JP2016034247A - Hybridization reaction apparatus, nucleic acid microarray, and method for inspecting gene using them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリダイズ反応装置及び核酸マイクロアレイ(核酸チップとも呼ばれる)並びにそれらを用いた遺伝子検査方法に関する。 The present invention relates to a hybridization reaction apparatus, a nucleic acid microarray (also referred to as a nucleic acid chip), and a genetic testing method using them.
ゲノム解析の進展により、種々の生物の生理反応に関与する生体関連分子が解明されてきた。これら生体関連分子には、DNAなどの核酸、蛋白質、糖鎖などがあり、これらのうち機能や構造等が解明されたものは、創薬や臨床検査、食品検査、環境検査などの各種産業用途に利用される。 Advances in genome analysis have elucidated biological molecules involved in the physiological responses of various organisms. These biological molecules include nucleic acids such as DNA, proteins, sugar chains, etc. Among them, those whose functions and structures have been elucidated are used in various industrial applications such as drug discovery, clinical testing, food testing, and environmental testing. Used for
臨床検査を始めとする検査では、以下の方法が一般的によく採用される。すなわち、検出したい生体関連分子(以下、アナライトと呼称する)と特異的に結合するプローブ分子(以下、リガンドと呼称する)を担体上に固定したデバイスに検体を接触させると、検体にアナライトが存在する場合、リガンドとの結合によりアナライトが担体上に捕捉される。担体上に捕捉されたアナライトを検出することで、上述した検査が行われる。 In tests such as clinical tests, the following methods are commonly used. That is, when a specimen is brought into contact with a device in which a probe molecule (hereinafter referred to as a ligand) that specifically binds to a biological molecule to be detected (hereinafter referred to as an analyte) is immobilized on a carrier, the analyte is attached to the specimen. Is present, the analyte is trapped on the support by binding to the ligand. The above-described inspection is performed by detecting the analyte trapped on the carrier.
前記のような検査方法においても、近年、高速化、自動化が求められ、数百〜数万の生体関連分子を同時に網羅的に計測する検出方法が要望されている。そして、生体関連分子固定の集積化技術、いわゆる、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いたデバイス設計が可能となり、いわゆるマイクロアレイが、創薬研究やバイオ研究における網羅的解析に用いられている。なかでも、担体上に核酸分子、例えばDNAを固定した所謂DNAマイクロアレイ(DNAチップとも呼ばれる)を用いた遺伝子検査が実用化されている。 Also in the inspection methods as described above, in recent years, speeding up and automation are demanded, and a detection method for comprehensively measuring hundreds to tens of thousands of biologically relevant molecules simultaneously is desired. A device design using an integration technology for immobilizing biological molecules, so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, is now possible, and so-called microarrays are used for comprehensive analysis in drug discovery research and bio research. In particular, genetic testing using a so-called DNA microarray (also referred to as a DNA chip) in which nucleic acid molecules, such as DNA, are immobilized on a carrier has been put into practical use.
DNAマイクロアレイを用いた解析では、先ず、DNAマイクロアレイ上に、例えば、蛍光物質で予め蛍光標識を行ったDNAを含む溶液を接触させ、担体上に固定されたプローブDNAと蛍光標識されたDNAとを特異的にハイブリダイズさせる。その後、DNAマイクロアレイを洗浄し、蛍光物質が発する蛍光シグナルを検出測定することによりDNAを同定又は定量する。 In analysis using a DNA microarray, first, a solution containing DNA previously fluorescently labeled with a fluorescent substance is brought into contact with the DNA microarray, for example, and the probe DNA immobilized on the carrier and the fluorescently labeled DNA are contacted with each other. Hybridize specifically. Thereafter, the DNA microarray is washed, and the fluorescent signal emitted from the fluorescent substance is detected and measured to identify or quantify the DNA.
DNAマイクロアレイは、通常、スライドガラス様の大きさで、その上に検体を滴下しプレパラートで覆い反応させる。例えば図13に示すように、略平板状のプレート100における凹部領域101にDNAマイクロアレイ102を載置し、この状態で溶液103を滴下し、DNAマイクロアレイ用カバー104により溶液を保持するタイプのものがある。
A DNA microarray is usually a slide glass-like size, and a sample is dropped on it and covered with a preparation for reaction. For example, as shown in FIG. 13, a
DNAマイクロアレイを用いた遺伝子検査装置としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1に開示された遺伝子検査装置は、DNAマイクロアレイのための温度調整部、DNAマイクロアレイからの光学信号を検出する検出部、DNAマイクロアレイへの流体を給排する流体輸送部、全体の動作を制御する制御部を備えている。
An example of a genetic testing apparatus using a DNA microarray is
遺伝子検査装置は、例えば図14に示すように、DNAマイクロアレイ201と、DNAマイクロアレイ201を固定する担体支持部材202を備え、担体支持体に固定されたDNAマイクロアレイ201を移動自在としている。また、遺伝子検査装置は、図14に示すように、検査対象の生物から抽出した核酸としてポリメラーゼ連鎖反応(PCR)等により所定の領域を増幅する核酸増幅反応部203と、PCR等の核酸増幅反応後の反応液に、ハイブリダイズ反応用のバッファーを添加してハイブリダイズ反応を行うハイブリダイズ反応部204と、ハイブリダイズ反応後のDNAマイクロアレイ201を洗浄する洗浄部205と、洗浄後のDNAマイクロアレイ201からの蛍光を検出する検出部206とを備える。
For example, as shown in FIG. 14, the genetic test apparatus includes a
ところで、遺伝子検査においては、負に荷電した核酸分子間の静電的な反発作用を減少させるために、核酸増幅反応後の反応液(以後、核酸増幅反応液)にその核酸と静電的に相互作用をする一価の陽イオン(例えばナトリウムイオン)を含むバッファーを一定量添加し、その後、ハイブリダイズ反応する必要があった。すなわち、遺伝子検査では、ハイブリダイズ反応用の溶液を調製するためのバッファーやバッファーを分注するための機構が必要であり、検査全体のリードタイムが長くなり、また、検査装置としては大型化してしまうといった問題があった。 By the way, in genetic testing, in order to reduce electrostatic repulsion between negatively charged nucleic acid molecules, the nucleic acid and the nucleic acid are electrostatically charged into a reaction solution after the nucleic acid amplification reaction (hereinafter referred to as a nucleic acid amplification reaction solution). It was necessary to add a certain amount of a buffer containing a monovalent cation (for example, sodium ion) that interacts, and then perform a hybridization reaction. In other words, genetic testing requires a buffer for preparing a solution for hybridization reaction and a mechanism for dispensing the buffer, leading to a long lead time for the entire test, and an increased size of the test apparatus. There was a problem such as.
そこで、本発明は、上述した実情に鑑み、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができるハイブリダイズ反応装置及び核酸マイクロアレイ並びに遺伝子検査方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a hybridization reaction apparatus, a nucleic acid microarray, and a gene testing method that can easily prepare a solution for a hybridization reaction.
