。プローブは標的核酸を標識化するための標識を備えており、この標識
を備えたプローブが標的核酸とハイブリダイズすることで標的核酸が標識化される。プラ
イマーおよびプローブは検出対象の核酸の種類に応じて適宜設計することができる。例え
ば、リアルタイムPCR法としてハイブリダイゼーション法を用いる場合、標的核酸は、
熱変性、アニーリング、および伸長反応が行われ、標的核酸が標識化される。
本発明においては、標的核酸の検出を実行する前に、核酸の増幅に用いられる試薬を予
め調製し、これを固相化してウェル内に収容することで、固相化された試薬(以降、固相
化試薬という)を固定したウェル(第2担体)が作製される。核酸の増幅時にはこの固相
化試薬に緩衝液、核酸等を注入することで標的核酸の標識化および増幅が開始される。大
容量のマスターミクスチャを用いることにより、測定工程時、測定用サンプルを収容する
ためのウェルに分注することが可能となり、作業効率を向上させることができる。試薬を
固相化する方法については特に限定しないが、試薬を凍結乾燥すると利便性が高まり、作
業効率の改善が期待できる。
マスターミクスチャの試薬を凍結乾燥する場合は、例えば、標的核酸を増幅するための
プライマーおよびプローブ、およびその保護安定させるためのサッカライド類やポリビニ
ルピロリドンなどの保護安定化剤を混合させ、所定温度で冷却して減圧することで作製で
きる。調整時の圧力、冷却温度、および冷却時間は、目的とするマスターミクスチャの性
質に合わせて適宜変更してよい。また、本発明においては、凍結乾燥したときに凍結乾燥
品が容器内に固相として(第2担体として)固定化されるように、スクロース、ラクトー
ス、またはトレハロース等を混合することが好ましい。これにより、例えば凍結乾燥され
た試薬を容器内壁に膜状に層設して固定することができる。
6−3 標的核酸を検出する工程
標的核酸の検出は、固相化試薬を備えたウェルに標的核酸を注入して行われる。標的核
酸の注入後、標的核酸が固相化試薬に含まれるプローブとハイブリダイズして検出が可能
となり、例えば、発光、蛍光などを測定することで標的核酸を検出することができる。検
出デバイスとして、例えば、イメージセンサを搭載した蛍光レーザ顕微鏡を用いることで
標的核酸の画像データを取得でき、この画像データを適宜解析することで蛍光強度などを
算出することができる。このように蛍光強度を算出することで標的核酸の検出を行うこと
ができる。
次に上記の各工程を自動的に実行するシステムについて説明する。上記の手順を自動的
に実行する測定システムは、検体を収容し標的核酸を取得する測定サンプルの取得装置、
取得された測定サンプルを、PCR法等を用いて増幅して検出する検出装置を備える。
測定サンプルの取得装置は、例えば、検体を収容するウェルや試薬を収容するウェルを
有し、検体を収容するウェルには、組織、細胞、体液などユーザによって取得された検体
が収容される。なお、検体が組織や細胞片の場合は、予め細かくしておくことが好ましい
試薬を収容するウェルは、複数のウェル、ピペットチップ、検体を溶解するための試薬
、溶解された検体に投入され標的核酸と特異的に結合するプローブが固定された磁性粒子
、磁性粒子をピペットチップ内に拘束するための磁石、標的核酸とこの核酸とプローブを
介して特異的に結合した磁性粒子とを分離して溶出する溶出試薬などを備え、検体を収容
するウェルに収容された検体から、DNAやRNAなどの標的核酸を抽出する。
さらに、試薬を収容するウェルは、検体から抽出された標的核酸を標識化および増幅す
るための固相化された試薬を収容するウェルを備え、ウェル内には、例えば、緩衝液、プ
ライマー、プローブ、核酸ポリメラーゼ、蒸留水、洗浄液などを固相化して収容する。固
相化された試薬は、例えば、各試薬を一体に混合しさらに凍結乾燥することで作製できる
(凍結乾燥マスターミクスチャ)。
標的核酸の抽出は、検体を溶解しこの溶液と、標的核酸と特異的に結合するプローブが
固定された磁性粒子とを混合し、混合後に磁石を用いて標的核酸が結合した磁性粒子をピ
ペットチップ内に拘束して分離し、この分離した磁性粒子を洗浄した後に標的核酸を溶出
することで実行することができる。
検出装置は検体から抽出された標的核酸を増幅して検出する動作を実行する。核酸の増
幅手法としては、例えばリアルタイムPCR法が挙げられる。標的核酸の増幅は、試薬を
収容するウェルに収容された凍結乾燥マスターミクスチャを用いてリアルタイムPCR法
に従って実行することができる。検出装置は核酸増幅用の反応容器とこの反応容器の温度
を調節する温度調節部などを備え、核酸の熱変性、アニーリング、伸長反応の各工程を繰
り返し実行することができる。標的核酸の増幅後、標識化された標的核酸に、例えば、励
起用の電磁波を照射する、蛍光反応用の基質液を添加してから標的核酸をスキャナなどで
スキャンすることで標的核酸を検出することができる。
上記システムをより具体化したものについて以下に説明する。図31は標的核酸の抽出
から検出まで実行するためのウェルを上部から示した図である。図31に示すように、標
的核酸の測定システム480は処理ラインを備え、図31は第1処理ライン500Aから
第12処理ライン500Lまでの12列の処理ラインを例示した図である。各処理ライン
500A〜500Lでは、例えば、検体を収容するウェル502、溶解液を収容するウェ
ル504、緩衝液を収容するウェル506、磁性粒子を収容するウェル508、検体から
抽出された核酸を洗浄するための洗浄液やピペットチップを洗浄するための洗浄液が収容
されたウェル510、磁性粒子と標的核酸とを分離する溶出液を収容したウェル512、
検体から核酸を抽出してなる測定サンプルを一時的に収容するウェル514、測定サンプ
ルを標識化して標的核酸を検出するための固相化されたマスターミクスチャを収容したウ
ェル516が、配列されている。
第1〜第12処理ライン500A〜500Lの上方には、各処理ライン500A〜50
0Lに対応して12個のノズルがライン方向P(図示省略)に移動自在に設けられ、各ノ
ズルにピペットチップが適宜装着される。測定システム480は、例えば、ウェルを配置
するスペースを外部から隔離するための遮蔽扉を備え、これら第1〜第12処理ラインに
設けられたウェルは、この隔離扉によって外部から遮断することができる。上記では12
列の処理ラインを備えた装置を例示したが、処理ラインの本数はこれに限らず、例えば、
1本や2本でもよく、また、さらに処理能を高めるために20本、30本としてもよい。
図32に示すように、測定システム480は、中央制御部532、チップ位置制御部5
34、チップマウント制御部536、磁場制御部538、PCRユニット540、ポンピ
ング制御部542、検出部545、RAM548、ROM550、表示パネル552、操
作インターフェース554、計時部などを備える。
チップ位置制御部534は、互いに直行したXYZ軸を備え、ステッピングモータやサ
ーボモータによってノズルの位置を制御する。XYZ軸は、例えば、X軸が処理ラインに
おけるウェルの配列方向と略平行をなし、Y軸がX軸と略垂直をなすとともに各列を横断
する方向と略平行をなし、Z軸はX軸およびY軸のなす面と略垂直をなしている。検体の
処理が開始され各ノズルが移動する場合は、例えば、これらX軸上での移動と、Z軸上で
の移動との2段階でノズルが駆動することで、各処理ライン500A〜500Lに沿った
