JP3790194B2 - Nucleic acid probe immobilization substrate - Google Patents

Nucleic acid probe immobilization substrate Download PDF

Info

Publication number
JP3790194B2
JP3790194B2 JP2002218643A JP2002218643A JP3790194B2 JP 3790194 B2 JP3790194 B2 JP 3790194B2 JP 2002218643 A JP2002218643 A JP 2002218643A JP 2002218643 A JP2002218643 A JP 2002218643A JP 3790194 B2 JP3790194 B2 JP 3790194B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nucleic acid
acid probe
spacer
electrode
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002218643A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004061237A (en
Inventor
匡慶 高橋
純 岡田
幸二 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002218643A priority Critical patent/JP3790194B2/en
Publication of JP2004061237A publication Critical patent/JP2004061237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3790194B2 publication Critical patent/JP3790194B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、標的核酸の存在を電気化学的に検出するための装置である核酸プローブ固定化基体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の遺伝子工学の発展に伴い、医療分野では遺伝子による病気の診断や予防が可能となっている。これらは遺伝子診断と呼ばれる。例えば、病気の原因となるヒト遺伝子の欠陥や変化を検出することによって、病気の発症前もしくは極めて初期の段階で、その病気の診断や予測を行うことが可能である。また、ヒトゲノムの解読と共に、遺伝子型と疾病との関連に関する研究が進み、各個人の遺伝子型に合わせた治療(テーラーメイド医療)も現実化しつつある。従って、遺伝子の検出や、遺伝子型の決定を簡便に行うことは非常に重要である。
【0003】
従来の核酸検出法には、放射性同位体を使用するものや、蛍光色素ラベルを使用したものがある。前者の方法の場合には、検出を行なう場所が限定され、且つ操作が煩雑である。後者の方法の場合には、蛍光色素を検出するための高価な装置が必要であるという問題がある。
【0004】
これらの問題点に鑑み、本発明者らは先に特許第2573443号において電気化学的な核酸の検出方法を開示した。この方法によると、試料核酸を電極の表面に固定化された核酸プローブに対して反応させ、そこで生じたハイブリダイゼーションの存在を核酸認識体を用いて電気化学的に検出する。それによって試料核酸に含まれる核酸の塩基配列を解析できる。
【0005】
しかしながら、そのような電極を用いた電気化学的核酸検出装置及びセンサには、標的核酸の核酸プローブに対するハイブリダイゼーション効率が不十分であるために、検出感度が低いという問題がある。
【0006】
一方、近年の遺伝子診断の分野では、検出感度の高感度化が進んでいる。例えばC型肝ウイルスの遺伝子診断では、治療、あるいは疾病の進行状況の指標に用いることから、10〜10copy/mL程度の試料核酸を検出可能な感度が求められている。一方では、試料核酸側を、PCR法などによって増幅することも可能ではある。しかしながら、患者への負担を軽減するためにも、採取するサンプルの微量化が望まれる。また、今後、検出操作の簡便化や検査のハイスループット化が進み、より高感度の検出装置が開発されることが望まれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の状況に鑑み、本発明の目的は、充分な検出感度で電気化学的に検出を行うことが可能な核酸プローブ固定化基体を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下のような本発明により達成される。即ち、基体と、電気化学的信号を検出可能に前記基体に配置された電極と、前記電極に対して50から200Åの長さのスペーサを介して固定された核酸プローブとを具備する核酸プローブ固定化基体である。