上述した目的を達成した本発明は以下を包含する。
(1)核酸マイクロアレイを用いてハイブリダイズ反応を行う反応部と、少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部とを備え、核酸増幅反応後の反応液が前記成分固相化部に接触することを特徴とする、ハイブリダイズ反応装置。
(2)前記成分固相化部は、前記反応部に形成されたことを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(3)前記核酸マイクロアレイを搭載することができる治具を更に備えることを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(4)前記成分固相化部は、前記治具に形成されたことを特徴とする(3)記載のハイブリダイズ反応装置。
(5)前記反応部は、核酸マイクロアレイを載置する凹部と、前記凹部に連結した流路とを備え、前記流路を介して前記凹部に対して溶液を供給することを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(6)前記成分固相化部は、前記凹部又は前記凹部に溶液を供給する前記流路に形成されたことを特徴とする(5)記載のハイブリダイズ反応装置。
(7)前記反応部は、核酸マイクロアレイを載置する凹部と、前記凹部に載置した前記核酸マイクロアレイを覆うカバーとを備えることを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(8)前記成分固相化部は、前記凹部又は前記カバーに形成されたことを特徴とする(7)記載のハイブリダイズ反応装置。
(9)前記成分固相化部は、核酸増幅反応後の反応液を分注する分注チップ内に形成されたことを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(10)前記成分固相化部は、核酸増幅反応後の反応液を撹拌する撹拌手段に形成されたことを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(11)前記反応部は、溶液を収容することができる容器と、当該容器に収容された溶液を所望の温度に調整できる温度調整部とを備えることを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(12)前記成分固相化部は、前記核酸マイクロアレイが有する位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を更に含むことを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(13)前記核酸マイクロアレイが有する位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を含むDNA断片固相化部を更に含み、核酸増幅反応後の反応液が前記成分固相化部及び前記DNA断片固相化部に接触することを特徴とする(1)記載のハイブリダイズ反応装置。
(14)基板と、前記基板の一主面に固定されたプローブ分子と、少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を前記基板の一主面に含む成分固相化部とを備える核酸マイクロアレイ。
(15)前記プローブ分子は位置スポット用DNAを含み、前記成分固相化部は、前記位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を更に含むことを特徴とする(14)記載の核酸マイクロアレイ。
(16)前記プローブ分子は位置スポット用DNAを含み、前記位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を前記基板の一主面に含むDNA断片固相化部を更に含むことを特徴とする(14)記載の核酸マイクロアレイ。
(17)核酸マイクロアレイを用いたハイブリダイズ反応を含む遺伝子検査方法であって、前記ハイブリダイズ反応の前に、核酸増幅反応後の反応液を、ハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部に接触させる工程を含むことを特徴とする遺伝子検査方法。
(18)前記成分固相化部は、前記核酸マイクロアレイが有する位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を更に含むことを特徴とする(17)記載の遺伝子検査方法。
(19)前記核酸増幅反応後の反応液を前記成分固相化部に接触させる工程では、前記核酸増幅反応後の反応液を前記核酸マイクロアレイが有する位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を含むDNA断片固相化部に接触させることを特徴とする(17)記載の遺伝子検査方法。
The present invention that has achieved the above-described object includes the following.
(1) A reaction unit that performs a hybridization reaction using a nucleic acid microarray and a component solid phase immobilization unit that includes at least a salt used in the hybridization reaction, and the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction is subjected to the component solid phase immobilization A hybridizing reaction apparatus characterized by contacting a part.
(2) The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the component solid phase immobilization part is formed in the reaction part.
(3) The hybridization reaction apparatus according to (1), further comprising a jig on which the nucleic acid microarray can be mounted.
(4) The hybridization reaction apparatus according to (3), wherein the component immobilization part is formed on the jig.
(5) The reaction unit includes a recess for placing the nucleic acid microarray and a channel connected to the recess, and supplies the solution to the recess via the channel (1). ) The hybridization reaction apparatus described.
(6) The hybridization reaction apparatus according to (5), wherein the component solid phase immobilization part is formed in the recess or the channel for supplying a solution to the recess.
(7) The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the reaction unit includes a recess for mounting the nucleic acid microarray and a cover for covering the nucleic acid microarray mounted on the recess.
(8) The hybridization reaction apparatus according to (7), wherein the component solid phase immobilization part is formed in the recess or the cover.
(9) The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the component solid phase immobilization part is formed in a dispensing chip for dispensing a reaction solution after a nucleic acid amplification reaction.
(10) The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the component solid phase immobilization part is formed in a stirring means for stirring the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction.
(11) The hybridization according to (1), wherein the reaction unit includes a container that can store a solution and a temperature adjustment unit that can adjust the solution stored in the container to a desired temperature. Reactor.
(12) The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the component solid phase immobilization part further includes a DNA fragment that specifically hybridizes with the position spot DNA of the nucleic acid microarray.
(13) It further includes a DNA fragment immobilization part containing a DNA fragment that specifically hybridizes with the position spot DNA of the nucleic acid microarray, and the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction is the component immobilization part and the DNA The hybridization reaction apparatus according to (1), wherein the hybridization reaction apparatus is in contact with a fragment-immobilized part.
(14) A nucleic acid microarray comprising a substrate, a probe molecule fixed to one principal surface of the substrate, and a component solid phase immobilization part containing at least a salt used for the hybridization reaction on one principal surface of the substrate.
(15) The nucleic acid according to (14), wherein the probe molecule includes a position spot DNA, and the component solid phase immobilization part further includes a DNA fragment that specifically hybridizes with the position spot DNA. Microarray.
(16) The probe molecule further includes a DNA fragment solid-phased portion containing a DNA for position spot and a DNA fragment specifically hybridizing with the DNA for position spot on one main surface of the substrate. The nucleic acid microarray according to (14).
(17) A genetic testing method including a hybridization reaction using a nucleic acid microarray, wherein the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction is mixed with a component-immobilized part containing a salt used for the hybridization reaction before the hybridization reaction A genetic test method comprising a step of contacting the sample.
(18) The gene testing method according to (17), wherein the component-immobilized part further comprises a DNA fragment that specifically hybridizes with the position spot DNA of the nucleic acid microarray.
(19) In the step of bringing the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction into contact with the component solid phase immobilization part, the DNA specifically hybridizes with the position spot DNA of the nucleic acid microarray in the reaction solution after the nucleic acid amplification reaction The genetic testing method according to (17), wherein the method comprises contacting a DNA fragment-immobilized part containing a fragment.
本発明に係るハイブリダイズ反応装置もしくは核酸マイクロアレイ又は遺伝子検査方法によれば、核酸増幅反応液を非常に簡単にハイブリダイズ反応に適した溶液にできる。したがって、本発明に係るハイブリダイズ反応装置もしくは核酸マイクロアレイ又は遺伝子検査方法を用いることにより、装置を小型化し、低コスト化することができる。 According to the hybridization reaction apparatus, the nucleic acid microarray, or the gene testing method according to the present invention, the nucleic acid amplification reaction solution can be very easily made into a solution suitable for the hybridization reaction. Therefore, by using the hybridization reaction apparatus, nucleic acid microarray, or genetic testing method according to the present invention, the apparatus can be reduced in size and cost.
本発明を適用したハイブリダイズ反応装置は、核酸マイクロアレイを用いて遺伝子検査を行うものであって、核酸マイクロアレイを用いてハイブリダイズ反応を行う反応部と、少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部とを備え、核酸増幅反応液がハイブリダイズ反応までの間に前記成分固相化部に接触することを特徴とするものである。 A hybridization reaction apparatus to which the present invention is applied performs a genetic test using a nucleic acid microarray, and includes a reaction part that performs a hybridization reaction using a nucleic acid microarray, and at least a salt used for the hybridization reaction. A component-immobilized part, and the nucleic acid amplification reaction solution contacts the component-immobilized part before the hybridization reaction.
成分固相化部は、核酸増幅反応液と接触すると液中に溶解することとなる。これより、核酸増幅反応液は、ハイブリダイズ反応に使用できる溶液となる。 When the component-immobilized part comes into contact with the nucleic acid amplification reaction solution, it is dissolved in the solution. Thus, the nucleic acid amplification reaction solution becomes a solution that can be used for the hybridization reaction.