処理が実行される。
チップマウント制御部536は、ノズルへのピペットチップの装着、およびノズルから
のピペットチップの脱着を行う。チップマウント制御部536はピペットチップを把持す
る把持部と、別の新たなピペットチップを準備するチップ準備部とを備える。把持部がピ
ペットチップを把持しながらノズルがZ軸に沿って上昇するとノズルからピペットチップ
が脱着される。むき出しになったノズルがX軸およびY軸上で移動して新たなピペットチ
ップの上方に移動する。チップ準備部では新たなピペットチップがマウント部を上側に先
端部を下側にした状態で姿勢が保持されており、ノズルがZ軸に沿って下降することでノ
ズルに新たなピペットチップのマウント部が装着される。
ポンピング制御部542は、ポンプ580および圧力センサ582を備え、ノズルおよ
びこのノズルに装着されたピペットチップを介して行われる液体の吸込と排出とを制御す
る。ポンプ580は、シリンダ状に形成されたハウジングとこのハウジングに移動自在に
嵌合されるピストン、このピストンを駆動させるモータとを備え、ハウジング内はノズル
の開口と連通している。ピストンの動きは、例えばサーボモータによって制御され、サー
ボモータの駆動はポンピング制御部542からの駆動制御信号によって制御されている。
ピストンが作動するとノズルの開口を通して流体の吸込または排出が可能となる。
ノズルの開口内には圧力を検知する圧力センサ582が設けられ、圧力センサ582は
ポンピング制御部542に圧力信号を送出する。ポンピング制御部542はこの圧力セン
サ582からの圧力信号を基にして圧力をモニタリングしている。このような構成により
、例えば、ピペットチップの先端部がウェル内の流体に浸漬した際、ポンピング制御部5
42によって検知された圧力が予め定められた閾値を上回り、これに応じてサーボモータ
に駆動制御信号が送出される。流体の吸込時および排出時も圧力センサ582からは常時
、ポンピング制御部542に圧力信号が送出され、これによりポンピング制御部542は
高い精度でサーボモータの駆動をコントロールすることができる。このような構造により
ピペットチップの装着されたノズルは流体の吸い上げおよび吐き出しを実行することがで
き、流体の撹拌を行うことができる。
ROM550には各種制御プログラムが格納されている。ユーザが操作インターフェー
ス554を通して選択したモードに応じてROM550から読み出された制御プログラム
がRAM548に展開され、中央制御部532はこのRAM548に展開された制御プロ
グラムを基にして測定システム480の各部をコントロールしている。
ROM550に記憶する処理プログラムとしては、例えば、(1)細胞やウイルスから
RNAを抽出しPCR反応後にPCR産物の検出を実行する第1プログラム、(2)血液
等の生体サンプルからDNAを抽出しPCR反応後にPCR産物の検出を実行する第2プ
ログラム、(3)大腸菌等の細菌からプラスミドDNAを抽出する第3プログラム、など
がある。
表示パネル552はユーザに対して提示する必要のある項目を表示する。例えば、核酸
抽出時のポンピング回数、磁性粒子懸濁後の静置時間、ポンピング時の流速の緩急、吸込
量および排出量、ピペットチップの移動速度の緩急などは表示パネル552に表示でき、
ユーザはこの表示で確認することができる。もし各種設定内容を変更したい場合は、操作
インターフェース554の操作を通して変更することができる。
計時部545は、ROM550から読み出されたプログラムに応じて時間のカウントを
行う。時間のカウントは、例えば、ポンピングやPCR反応における熱変性、アニーリン
グ、伸長反応を行うときなどに実行され、これにより各工程の実行期間が正確に管理され
る。
磁場制御部538は、磁石560の配置を管理してピペットチップに付与する磁場の強
さを制御する。磁場制御部538は、互いに直行したXYZ軸を備え、ステッピングモー
タやサーボモータによって磁石560を位置決めする。X軸およびY軸はウェルが並べら
れた面と略平行であって互いに直行し、Z軸はこの面と略垂直をなす。磁石560が移動
するときは、例えば、X軸上およびY軸上での移動と、Z軸上での移動との2段階で磁石
560の位置決めが可能となっている。
PCRユニット540は、サーマルセンサ570、温度制御部572、ヒータ574を
備える。温度制御部572はサーマルセンサ570からの温度信号に基づき温度を検知す
る。サーマルセンサ570は、例えばマスターミクスチャを収容したウェル516の近傍
に配置され、ウェル内に流体の温度に応じて温度信号を温度制御部に送出する。ヒータ5
74はウェル516の近傍に配置され、ヒータ574の通電は温度制御部572によって
制御されている。温度制御部572はサーマルセンサ570からの温度信号に基づきヒー
タ574の通電をコントロールすることでウェル516内の流体の温度を制御する。これ
により、適切な温度コントロールが要求されるPCR反応を迅速に実行することができる
。PCRの反応サイクルは基本的に、熱変性ステップ、アニーリングステップ、伸長反応
ステップの繰り返しによって構成され、温度制御部572は各ステップで流体が最適な温
度となるようにヒータ574を用いて温度をコントロールする。PCR反応における最適
温度、反応時間、反応サイクル数に関するデータはROMに予め格納されており、ユーザ
によって選択された処理モードに対応して読み出され実行される。
検出部545は、トリガー光源590、トリガー光源からのトリガー光をウェル内の液
体に照射する導光部592、導光部592から照射された光によって蛍光した核酸からの
光を受光するための受光部594、検出回路596などを備える。導光部592は、例え
ば光ファイバを用いて構成することができ、トリガー光源からのトリガー光を光ファイバ
内で導光させることによりウェル内の液体にトリガー光を照射することができる。受光部
594には例えばCCDやCMOS等のイメージセンサを用いることができ、蛍光した核
酸からの光を受けて受光信号を検出回路596に出力する。検出回路596は受光部59
4からの受光信号を基にして核酸を検出する。
本発明の核酸検出システムの作用について図33のフローチャートを用いて説明する。
ユーザによって選択された処理プログラムがROM550から読み出され、この読み出さ
れた処理プログラムを基に測定システム480の各部が作動を開始する。ユーザは各処理
ライン(図31では第1〜第12処理ライン500A〜500L)のウェル502に取得
した検体を手動で収容し、遮蔽扉によって第1〜第12処理ライン500A〜500Lを
外部から遮蔽する。第1〜第12処理ライン500A〜500Lの遮蔽が検出されると検
体の処理が開始され、第1〜第12処理ライン500A〜500Lに対応して設けられた
12個のノズルおよびピペットチップが駆動して検体と溶解液とを混合する。この混合液
の撹拌後、磁性粒子を混合液に加えて撹拌する。
磁性粒子の加えられた混合液が十分に撹拌された後、磁石を用いて磁性粒子をピペット
チップ内に拘束し不要な液をピペットチップ外に排出して標的核酸が接合した磁性粒子を
取得する。取得した磁性粒子は洗浄液が収容されたウェルに排出、洗浄され、洗浄後、磁
性粒子と標的核酸との結合を切断する分離液に混合され撹拌される。磁性粒子が加えられ
た分離液が十分に撹拌された後、磁性粒子はピペットチップ内に拘束されて標的核酸が分