【0009】
【発明の実施の形態】
1.発明の概要
本発明は、基体と、電気化学的信号を検出可能に前記基体に配置された電極と、前記電極に対して30〜300Åの長さのスペーサを介して固定された核酸プローブとを具備する核酸プローブ固定化基体である。
【0010】
このような核酸プローブ固定化基体は、基本的には、基体と、電気化学的信号を検出可能に前記基体に配置された電極と、前記電極に固定された核酸プローブとを具備する標的配列の存在を検出するための装置である。
【0011】
即ち、当該核酸プローブは、標的配列に相補的な配列を有するように設計されている。そのような核酸プローブに被検核酸を接触させた場合、その被検核酸に標的配列が存在すれば、当該核酸プローブ固定化基体上でハイブリダイゼーションが生じる。このハイブリダイゼーションの結果により得られた二本鎖核酸の存在を検出することにより、被検核酸中に標的配列が存在することを検出する。本発明に従う核酸プローブ固定化基体は、基本的には、以上のような原理で検出が達成される装置である。
【0012】
2.用語の説明
ここで使用される「核酸」の語は、リボ核酸(即ち、RNA)、デオキシリボ核酸(即ち、DNA)、ペプチド核酸(即ち、PNA)、メチルフォスホネート核酸、S−オリゴ、cDNAおよびcRNA等、並びに何れのオリゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチド等、核酸及び核酸類似体を総括的に示す語である。また、そのような核酸は、天然に存在するものであっても、人工的に合成されたものであってもよい。
【0013】
ここで「核酸プローブ」とは、標的配列に相補的な塩基配列を含む核酸であって、基体に固定化されるための核酸断片をいう。核酸プローブは、目的とする標的配列に相補的な配列を有し、それによって適切な条件下で標的配列とハイブリダイズすることが可能である。
【0014】
ここで「標的配列」とは、その存在を検出したい塩基配列、または核酸プローブの塩基配列によって捕捉しようとする配列を指す。また、そのような標的配列を含む核酸を標的核酸と称す。
【0015】
ここで使用される「相補」、「相補的」および「相補性」の語は、50%〜100%の範囲で相補的あればよく、好ましくは100%で相補的であることをいう。
【0016】
ここで使用される「スペーサ」の語は、核酸プローブと基板の間に配置されるある程度の長さを有した鎖状物質をいう。スペーサを構成する物質が核酸であった場合、標的配列に相補的またはハイブリダイズする部分はプローブ、それ以外の部分をスペーサと分類する。
【0017】
3.発明の態様
図1を用いて、本発明の1態様を説明する。本発明の1態様である核酸プローブ固定化基体1は、基体2に具備された電極3に、スペーサ4を介して固定化された核酸プローブ5を具備する(図1)。電極3は、電気的情報を取り出すためのパット6に接続されている。図1では、便宜上、スペーサ4を太線で示し、核酸プローブ5を鎖状の線で示した。
【0018】
このような核酸プローブ固定化基体1は、例えば、それ自身公知の手段によりシリコン基板に電極を配置し、その電極表面に対してスペーサを介して核酸プローブを固相化することにより製造することが可能である。固相化の手段は、それ自身公知の手段を用いればよく、例えば、浸漬、点着または電極上での合成などの手段を使用できる。
【0019】
本態様においては、電極の数を6としたが1つの基体に配置する電極の数はこれに限定するものではない。また、電極の配置パターンも図1に示したものに限定されるものではなく、当業者が必要に応じて適宜設計変更することが可能である。必要に応じて参照電極および/または対極を設けてもよい。そのような核酸プローブ固定化基体も本発明の範囲内である。
【0020】
4.構成
本発明は、核酸プローブがスペーサを介して固定されているところに特徴がある。本発明において使用されるスペーサは、その長さが、約30〜約300Å、好ましくは約50〜約300Å、より好ましくは約90から約110Åのスペーサであればよい(図2を参照されたい)。また、本発明の態様に従って使用されるスペーサは、最大の電流値を1としたときの相対電流値が約0.2〜約1までであればよく、約0.5〜約1までが好ましく、約0.8〜約1までがより好ましい。
【0021】
当該スペーサとして使用される物質の例は、有機鎖状分子であればよく、例えば、核酸、ポリペプチド、アルカンおよびポリエチレングリコールなどであればよい。
【0022】