よって、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。 Therefore, between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction, (1) a step of adding a buffer containing a predetermined salt to the nucleic acid amplification reaction solution, or (2) taking out the amplified nucleic acid from the nucleic acid amplification reaction solution, After drying, a solution for the hybridization reaction can be easily prepared without performing the step of adding to the buffer.
ハイブリダイズ反応装置に使用できる核酸マイクロアレイ1は、特に限定されず、例えば図1に示すように、基板2と、基板2の一主面に固定されたプローブ分子を有するプローブスポット3とを備えている。また、核酸マイクロアレイ1は、基板2の所定の位置に位置スポット用DNAを固定してなる位置スポット4を備えていても良い。
The
ここで、プローブスポット3とは、検査対象の遺伝子に特異的にハイブリダイズする塩基配列を有するヌクレオチド、すなわちプローブ分子を固定させた領域を示す。また、位置スポット4とは、任意の塩基配列を有するDNA断片に特異的にハイブリダイズするヌクレオチド、すなわち位置スポット用DNAを固定させた領域を示す。
Here, the probe spot 3 indicates a nucleotide having a base sequence that specifically hybridizes to a gene to be examined, that is, a region where a probe molecule is immobilized. Further, the
位置スポット4は、蛍光標識されたDNA断片が特異的にハイブリダイズすることによって蛍光を発する。よって、位置スポット4の蛍光を参照することで、核酸マイクロアレイ1上のプローブスポット3の位置を特定することができる。また、ハイブリダイズ反応の良否についても確認できる。
The
プローブ分子は、核酸が好ましく、DNAがより好ましい。DNAには二本鎖も一本鎖も含まれるが、一本鎖DNAが好ましい。プローブ分子は、全体が17〜23塩基長のオリゴヌクレオチド、特に21〜23塩基長のオリゴヌクレオチドが好ましい。 The probe molecule is preferably a nucleic acid, more preferably DNA. The DNA includes both double strands and single strands, but single strand DNA is preferred. The probe molecule is preferably an oligonucleotide having a total length of 17 to 23 bases, particularly an oligonucleotide having a length of 21 to 23 bases.
プローブ分子は、例えば、核酸合成装置によって化学的に合成することで取得することができる。核酸合成装置としては、DNAシンセサイザー、全自動核酸合成装置、核酸自動合成装置等と呼ばれる装置を使用することができる。 The probe molecule can be obtained, for example, by chemically synthesizing with a nucleic acid synthesizer. As the nucleic acid synthesizer, an apparatus called a DNA synthesizer, a fully automatic nucleic acid synthesizer, an automatic nucleic acid synthesizer, or the like can be used.
核酸マイクロアレイ1において使用される基板2は、微細な平板状の構造を有するものが好ましい。形状は、長方形、正方形及び丸形など限定されないが、通常、1〜75mm四方のものであり、特に1〜10mm四方のものが好ましく、更には3〜5mm四方のものがより好ましい。
The
基板2の材料としては、当技術分野で公知のものを使用でき、特に制限されない。例えば、白金、白金黒、金、パラジウム、ロジウム、銀、水銀、タングステン及びそれらの化合物などの貴金属、及びグラファイト、カ−ボンファイバ−に代表される炭素などの導電体材料;単結晶シリコン、アモルファスシリコン、炭化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素などに代表されるシリコン材料、SOI(シリコン・オン・インシュレータ)などに代表されるこれらシリコン材料の複合素材;ガラス、石英ガラス、アルミナ、サファイア、セラミクス、フォルステライト、感光性ガラスなどの無機材料;ポリエチレン、エチレン、ポリプロビレン、環状ポリオレフィン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、不飽和ポリエステル、含フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンスチレン共重合体、ポリフェニレンオキサイド及びポリスルホンなどの有機材料等が挙げられる。特に、シリコン材料や樹脂材料からなる基板を用いるのが好ましい。なお、単結晶シリコンには、部分部分でごくわずかに結晶軸の向きが変わっているものや(モザイク結晶と称される場合もある)、原子的尺度での乱れ(格子欠陥)が含まれているものも包含される。
As a material of the
上記の材料により構成される基板2は、表面にカーボン層と化学修飾基とを更に有することが好ましい。例えば基板2として、表面にカーボン層と化学修飾基とを有するもの、又はカーボン層からなる基板表面に化学修飾基を有するものが使用される。特に基板2として、単結晶シリコンからなる基板の表面にカーボン層及び化学修飾基を有するものを使用することが好ましい。
It is preferable that the board |
カーボン層が形成された基板2の表面に化学修飾基を導入することにより、プローブ分子を担体に強固に固定化できる。導入する化学修飾基は、当業者であれば適宜選択することができ、特に制限されないが、例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ホルミル基、ヒドロキシル基および活性エステル基が挙げられる。
By introducing a chemical modifying group into the surface of the
上記で説明した基板2に、プローブ分子を固定することによってプローブスポット3を形成し、核酸マイクロアレイ1を製造する。例えば、プローブ分子をスポッティング用バッファーに溶解してスポッティング用溶液を調製し、これを96穴もしくは384穴プラスチックプレートに分注し、分注した溶液をスポッター装置等によって基板2上にスポッティングし、プローブスポット3を形成することによって核酸マイクロアレイ1を製造する。又は、スポッティング溶液をマイクロピペッターにて手動でスポッティングしてもよい。
Probe spots 3 are formed by immobilizing probe molecules on the
スポッティング後、プローブ分子が基板表面に結合する反応を進行させるため、インキュベーションを行うことが好ましい。インキュベーションは、通常-20〜100℃、好ましくは4〜90℃の温度で、通常0.5〜16時間、好ましくは1〜2時間にわたって行う。インキュベーションは、高湿度の雰囲気下、例えば、湿度50〜90%の条件で行うのが望ましい。インキュベーションに続き、基板に結合していないDNAを除去するため、洗浄液(例えば、50mM TBS/0.05% Tween20、2×SSC/0.2%SDS溶液、超純水など)を用いて洗浄を行うことが好ましい。
After spotting, incubation is preferably performed in order to advance a reaction in which the probe molecule binds to the substrate surface. Incubation is usually performed at a temperature of −20 to 100 ° C., preferably 4 to 90 ° C., usually for 0.5 to 16 hours, preferably for 1 to 2 hours. Incubation is preferably performed under a high humidity atmosphere, for example, under conditions of a humidity of 50 to 90%. Subsequent to incubation, in order to remove DNA not bound to the substrate, washing with a washing solution (for example, 50 mM TBS / 0.05
本発明を適用したハイブリダイズ反応装置においては、例えば、図2に示すような核酸マイクロアレイ1を搭載した治具5を使用することができる。治具5は、核酸マイクロアレイ1を搭載することができる凹部6を有している。凹部6は、傾斜面8と底面7とにより形成されている。核酸マイクロアレイ1は底面7に搭載される。凹部6の傾斜面8と底面7とは角度9を形成している。底面7からの傾斜面8の立ち上りの角度9は、底面7の延長線(図2(b)に示す破線)と傾斜面8との間の角度である。角度9は、例えば45°〜75°とすることが好ましい。
In the hybridization reaction apparatus to which the present invention is applied, for example, a jig 5 equipped with a
成分固相化部10は、例えば核酸マイクロアレイ1の下方の傾斜面8に形成することができる。成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を用いるハイブリダイズ反応に使用する塩を傾斜面8上に固相化することで形成される。
The component solid
ハイブリダイズ反応に用いる塩は、溶液中で解離してDNA同士の静電的な反発作用を減少する一価の陽イオンを生成することができれば特に制限されない。ハイブリダイズ反応に用いる塩としては、例えば、塩化ナトリウム、サリンソディウムサイトレート(SSC;3M塩化ナトリウム/0.3Mクエン酸ナトリウム)、SSPE(NaCl、NaH2PO4・H2O及びEDTAを含む)を挙げることができる。 The salt used for the hybridization reaction is not particularly limited as long as it can generate a monovalent cation that dissociates in a solution and reduces the electrostatic repulsion between DNAs. Examples of the salt used for the hybridization reaction include sodium chloride, sarinsodium citrate (SSC; 3M sodium chloride / 0.3M sodium citrate), SSPE (including NaCl, NaH 2 PO 4 .H 2 O and EDTA). Can be mentioned.