離される。取得された標的核酸を含有する流体は測定工程に供される測定サンプルとして
ウェル514に収容される。ウェル514に収容された測定サンプルはマスターミクスチ
ャが予め収容されたウェル516に分注され、PCR反応が実行される。PCR反応工程
では、熱変性ステップ、アニーリングステップ、伸長反応ステップが所定の回数だけ繰り
返されて標的核酸に基づいたPCR産物の生成が実行され、所定回数の実行後、検出部5
45によってPCR産物の検出が実行される。
以上のように、第1〜第12処理ライン500A〜500Lに代表される12列の処理
ラインを備えることで、12個の検体を同時に処理することができ、検体の処理効率を高
めることができる。また、検体の収容ウェル502、標的核酸抽出用の磁性粒子を収容し
たウェル、洗浄用のウェル、マスターミクスチャを収容したウェルをライン状に並べたこ
とにより、ノズルおよびピペットチップを無駄なく駆動させることができ、処理時間を更
に短期化することができる。また、ノズルおよびピペットチップが直線状に駆動するため
、他のラインの検体の混入を防止でき、コンタミネーションを低減することがでえきる。
上記では12本の処理ラインを備えた測定システムを例示したが、処理ラインの本数は
これに限らず、これより多くても少なくてもよい。さらに、上記の実施形態では、12列
の処理ラインを備えた測定システムを例示したが、ライン状に処理する以外にも、例えば
、検体の収容ブロック、磁性粒子と検体との反応ブロック、磁性粒子などを洗浄するため
の洗浄液の収容ブロック、作製された測定サンプルの収容ブロック、PCR反応ブロック
、増幅された標的核酸の測定ブロックなどを、例えば環状あるいは十字状に配置してもよ
い。
また、システムの態様は上記に限らず適宜変更してよい。図34は、カートリッジを利
用して核酸を前処理することができる測定システムの概略を示した図である。例えば、図
34に示すように、検体収容部と試薬収容部とを一体化したカートリッジを用いて標的核
酸を検出することもできる。以下に、検体収容部および試薬収容部を一体化したカートリ
ッジを用いて検体を処理するシステムについて説明する。
測定システム260は、システム本体262と、このシステム本体262に装填される
カートリッジ264とを備える。システム本体262は、カートリッジ264を保持する
ラック267、ラック267をシステム本体262から引き出された引き出し位置とシス
テム本体に収納した収納位置との間で移動制御する移動制御機構270、核酸を取得する
ための磁性粒子を備えたピペットチップ、カートリッジ264に対するピペットチップの
配置を制御する配置制御機構273、ピペットチップの着脱などを行うチップ着脱制御部
275、増幅された核酸をスキャンして検出するスキャナ277などを備える。ラック2
67は収納位置に位置するカートリッジ264を外部から遮断する蓋280を備え、これ
により収納位置に位置するカートリッジ264などに雑菌が付着する危険性を低減してい
る。
カートリッジ264のウェルの配置形態は、DNAを抽出して増幅するかRNAを抽出
して増幅するかによって個数、順序、サイズなどが異なる。図35は、上記の測定システ
ムで用いられるカートリッジについて示した図であり、マスターミクスチャを収容したウ
ェルをカートリッジの長手方向に沿って一部切断した斜視断面図である。例えば、DNA
を抽出してPCR法を用いて増幅する場合、図35に示すように、カートリッジ264に
は、検体を収容するウェル300、検体からDNAを抽出するための抽出試薬が予め収容
されたウェル302、バッファが収容されたウェル304、抽出されたDNAを洗浄する
ための洗浄液が収容されたウェル306、308、標的核酸抽出用の磁性粒子をDNAと
分離させDNAを取得するための溶出液310、ピペットチップ330を洗浄するための
洗浄液が収容されたウェル312、凍結乾燥されたマスターミクスチャが収容されたウェ
ル314、標識化されたDNAを蛍光検出させる場合に用いられる基質液が収容されたウ
ェル316などが一体化されている。各ウェルの開口はアルミシール(図示省略)によっ
て封止され、使用前に雑菌がウェル内に侵入しないようにされている。ウェル314内に
は凍結乾燥されたマスターミクスチャ318が容器内壁に膜状に設けられている。凍結乾
燥されたマスターミクスチャ318をウェル314内に膜状に設ける手法としては、例え
ば、ウェル314内に凍結乾燥前のマスターミクスチャを収容した後、所定の凍結乾燥条
件下で凍結乾燥を実行することでウェル314内に凍結乾燥されたマスターミクスチャ3
18を膜状に設けることができる。
カートリッジ264がラック267に装填され核酸の自動検出が開始された後、ラック
267がシステム本体262に収納され、カートリッジ264が外部から隔絶される。カ
ートリッジ264がラック267によって収納位置に配置された後、アルミシールが剥離
され、検体からのDNAの抽出が実行される。カートリッジ264には凍結乾燥されたマ
スターミクスチャを備えたウェル314が予め設けられており、これによりDNA抽出後
に速やかに前処理を終えることができ、次の測定工程へ移行することができる。
このように、カートリッジを264用いて前処理を自動的に一貫して実行できることか
ら、本発明においては手軽で利便性の高いシステムを提供することができる。また、磁性
粒子を用いて検体から標的核酸を抽出するから不要物を核酸増幅前に予め低減して、より
信頼性の高いDNA検出を実行することができる。
また、上記では、検体からの標的核酸の抽出から核酸を抽出して測定サンプルを作製し
、作製された測定サンプルを基にして標的核酸を検出する工程までを一貫して行ったが、
測定サンプルを作製するまでの工程と、測定サンプルから標的核酸を測定する測定工程と
を別の装置で実行してもよい。このようなシステムの一例としては、例えば、検体を収容
し標的核酸を抽出し測定サンプルを取得するサンプル作製装置と、取得された測定サンプ
ルを、核酸増幅法を用いて増幅して検出する検出装置とを備える測定システムが挙げられ
る。このようなシステムを用いる場合、図36に示すように、ウェルカートリッジ600
から、測定サンプルを収容するウェル610とマスターミクスチャを収容したウェル61
2とが一体化された分離ユニット615を、カートリッジ本体608から例えば割断ライ
ンLに沿って割断して分離できるようにし、分離ユニット615を検出装置に装填するこ
とで標的核酸の検出を実行することができる。
検体を取得しウェルカートリッジ600に収容してサンプル作製装置に装填すると検体
の処理が開始されて、測定サンプルを収容するためのウェル610に測定サンプルが収容
される。分離ユニット615がカートリッジ本体608から分離されて検出装置に装填さ
れると、ウェル610内に収容された測定サンプルがマスターミクスチャを収容した4連
ウェル612に注入される。測定サンプルがマスターミクスチャと混合された後、PCR
法に従って標的核酸を増幅し検出される。
このように、測定サンプルを収容するウェル610とマスターミクスチャを収容したウ
ェル612とが一体化された分離ユニット615をカートリッジ本体608から分離でき
るようにすることで、測定サンプルを取得するまでの工程と、取得された測定サンプルか
ら標的核酸を検出する工程とを別の装置で実行することができる。