当該スペーサが、例えば核酸の場合、好ましくは、約6塩基から約60塩基であり、より好ましくは、約10塩基から約60塩基、より好ましくは約18塩基から22塩基以下であればよい。核酸からなる核酸スペーサの場合、その塩基配列は、標的核酸や試料中に含まれ得る核酸と結合しないような配列とすることが好ましい。また、使用する二本鎖認識体の核酸塩基との結合傾向を考慮した配列とすることが好ましい。例えば、ヘキスト33258は、シトシンおよびグアニンとは結合し難く、チミンおよびアデニンとは結合し易い。一方で、グアニンの連続する配列は合成が難しい。従って、シトシンのみまたはシトシンを多く含有する塩基配列がより好ましく、チミンからなるまたはそれらを多く含む塩基配列が好ましく、グアニンあるいはアデニンのみまたはそれらを多く含有する塩基配列はあまり好ましくない。
【0023】
また、当該スペーサが、ポリエチレングリコールの場合、約5ユニットから約90ユニットであればよく、好ましくは約15ユニットから90ユニットであり、より好ましくは約27ユニットから約33ユニットであればよい。
【0024】
また、当該スペーサがアルカンの場合、主鎖に含まれる炭素の数は約20個から約300個、好ましくは約50個から約300個、より好ましくは約90個から約110個であればよい。
【0025】
このようなスペーサを配置することにより、核酸プローブと標的核酸との効率よいハイブリダイゼーションが達成され、且つ高感度に電気化学的に二本鎖核酸の存在を検出することの可能な核酸プローブ固定化基体が提供される。
【0026】
図2にスペーサ長と電流値との一般的な関係を示すグラフを示す。グラフの縦軸は、本発明に従う核酸プローブ固定化基体で測定される相対的な電流値を示し、横軸は、本発明に従う核酸プローブ固定化基体に具備されるスペーサの長さを示す。黒菱形で示すグラフは、核酸スペーサの1例であるシトシンからなるスペーサの場合を示し、黒三角で示すグラフはポリエチレングリコールからなるスペーサの場合を示す。
【0027】
グラフに示すように、スペーサ長と電流値の関係から、核酸プローブと標的核酸との結合の状態は、大きく5つの相、即ち、A、B、C、DおよびEに分けられる。ここでは、スペーサ長は、Aでは0から10Å、Bでは10から50Å、Cでは50から90Å、Dでは90から110Å、Eでは110Å以上である。
【0028】
夫々の長さのスペーサを用いた場合の核酸プローブと試料核酸との結合状態を図3に示す例を用いて説明する。図3の左側には、核酸プローブ固定化基体30と一般的な標的核酸の例を模式的に示す。基体31に配置された電極32の表面にリンカー剤33aおよびブロッキング剤33bが処理されている。当該リンカー剤33aにより、核酸プローブ35はスペーサ34を介して電極32に固定されている。このような核酸プローブ35の塩基配列に対して相補的な標的配列をその一部分に有する標的核酸36を、その隣に並べて示した。
【0029】
個体や組織および細胞などの対象から得られた試料や、それを所望に応じて処理して得られた試料から得られた試料核酸のうち、検出しようとする標的配列を含む標的核酸であっても、標的核酸の存在する位置は様々であると考えられる。図3の左図の標的核酸36はそのような多様な標的核酸のうちの平均的な1例としてここに示した。
【0030】
このように固定化された核酸プローブ35と標的核酸36がハイブリダイズした場合の状態を、基線37から上部を比較するように図3の右側に示す。ここで、夫々の状態、A、B、C、DおよびEが、図2で示したA、B、C、DおよびEの相における状態に対応する。
【0031】
図2で示すようにAの場合にはスペーサ長は0から10Åであり、Bの場合にはスペーサ長は10から50Åである。この場合、図3の右図から分かるように、核酸プローブと標的配列がハイブリダイズした場合に、標的配列よりも基体31側に存在する標的核酸36の部分に余剰の配列が存在する。このような標的核酸36の長さおよび標的核酸36における標的配列の位置と核酸プローブ35との関係や、並びに試料核酸中の標的核酸と核酸プローブが遭遇する確率(図示はせず)の問題のために、核酸プローブと標的核酸とのハイブリダイゼーション効率は十分には得られない。
【0032】
それに対して、図2で示すようにCの場合にはスペーサ長は50から90Åであり、Dの場合には90から110Åであり、Eの場合には110Å以上である。この場合、図3の右図から分かるように、核酸プローブと標的配列がハイブリダイズした場合に、標的配列よりも基体31側に存在する標的核酸36の部分に余剰は、仮にあったとしても短く、或いはそのような余剰は存在しない。また、スペーサ34の存在によって、核酸プローブは、反応溶媒中で自由に動ける範囲がより広くなる。従って、ハイブリダイゼーション反応中に標的配列と遭遇する確率が向上する。
【0033】