ここで、ハイブリダイズ反応に用いる塩を固相化することは、例えば、ハイブリダイズ反応に用いる塩を溶媒と混合し、得られた混合溶液を成分固相化部10を形成する部分に所定量供給した後、溶媒を除去することである。溶媒には揮発性の溶媒を使用することが好ましい。溶媒には、水、アルコール等を用いることができるが、これらに限定されない。溶媒は、ハイブリダイズ反応に用いる塩を溶解するものであっても、溶解しないものであっても良い。混合溶液の供給方法には、スプレー法、ディップコート法、スピンコート法、ブレードコーティング法等あるが、これらに限定されない。混合溶液を滴下し、溶媒を乾燥させることによって固相化してもよい。
Here, solidifying the salt used for the hybridization reaction includes, for example, mixing the salt used for the hybridization reaction with a solvent, and adding a predetermined amount of the resulting mixed solution to the portion forming the component solid
ここで、固相化する塩の量は、核酸増幅反応液に溶解してハイブリダイズ可能な塩濃度となる量であることが好ましい。例えば固相化する塩の量は核酸増幅反応液の体積に応じて調節することができる。例えば、ハイブリダイズ反応時において反応液の塩の濃度が1mmol/l〜1000mmol/l、好ましくは75mmol/l〜600mmol/lとなるように固相化する塩の量を調節することが好ましい。 Here, the amount of the salt to be immobilized is preferably such an amount that the salt concentration can be dissolved in the nucleic acid amplification reaction solution and hybridized. For example, the amount of salt to be immobilized can be adjusted according to the volume of the nucleic acid amplification reaction solution. For example, the amount of salt to be immobilized is preferably adjusted so that the concentration of the salt in the reaction solution is 1 mmol / l to 1000 mmol / l, preferably 75 mmol / l to 600 mmol / l during the hybridization reaction.
また、成分固相化部10は、上述したハイブリダイズ反応に用いる塩に加えて他の成分を固相化しても良い。他の成分としては、ハイブリダイズ反応の際に使用する塩以外の成分、例えば、表面張力を低減させる界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、融解温度Tm を下げる成分であるホルムアミド及び非特異的結合を最小限にするブロッキング剤などを挙げることができる。ブロッキング剤としては、デンハルト試薬、断片化サケ精子DNA、tRNA、およびCot1DNAが挙げられる。cDNA プローブ分子を使用する場合、T-リッチ配列に結合するポリ(A)+RNA又はポリdAヌクレオチドも含まれる。更に、他の成分として、ハイブリダイズ反応に用いる溶液中の見かけ上のプローブ分子濃度を上昇させる効果のある高分子糖類(デキストラン等)がある。
The component solid
さらに、成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1が位置スポット4を有する場合、位置スポット用DNAに特異的にハイブリダイズするDNA断片を有していても良い。このDNA断片は、上述したハイブリダイズ反応に用いる塩を固相化する際に使用する溶媒に溶解又は分散させておき、上述したハイブリダイズ反応に用いる塩と共に固相化することができる。
Furthermore, when the
なお、位置スポット用DNAに特異的にハイブリダイズするDNA断片は、成分固相化部10とは異なる部分に固相化することもできる。すなわち、ハイブリダイズ反応装置は、図示しないが、位置スポット用DNAに特異的にハイブリダイズするDNA断片を固相化したDNA断片固相化部を更に備えていても良い。
The DNA fragment that specifically hybridizes to the position spot DNA can also be immobilized on a portion different from the component-immobilized
ハイブリダイズ反応装置は、上述のように構成された治具5を、核酸マイクロアレイ1を搭載した状態で、図3に示すように容器に入れた核酸増幅反応液に浸漬する。治具5を容器11内の核酸増幅反応液に浸漬すると、成分固相化部10が核酸増幅反応液と接触し、ハイブリダイズ反応に用いる塩が溶解する。これにより、核酸増幅反応液をハイブリダイズ反応に適した塩濃度の溶液とすることができる。
In the hybridization reaction apparatus, the jig 5 configured as described above is immersed in a nucleic acid amplification reaction solution placed in a container as shown in FIG. 3 with the
なお、図2に示した例では、成分固相化部10を傾斜面8上に形成したが、成分固相化部10の位置はこれに限定されるものではない。また、成分固相化部10は、1箇所に形成されていても、2箇所以上に形成されていても良い。成分固相化部10は、治具5を容器11内の核酸増幅反応液に浸漬した状態で核酸増幅反応液に接触できる位置であれば良い。例えば、成分固相化部10は、底面7、治具5の先端、容器11の内面等、如何なる位置であっても良い。
In the example shown in FIG. 2, the component solid
本発明を適用したハイブリダイズ反応装置では、上述のように調製したハイブリダイズ反応用の溶液を使用して、ハイブリダイズ反応を実施することができる。ハイブリダイズ反応の温度条件は特に限定されないが、例えば45〜65℃とすることができる。 In the hybridization reaction apparatus to which the present invention is applied, the hybridization reaction can be carried out using the solution for hybridization reaction prepared as described above. Although the temperature conditions of a hybridization reaction are not specifically limited, For example, it can be 45-65 degreeC.
ハイブリダイズ反応後、核酸マイクロアレイ1のプローブスポット3上のプローブ分子や位置スポット4上の位置スポット用DNAとハイブリダイズしなかった核酸等を、洗浄液を使用して洗浄・除去する。核酸マイクロアレイ1を洗浄後又は洗浄し乾燥後、検出器によりプローブ分子にハイブリダイズした被検核酸を解析する。
After the hybridization reaction, the probe molecules on the probe spot 3 of the
検出器としては例えばレーザー等を用いて励起光を核酸マイクロアレイ1に照射し、得られる蛍光の強度を検出するものがある。核酸増幅反応において蛍光標識を増幅核酸に取り込ませ、得られた増幅核酸を被検核酸として核酸マイクロアレイ1上のプローブ分子にハイブリダイズさせ、洗浄後又は洗浄し乾燥後、核酸マイクロアレイ1に励起光を照射すると、プローブ分子にハイブリダイズした被検核酸に由来する蛍光が検出される。これを検出することにより、ハイブリダイズ反応を検出することができる。
As a detector, for example, there is a detector that irradiates the
以上より、本発明を適用した図2及び3に示したような治具5を有するハイブリダイズ反応装置を使用することによって、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。 As described above, by using the hybridization reaction apparatus having the jig 5 as shown in FIGS. 2 and 3 to which the present invention is applied, (1) a predetermined salt between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction. Without adding a step of adding a buffer containing a nucleic acid to a nucleic acid amplification reaction solution, or (2) removing a nucleic acid amplified from a nucleic acid amplification reaction solution, drying, and adding to a buffer. Solutions can be easily prepared.
