JP2016145769A - 電気的抽出器具、電気的抽出装置および電気的抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気泳動された媒体中の試料を精度高く回収すること。【解決手段】電気的抽出器具（１００）は、内部に緩衝溶液を貯留し、当該内部から媒体（２１）に開口する開口部（６）と、当該内部に配置された抽出電極（１）とを備えている抽出チップ（４）と、媒体（２１）を介して抽出チップ（４）と対向する位置において先端部が当該媒体（２１）に接触する突起部（８）を有する対向電極（９）と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、電気泳動された試料を含む媒体を介して対向する抽出電極と対向電極との間に電圧を印加することによって、当該試料を抽出するための電気的抽出器具、電気的抽出装置および電気的抽出方法に関するものである。

ヒトゲノムプロジェクトが終了後、プロテオーム研究が盛んに行われている。「プロテオーム」とは、特定の細胞、器官、臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体を指しており、その研究としてはタンパク質のプロファイリング等が挙げられる。

タンパク質をプロファイリングする手法の１つとして最も用いられている方法が、タンパク質の電気泳動、特に２次元電気泳動である。タンパク質の電荷および分子量は、タンパク質の種類に応じて異なるので、複数のタンパク質の混合物であるプロテオームから、電荷および分子量のいずれか一方の差異に基づいて個々のタンパク質を分離するよりも、電荷および分子量の両者の組み合わせに基づいて個々のタンパク質を分離することにより、より複数のタンパク質を高分解能で分離することができる。

タンパク質は、電気泳動によって、電荷および／または分子量の差異に基づいて分離されるが、このようなタンパク質の物理的性質のみに基づいて分離された位置から、当該タンパク質の生物学的性質を特定することは困難である。また、タンパク質は、合成された後にリン酸化等の化学的修飾（翻訳後修飾）を受けることにより、その機能が制御されることが知られている。電気泳動のみでは、このような翻訳後修飾の正確な情報を得ることは困難である。このため、電気泳動によって分離したタンパク質を回収し、さらに回収したタンパク質を解析する必要がある。

電気泳動後のタンパク質を解析する方法としては、抗原抗体反応を利用したウェスタンブロッティング法、質量分析またはショットガン解析等があり、それぞれ目的に応じた結果を得ることができる。

質量分析には、酵素消化を経た質量分析がある。酵素消化を経た質量分析は、ボトムアッププロテオミクスと呼ばれ、タンパク質をペプチド断片にし、断片化したペプチドを解析することによってタンパク質を同定する。これに対して、タンパク質を分解しない状態（インタクトな状態）で質量分析を行い、タンパク質を解析する方法が可能となっている。この方法は、トップダウンプロテオミクスと呼ばれ、インタクト状態のタンパク質を質量分析計に導入し、ＣＩＤ法またはＥＴＤ法により、タンパク質が作用するスイッチとも言われている化学修飾の種類、有無、修飾箇所が分かるようになっている。

ここで、分離したタンパク質を回収する方法として、タンパク質を含む特定の領域のゲルを切り出す方法、またはゲルからタンパク質を電気的に抽出する方法がある。例えば、この電気的な抽出方法として、特許文献１および２には、電気的にタンパク質を回収する装置が開示されている。

特許文献１には、生体物質を分離する電気泳動方向と交差する方向で、分離された特定の生体物質を挟むように配置された少なくとも１対の電極に対して、電圧を印加して１対の電極の一方の電極側に特定の生体物質を電気泳動させ、特定の生体物質を回収する生体物質回収装置が開示されている。

また、特許文献２には、生体試料から負の電荷を帯びたターゲット生体高分子を抽出する装置であって、生体試料を含む第１の溶液中から、抽出された生体高分子保存用の第２の溶液中へとゲルを通して負の電荷を帯びた生体高分子を電気泳動により移動させるために設けられた正負の電極に対して、正負の電圧をそれぞれ印加して第１の溶液中からゲルを通して第２の溶液中へターゲット生体高分子を移動させて抽出する装置が開示されている。