これにより、サンプル作製装置の駆動スケジュールが検出装置の駆動スケジュールから
独立し、第1の測定サンプルの作製後に第2の測定サンプルの作製にすぐさま移行するこ
とができ、標的核酸の検出を待つことなく測定サンプルをより自在に作製することができ
る。また、測定サンプルの一時保存なども可能となる。
また、上記では1つの検体に対して1列のウェル群を対応させたが、1つの検体に対し
て複数列のウェル群を対応させてもよい。例えば、図37に示すように、1つの検体に対
して2列のウェルを対応させることもできる。測定システム620は、核酸の抽出時に用
いられるウェル群を備えた核酸抽出部625、固相化された核酸増幅用試薬が収容された
ウェル群を備えた固相化試薬収容部630、サーマルサイクラーに組み合わされる調温部
635、トリガー光を照射して核酸の検出を行う検出部640、ノズルユニット645な
どを備える。ノズルユニット645はワークエリア645内で駆動し検体の吸い込みや吐
出を行う。このようにウェルの配置を用いて核酸を測定してもよい。
また、本発明の好ましい態様として、上記に説明した測定システムを用いて、各種ウイ
ルス、例えば、インフルエンザウイルス(H1N1、H3N2、H5N1、H7N7等)
を検出することができる。インフルエンザウイルスの検出は、採取された検体(鼻腔内体
液など)からのインフルエンザウイルスの抽出、およびマスターミクスチャの作製、リア
ルタイム RT−PCR の実行、並びに検出の順で行われる。
[インフルエンザウイルスA(H1N1)の検出におけるプローブおよびプライマー]
使用されるプローブおよびプライマーとしては
フォワードプライマー(InfA,SW InfA,SW H1,RnaseP)
リバースプライマー(InfA,SW InfA,SW H1,RnaseP)
Taq Man プローブ(InfA,SW InfA,SW H1,RnaseP)
などを用いる。
従って、プライマーおよびプローブの組み合わせとしては
InfA:インフルエンザA型プライマーセットおよびTaq Man プローブ
SW InfA:SW InfA型プライマーセットおよびTaq Man プローブ
SW H1:SW H1型プライマーセットおよびTaq Man プローブ
RnaseP:ヒューマンRNaseP遺伝子(内部ポジティブコントロール)プライマーセット
およびTaq Man プローブ
を用いる。
上記の4種類のプライマーおよびプローブの組み合わせを含有するマスターミクスチャ
をそれぞれ調製して、例えば、図35に示したカートリッジ264の4連のウェル314
に予め収容しアルミシールで封止しておくことで簡便な操作でインフルエンザウイルスA
(H1N1)を検出できるシステム、およびこのシステムのためのカートリッジを提供す
ることができる。
なお、上記に示したカートリッジ264は、1つの検体について核酸の抽出から検出す
る前まで行うものについて示したが、複数のカートリッジ264を並列させて複数の検体
を同時処理できるようにしてもよい。複数の検体を同時処理することで処理能力が向上し
、さらに利便性の高いシステムを提供することができる。
上記の図31〜37では、標的核酸とPCR反応用の試薬との混合溶液の温度を上昇/
下降させて核酸増幅を行うPCR法を用いた態様について例示したが、本発明はこれに限
らず、等温で核酸を増幅させる等温増幅法を用いてもよい。
本発明の核酸増幅装置は、
(a) 検体を収容する検体収容部と、
(b) 検体から標的核酸を捕捉する捕捉粒子を収容する第1収容部と、
(c) 標的核酸の検出用試薬を収容する第2収容部と、
(d) 前記検体を検体収容部に分注する分注機構、前記検体と捕捉粒子とを混合して検体
から標的核酸を抽出する機構、および前記抽出された標的核酸と検出用試薬とを混合する
機構と、
(e) 前記第2収容部に標的核酸と検出用試薬との混合流体よりも比重の小さい疎水性流
体を注入する機構、前記各収容部を覆う蓋を脱着させる機構、標的核酸を蛍光させるため
の照射光を投射する機構および該照射光を受けた標的核酸からの光を受けて標的核酸を検
出する機構、並びにこれらの機構を組み合わせた機構からなる群から選ばれるいずれかの
機構とを備えることを特徴としており、上記(a)〜(e)の構成の組み合わせを変える
ことにより様々な装置を実現できる。
以下に、標的核酸を等温増幅させる機構を備えた装置について説明する。なお、上記に
示したPCR法を用いて標的核酸を増幅させる装置と同様の箇所については概略的な説明
を記載しその詳細な説明については省略する。
図38は標的核酸の抽出から検出まで実行するための複数のウェルおよびノズルを示し
た斜視図である。図38に示すように、一体的にカートリッジ化された各処理ライン70
0A〜700Fでは、例えば、検体を収容するウェル702、溶解液を収容するウェル7
04、緩衝液を収容するウェル706、捕捉粒子である磁性粒子を収容するウェル708
、検体から抽出された核酸を洗浄するための洗浄液やピペットチップを洗浄するための洗
浄液が収容されたウェル710、磁性粒子と標的核酸とを分離するための試薬を含む溶出
液を収容したウェル712、検体から核酸を抽出してなる標的核酸含有溶液を一時的に収
容するウェル714、標的核酸を増幅させるための乾燥(例えば、凍結乾燥された試薬)
された試薬(検出用試薬)を含有するウェル716、標的核酸含有溶液中の標的核酸を増
幅することによって取得された増幅産物を検出するための検出用ウェル718が、配列さ
れている。
第1〜第6処理ライン700A〜700Fの上方には、各処理ライン700A〜700
Fに対応して6個のノズルユニット720がライン方向Pに移動自在に設けられ、各ノズ
ルユニット720にピペットチップ730が装着可能となっている。なお、処理ラインの
本数は6本に限らず適宜変更してよい。
図39にノズルユニット720の先端部を示した部分斜視図を示す。図39(a)に示
すように、ノズルユニット720は、例えば、検体や標的核酸を含有した溶液等の流体を
吸引/排出するポンピング開口730、標的核酸の増幅産物に蛍光反応用のトリガー光を
照射するプラスチック光ファイバ(以降、POFという)732、標的核酸からの光を受
光するレンズ734などを備える。レンズ734はポンピング開口730内に配置され、
ポンピング開口730の周囲には相互に等間隔を隔てて例えば8個のPOF732が配置
されている。なお、ノズルユニットの形状は上記に限らず、例えば図39(b)や(c)
に示すようなものでもよい。図39(b)に示すように、ノズルユニット760の先端の
中央部には、流体を吸引/排出するポンピング開口762とレンズ764とが備えられ、
その周辺部には4つのトリガー光照射用のPOF767を備えている。また、図39(c
)に示すように、ノズルユニット770の先端部の中央部にポンピング開口772とトリ
ガー光照射用のPOF774とを備える構成としてもよい。
図40はノズルユニット720をポンピング開口730の延伸方向と平行な平面で切断
した断面図である。図40に示すように、ポンピング開口730の周囲には、例えば8個
のPOFが配置され、ポンピング開口730内の中央にはレンズ734および光学像伝達
用のPOF740が配置されている。レンズ740は、検出用ウェル748内に収容され
た増幅産物含有溶液と対面し、POF740側に増幅産物溶液の光学像を結像する。レン