ところで、本発明を適用したハイブリダイズ反応装置は、図2及び3に示したものに限定されず、例えば図4に示すような、核酸マイクロアレイ1を載置した反応部12から構成される。反応部12は、核酸マイクロアレイ1を載置する凹部13と、凹部13に連結した流路14、15とを備える。
By the way, the hybridization reaction apparatus to which the present invention is applied is not limited to the one shown in FIGS. 2 and 3, and is composed of, for example, a
成分固相化部10は、例えば凹部13の内壁に形成することができる。成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を用いるハイブリダイズ反応に使用する塩を、上記治具5において固相化した条件と同様の条件で、凹部13の内壁に形成することができる。
The component solid
反応部12においては、核酸増幅反応液は、流路14から凹部13内に注入される。核酸増幅反応液を凹部13に注入する時には、流路15からの核酸増幅反応液の排出を抑える。核酸増幅反応液は凹部13を満たすよう注入されると、成分固相化部10は核酸増幅反応液と接触し、ハイブリダイズ反応に用いる塩が溶解する。このとき、流路14、15、核酸マイクロアレイ1及び凹部13により形成される空間容積に応じて、核酸増幅反応液をハイブリダイズ反応に適した塩濃度の溶液とするよう、成分固相化部10の塩の量を調整することが好ましい。
In the
なお、図4に示した例では、成分固相化部10を凹部13の内壁に形成したが、成分固相化部10の位置はこれに限定されるものではない。また、成分固相化部10は、1箇所に形成されていても、2箇所以上に形成されていても良い。成分固相化部10は、凹部13が核酸増幅反応液によって満たされた状態で核酸増幅反応液に接触できる位置であれば良い。例えば、成分固相化部10は、凹部13に溶液を供給する流路14、凹部13から溶液を排出する流路15等、如何なる位置であっても良い。核酸増幅反応液は流路14から注入されるため、成分固相化部10は凹部13又は流路14に形成されることが好ましい。
In the example shown in FIG. 4, the component solid
以上より、本発明を適用した図4に示したような反応部12を有するハイブリダイズ反応装置を使用することによって、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。
As described above, by using the hybridization reaction apparatus having the
図2〜4に示したハイブリダイズ反応装置の他の形態として、図5〜8に示すハイブリダイズ反応装置16がある。ハイブリダイズ反応装置16は、核酸マイクロアレイ1を載置した凹部20を有するプレート18と、核酸マイクロアレイ1を覆うカバー19と、カバー19に形成されたハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部10とから構成される。
As another form of the hybridization reaction apparatus shown in FIGS. 2 to 4, there is a
プレート18は、図6(a)に示すように、略矩形の平板であって、一主面17の略中心部に略円形の凹部20を有している。核酸マイクロアレイ1は、凹部20に着脱可能に載置される。核酸マイクロアレイ1を載置する凹部20は、凹部20の底面に核酸マイクロアレイ1の外形に対応したガイドが形成されたものであってもよい。
As shown in FIG. 6A, the
図6においては、核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18の一対の切欠き部21において切断した場合の断面図(図6(b)に示す)で示すように、核酸マイクロアレイ1の厚みと凹部20の深さは同じとしている。核酸マイクロアレイ1の厚みと凹部20の深さは、後述する図8に示したカバー19をプレート18に取り付けた状態において、核酸マイクロアレイ1の一主面とカバー19との間に所定の間隔が形成されれば、制限されない。例えば、核酸マイクロアレイ1の厚みを凹部20の深さより厚くすることも又は薄くすることもできる。
In FIG. 6, as shown in a cross-sectional view (shown in FIG. 6B) when the pair of
プレート18は、詳細を後述するカバー19を位置決めして取り付けるために、長手方向の両側面に形成された一対の切欠き部21を有することが好ましい。図6(a)においては、位置決め手段として一対の切欠き部21を示したが、位置決め手段はこのような構成に限定されるものではない。
The
なお、プレート18は、特に、長手方向の一方端部が先端に向かって幅狭になる形状となっている。これにより、プレート18に載置した核酸マイクロアレイ1の方向を特定することができ、これにより、核酸マイクロアレイ1表面の特定の位置にスポットしてある位置決めスポットの場所を特定することが可能となる。
Note that the
次にカバー19について説明する。カバー19は、図7(a)及び(b)に示すように、上述したプレート18に取り付けられた姿勢においてプレート18と空間部を形成する凹部23と、凹部23内であって、プレート18に取り付けられた姿勢で核酸マイクロアレイ1に対向する位置に形成され、核酸マイクロアレイ1の一主面と略同形の平面を有する凸部22と、凸部22に形成された成分固相化部10とを備えている。カバー19は、プレート18に取り付けられた姿勢において形成される空間部(凹部23と凹部20で構成される空間部)に核酸マイクロアレイ1を収容することとなる。
Next, the
凸部22の高さは、カバー19をプレート18に取り付けた姿勢において、プレート18に取り付けられた核酸マイクロアレイ1の一主面との間隔を考慮して設計することができる。図7(c)及び(d)に示すように凸部22は、カバー19をプレート18に取り付けた姿勢において、カバー19におけるプレート18との接触面24よりも低い位置となるように設計している。これにより、核酸マイクロアレイ1の一主面がプレート18の一主面17と同じ高さ位置である場合、凸部22と核酸マイクロアレイ1との間に所定の間隔(図8のD)を形成することができる。換言すれば、凸部22と核酸マイクロアレイ1との間に所定の間隔を形成することができれば、凸部22の高さはプレート2との接触面24と同じ又はより高い位置となるように設計しても良い。
The height of the
カバー19には、上述したプレート18に位置決めして取り付けるための位置決め手段を有していることが好ましい。位置決め手段としては、図7(a)及び(b)に示すように、板部材の両端部に形成された凸状の縁部25に形成された一対の嵌合凸部26とすることができる。これら一対の嵌合凸部26は、上述したプレート18に形成された一対の切欠き部21に対応する位置及び形状とされる。カバー19に形成される位置決め手段としては、このような一対の嵌合凸部26に限定されず、上述したプレート18に形成された位置決め手段に応じて、変更することができる。
The
成分固相化部10は、上記で説明したカバー19の凸部22上に形成されている。成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を用いるハイブリダイズ反応に使用する塩を、上記治具5において固相化した条件と同様の条件で、形成することができる。
The component solid
以上のように構成されたハイブリダイズ反応装置16では、核酸増幅反応液は以下のようにして保持される。
In the
まず、核酸増幅反応液をカバー19の凸部22に滴下する。その後、核酸増幅反応液が蒸散を防ぐために直ちに、カバー19をプレート18に取り付ける。カバー19をプレート18に取り付けた状態を図8に示す。図8に示すように、カバー19をプレート18に取り付けると、プレート18の一主面17とカバー19の接触面24が密着し、核酸マイクロアレイ1の一主面とカバー19の凸部22との間に所定の間隔D(以後、間隔D)が形成される。その結果、核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18の凹部20と、カバー19の凹部23と、間隔Dとによって空間が形成される。カバー19における凸部22上に滴下された核酸増幅反応液は、まず間隔Dによって形成される空間に保持されることとなる。間隔Dによって形成される空間容積以上の核酸増幅反応液は、その後、凸部22の外方、すなわちカバー19の凹部23と核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18の凹部20で構成される空間部へ流動する。
First, the nucleic acid amplification reaction solution is dropped on the
成分固相化部10は、カバー19に形成されているため、核酸増幅反応液をカバー19の凸部22に滴下した段階で、ハイブリダイズ反応に用いる塩が核酸増幅反応液に溶解する。これにより、核酸増幅反応液はハイブリダイズ反応に適した塩濃度の溶液となる。
Since the component solid
上記核酸増幅反応液の保持においては、核酸増幅反応液を核酸マイクロアレイ1上に滴下してからカバー19を取り付けても良い。この場合は、成分固相化部10はカバー19をプレート18に取り付けた時に核酸増幅反応液と接触し、ハイブリダイズ反応に用いる塩が核酸増幅反応液に溶解する。
In holding the nucleic acid amplification reaction solution, the
また、上記説明の通り成分固相化部10はカバー19をプレート18に取り付けた後すぐに核酸増幅反応液と接触し溶解するので、成分固相化部10の厚みは特に制限されることはない。成分固相化部10の厚みは間隔D以下であることが好ましい。
Further, as described above, since the component-immobilized
なお、図5〜8に示した例では、成分固相化部10をカバー19の凸部22に形成したが、成分固相化部10の位置はこれに限定されるものではない。また、成分固相化部10は、1箇所に形成されていても、2箇所以上に形成されていても良い。成分固相化部10は、カバー19を核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18に取り付けた状態で、核酸増幅反応液に接触できる位置であれば良く、すなわち、成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18の凹部20と、カバー19の凹部23と、間隔Dとによって形成される空間に形成することができる。例えば、成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を載置したプレート18の凹部20、カバー19の凹部23等、如何なる位置であっても良い。
In the example shown in FIGS. 5 to 8, the component solid