特開２００４‐２９４３１７（２００４年１０月２１日公開） 特開２００４‐３０９３２６（２００４年１１月４日公開）

しかし、特許文献１および２に開示されている装置では、回収する試料を精度高く回収するのが困難である。これは、一対の電極間の電気力線が媒体の面方向に大きく広がり、目的の試料の周辺に存在する夾雑物も回収されてしまう可能性があるためである。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電気泳動された媒体から、当該媒体に含まれる試料を精度高く回収することができる電気的抽出器具、電気的抽出装置および電気的抽出方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電気的抽出器具は、電気泳動された試料を含む媒体を介して配置された抽出電極と対向電極との間に電圧を印加することによって、当該媒体中の上記試料を抽出するための電気的抽出器具であって、上記媒体に接触する抽出チップであって、内部に緩衝溶液を貯留し、当該内部から上記媒体に開口する開口部と、当該内部に配置された上記抽出電極とを備えている抽出チップと、上記媒体を介して上記抽出チップと対向する位置において当該媒体に先端部が接触する突起部を有する上記対向電極と、を備えていることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電気的抽出装置は、上述した電気的抽出器具と、上記媒体に対して上記電気的抽出器具を相対的に移動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電気的抽出方法は、上述した電気的抽出器具を用いた電気的抽出方法であって、上記開口部が上記媒体に対向するように上記抽出チップを上記媒体に接触させる第１接触工程と、上記対向電極の上記突起部を、上記媒体を介して上記開口部と対向する位置において当該媒体に接触させる第２接触工程と、上記第１接触工程および上記第２接触工程の後に、上記抽出電極および上記対向電極に電圧を印加する電圧印可工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、電気泳動された媒体から、当該媒体に含まれる試料を精度高く回収することができる。

本発明の一実施形態に係る電気的抽出器具の側面図である。 本発明の一実施形態に係る電気的抽出装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るホルダーの構成を示す斜視図である。 図中の（ａ）および（ｂ）は、媒体中の試料の電気的抽出を行う前の各工程を示す図である。 図中の（ａ）〜（ｃ）は、媒体中の試料の電気的抽出の各工程を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電気的抽出器具の抽出電極および対向電極の間に電圧を印加することによって生じる電気力線の電気力線図である。 本発明の一実施形態の比較例に係る電気的抽出器具の抽出電極および対向電極の間に電圧を印加することによって生じる電気力線の電気力線図である。 本発明の一実施形態に係る電気的抽出器具の抽出電極および対向電極の間に電圧を印加することによって生じる電気力線の電気力線図である。 図中の（ａ）は、電気泳動前後のタンパク質のバンド（抽出レーン）および可視マーカーのバンド（参照レーン）を示す実写図であり、（ｂ）は、電気的抽出の諸条件を示す図であり、（ｃ）は、実際の電流電圧値の変化を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電気的抽出器具および電気的抽出装置ついて、図１および図２を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電気的抽出器具の側面図であり、図２は、本実施形態に係る電気的抽出装置の斜視図である。

（電気的抽出装置１１０の構成）
以下では、本実施形態に係る電気的抽出器具が本実施形態に係る電気的抽出装置に組み込まれている形態について説明するが、本実施形態に係る電気的抽出器具を単体で使用し、例えば手動で操作してもよい。

本実施形態に係る電気的抽出装置は、電気泳動された試料を含むゲル等の媒体から、電気泳動により分離した当該試料を抽出するための装置である。なお、本明細書中で使用される「試料」とは、「生物学的サンプル」またはこれらの等価物が意図される。「生物学的サンプル」とは、生物材料（たとえば、個体、体液、細胞株、組織培養物もしくは組織切片）から得られる任意の調製物が意図される。具体的には、生物学的サンプルとしては、体液（例えば、血液、唾液、歯垢、血清、血漿、尿、滑液または髄液）および組織供給源が挙げられる。好ましい生物学的サンプルは、被験体サンプルであり、好ましい被験体サンプルは被験体から得た皮膚病変部、喀痰、咽頭粘液、鼻腔粘液、膿または分泌物である。また、「組織サンプル」とは、組織供給源より得られた生物学的サンプルが意図される。哺乳動物から体液および組織生検を得るための方法は本発明の分野において周知である。

なお、本明細書においては、用語「試料」としては、生物学的サンプルおよび組織サンプル以外に、生物学的サンプルおよび組織サンプルより抽出したタンパク質、ゲノムＤＮＡおよび／または総ＲＮＡも挙げられる。

図２に示すように、電気的抽出装置１１０は、電気的抽出器具１００、当該電気的抽出器具１００を駆動するための各種部材、および当該各種部材を制御するための駆動制御部１７（駆動部）を有している。電気的抽出器具１００は、図１に示すように、電気泳動された試料２２を含む媒体２１を介して対向する抽出電極１および対向電極９を含む。

［抽出電極１］
抽出電極１は、陽極であり、例えば白金電極または金電極等を用いることができる。抽出電極１は、抽出電極カバー３および抽出チップ４の内部に配置されている。抽出電極カバー３は、抽出電極１を覆うためのものであり、抽出チップ４は、媒体２１に接触して当該媒体２１中の試料２２を抽出し、保持するためのものである。抽出電極カバー３および抽出チップ４は、互いに端部同士で接続されており、抽出チップ４は、抽出電極カバー３から取り外し可能になっている。