本発明に従うと、検出は電気化学的に行われる。本発明の態様では、このような核酸プローブ30と標的配列とのハイブリダイゼーションにより生じた二本鎖に対して、二本鎖認識体を挿入させ、その二本鎖認識体が生じた電気化学的信号を電極32により検出する。従って、スペーサ34の長さが長すぎても良好な検出は得られない。
【0034】
本発明において使用される核酸プローブは、一般的にプローブとして使用されるような長さであればよい。例えば、核酸プローブの長さは約3塩基長から約1000塩基長であってよく、好ましくは約10塩基長から約200塩基長であってよい。
【0035】
本発明において使用され得る基体は、標的配列とのハイブリダイゼーションを行うための核酸プローブが固定化される基体であればよい。そのような基体の例は、例えば、非多孔性、硬質および半硬質な材質であってよく、ウェル、溝または平らな表面を有する板状であっても、並びに球体などの立体形状を有する形体であってもよい。基体は、これに限定されるものではないが、シリコン、ガラス、石英ガラス、石英などのシリカ含有基材、およびポリアクリルアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、等のなどのプラスチックおよびポリマーなどで製造され得る。
【0036】
本発明において使用され得る電極は、特に限定されるものではないが、例えば、グラファイト、グラシーカーボン、パイロリティックグラファイト、カーボンペースト、カーボンファイバーのような炭素電極、白金、白金黒、金、パラジウム、ロジウムのような貴金属電極、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化鉛のような酸化物電極、Si、Ge、 ZnO、 CdS、 TiO2 、GaAsのような半導体電極、チタン等が挙げられる。これらの電極は導電性高分子によって被覆しても、単分子膜によって被覆してもよく、所望に応じてその他の表面処理剤を処理してもよい。
【0037】
スペーサを介しての核酸プローブの固定は、それ自身公知の何れの手段によっても行ってよい。例えば、スペーサを電極に対して固定し、その後、更にスペーサに対して核酸プローブを固定してもよい。または、予め核酸プローブにスペーサを結合させ、そのスペーサを介して電極に固定してもよい。或いは、電極上でスペーサと核酸プローブをそれ自身公知の手段によって合成していってもよい。また、スペーサを介しての核酸プローブの固定は、処理または無処理の電極表面に対して当該スペーサを、共有結合、イオン結合または物理吸着等によって直接固定化してもよい。或いは、スペーサ介しての核酸プローブの固定を助けるリンカー剤を用いてもよく、そのようなリンカー剤を利用し、電極に対してスペーサを介して核酸プローブを固定化してもよい。また、電極に対する被検核酸の非特異的な結合を防止するためのブロッキング剤をリンカー剤と共に電極に処理してもよい。また、ここで使用されるリンカー剤およびブロッキング剤は、例えば、電気化学的検出を有利に行うための物質であってもよい。
【0038】
また、異なる塩基配列を有する核酸プローブは、それぞれ、異なる電極に対してスペーサを介して固定化されてもよく、異なる塩基配列を有する複数種類の核酸プローブが混合された状態で1つの電極に対してスペーサを介して固定化されてもよい。
【0039】
5.検出
本発明に従う核酸プローブ固定化基体は、前記基体に固定化された核酸プローブと標的核酸との間のハイブリダイゼーション反応の結果生じた二本鎖の存在を検知するための手段として、電気化学的方法を利用している。
【0040】
電気化学的による二本鎖核酸の検出は、例えば、それ自身公知の二本鎖認識物質を用いて行えばよい。ここで用いられる二本鎖認識体は特に限定されるものではないが、例えば、ヘキスト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレーター、ビスアクリジン等のビスインターカレーター、トリスインターカレーターおよびポリインターカレーター等を用いることが可能である。更に、これらのインターカレーターを電気化学的に活性な金属錯体、例えば、フェロセン、ビオロゲン等で修飾しておくことも可能である。また、その他の公知の何れの二本鎖認識物質も本発明において好ましく使用される。
【0041】
本発明に従う核酸プローブ固定化基体では、スペーサを介して核酸プローブが電極に固定化されている。このような電極を用いての二本鎖核酸の検出は他の一般的な電気化学的検出法と同じように、更に対極および/または参照極を使用してもよい。参照極を配置する場合、例えば、銀/塩化銀電極や水銀/塩化水銀電極などの一般的な参照極を使用してよい。
【0042】