また、図示はしないが、プレート18に凹部20を設けずに核酸マイクロアレイ1を載置し、カバー19に凹部を設けてここに成分固相化部10を形成し、カバー19の凹部に核酸増幅反応液を滴下してハイブリダイズ反応を行なうことも可能である。
Although not shown, the
以上より、本発明を適用した図5〜8に示したようなハイブリダイズ反応装置16を使用することによって、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。
As described above, by using the
図2〜8において説明した装置以外においても、本発明を適用したハイブリダイズ反応装置は、例えば図9に示す溶液移送装置又は図10に示す撹拌手段を有するものであっても良い。 In addition to the apparatuses described with reference to FIGS. 2 to 8, the hybridization reaction apparatus to which the present invention is applied may have, for example, the solution transfer apparatus shown in FIG. 9 or the stirring means shown in FIG.
図9には、核酸増幅反応液を吸い上げるピペット装置27と、ピペット装置27の先端に取り付けた分注チップ28とからなる溶液移送装置を示す。成分固相化部10は、例えば分注チップ28の内側の壁面に形成されている。
FIG. 9 shows a solution transfer device including a
図10には、ハイブリダイズ反応を行う際の撹拌手段を示す。図10の(a)は、撹拌翼30と撹拌翼30に取り付けた軸29とからなる機構の撹拌手段である。成分固相化部10は、例えば撹拌翼30に形成される。図10の(b)は、磁性体からなる撹拌子31と内部にて回転動作可能な磁性体を有するスターラー本体32とからなる機構の撹拌手段である。成分固相化部10は、例えば撹拌子31に形成される。図10の(c)は、アルゴンガスや窒素等の気体を導入するパイプ33と、パイプ33に連結した気泡発生部34とからなる機構の撹拌手段である。成分固相化部10は、例えば気泡発生部34の核酸増幅反応液と接触する側の壁面に形成される。図10の(d)は、ピペット装置35と、ピペット装置35の先端に取り付けたチップ36とからなる機構の撹拌手段である。成分固相化部10は、例えばチップ36の先端部の内側及び/又は外側の核酸増幅反応液と接触する部分に形成される。
FIG. 10 shows a stirring means when performing the hybridization reaction. FIG. 10A shows a stirring means having a mechanism including a
なお、図9及び図10に示した成分固相化部10は、核酸マイクロアレイ1を用いるハイブリダイズ反応に使用する塩を、上記治具5において固相化した条件と同様の条件で、形成することができる。
In addition, the component solid-
また、成分固相化部10は、図9及び10に示した部材や位置に限定されず、核酸増幅反応液に接触できる位置であれば如何なる部材、位置でも良い。成分固相化部10は、1箇所に形成されていても、2箇所以上に形成されていても良い。
Moreover, the component solid-
以上より、本発明を適用した図9及び10に示したような装置・手段を有するハイブリダイズ反応装置を使用することによっても、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。 From the above, by using a hybridization reaction apparatus having the apparatus and means as shown in FIGS. 9 and 10 to which the present invention is applied, (1) a predetermined value between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction can be obtained. For a hybridization reaction without performing a step of adding a buffer containing a salt to the nucleic acid amplification reaction solution, or (2) removing the amplified nucleic acid from the nucleic acid amplification reaction solution, drying it and adding it to the buffer. A simple solution can be prepared.
以上の説明においては、成分固相化部10は、ハイブリダイズ反応装置内の核酸マイクロアレイ1を除く核酸増幅反応液と接触する位置に形成されているが、成分固相化部10は、核酸マイクロアレイに形成することもできる。
In the above description, the
すなわち、本発明を適用した核酸マイクロアレイは、基板と、前記基板の一主面に固定されたプローブ分子と、少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を前記基板の一主面に含む成分固相化部とを備える核酸マイクロアレイである。 That is, the nucleic acid microarray to which the present invention is applied comprises a substrate, a probe molecule immobilized on one principal surface of the substrate, and at least a component solid phase comprising a salt used for the hybridization reaction on one principal surface of the substrate A nucleic acid microarray comprising a portion.
成分固相化部を形成させる核酸マイクロアレイは、特に制限されないが、前記ハイブリダイズ反応装置において説明している核酸マイクロアレイを使用することができる。例えば、図1に示す核酸マイクロアレイ1を使用することができる。
The nucleic acid microarray for forming the component-immobilized portion is not particularly limited, and the nucleic acid microarray described in the hybridization reaction apparatus can be used. For example, the
成分固相化部は、核酸マイクロアレイのプローブ分子がスポットされた面及び/又はその裏側の面に形成される。成分固相化部は、核酸マイクロアレイを用いるハイブリダイズ反応に使用する塩を、上記治具5において固相化した条件と同様の条件で、形成することができる。また、成分固相化部は、1箇所に形成されていても、2箇所以上に形成されていても良い。 The component-immobilized part is formed on the surface where the probe molecules of the nucleic acid microarray are spotted and / or on the back surface thereof. The component solid phase immobilization part can be formed under the same conditions as the conditions in which the salt used for the hybridization reaction using the nucleic acid microarray is solid phased in the jig 5. Moreover, the component solid phase immobilization part may be formed in one place, or may be formed in two or more places.
核酸マイクロアレイを核酸増幅反応液に浸漬すると、成分固相化部が核酸増幅反応液と接触し、ハイブリダイズ反応に用いる塩が溶解する。これにより、核酸増幅反応液をハイブリダイズ反応に適した塩濃度の溶液とすることができる。 When the nucleic acid microarray is immersed in the nucleic acid amplification reaction solution, the component-immobilized portion comes into contact with the nucleic acid amplification reaction solution, and the salt used for the hybridization reaction is dissolved. Thereby, the nucleic acid amplification reaction solution can be made into a solution having a salt concentration suitable for the hybridization reaction.
以上より、本発明を適用した核酸マイクロアレイを使用することによって、使用するハイブリダイズ反応装置に関わらず、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができる。 As described above, by using the nucleic acid microarray to which the present invention is applied, (1) a buffer containing a predetermined salt is added between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction, regardless of the hybridization reaction apparatus used. A solution for a hybridization reaction is easily prepared without performing the step of adding to the amplification reaction solution, or (2) removing the amplified nucleic acid from the nucleic acid amplification reaction solution, drying and adding it to the buffer. be able to.