抽出電極カバー３および抽出チップ４の内部には、緩衝溶液が貯留されている。当該緩衝溶液は、抽出した試料２２の凝集を防ぐために塩基性緩衝溶液であることが好ましく、試料２２抽出時の電気浸透流を防ぐために、中性から塩基性までのｐＨ（例えば、ｐＨ６〜８、より好ましくは、ｐＨ６.５〜７．８）を有していることが好ましい。具体的には、０．０１〜３３０ｍＭのＣＡＰＳ、ＣＨＥＳ、ＢｉｃｉｎｅまたはＢｉｓ−Ｔｒｉｓと、１０ｍＭ程度のＥＤＴＡとを含む緩衝溶液を使用することができる。ただし、緩衝溶液の緩衝剤の濃度は、電圧および電流の大きさ、または電力の大きさおよびその印加時間に応じて、適宜変更する必要がある。

なお、抽出電極１は、漏電を防ぐために、少なくとも一部分を除き絶縁体２により覆われていてもよい。

抽出チップ４は、内部から媒体２１に開口する開口部６を有している。抽出チップ４の内部には、抽出した試料２２と抽出電極１との接触を防ぐために、抽出電極１と抽出チップ４の開口部６との間を仕切るための仕切り部５が設けられていてもよい。当該仕切り部５は、透析膜または限外濾過膜であることが好ましい。これにより、仕切り部５は、抽出チップ４内の緩衝溶液は透過させるが、抽出された試料２２は透過させないため、当該試料２２が抽出電極に吸着することを防ぐことができる。

抽出チップ４の開口部６は、ＰＶＤＦ膜等の多孔質膜７によって覆われていることが好ましい。これにより、開口部６を覆う多孔質膜７によって、抽出チップ４内の緩衝溶液が外部に漏れ出難くすることができる。また、抽出チップ４の開口部６を多孔質膜７で覆うことにより、電圧印加時においては、緩衝溶液および試料２２が多孔質膜７を透過できるため、何ら問題なく当該試料２２を回収することができる。開口部６を覆う多孔質膜７は、例えば抽出チップ４内の緩衝溶液（例えば、塩基性緩衝溶液）を含むアガロース溶液でコーティングしたＰＶＤＦ膜であると抽出チップ４内の緩衝液が外部に漏れ出るのを防ぐことができるため好ましい。

［対向電極９］
対向電極９は、陰極であり、例えば白金電極、金電極、または銅電極等を用いることができる。対向電極９は、内部に緩衝溶液を含有している。当該緩衝溶液は、媒体２１中の試料２２を負に帯電させる緩衝溶液であることが好ましい。具体的には、適当な濃度（例えば、０．０１％〜２％）のＳＤＳを含む緩衝溶液を用いることができる。

対向電極９には、突起部８が設けられており、突起部８は、対向電極９が含有する緩衝溶液を吸い上げて保持するように構成されている。つまり、突起部８には、緩衝溶液が含浸されている。例えば、突起部８は、対向電極９が含有する緩衝溶液を吸い上げて保持するために、多孔質体からなっていてもよい。当該多孔質体としては、フェルト、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロンまたはポリアセタール等が挙げられる。なお、突起部８は、媒体２１を介して抽出チップ４と対向した位置で当該媒体２１に先端部が接触している。

［各種部材］
図２に示すように、電気的抽出装置１１０は、電気的抽出器具１００および駆動制御部１７の他に、Ｚ１軸アクチュエータ１０、Ｚ２軸アクチュエータ１１、Ｘ軸アクチュエータ１３およびＹ軸アクチュエータ１４を有している。また、電気的抽出装置１１０は、試料２２を含む媒体２１を載置するための媒体載置部１５、および交換用の抽出チップ４を載置することができる抽出チップ設置部１６を有している。

Ｚ１軸アクチュエータ１０には、抽出電極１および抽出電極カバー３が取り外し可能に取り付けられており、Ｚ２軸アクチュエータ１１には、対向電極９が取り外し可能に取り付けられている。そして、Ｚ１軸アクチュエータ１０およびＺ２軸アクチュエータ１１は、ブランケット１２に固定されており、各々に取り付けられた抽出チップ４の開口部６と、対向電極９に設けられた突起部８とのＸ座標およびＹ座標の位置がほぼ同一になるように固定されている。ブランケット１２は、Ｙ軸アクチュエータ１４に取り付けられており、さらにＹ軸アクチュエータ１４は、２つのＸ軸アクチュエータ１３に取り付けられている。