ズ740によって結像された光学像はPOF740中を伝わり、後述する再結像光学系(
図41参照)に入力される。レンズ734の周囲に、トリガー光を照射するPOF732
を配置したことにより、画像の周辺部が暗くなるシェーディングが抑えられ、クオリティ
の高い増幅産物の画像の取得が可能となる。また、ノズルユニット全端部の構造は上記に
限らず、図40(b)に示すような構造としてもよい。図40(b)に示すように、ノズ
ルユニット780はポンピング開口782とトリガー光照射用のPOF784とを備える
。このように、ポンピング開口、トリガー光照射用の光ファイバ、および/またはイメー
ジセンサへ検体用ウェル内の光学像を伝達する光ファイバーとを一体化したノズルユニッ
トと、直線状に配列された処理ラインにより、検体などのポンピングと標的核酸の増幅産
物の検出とを兼ねるノズルユニットを処理ラインに沿って直線状に動かすだけで検体から
の標的核酸の抽出から増幅産物の検出までを実行でき、装置のコンパクト化が期待できる
。特に、ノズルユニットはポンピング開口と光ファイバーとにより細径化することができ
、これにより隣り合うノズルユニット間の間隔および処理ライン間の間隔を狭めることが
でき、核酸検出装置を更にコンパクト化できる。
図41は標的核酸検出装置の機能ブロック図である。図41に示すように、測定システ
ム680は、中央制御部832、ノズル位置制御部834、チップマウント制御部836
、磁場制御部838、等温制御ユニット840、ポンピング制御部842、計時部843
、検出部845、RAM848、ROM850、表示パネル852、操作インターフェー
ス854、再結像光学系856などを備える。
ノズル位置制御部834は、互いに直行したXZ軸(2軸)を備え、第1、第2モータ
861、862の2つのモータによってノズルユニット720の位置を制御する。XZ軸
は、例えば、P方向を向いたX軸は各処理ライン700A〜700Fにおけるウェルの配
列方向と略平行な方向をなし、Z軸はX軸と略垂直をなしつつウェルの近位置と遠位置と
の間を結ぶ方向と略平行な方向に向けられている。検体の処理が開始され各ノズルユニッ
ト720が移動するとき、例えば、X軸上での移動と、Z軸上での移動との2段階でノズ
ル720が駆動することで、各処理ライン間を横断することなく各処理ライン700A〜
700Fに沿って処理を実行することができる。このとき、各ノズルユニット720が同
時に作動することにより、より各処理ライン700A〜700F間の検出環境を揃えるこ
とが可能となり、より正確な増幅産物の検出やその後の分析を実行することが可能となる
ROM850に記憶する処理プログラムとしては、例えば、(1)細胞やウイルスから
RNAを抽出し増幅して増幅産物の検出を実行する第1プログラム、(2)血液等の生体
サンプルからDNAを抽出し増幅して増幅産物の検出を実行する第2プログラム、(3)
細菌等からプラスミドDNAを抽出する第3プログラムなどがあり、目的に応じてROM
に記憶させるプログラムは適宜変更するとよい。
計時部843は、ROM850から読み出されたプログラムに応じて時間のカウントを
行う。時間のカウントは、例えば、タイミングクロックに基づき標的核酸の等温増幅を行
うときなどに実行され、これにより各工程の実行期間を正確に管理できる。
等温制御ユニット840は、サーマルセンサ870、温度制御部872、ヒータ874
を備える。温度制御部872はサーマルセンサ870からの温度信号に基づき温度を検知
し、サーマルセンサ870は、例えば凍結乾燥された核酸増幅用試薬を収容したウェル7
16の近傍に配置され、ウェル716内に収容された標的核酸含有溶液の温度に応じて温
度信号を温度制御部872に送出する。温度制御部872はサーマルセンサ870からの
温度信号に基づきヒータ874の通電をコントロールすることでウェル716内の流体の
温度を所定温度に制御する。これにより、一定温度が要求される等温増幅または温度を変
化させるPCRを実行することができる。
検出部845は、トリガー光源890、POF740からの光を受光するためのイメー
ジセンサ894、検出回路896などを備える。トリガー光源890からのトリガー光を
POF732内で導光させることにより検出用ウェル718内にトリガー光を照射するこ
とができる。イメージセンサ894には例えばCCDやCMOS等のイメージセンサを用
いることができ、再結像光学系856からの光を受けて画像信号を検出回路896に出力
する。検出回路896はイメージセンサ894からの受光信号を基に画像処理して核酸の
検出判定を行う。
次に本発明の核酸検出システムの作用について説明する。
ユーザによって選択された処理プログラムがROM850から読み出され、この読み出
された処理プログラムを基に核酸検出システム680の各部が作動する。ユーザは各処理
ラインライン700A〜700Fのウェル702に取得した検体を手動で収容し、図示し
ない遮蔽扉などによって第1〜第6処理ライン700A〜700Fを外部から遮蔽する。
第1〜第6処理ライン700A〜700Fは、例えば、2列を検体から標的核酸を抽出し
増幅後に検出するためのラインとして使用し、2列をネガティブ/ポジティブコントロー
ル用として使用し、残り2列を検量線作成用に使用するなど適宜変えるとよい。第1〜第
6処理ライン700A〜700Fの遮蔽が検出されると検体の処理が開始され、ノズルユ
ニット720が駆動して検体と溶解液とを混合する。この混合液の撹拌後、磁性粒子を混
合液に加えて撹拌する。
磁性粒子の加えられた混合液の撹拌後、磁性粒子を拘束して標的核酸が接合した磁性粒
子を取得する。取得した磁性粒子は磁性粒子と標的核酸との結合を切断する分離液に混合
され、混合後、標的核酸と磁性粒子とが分離され標的核酸が取得される。取得された標的
核酸含有溶液は増幅工程に供するため一時的に714に収容される。ウェル714に収容
された標的核酸含有溶液は核酸増幅用の試薬が予め収容されたウェル716に分注され、
さらにミネラルオイルが分注され等温増幅反応が実行される。
ここで、等温増幅反応としては、例えばLAMP(Loop-Mediated Isothermal Amplific
ation)法が用いられる。周知のようにLAMP法では鎖置換活性酵素と2対のプライマー
(インナープライマーおよびアウタープライマー)とを用いて増幅産物を取得する。LA
MP法は鋳型核酸の2本鎖から1本鎖への熱変性の必要がなく、増幅にかかる工程を等温
度で実行することができる。さらに、PCR法を用いた場合は約5分の増幅サイクルを少
なくとも25〜30回程度繰り返し、LAMP法をはじめとする等温核酸増幅法では、3
0分程度で検出に十分な増幅産物を取得することができる。プライマー設計に関する基本
事項はWO2000/28082号公報やWO2002/24902号公報などに記載さ
れている。
なお、等温増幅反応工程としては上記のLAMP法以外にも例えば、
キメラプライマーを用いるICAN(Isothermal and Chimeric primer-initiated Ampl
ification of Nucleic Acid)法;
オープンサークルプローブ(Open Circle Probes : OCP)とDNAリガーゼとプライマー
対と鎖置換型DNAポリメラーゼとを用いて増幅産物を取得するRCA(Rolling Cycle A