上記において説明したハイブリダイズ反応装置又は核酸マイクロアレイを使用することによって、本発明を適用した遺伝子検査方法を行うことができる。 By using the hybridization reaction apparatus or nucleic acid microarray described above, the genetic testing method to which the present invention is applied can be performed.
すなわち、核酸マイクロアレイを用いたハイブリダイズ反応を含む遺伝子を検査する方法であって、ハイブリダイズ反応の前に、核酸増幅反応液をハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部に接触する工程を含む遺伝子検査方法である。 That is, a method for examining a gene containing a hybridization reaction using a nucleic acid microarray, wherein the nucleic acid amplification reaction solution is contacted with a component-immobilized portion containing a salt used for the hybridization reaction before the hybridization reaction A genetic testing method comprising
核酸増幅反応後からハイブリダイズ反応までの間に、核酸増幅反応液がハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部と接触することによって、核酸増幅反応液にハイブリダイズ反応に用いる塩が溶解し、ハイブリダイズ反応に使用できる溶液となる。 Between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction, the salt used for the hybridization reaction is dissolved in the nucleic acid amplification reaction solution by contacting the nucleic acid amplification reaction solution with the component immobilization part containing the salt used for the hybridization reaction. Thus, the solution can be used for the hybridization reaction.
よって、核酸増幅反応からハイブリダイズ反応までの間に、(1)所定の塩を含むバッファーを、核酸増幅反応液へ添加する工程、あるいは、(2)核酸増幅反応液から増幅した核酸を取り出し、乾燥後、バッファーに添加する工程、を実施することなく、ハイブリダイズ反応用の溶液を簡単に調製することができ、検査全体のリードタイムを短くすることができる。 Therefore, between the nucleic acid amplification reaction and the hybridization reaction, (1) a step of adding a buffer containing a predetermined salt to the nucleic acid amplification reaction solution, or (2) taking out the amplified nucleic acid from the nucleic acid amplification reaction solution, The solution for hybridization reaction can be easily prepared without performing the step of adding to the buffer after drying, and the lead time of the entire test can be shortened.
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, the technical scope of this invention is not limited to a following example.
実験準備
1)核酸マイクロアレイの作製
ジーンシリコン(東洋鋼鈑製)に、下記に示すオリゴDNA(濃度5μM)を図11に示すスポット位置でスポット(SPBIO2000 日立ソフト社製)した。その後、インキュベーターにより加温(80℃×60分)し、ジーンシリコンとオリゴDNAをアミド結合させて、結合していないオリゴDNAを、2×SSC/0.2%SDS中60℃で10分間、2×SSC中室温で10分間、その後、超純水で洗浄して除去し、乾燥させることによって核酸マイクロアレイを作製した。
6種のプローブ分子の配列は、表1に示すとおりである。
Preparation for Experiment 1) Preparation of Nucleic Acid Microarrays Gene DNA (manufactured by Toyo Kohan Co., Ltd.) was spotted with oligo DNA (concentration: 5 μM) shown below (SPBIO2000 manufactured by Hitachi Soft) at the spot position shown in FIG. Then, it is heated by an incubator (80 ° C. × 60 minutes), gene silicon and oligo DNA are amide-bonded, and the unbound oligo DNA is washed in 2 × SSC / 0.2% SDS at 60 ° C. for 10 minutes. Nucleic acid microarrays were prepared by washing and removing with ultrapure water in 2 × SSC at room temperature for 10 minutes, followed by drying.
The sequences of the six types of probe molecules are as shown in Table 1.
作製した核酸マイクロアレイを、両面テープを使用してハイブリダイズ反応装置にセットした。実施例において使用したハイブリダイズ反応装置は、図5〜図8に示す構成を有するタイプのものである。 The prepared nucleic acid microarray was set in a hybridization reactor using double-sided tape. The hybridization reaction apparatus used in the examples is of the type having the configuration shown in FIGS.
2)成分固相化部を形成したカバーの作製
以下の2種類の溶液(i)又は(ii)3.0μLをそれぞれカバーの凸部に滴下し、1時間放置することにより乾燥させて、成分固相化部を形成したカバーを作製した。
(i)0.75×SSC/0.075%SDS溶液
(ii)0.75×SSC/0.075%SDS溶液とプローブ分子と相補的なCy5蛍光標識オリゴDNAとの混合溶液(Cy5蛍光標識オリゴDNA濃度 0.04μM)
評価に使用した3つのカバーを以下に示す。
2) Preparation of a cover having a component-immobilized part The following two types of solutions (i) or (ii) 3.0 μL were dropped on the convex part of the cover, and left to stand for 1 hour to dry. A cover in which a solid phase part was formed was produced.
(I) 0.75 × SSC / 0.075% SDS solution (ii) Mixed solution of 0.75 × SSC / 0.075% SDS solution and Cy5 fluorescently labeled oligo DNA complementary to the probe molecule (Cy5 fluorescent labeling) Oligo DNA concentration 0.04 μM)
The three covers used for the evaluation are shown below.
カバーA:固相化なしのカバー。
カバーB:(i)溶液3.0μLを滴下し塩を固相化させたカバー。
カバーC:(ii)溶液3.0μLを滴下し塩を含む組成物を固相化させたカバー。
Cover A: Cover without immobilization.
Cover B: (i) A cover in which 3.0 μL of the solution was dropped to solidify the salt.
Cover C: (ii) A cover obtained by dropping 3.0 μL of the solution and solidifying a composition containing salt.
3)ハイブリダイズ用溶液の作製
以下の3種類のハイブリダイズ用溶液を作製・準備した。
(I)プローブ分子と相補的なCy5蛍光標識オリゴDNA6種と0.75×SSC/0.075%SDS溶液との混合溶液(Cy5蛍光標識オリゴDNA6種濃度 0.04μM)
(II)プローブ分子と相補的なCy5蛍光標識オリゴDNA6種のみ溶液(Cy5蛍光標識オリゴDNA6種濃度 0.04μM)
(III)超純水
3) Preparation of hybridization solution The following three types of hybridization solutions were prepared and prepared.
(I) A mixed solution of 6 kinds of Cy5 fluorescently labeled oligo DNA complementary to the probe molecule and 0.75 × SSC / 0.075% SDS solution (Cy5 fluorescently labeled
(II) A solution containing only 6 types of Cy5 fluorescently labeled oligo DNA complementary to the probe molecule (Cy5 fluorescently labeled
(III) Ultrapure water
反応実験
以下の反応手順により実験を行った。
Reaction experiment An experiment was conducted according to the following reaction procedure.
比較例1(従来の方法)
(1)3)において作製した(I)の溶液2μLと2.25×SSC/0.225%SDS溶液1μLとを混合した。
(2)2)において作製したカバーAの凸部に(1)の溶液を3μLのせた。
(3)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(2)のカバーAをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(4)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーAを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(5)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Comparative Example 1 (conventional method)
(1) 2 μL of the solution of (I) prepared in 3) and 1 μL of 2.25 × SSC / 0.225% SDS solution were mixed.
(2) 3 μL of the solution of (1) was placed on the convex part of the cover A produced in 2).
(3) The nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus was covered with the cover A of (2), and the hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes with an incubator.