駆動制御部１７は、Ｘ軸アクチュエータ１３を駆動してＹ軸アクチュエータ１４をＸ軸方向に移動させると共に、Ｙ軸アクチュエータ１４を駆動してブランケット１２をＹ軸方向に移動させ、Ｚ１軸アクチュエータ１０を駆動して抽出電極１および抽出電極カバー３をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ２軸アクチュエータ１１を駆動して対向電極９をＺ軸方向に移動させることにより、電気的抽出器具１００をＸＹＺ方向（水平面内および鉛直方向）に移動させることができる。ここで、Ｚ１軸アクチュエータ１０およびＺ２軸アクチュエータ１１は、抽出チップ４の開口部６と、対向電極９に設けられた突起部８とのＸ座標およびＹ座標の位置がほぼ同一になるように固定されているため、Ｘ軸アクチュエータ１３およびＹ軸アクチュエータ１４を駆動することにより、抽出チップ４の開口部６と、対向電極９に設けられた突起部８とを同じ位置に合わせることができる。

なお、駆動制御部１７による電気的抽出器具１００の移動は、電気的抽出器具１００を移動させる形態に限定されず、媒体２１が載置された媒体載置部１５を移動させる形態であってもよい。

［ホルダー２０］
媒体２１を載置するためのホルダー２０について、図３を参照して説明する。図３は、ホルダー２０の構成を示す斜視図である。

ホルダー２０は、図３に示すように、溶着、接着または嵌合によって、筐体１８に親水性多孔質膜１９を設置して構成されている。嵌合によって、筐体１８に親水性多孔質膜１９を設置する場合、２つの筐体１８の間に親水性多孔質膜１９を挟み、２つの筐体１８を嵌合することで親水性多孔質膜１９は固定される。

このように、溶着、接着または嵌合によって、筐体１８に親水性多孔質膜１９を設置してホルダー２０は完成する。完成したホルダー２０は、電気泳動された試料２２を含む媒体２１を載置面である親水性多孔質膜１９上に載置して、使用される。なお、説明の便宜上、図１および図５では、ホルダー２０の図示は省略している。そこで、本明細書において、「対向電極９に設けられた突起部８（の先端部）を媒体２１に接触させる」という表現は、対向電極９に設けられた突起部８（の先端部）を、親水性多孔質膜１９を介して媒体２１に接触させるということを意図している。

（電気的抽出方法）
電気的抽出装置１１０による電気的抽出方法について、図４および図５を参照して説明する。図４中の（ａ）および（ｂ）は、媒体中の試料の電気的抽出を行う前の各工程を示す図である。また、図５の（ａ）〜（ｃ）は、媒体中の試料の電気的抽出の各工程を示す図である。

まず、媒体２１中の試料２２が含まれる特定領域を特定する。特定領域の特定方法に特に限定はなく、例えば電気泳動を行った媒体２１を可視染色または蛍光染色することにより、染色されたスポットまたはバンドをユーザが目視で特定してもよい。あるいは、染色されたスポットまたはバンドを検出するソフトウェアを用いて、当該スポットまたはバンドを自動的に特定してもよい。

特定領域を特定した後は、電気的抽出装置１１０の駆動制御部１７により、Ｘ軸アクチュエータ１３を駆動してＹ軸アクチュエータ１４をＸ軸方向に移動させると共に、Ｙ軸アクチュエータ１４を駆動してブランケット１２をＹ軸方向に移動させて、図４の（ａ）が示すように、電気的抽出器具１００を特定領域へと移動させる。これにより、抽出チップ４の開口部６および対向電極９に設けられた突起部８が、それぞれ媒体２１中の試料２２を含む特定領域の直上および直下に配置される。なお、電気的抽出器具１００の移動方法に特に限定はなく、例えばユーザが、電気的抽出器具１００を手動で移動させてもよい。

その後、電気的抽出装置１１０の駆動制御部１７により、Ｚ１軸アクチュエータ１０を駆動して抽出電極１および抽出電極カバー３をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ２軸アクチュエータ１１を駆動して対向電極９をＺ軸方向に移動させることにより、図４の（ｂ）が示すように、抽出チップ４の開口部６および対向電極９に設けられた突起部８を、それぞれ媒体２１の特定領域に接触させる。

続いて、図５の（ａ）に示すように、抽出チップ４の開口部６および突起部８を、それぞれ媒体２１の特定領域に接触させた状態で抽出電極１および対向電極９の間に電圧を印加する。この電圧印加によって、抽出電極１および対向電極９の間に電流が流れることにより、図５の（ｂ）が示すように、試料２２は、開口部６から抽出チップ４内の緩衝液中に取り込まれる。

そして、図５の（ｃ）に示すように、再び電気的抽出装置１１０の駆動制御部１７により、Ｚ１軸アクチュエータ１０を駆動して抽出電極１および抽出電極カバー３をＺ軸方向に移動させると共に、Ｚ２軸アクチュエータ１１を駆動して対向電極９をＺ軸方向に移動させることにより、試料２２の１次構造および化学修飾等を壊すことなく、当該試料２２が抽出チップ４内の緩衝溶液に溶け込んだ状態で試料２２を回収することができる。