mplification)法;
2対のプライマーと制限酵素と鎖置換活性酵素とS化アナログ基質とを用いて増幅産物を
得るSDA(Strand Displacement Amplification)法;
IVT(In Vitro Transcription)法;
逆転写酵素などを用いてRNAをトリミングしRNAを増幅産物として取得するTRC
(Transcription Reverse transcription Concerted amplification)法;
逆転写酵素やRNAポリメラーゼなどの3種類の酵素と鋳型特異的プライマー対を用い
てRNAを増幅するNASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification)法、
RNAとDNAのキメラ構造を有するプライマーを用いて増幅産物を取得するSPIA
法など、一定の温度で標的核酸を増幅させる手法であればどのような方法でもよい。
このようにPCR法の替わりに等温増幅反応工程を用いると、標的核酸の増幅のために
核酸溶液を、室温から94度、72度、55度といった温度に昇温あるいは降温させる必
要がなく、このためサーマルサイクラーといった温度を比較的高温に昇温させる装置も不
要となる点で好ましい。また、等温増幅法は、検出するのに十分な量の増幅産物を取得す
るまでにかかる時間が数十分程度であることから、標的核酸の抽出から検出までにかかる
時間の短期化が十分に期待できる。
凍結乾燥された核酸増幅用試薬に抽出された標的核酸含有溶液を混合した後、ウェル7
16にはノズルユニット720によって疎水性流体が注入される。疎水性流体としては、
例えば、C2n+2(nは3〜20の整数を示す)で示される鎖式飽和炭化水素、い
わゆるミネラルオイルが挙げられ、好ましくはC2n+2(nは16〜20の整数を
示す)の流動パラフィンが挙げられ、このような疎水性流体がウェル716に注入される
。このミネラルオイルにより外部から核酸増幅用のウェル716内に夾雑物が侵入するこ
とを防止することができるとともに標的核酸含有溶液と等温増幅用試薬との混合溶液の蒸
散を防ぐことができる。なお、ミネラルオイルの代わりまたはミネラルオイルと併用して
、ウェル716の開口を塞ぐ固体形成されたシーラントを、ノズルユニット720を用い
てウェル716の開口に装着してもよい。
標的核酸の増幅後、増幅産物溶液がノズルユニット720によって検出用のウェル71
8に移送され、増幅産物の検出が行われる。
以上のように、検体の収容ウェル702、標的核酸抽出用の磁性粒子を収容したウェル
、洗浄用のウェル、等温増幅用の凍結乾燥試薬を収容したウェルを順にライン状に並べた
ことにより、ノズルユニット720を無駄なく駆動させることができ、処理時間の更なる
短期化が期待できる。また、ノズルユニット720およびピペットチップ730が直線状
に駆動するため他の処理ラインの検体の混入を防止でき、コンタミネーションを低減する
ことができる
また、標的核酸の検出装置の態様は上記に限らず様々な変更が可能である。例えば、上
記の図38では6列の処理ライン700A〜700Fとそれらの処理ライン700A〜7
00Fに対応する6つのノズルユニット720を備えたが、ノズルユニットの本数は1本
でもよい。図42は、1本のノズルユニットを備えた標的核酸の検出装置の概略を示した
斜視図である。図42に示すように、核酸検出装置900は、1本のノズルユニット90
2を備える。ノズルユニット902は、第1ガイドレール904によってウェルの配列方
向に沿って移動することができ、第2ガイドレール906に沿って第1〜第6処理ライン
700A〜700Fを横断する方向に沿って移動することができる。このような装置構成
とすることでノズルユニットの個数を減らし低コストな装置としてもよい。
また、上記の実施形態では、イメージセンサ894とトリガー光源890とを設けたが
、イメージセンサの替わりに光電子増倍管を一体化した核酸検出装置としてもよい。
また、分注用のノズルと標的核酸の検出器とを別個にしてもよい。図43に示すように
、核酸検出装置918は、第1〜第6処理ライン920A〜920Fに対応した6本の分
注ノズル922と、1基の核酸検出器924とを備える。各分注ノズル922はウェル9
26の配列方向に移動制御され、検出器924は、検出用のウェル927上で、第1〜第
6処理ライン920A〜920Fを横断する方向Sに移動可能に設けられている。このよ
うな装置構成とすることで効率的な処理が期待できる。
また、核酸検出器は1個だけでなく、図44に示すように各処理ラインに対応して設け
ることもできる。図44に示すように、第1〜第6処理ライン930A〜930Fに対応
して核酸検出器932を備える。このような装置構成とすることで、検出器932の駆動
機構が不要となるとともに、処理効率の更なる向上が期待できる。
また、複数の処理ラインを備えた核酸増幅装置において標的核酸の増幅工程に等温増幅
法を用いる場合、各ラインの核酸の増幅率が異なることがあり、この場合には、温度制御
部によって反応温度を補正してもよい。増幅反応の温度を補正することにより各処理ライ
ンの増幅率の調和が期待でき、標的核酸のより正確な定量が期待できる。
また、上記ではノズルユニット720にポンピング開口730と増幅産物の光学像をイ
メージセンサ894に伝達するプラスチック光ファイバ740とを設けたが、このポンピ
ング開口の外部に増幅産物の光学像をイメージセンサに伝達する光ファイバを設けてもよ
い。図45はポンピング開口の外部に検出用ウェル内の光学像をイメージセンサに伝達す
る光ファイバを配置したユニットを光ファイバの延伸方向と略平行な平面で切断した断面
図である。一体化ユニット1000は、ノズル部1010と光ファイバ部1020とを有
し、光ファイバ1020はノズル部1010の外部に配置されている。このようにノズル
部1010の外部に光ファイバを配置したユニットとしてもよい。
また、図46に示すように、複数の検出用ウェルを備えた核酸検出装置において、それ
ぞれの検出用ウェル内の増幅産物を検出できるようにそれぞれの検出用ウェルに光ファイ
バを配設しこれら複数の光ファイバを選択的に使用して、単一の検出器で標的核酸を検出
するようにしてもよい。核酸検出装置1050は、単一のイメージセンサ1052、この
イメージセンサ1052に検出用ウェル1054内の光学像を選択的に伝達する切り替え
装置1060、分注用のノズル1062、標的核酸の抽出から増幅までを実行するための
複数のウェルを配列した処理ライン1065などを備える。切り替え装置を切り換えて各
検出用ウェル1054から増幅産物を検出することができ、このよな装置構成としてもよ
い。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。
実施例1
AFP含有検体の処理
[目的]
HAMAとヒトリウマチ因子(Human Rheumatoid Factor)(IgM)をProtein G 磁性粒子、
またはanti-Human IgM磁性粒子を用いて夾雑物を除去処理し、この処理がAFP(α-feto
protein)の値にどのような影響をおよぼすかを調べた。
[使用した試料および器具]
Anti-AFP HYb-2051 固定済みELISAプレート(F96 MAXISORP NUNC-IMMUNO PLATE(442404,
Nunc.))