例えば、試料核酸中に標的核酸が含まれているか否かを検出する場合には、以下のように試験を行えばよい。例えば、ヒトを含む動物などの個体、組織または細胞などの対象から採取した試料より核酸成分を試料核酸として抽出する。得られた試料核酸は、必要に応じて、逆転写、伸長、増幅および/または酵素処理などの処理が行われてもよい。必要に応じて前処理された試料核酸を、核酸プローブ固定化基体に固定化された核酸プローブと接触させ、適切なハイブリダイゼーションが可能な条件下で反応を行う。そのような適切な条件は、標的配列に含まれる塩基の種類、核酸プローブ固定化基体に具備されるスペーサおよび核酸プローブの種類、試料核酸の種類およびそれらの状態などの諸条件に応じて、当業者であれば適宜選択することが可能である。これに限定されるものではないが、例えば以下のような条件下で反応を行ってよい。
【0043】
即ち、ハイブリダイゼーション反応溶液は、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液中で行う。この溶液中にはハイブリダイゼーション促進剤である硫酸デキストラン、並びに、サケ精子DNA、牛胸腺DNA、EDTAおよび界面活性剤などを添加してもよい。ここに得られた試料核酸を添加し、90℃以上で熱変性させる。熱変性された試料核酸への核酸プローブ固定化基体の挿入は、変性直後、あるいは0℃に急冷後に行ってもよい。また、基体上に液を滴下することでハイブリダイゼーション反応を行うことも可能である。
【0044】
反応中は、撹拌、あるいは振とうなどの操作で反応速度を高めてもよい。反応温度は、例えば、10℃〜90℃の範囲で、反応時間は1分以上1晩程度で行えばよい。ハイブリダイゼーション反応後、電極を洗浄する。洗浄には、例えば、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いればよい。試料核酸中に標的配列を含む標的核酸が存在した場合、核酸プローブとハイブリダイズし、それにより二本鎖核酸が生じる。
【0045】
続いて、電気化学的手段により、以下のような手順で生じた二本鎖核酸の検出を行う。一般的には、ハイブリダイゼーション反応の後に、基体を洗浄し、電極表面に形成された二本鎖部分に二本鎖認識体を作用させて、それにより生じる信号を電気化学的に測定する。
【0046】
二本鎖認識体の濃度は、その種類によって異なるが、一般的には1ng/mL〜1mg/mLの範囲で使用する。この際には、イオン強度0.001〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いればよい。
【0047】
例えば、電気化学的な測定は、二本鎖認識体が電気化学的に反応する電位以上の電位を印加し、二本鎖認識体に由来する反応電流値を測定してよい。この際、電位は定速で掃引するか、あるいはパルスで印加するか、あるいは、定電位を印加してもよい。測定の際に、例えば、ポテンショスタット、デジタルマルチメーターおよびファンクションジェネレーター等の装置を用いて電流、電圧を制御してもよい。例えば、得られた電流値を基に、検量線から標的核酸の濃度を算出してもよい。
【0048】
本発明に従う核酸解析方法は、サンプル中に含まれる検体核酸の解析、例えば、標的配列の存在の検出および定量、遺伝子発現の出現消失などの発現解析、ゲノムにおける単塩基多型(Single Nucleotide Polymorphism、即ち、SNP)やマイクロサテライト配列などの多型の解析、疾患関連遺伝子の解析による疾患の診断や発症危険率の予測、感染の存在の検出、ウイルス型の解析、並びに毒性試験などを実施する場合などに利用され得る。従って、臨床的診断や発症予測などの種々の臨床的目的のために利用され得る。また、例えば、食品検査、検疫、医薬品検査、法医学、農業、畜産、漁業および林業など、種々の基礎的研究および応用研究などに広範に利用され得る。
【0049】
【実施例】
実施例1
本例では、核酸プローブのスペーサの長さと、プローブに対する試料核酸のハイブリダイゼーション効率との関係を調べた。スペーサとして、シトシンからなる長さの異なる塩基配列、夫々、0、2、4、10、20および30個のシトシンからなるスペーサを用いた。試料核酸として大腸菌rDNAを用いた。
【0050】
(1)Au電極表面への核酸プローブの固定化
以下のような塩基配列を有する一本鎖の核酸プローブ溶液に、Au電極表面を1時間浸漬することによって、核酸プローブの固定化を行った。ここで用いた一本鎖の核酸プローブは、試料核酸中に含まれる標的配列と相補的であり、配列は以下の通りである。ここで、「C」はシトシンでありスペーサ部分であり、「n」は0、2、4、10、20および30である。
【0051】
−CTGGACGAAGACTGA(配列番号1)
(2)核酸プローブ固定化表面を用いた試料核酸の検出