なお、試料２２を回収する際には、電気分解によって抽出電極１から発生した気泡は、抽出電極カバー３を通って、抽出電極１の上部へ逃がすことが可能となる。

（抽出電極１と対向電極９との間の電気力線）
図６に、本実施形態に係る電気的抽出器具１００の抽出電極１および対向電極９の間に電圧を印加することによって生じる電気力線２３を図示した電気力線図を示す。比較例として、本実施形態に係る電気的抽出器具１００において、対向電極９として平面電極９’を用い、当該平面電極９’に突起部８を設けない場合に、抽出電極１および平面電極９’の間に電圧を印加することによって生じる電気力線２３を図示した電気力線図を示す。

本実施形態に係る電気的抽出器具１００では、対向電極９に突起部８が設けられているため、当該突起部８が媒体２１を介して抽出チップ４と対向した位置で当該媒体２１に接触している。そのため、抽出電極１と対向電極９との間の電流は、抽出チップ４、媒体２１および突起部８を通ることになる。この際、突起部８の先端部が媒体２１に接触しているので、突起部８と媒体２１との接触面は小さい。このため、図６に示すように、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線２３は、突起部８に向かって収束し、媒体２１の面方向への広がりが抑えられる。これにより、回収しようとする試料２２の周辺に存在する夾雑物が一緒に回収されてしまうのを防ぐことができる。

これに対して、比較例では、平面電極９’が媒体２１を介して抽出チップ４と対向した位置で当該媒体２１に接触している。この際、抽出電極１と平面電極９’との間の電流は、抽出チップ４を介して媒体２１を通ることになる。平面電極９’は、媒体２１との接触面が大きいため、図７に示すように、抽出電極１から平面電極９’へと向かう電気力線２４は、媒体２１の面方向への広がってしまう。そのため、回収しようとする試料２２の周辺に存在する夾雑物が一緒に回収されてしまう可能性がある。以上のことから、本実施形態によれば、電気泳動された媒体２１から、当該媒体２１に含まれる試料２２を精度高く回収することができる。

なお、比較例では、緩衝溶液を含有するろ紙２５上に媒体２１を載置しているのも、抽出電極１から平面電極９’へと向かう電気力線２４が媒体２１の面方向へ広がってしまった原因の一つと考えられる。これは、ろ紙２５が厚みを有しているため、抽出チップ４の開口部６と平面電極９’との間の距離が長くなり、抽出電極１から平面電極９’へと向かう電気力線２４が媒体２１の面方向へ広がってしまうためである。

これに対して、本実施形態では、厚みの薄い親水性多孔質膜１９上に媒体２１を配置しているため、抽出チップ４の開口部６と突起部８との間の距離を媒体２１の厚さとほぼ同じにすることができる。そのため、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線２３が媒体２１の面方向へ広がるのを防ぐことができる。

（抽出チップ４の形状）
ここで、抽出チップ４の形状については、特に限定はない。例えば、抽出チップ４は、図１に示したように、円錐形状を有していてもよいし、図６に示したように、円柱形状を有していてもよいし、角錐形状または角柱形状であってもよい。

また、開口部６の形状にも限定はなく、開口部６の形状は、抽出しようとする試料２２が含まれる領域の形状に応じて決定すればよい。例えば、検出されたスポットから試料２２を抽出する場合は、開口部６の形状を円形にすればよく、検出されたバンドから試料２２を抽出する場合は、開口部６の形状を矩形にすればよい。

なお、抽出チップの大きさにも特に限定はないが、試料２２の回収しやすさおよび電流の流れやすさに応じた大きさに設定することが好ましい。

（突起部８の大きさ）
一方、対向電極９の突起部８については、突起部８の先端部が媒体２１に対して接触する面積が、抽出チップ４の開口部６の大きさと比較して同等以下であることが好ましい。例えば、対向電極９の突起部８の直径（媒体２１の面方向の直径）が、抽出チップ４の開口部６の直径（媒体２１の面方向の直径）と比較して同等以下であるとよい。その理由について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係る電気的抽出器具１００の抽出電極１および対向電極９の間に電圧を印加することによって生じる電気力線２３を図示した電気力線図である。

図８に示すように、対向電極９の突起部８の直径Ｌ２が、抽出チップ４の開口部６の直径Ｌと比較して同等以下であると、突起部８の先端部が媒体２１に対して接触する面積は、抽出チップ４の開口部６の大きさと比較して同等以下になり、突起部８と媒体２１との接触面をより小さくすることができる。そのため、図６に示した場合と比較して、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線２３は、突起部８に向かってより収束し、媒体２１の面方向への広がりがより抑えられる。これにより、電気泳動された媒体２１から、当該媒体２１に含まれる試料２２をより精度高く回収することができる。