血清コントロール(Liquichek Immunoassay Plus Control Level 2,Bio-Rad)
HAMA(Human Anti Mouse Antibody) 1mg/ml
Dynabeads Protein G (Dynal,Invitrogen)(磁性粒子)
BioMag anti-Human IgM (Bangs Laboratories,Inc.)(磁性粒子)
AFP抗原(Original conc. 4mg/ml)
AFP-HRP標識抗体(Original conc. 0.13mg/ml)
ブロックエース粉末 (1包:4g 100ml分 Cat.No.UK-B80 製造元:雪印乳業株式会社)
10x PBS
8連ピペット
ディスポーザブルプレート
SPECTRAMAX190 (Molecular Devices)& SoftMax Pro4.8
Nunc-Immuno Wash 8
TMB Peroxidase Substrate & Peroxidase Solution B(H2O2)(KPL:Kirkegaard & Perry
Laboratories)
ELISA反応停止液(1.0N H2SO4)
Sucker
キムタオル
[実験内容]
下記のサンプルNo.1〜No.6に示す検体を調製し、AFP値の測定を行った。
[磁性粒子の結合能の算出]
各検体のAFP値を取得するにあたり、予め磁性粒子の結合能を計算した。
血清中の各イムノグロブリン含有量は、下記の表1の通りである。
Figure 2015111150
血清5μl中には略0.04〜0.10mgのIgGが存在し、Dynabeads protein G
に吸着させるには100〜250μl beads が必要となる。
また、血清5μl中には略7.5μgのIgMが存在し、BioMag anti-Human IgM に吸着
させるには50μl beads が必要となる。
[洗浄液の作製]
ブロックエース粉末を略90mlのミリQ水に溶解させた。溶解確認後、100mlメ
スシリンダーにて100mlにフィルアップ(fill up)した。10x PBS を100mlはか
りとり、1Lメスシリンダーに入れ、ブロックエース粉末も加え、ミリQ水を加えて10
00mlにフィルアップ(fill up)した。
[各種検体における吸光度の測定]
本実験では、6種類の検体(サンプルNo.1〜6)について吸光度を測定した。EL
ISAプレートの反応検体は50μlとし、血清にはLiquichek Immunoassay Plus Contr
ol Level 2 を用い、標識抗体AFP-HRP は1/800、n=3とした。
[サンプルNo.1]
コントロールとしてPBS(Phosphate buffered salinel)緩衝液を使用し、この溶液を
、Dynabeads protein G で処理した検体、BioMag anti-Human IgMで処理した検体、およ
び未処理の検体についてそれぞれ吸光度を測定した。
[サンプルNo.2]
血清コントロールとして血清5μlを含む溶液を使用し、この溶液を、Dynabeads prot
ein G で処理した検体、BioMag anti-Human IgMで処理した検体、および未処理の検体に
ついてそれぞれ吸光度を測定した。
[サンプルNo.3]
血清5μlとHAMA10%を含む溶液を調製して使用し、この溶液を、Dynabeads pr
otein Gで処理した検体と未処理の検体とについてそれぞれ吸光度を測定した。
[サンプルNo.4]
血清5μlとリウマチ因子10%を含む溶液を調製して使用し、この溶液を、BioMag a
nti-Human IgMで処理した検体と未処理の検体とについてそれぞれ吸光度を測定した。
[サンプルNo.5]
血清5μlとHAMA10%とAFP80ng/mlとを含む溶液を調製して使用し、
この溶液を、Dynabeads Protein Gで処理した検体と未処理の検体とについてそれぞれ吸
光度を測定した。
[サンプルNo.6]
血清5μlとリウマチ因子10%とAFP80ng/mlとを含む溶液を調製して使用
し、この溶液を、BioMag anti-Human IgMで処理した検体と未処理の検体とについてそれ
ぞれ吸光度を測定した。
[結果]
以下の表2に示される測定結果を取得した。
Figure 2015111150
[AFP値の算出]
上記表2のAbs450TMB値に基づきAFP値を算出した。AFP値の算出に当た
り図47、48から求められる数式
y=0.0065x+0.2088 式(1)
y=0.0068x+0.0554 式(2)
のうち、式(1)を用いて算出した。
算出されたAFP値を下記の表3に示す。
Figure 2015111150
[実験結果についての考察]
サンプルNo.3の無処理(「No beads」処理)の場合のAFP値が示すように、HA
MAが存在することによりAFP値が上昇することからHAMAが偽陽性の因子である可
能性が考えられる。
この考えを裏付けるため、HAMAをDynabeads protein G で処理した結果、サンプル
No.3のDynabeads Protein G で処理された場合のAFP値は7.00となり、AFP
値はサンプルNo.2に示されたAFP値と同等のレベルにまで下がった。
これにより、HAMAが偽陽性を引き起こす因子であることが裏付けられる。
なお、サンプルNo.4のAFP値については、Bio Magで処理されたときのAFP値と
、無処理(「No beads」処理)の場合のAFP値とでほとんど変わらなかった。
[結論]
Protein G Dynabeads を用いて検体に含まれる夾雑物を除去処理することで、偽陽性の
原因と考えられるIgM を検体から除去することができる。これにより検体中のAFPの存
在量をより正確に測定することが可能となる。
10 ピペットチップ
12 ウェル
20 カラム含有ピペットチップ
30 メンブレン含有ピペットチップ
40 ゲル含有ピペットチップ
50 ピペットチップ(筒状チップ)
70 抗原分別固定チューブ
72 スペーサビーズ
100 測定システム
102 中央制御部
106 チップマウント制御部
108 磁場制御部
112 ポンピング制御部
130 磁石
140 ポンプ
146 圧力センサ
150 測定システム
151 磁石
152 分注装置
153 ヒートブロック
154 検出装置
162 ノズル
164 ピペットチップ
170 PMT
171 光源
180 カートリッジ
181 ベースパネル
182 収容部
260 測定システム
262 システム本体
264 カートリッジ

Claims (45)

  1. 検体中の生体関連物質の測定システムであって、
    検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化する物質、ま
    たは検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体と、
    生体関連物質の検出用試薬が固定された担体、および生体関連物質の検出用試薬を固相
    化してなる担体から選ばれる第2担体と、
    を備えたことを特徴とする前記測定システム。
  2. 生体関連物質が抗原または抗体である、請求項1に記載のシステム。
  3. 生体関連物質が核酸である、請求項1に記載のシステム。
  4. 夾雑物が非特異的反応因子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。
  5. 非特異的反応因子が、免疫グロブリン、Mタンパク質、異好抗体およびリウマチ因子か
    らなる群から選択される少なくとも1つである請求項4に記載のシステム。
  6. 第1担体が、磁性粒子、ゲル、樹脂およびメンブレンからなる群から選択される少なく