(4) The hybridization reaction apparatus was taken out of the incubator, and the cover A was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(5) The analysis was performed using FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
比較例2
(1)3)において作製した(II)の溶液2μLと水1μLとを混合した。
(2)2)において作製したカバーAの凸部に(1)の溶液を3μLのせた。
(3)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(2)のカバーAをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(4)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーAを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(5)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Comparative Example 2
(1) 2 μL of the solution of (II) prepared in 3) and 1 μL of water were mixed.
(2) 3 μL of the solution of (1) was placed on the convex part of the cover A produced in 2).
(3) The nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus was covered with the cover A of (2), and the hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes with an incubator.
(4) The hybridization reaction apparatus was taken out of the incubator, and the cover A was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(5) The analysis was performed using FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
比較例3
(1)2)において作製したカバーAの凸部に3)で準備した(III)の超純水を3μLのせた。
(2)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(1)のカバーAをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(3)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーAを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(4)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Comparative Example 3
(1) 3 μL of the ultrapure water of (III) prepared in 3) was placed on the convex part of the cover A produced in 2).
(2) The cover A of (1) was placed on the nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus, and the hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes by an incubator.
(3) The hybridization reaction apparatus was taken out from the incubator, and the cover A was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(4) Analysis was performed with FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
比較例4
(1)2)において作製したカバーBの凸部に3)で準備した(III)の超純水を3μLのせた。
(2)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(1)のカバーBをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(3)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーBを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(4)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Comparative Example 4
(1) 3 μL of the ultrapure water of (III) prepared in 3) was placed on the convex part of the cover B produced in 2).
(2) The cover B of (1) was placed on the nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus, and the hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes using an incubator.
(3) The hybridization reaction apparatus was removed from the incubator, and the cover B was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(4) Analysis was performed with FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
実施例1
(1)3)において作製した(II)の溶液2μLと水1μLとを混合した。
(2)2)において作製したカバーBの凸部に(1)の溶液を3μLのせた。
(3)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(2)のカバーBをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(4)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーBを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(5)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Example 1
(1) 2 μL of the solution of (II) prepared in 3) and 1 μL of water were mixed.
(2) 3 μL of the solution of (1) was placed on the convex part of the cover B produced in 2).
(3) The nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus was covered with the cover B of (2), and the hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes with an incubator.
(4) The hybridization reaction apparatus was taken out of the incubator, and the cover B was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(5) The analysis was performed using FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
実施例2
(1)2)において作製したカバーCの凸部に3)で準備した(III)の超純水を3μLのせた。
(2)ハイブリダイズ反応装置にセットした核酸マイクロアレイに(1)のカバーCをかぶせて、インキュベーターにより52℃×60分間ハイブリダイズ反応した。
(3)ハイブリダイズ反応装置をインキュベーターより取り出し、カバーCを取り外した。核酸マイクロアレイを洗浄液(室温、2×SSC/0.2%SDS溶液)により浸漬洗浄(5分)し、その後、リンス液(室温、2×SSC溶液)により軽く手動で搖動洗浄して、乾燥した。
(4)FLA−8000(富士フィルム製スキャナー、PM=50%)により分析を行った。
Example 2
(1) 3 μL of the ultrapure water of (III) prepared in 3) was placed on the convex part of the cover C produced in 2).
(2) The cover C of (1) was placed on the nucleic acid microarray set in the hybridization reaction apparatus, and hybridization reaction was performed at 52 ° C. for 60 minutes by an incubator.
(3) The hybridization reaction apparatus was taken out from the incubator, and the cover C was removed. The nucleic acid microarray was immersed and washed (5 minutes) with a washing solution (room temperature, 2 × SSC / 0.2% SDS solution), and then lightly and manually washed with a rinse solution (room temperature, 2 × SSC solution) and dried. .
(4) Analysis was performed with FLA-8000 (Fuji Film scanner, PM = 50%).
比較例1〜4並びに実施例1及び2の結果を図12に示す。
図12に示すように、実施例1及び2では、従来の方法である比較例1と比較して、同等の蛍光の発色を示すことが確認された。以上より、SSC/SDS、オリゴDNAを固相化しても、ハイブリダイズ反応には影響を与えないことが分かった。
The results of Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 and 2 are shown in FIG.
As shown in FIG. 12, it was confirmed that Examples 1 and 2 showed the same color of fluorescence as compared with Comparative Example 1 which is a conventional method. From the above, it was found that even if SSC / SDS and oligo DNA were immobilized, the hybridization reaction was not affected.
また、ハイブリダイズ反応時にSSC/SDSの塩が存在しない比較例2では、比較例1並びに実施例1及び2と比較して、蛍光の発色をほとんど示さないことが確認された。以上より、ハイブリダイズ反応には、SSC/SDSのような陽イオンが影響することが分かった。 Further, it was confirmed that Comparative Example 2 in which no SSC / SDS salt was present at the time of the hybridization reaction showed almost no color of fluorescence as compared with Comparative Example 1 and Examples 1 and 2. From the above, it was found that the cation such as SSC / SDS has an influence on the hybridization reaction.
1…核酸マイクロアレイ、2…基板、3…プローブスポット、4…位置スポット、5…治具、6…凹部、7…底面、8…傾斜面、9…角度、10…成分固相化部、11…容器、12…反応部、13…凹部、14…流路、15…流路、16…ハイブリダイズ反応装置、17…プレートの一主面、18…プレート、19…カバー、20…凹部、21…切欠き部、22…凸部、23…凹部、24…接触面、25…縁部、26…嵌合凸部、27…ピペット装置、28…分注チップ、29…軸、30…撹拌翼、31…撹拌子、32…スターラー本体、33…パイプ、34…気泡発生部、35…ピペット装置、36…チップ
DESCRIPTION OF
Claims (19)
少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部とを備え、
核酸増幅反応後の反応液が前記成分固相化部に接触することを特徴とする、ハイブリダイズ反応装置。 A reaction part for performing a hybridization reaction using a nucleic acid microarray;
At least a component-immobilized part containing a salt used in the hybridization reaction,
A hybridization reaction apparatus, wherein a reaction solution after a nucleic acid amplification reaction is in contact with the component solid phase immobilization part.
前記基板の一主面に固定されたプローブ分子と、
少なくとも、上記ハイブリダイズ反応に用いる塩を前記基板の一主面に含む成分固相化部とを備える核酸マイクロアレイ。 A substrate,
Probe molecules immobilized on one principal surface of the substrate;
A nucleic acid microarray comprising at least a component-immobilized part containing at least one salt used for the hybridization reaction on one main surface of the substrate.
前記成分固相化部は、前記位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を更に含むことを特徴とする請求項14記載の核酸マイクロアレイ。 The probe molecule includes a position spot DNA,
15. The nucleic acid microarray according to claim 14, wherein the component-immobilized part further comprises a DNA fragment that specifically hybridizes with the position spot DNA.
前記位置スポット用DNAと特異的にハイブリダイズするDNA断片を前記基板の一主面に含むDNA断片固相化部を更に含むことを特徴とする請求項14記載の核酸マイクロアレイ。 The probe molecule includes a position spot DNA,
15. The nucleic acid microarray according to claim 14, further comprising a DNA fragment solid phase immobilization part comprising a DNA fragment specifically hybridizing with the position spot DNA on one main surface of the substrate.
前記ハイブリダイズ反応の前に、核酸増幅反応後の反応液を、ハイブリダイズ反応に用いる塩を含む成分固相化部に接触させる工程を含むことを特徴とする遺伝子検査方法。 A genetic test method including a hybridization reaction using a nucleic acid microarray,
A genetic test method comprising a step of bringing a reaction solution after a nucleic acid amplification reaction into contact with a component-immobilized part containing a salt used for a hybridization reaction before the hybridization reaction.
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