試料核酸は、抽出後、PCRにより増幅した。このとき、(−)鎖側の5’末端をCy−5で標識した試料と、未標識の試料の2種類を用意した。各々の核酸を含む2×SSC溶液中に、(1)で作製した核酸プローブ固定化表面を浸漬し、35℃で60分間静置することによってハイブリダイゼーション反応を行った。次に、プローブにハイブリダイゼーションした試料核酸に由来する蛍光強度を蛍光検出装置により測定した。未標識の試料をアニーリングさせた電極を、挿入剤であるヘキスト33258溶液を50μM含む溶液中に15分間浸漬した後、ヘキスト33258分子の酸化電流応答を測定した。蛍光測定と電流測定の結果をそれぞれ図4、5に示す。蛍光検出を行った場合、スペーサ長の増大に伴い蛍光強度が増大した。一方、電流検出を行なった場合、塩基20個程度で電流値が最大となり、それ以上の長さでは、電流値が減少した。
【0052】
実施例2
本実施例では、スペーサとして、6、18、30、60および120個の連鎖からなるエチレングリコール(以下、PEGと記す)を用いた。
【0053】
(1)Au電極表面への核酸プローブの固定化
チオール修飾核酸プローブ溶液にAu電極表面を1時間浸漬することによって固定化を行った。ここで用いた一本鎖核酸プローブは、試料核酸中に含まれる配列と相補的なものであり、配列は以下の通りである。ここで、「(PEG)n」はスペーサ部分であり、「n」は6、18、30、60または120である。
【0054】
(PEG)−GTTTCTGCGCCCGGA(配列番号2)
(2)核酸プローブ固定化表面を用いた試料核酸の検出
試料核酸はPCRにより増幅した。この核酸を含むバッファ中に(1)で作製した核酸プローブ固定化表面を浸漬し35℃で60分間静置することによって、ハイブリダイゼーション反応を行った。その後、バッファで洗浄を行った。電流測定の結果を図6に示す。エチレングリコール長の増大に伴い電流値が増加した。エチレングリコール長が30個(即ち、30ユニット)程度で極大になり、それ以上の長さでは電流値の減少が確認された。
【0055】
実施例3
本実施例では、核酸プローブのスペーサの構成による、電流検出における信号量の違いについて確認した。スペーサとしては、ほぼ同程度の長さとなるように、20個のシトシンからなる塩基配列、96個のCを含む直さアルカン、30個のエチレングリコールからなるエチレングリコール連鎖の3種類を用いた。
【0056】
(1)Au電極表面への核酸プローブの固定化
一本鎖核酸プローブ溶液にAu電極表面を1時間浸漬することによって固定化を行った。ここで用いた一本鎖プローブは、試料核酸中に含まれる標的配列と相補的な塩基配列と、コントロールとして標的配列とは異なる塩基配列からなるものを用意した。それぞれの配列は以下の通りである。ここで、「S」はスペーサ部分である。
【0057】
S−ATGCTTTCGGTGGCA(配列番号3)
S−GTTTCTGCGCCCGGA(コントロール、配列番号4)
(2)核酸プローブ固定化表面を用いた試料核酸の検出
試料核酸は、PCRにより増幅した。この核酸を含むバッファ中に、(1)で作製した核酸プローブ固定化表面を浸漬し、35℃で60分間静置することによってハイブリダイズ反応を行った。その後、バッファで洗浄を行った。電流測定の結果を図7に示す。スペーサが塩基配列でるある場合と比較すると、スペーサが直鎖アルカンからなる場合とエチレングリコール連鎖からなる場合はバックグラウンドの電流が減少し、結果としてS/N比が向上した。エチレングリコール直鎖の場合には、バックグラウンドの電流値の減少が特に大きかった。
【0058】
【発明の効果】
上述のような本発明により、充分な検出感度で電気化学的に検出を行うことが可能な核酸プローブ固定化基体が提供された。
【0059】
【配列表】

Figure 0003790194
Figure 0003790194

【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の核酸プローブ固定化基体の1例を示す図。
【図2】スペーサ長と電流値の関係を示すグラフ。
【図3】核酸プローブと標的核酸の結合状態を示す図。
【図4】蛍光検出による標的核酸の検出の結果を示すグラフ。
【図5】電気化学的検出による標的核酸の検出の結果を示すグラフ。
【図6】エチレングリコールスペーサ長を用いた場合の結果を示すグラフ。
【図7】スペーサ構成の違いによる電流値の違いを示すグラフ。
【符号の説明】
1.核酸プローブ固定化基体 2.基体 3.電極 4.スペーサ 5.核酸プローブ 6.パット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nucleic acid probe-immobilized substrate that is an apparatus for electrochemically detecting the presence of a target nucleic acid.