    とも1つである請求項1〜5のいずれか1項に記載のシステム。
  7. 前記磁性粒子を分注ノズルに装着した分注チップを用いて、分離、洗浄、または懸濁を
    行う請求項6に記載のシステム。
  8. 生体関連物質の検出用試薬が、前記生体関連物質に対する標識抗原若しくは標識抗体、
    または前記生体関連物質の増幅用プライマーおよびプローブを含むものである請求項1〜
    7のいずれか1項に記載のシステム。
  9. 固相化が凍結乾燥により行われたものである請求項1〜8のいずれか1項に記載のシス
    テム。
  10. 検体、第1担体および第2担体を、それぞれ別個の収容部に収容したことを特徴とする
    、請求項1〜9のいずれか1項に記載のシステム。
  11. 検体を収容する検体収容部と、
    第1担体が収容された第1収容部と、
    第2担体が収容された第2収容部と、
    を略直線状に配列したことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
  12. 検体を収容する検体収容部と、
    第1担体が収容された第1収容部と、
    第2担体が収容された第2収容部と、
    を一体的にカートリッジ化したことを特徴とする請求項10または11に記載のシステム
  13. 前記収容部が密閉可能なものである請求項10〜12のいずれか1項に記載のシステム
  14. 検体に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化する物質、ま
    たは検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体を予め収容
    した第1収容部と、
    生体関連物質の検出用試薬が固定された担体、および生体関連物質の検出用試薬を固相
    化してなる担体から選ばれる第2担体を収容した第2収容部と、
    検体を収容する検体収容部と、
    を備えた試薬カートリッジ。
  15. 第1担体が磁性粒子である請求項14に記載の試薬カートリッジ。
  16. 分注ノズルに装着した分注チップ内にて分離される磁性粒子を、予め複数の試薬を備え
    た試薬カートリッジウェルに移送する請求項15に記載の試薬カートリッジ
  17. 固相化が凍結乾燥により行われたものである請求項14〜16のいずれか1つに記載の
    試薬カートリッジ。
  18. 前記収容部が密閉可能なものである請求項14〜17のいずれか1項に記載の試薬カー
    トリッジ。
  19. 検体を収容する検体収容部と、
    第1担体が収容された第1収容部と、
    第2担体が収容された第2収容部と、
    を略直線状に配列したことを特徴とする請求項14〜18のいずれか1項に記載の試薬カ
    ートリッジ。
  20. 検体中の生体関連物質を測定する前の検体の前処理方法であって、
    検体中に含まれる夾雑物に対して親和性を有する物質、該夾雑物を不活性化する物質、
    または検体中の生体関連物質に対して親和性を有する物質が固定された第1担体を用いて
    前記検体を処理する工程を含む前記方法。
  21. 生体関連物質の検出用試薬が固定された担体、および生体関連物質の検出用試薬を固相
    化してなる担体から選ばれる第2担体を調製する工程をさらに含む請求項20に記載の方
    法。
  22. 生体関連物質が抗原または抗体である、請求項20または21に記載の方法。
  23. 生体関連物質が核酸である、請求項20または21に記載の方法。
  24. 夾雑物が非特異的反応因子である、請求項20または21に記載の方法。
  25. 非特異的反応因子が、免疫グロブリン、Mタンパク質、異好抗体、およびリウマチ因子
    からなる群から選択される少なくとも1つである請求項24に記載の方法。
  26. 第1担体が、磁性粒子、ゲル、樹脂およびメンブレンからなる群から選択される少なく
    とも1つである請求項20〜25のいずれか1項に記載の方法。
  27. 磁性粒子を、分注ノズルに装着した分注チップ内で、分離、洗浄、または懸濁処理を行
    う、請求項26に記載の方法。
  28. 生体関連物質の検出用試薬が、前記生体関連物質に対する標識抗原若しくは標識抗体、
    または前記生体関連物質の増幅用プライマーおよびプローブを含むものである請求項21
    〜26のいずれか1項に記載の方法。
  29. 固相化が凍結乾燥により行われたものである請求項21〜28のいずれか1項に記載の
    方法。
  30. 請求項18〜26のいずれか1項に記載の方法によって前処理された検体を測定デバイ
    スに供して、検体中の生体関連物質を測定することを特徴とする生体関連物質の測定方法
  31. 測定が免疫学的測定または核酸増幅法による測定である請求項30に記載の方法。
  32. 核酸増幅法がPCR法である請求項31に記載の方法。
  33. 検体の前処理と、この処理された検体の測定とを請求項1〜12のいずれか1項に記載
    のシステムを用いて行う請求項20〜32のいずれか1項に記載の方法。
  34. 検体の前処理と、この処理された検体の測定とを連続して行う請求項33に記載の方法
  35. (a) 検体を収容する検体収容部と、
    (b) 検体から標的核酸を捕捉する捕捉粒子を収容する第1収容部と、
    (c) 標的核酸の検出用試薬を収容する第2収容部と、
    (d) 前記検体を検体収容部に分注する分注機構、前記検体と捕捉粒子とを混合して検体
    から標的核酸を抽出する機構、および前記抽出された標的核酸と検出用試薬とを混合する
    機構と、
    (e) 前記第2収容部に標的核酸と検出用試薬との混合流体よりも比重の小さい疎水性流
    体を注入する機構、前記各収容部を覆う蓋を脱着させる機構、標的核酸を蛍光させるため
    の照射光を投射する機構および該照射光を受けた標的核酸からの光を受けて標的核酸を検
    出する機構、並びにこれらの機構を組み合わせた機構からなる群から選ばれるいずれかの
    機構とを備えた核酸測定装置。
  36. 前記捕捉粒子が磁性粒子であり、
    前記磁性粒子を分注ノズルに装着した分注チップ内で、分離、洗浄、または懸濁を行う
    工程を制御する請求項35に記載の核酸測定装置。
  37. 前記磁性粒子を分注チップ内に収容する請求項35または36に記載の核酸測定装置。
  38. 疎水性流体が、炭素数16〜20の鉱油である請求項35に記載の装置。
  39. 前記(d)および(d)の機構は収容部の上部をスライドする機構を備えたものである請求項
    35に記載の装置。
  40. 前記(d)の機構、前記(e)の機構、または前記(d)と(e)との組み合わせの機構は同一ノズ
    ル内に内蔵されたものである請求項35〜39のいずれか1項に記載の装置。
  41. 前記検体収容部、第1収容部、および第2収容部を略直線状に配列したことを特徴とす
    る請求項35〜40のいずれか1項に記載の装置。
  42. 前記検出用試薬は、PCR法または等温増幅法による核酸増幅用試薬および増幅産物の
    検出用試薬を含むものである請求項35〜41のいずれか1項に記載の装置。
  43. 前記検出用試薬が予め凍結乾燥されたものである請求項35〜42のいずれか1項に記
    載の装置。
  44. 前記第1および第2収容部をカートリッジ化したことを特徴とする請求項35〜43の
    いずれか1項に記載の装置。
  45. 請求項35〜44のいずれか1項に記載の装置に供して核酸の抽出および検出を行うこ
    とを特徴とする核酸の測定方法。
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