なお、突起部８の大きさは、抽出しようとする試料２２が含まれている領域の大きさに応じて決定してもよい。例えば、突起部８の先端部が媒体２１に対して接触する面積は、抽出しようとする試料２２が含まれている領域（例えば、スポットまたはバンド）の大きさと比較して同等以下であってもよい。この場合も、電気泳動された媒体２１から、当該媒体２１に含まれる試料２２をより精度高く回収することができる。

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係る電気的抽出器具１００は、電気泳動された試料２２を含む媒体２１を介して配置された抽出電極１と対向電極９との間に電圧を印加することによって、当該媒体２１中の上記試料２２を抽出するための電気的抽出器具１００であって、上記媒体２１に接触する抽出チップ４であって、内部に緩衝溶液を貯留し、当該内部から上記媒体２１に開口する開口部６と、当該内部に配置された上記抽出電極１とを備えている抽出チップ４と、上記媒体２１を介して上記抽出チップ４と対向する位置において当該媒体２１に先端部が接触する突起部８を有する上記対向電極９と、を備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、対向電極９に突起部８が設けられており、当該突起部８が媒体２１を介して抽出チップ４と対向した位置において当該媒体２１に接触している。そのため、抽出電極１と対向電極９との間の電流は、抽出チップ４、媒体２１および突起部８を通ることになる。この際、突起部８の先端部が媒体２１に接触しているので、突起部８と媒体２１との接触面は小さい。このため、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線は、突起部８に向かって収束し、広がりが抑えられる。これにより、回収しようとする試料２２の周辺に存在する夾雑物が一緒に回収されてしまうのを防ぐことができる。このように、本発明の一態様に係る電気的抽出器具１００によれば、電気泳動された媒体２１から、当該媒体２１に含まれる試料２２を精度高く回収することができる。

本発明の態様２に係る電気的抽出器具１００は、上記態様１において、上記抽出チップ４の上記開口部６は、多孔質膜７で覆われていてもよい。例えば、上記多孔質膜７は、ＰＶＤＦ膜であってもよい。

上記の構成によれば、ＰＶＤＦ膜等の多孔質膜７により、抽出チップ４内の緩衝溶液が外部に漏れ出てしまうことを防ぐことができる。また、抽出チップ４の開口部６を多孔質膜７で覆うことにより、電圧印加時においては、緩衝溶液および試料２２が多孔質膜７を透過できるため、何ら問題なく当該試料２２を回収することができる。

本発明の態様３に係る電気的抽出器具１００は、上記態様１または２において、上記媒体２１に対して上記突起部８の先端部が接触する面積は、上記抽出チップ４の開口部６の大きさと比較して同等以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、突起部８と媒体２１との接触面をより小さくすることができるため、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線は、突起部８に向かってより収束し、広がりがより抑えられる。これにより、電気泳動された媒体２１から、当該媒体２１に含まれる試料２２をより精度高く回収することができる。

本発明の態様４に係る電気的抽出器具１００は、上記態様１〜３において、上記突起部８には、緩衝溶液が含浸されていてもよい。

上記の構成によれば、抽出電極１と対向電極９との間の電流がより通りやすくなる。

本発明の態様５に係る電気的抽出器具１００は、上記態様４において、上記突起部８は、多孔質体からなっていてもよい。例えば、上記多孔質体は、フェルト、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロンまたはポリアセタールであってもよい。

上記の構成によれば、突起部８は、緩衝溶液を継続的に保持することができる。

本発明の態様６に係る電気的抽出器具１００は、上記態様１〜５において、上記抽出チップ４の内部には、上記抽出電極１と上記開口部６との間を仕切るための仕切り部５を備えていてもよい。例えば、上記仕切り部５は、透析膜または限外濾過膜であってもよい。

上記の構成によれば、仕切り部５により、抽出された試料２２が抽出電極１に吸着することを防ぐことができる。

本発明の態様７に係る電気的抽出器具１００は、上記態様１〜６において、上記抽出チップ４の上記開口部６の形状は、円形または長方形であってもよい。

上記の構成によれば、電気泳動によって分離された試料２２がスポットとして検出されるか、バンドとして検出されるかに応じて、抽出チップ４の開口部６の形状を円形または長方形にすることによって、電流を通す媒体２１の領域を回収する試料２２の検出形状に合わせることができる。

上記の課題を解決するために、本発明の態様８に係る電気的抽出装置１１０は、上述したいずれかの電気的抽出器具１００と、上記媒体２１に対して上記電気的抽出器具１００を相対的に移動させる駆動部（駆動制御部１７）と、を備えていることを特徴とする。

上記の構成によれば、試料２２の抽出から回収までを自動的に行うことができる。

また、本発明の態様９に係る電気的抽出装置１１０は、上記態様８において、上記駆動部は、上記抽出電極１を備える上記抽出チップ４と、上記対向電極９とが対向した状態を維持したまま上記抽出電極１および上記対向電極９を移動させてもよい。

上記の構成によれば、電気的抽出器具１００を、抽出しようとする試料２２が含まれる領域へと移動させることにより、抽出チップ４の開口部６の位置と対向電極９の突起部８の位置とを上記の領域の位置に合わせることができる。

また、本発明の態様１０に係る電気的抽出装置１１０は、上記態様８および９において、上記媒体２１を載置するホルダー２０をさらに備え、上記ホルダー２０の載置面は、親水性多孔質膜１９であり、上記突起部８の先端部は、上記親水性多孔質膜１９を介して、上記媒体２１に接触してもよい。

上記の構成によれば、親水性多孔質膜１９は厚さが薄いため、抽出チップ４の開口部６と突起部８との間の距離を媒体２１の厚さとほぼ同じにすることができる。そのため、抽出電極１から対向電極９へと向かう電気力線が媒体２１の面方向へ広がるのを防ぐことができる。

上記の課題を解決するために、本発明の態様１１に係る電気的抽出方法は、上述したいずれかの電気的抽出器具１００を用いた電気的抽出方法であって、上記開口部６が上記媒体２１に対向するように上記抽出チップ４を上記媒体２１に接触させる第１接触工程と、上記対向電極９の上記突起部８を、上記媒体２１を介して上記開口部６と対向する位置において当該媒体２１に接触させる第２接触工程と、上記第１接触工程および上記第２接触工程の後に、上記抽出電極１および上記対向電極９に電圧を印加する電圧印可工程と、を含むことを特徴とする。

上記の方法によれば、本発明一態様に係る電気的抽出器具１００と同様の効果を奏することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
以下の実施例１では、上述した実施形態に係る電気的抽出装置を用いて、１次元電気泳動後のＰＡＧＥゲルからタンパク質の電気的抽出を行った。

（１次元電気泳動）
ＳＤＳ−ＰＡＧＥ電気泳動槽を使い、タンパク質の電気泳動を行った。タンパク質は、蛍光ラベリングさせて電気泳動を行い、位置の目安として可視マーカーも並列に電気泳動させた。

（電気泳動後のゲルの蛍光検出）
電気泳動後のゲルを蛍光スキャナーにかけ、タンパク質のバンドを検出した。図９の（ａ）中の左図は、電気泳動後のタンパク質（抽出レーン）および可視マーカーのバンド（参照レーン）を示す実写図である。

（抽出チップの抽出電極への設置）
抽出チップに塩基性緩衝液を１３０μＬ入れ、抽出電極カバーへ取り付けた。このとき、抽出チップの開口部はＰＶＤＦ膜で覆われており、当該開口部の開孔直径は１．５ｍｍであった。なお、塩基性緩衝液は、グッドバッファーの塩基性領域に緩衝能をもつものであってよい。

（ＰＡＧＥゲル中のタンパク質の電気的抽出）
スキャナーで撮ったＰＡＧＥゲルをゲルホルダーの親水性ＰＶＤＦ膜の上に載せた。ゲルホルダーを電気的抽出装置の媒体設置部に載せて固定した後、Ｚ２軸アクチュエータのＺ方向の位置を調整して、対向電極の突起部の位置がＰＶＤＦ膜を介して分かる程度にした。そして、対向電極の突起部の位置を抽出目的のタンパク質のスポット（図９の（ａ）中の左図の領域Ａ）の位置に合わせた。このとき、抽出チップの開口部の位置（Ｘ座標およびＹ座標）も抽出目的のタンパク質のスポットの位置に合わせられることになる。

その後、Ｚ１軸アクチュエータを下方へ移動させて、抽出チップと突起部とでＰＡＧＥゲルおよびＰＶＤＦ膜を挟んだ。次に、抽出電極と対向電極との間に電圧を印加し、４分間１５ｍＡの定電流を流した。図９の（ｂ）に、電気的抽出の諸条件を示し、（ｃ）に、実際の電流電圧値の変化を示す。

これにより、抽出目的のタンパク質が抽出チップ内に回収された。図９の（ａ）中の右図は、電気的抽出後のタンパク質のバンド（抽出レーン）および可視マーカーのバンド（参照レーン）を示す実写図である。

（結果：抽出率の算出）
電気的抽出後のＰＡＧＥゲルをスキャナーにかけ、蛍光検出によって抽出率を算出した。蛍光検出は、励起波長６４０ｎｍおよび蛍光検出波長６６０ｎｍの条件下で行った。その結果、９５％の高抽出率を達成することができた。

〔実施例２〕
以下の実施例２では、上述した実施形態に係る電気的抽出装置を用いて、２次元電気泳動後のゲルからタンパク質の電気的抽出を行った。

（２次元電気泳動）
蛍光標識された大腸菌タンパク質を、全自動２次元電気泳動装置Ａｕｔｏ２Ｄを用いて２次元に分離した。その後、ゲルをＣＢＢ染色した。

（電気泳動後のゲルの検出）
電気泳動後のゲルを蛍光イメージャＢＭ−Ａ１００ＬＤ（シャープマニファクチュアリングシステム社製）を用いて撮影した。条件は、ＣＢＢを検出するための赤色吸収と、励起波長６４０ｎｍおよび蛍光検出波長６６０ｎｍの蛍光検出とであった。

（ゲル中のタンパク質の電気的抽出）
ＣＢＢで認識可能なタンパク質のスポットを電気的に抽出した。抽出動作および抽出条件は、実施例１と同様にした。このとき、抽出チップを抽出電極カバーに取り付ける前に、抽出電極と抽出チップの開口部側の端部との間を限外ろ過膜で仕切った。

（結果：抽出率の算出）
電気的抽出後のゲルを、上記と同様にＢＭ−Ａ１００ＬＤを用いて撮影した赤色吸収と蛍光検出とを行い、電気的抽出前後のスポットの蛍光強度を測定したところ、高抽出率を達成することができた。また、２次元電気泳動後の詳細に分離されたタンパク質を高効率で精度高く抽出することができた。

本発明は、タンパク質等の試料を電気泳動により分離し、分離した試料を含む媒体から試料を電気的に抽出して、抽出された試料を質量分析装置等によって同定したり解析したりする分野において好適に利用することができる。

１ 抽出電極
２ 絶縁体
３ 抽出電極カバー
４ 抽出チップ
５ 仕切り部
６ 開口部
７ 多孔質膜
８ 突起部
９ 対向電極
１７ 駆動制御部
１００ 電気的抽出器具
１１０ 電気的抽出装置

Claims (14)

1. 電気泳動された試料を含む媒体を介して配置された抽出電極と対向電極との間に電圧を印加することによって、当該媒体中の上記試料を抽出するための電気的抽出器具であって、
   上記媒体に接触する抽出チップであって、内部に緩衝溶液を貯留し、当該内部から上記媒体に開口する開口部と、当該内部に配置された上記抽出電極とを備えている抽出チップと、
   上記媒体を介して上記抽出チップと対向する位置において先端部が当該媒体に接触する突起部を有する上記対向電極と、を備えていることを特徴とする電気的抽出器具。
2. 上記抽出チップの上記開口部は、多孔質膜で覆われていることを特徴とする請求項１に記載の電気的抽出器具。
3. 上記多孔質膜は、ＰＶＤＦ膜であることを特徴とする請求項２に記載の電気的抽出器具。
4. 上記媒体に対して上記突起部の先端部が接触する面積は、上記開口部の大きさと比較して同等以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気的抽出器具。
5. 上記突起部には、緩衝溶液が含浸されていることを特徴とする請求項４に記載の電気的抽出器具。
6. 上記突起部は、多孔質体からなることを特徴とする請求項５に記載の電気的抽出器具。
7. 上記多孔質体は、フェルト、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロンまたはポリアセタールであることを特徴とする請求項６に記載の電気的抽出器具。
8. 上記抽出チップの内部には、上記抽出電極と上記開口部との間を仕切るための仕切り部を備えていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気的抽出器具。
9. 上記仕切り部は、透析膜または限外濾過膜であることを特徴とする請求項８に記載の電気的抽出器具。
10. 上記抽出チップの上記開口部の形状は、円形または矩形であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気的抽出器具。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気的抽出器具と、
    上記媒体に対して上記電気的抽出器具を相対的に移動させる駆動部と、を備えていることを特徴とする電気的抽出装置。
12. 上記駆動部は、上記抽出電極を備える上記抽出チップと、上記対向電極とが対向した状態を維持したまま上記抽出電極および上記対向電極を移動させることを特徴とする請求項１１に記載の電気的抽出装置。
13. 上記媒体を載置するホルダーをさらに備え、
    上記ホルダーの載置面は、親水性多孔質膜であり、
    上記突起部の先端部は、上記親水性多孔質膜を介して、上記媒体に接触することを特徴とする請求項１１または１２に記載の電気的抽出装置。
14. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気的抽出器具を用いた電気的抽出方法であって、
    上記開口部が上記媒体に対向するように上記抽出チップを上記媒体に接触させる第１接触工程と、
    上記対向電極の上記突起部を、上記媒体を介して上記開口部と対向する位置において当該媒体に接触させる第２接触工程と、
    上記第１接触工程および上記第２接触工程の後に、上記抽出電極および上記対向電極に電圧を印加する電圧印可工程と、を含むことを特徴とする電気的抽出方法。

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