[0002]
[Prior art]
With the development of genetic engineering in recent years, it has become possible to diagnose and prevent diseases caused by genes in the medical field. These are called genetic diagnosis. For example, by detecting a defect or change in a human gene that causes a disease, it is possible to diagnose or predict the disease before the onset of the disease or at an extremely early stage. Along with the decoding of the human genome, research on the relationship between genotypes and diseases is progressing, and treatment tailored to each individual's genotype (tailor-made medicine) is becoming a reality. Therefore, it is very important to easily detect genes and determine genotypes.
[0003]
Conventional nucleic acid detection methods include those using radioactive isotopes and those using fluorescent dye labels. In the former method, the place where the detection is performed is limited, and the operation is complicated. In the case of the latter method, there is a problem that an expensive apparatus for detecting the fluorescent dye is required.
[0004]
In view of these problems, the present inventors previously disclosed a method for detecting an electrochemical nucleic acid in Japanese Patent No. 2573443. According to this method, a sample nucleic acid is reacted with a nucleic acid probe immobilized on the surface of an electrode, and the presence of hybridization occurring there is detected electrochemically using a nucleic acid recognition body. Thereby, the base sequence of the nucleic acid contained in the sample nucleic acid can be analyzed.
[0005]
However, the electrochemical nucleic acid detection device and sensor using such an electrode have a problem that the detection sensitivity is low because the hybridization efficiency of the target nucleic acid with respect to the nucleic acid probe is insufficient.
[0006]
On the other hand, in the field of genetic diagnosis in recent years, detection sensitivity has been increased. For example, in the genetic diagnosis of hepatitis C virus, a sensitivity capable of detecting a sample nucleic acid of about 10 5 to 10 6 copy / mL is required because it is used as an indicator of treatment or disease progress. On the other hand, it is also possible to amplify the sample nucleic acid side by a PCR method or the like. However, in order to reduce the burden on the patient, it is desired to reduce the amount of sample to be collected. In the future, it is desired that detection operations with higher sensitivity will be developed as detection operations are simplified and inspection throughput is increased.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a nucleic acid probe-immobilized substrate that can be electrochemically detected with sufficient detection sensitivity.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention as follows. Specifically, a nucleic acid probe fixing comprising a substrate, an electrode disposed on the substrate so as to detect an electrochemical signal, and a nucleic acid probe fixed to the electrode via a spacer having a length of 50 to 200 mm. Substrate.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a substrate, an electrode disposed on the substrate so that an electrochemical signal can be detected, and a nucleic acid probe fixed to the electrode via a spacer having a length of 30 to 300 mm. A nucleic acid probe-immobilized substrate;
[0010]
Such a nucleic acid probe-immobilized substrate basically has a target sequence comprising a substrate, an electrode arranged on the substrate so that an electrochemical signal can be detected, and a nucleic acid probe fixed to the electrode. It is a device for detecting the presence.
[0011]
That is, the nucleic acid probe is designed to have a sequence complementary to the target sequence. When the test nucleic acid is brought into contact with such a nucleic acid probe, if the target sequence exists in the test nucleic acid, hybridization occurs on the nucleic acid probe-immobilized substrate. By detecting the presence of the double-stranded nucleic acid obtained as a result of this hybridization, the presence of the target sequence in the test nucleic acid is detected. The nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention is basically a device in which detection is achieved by the principle as described above.
[0012]
2. Explanation of Terms As used herein, the term “nucleic acid” refers to ribonucleic acid (ie RNA), deoxyribonucleic acid (ie DNA), peptide nucleic acid (ie PNA), methyl phosphonate nucleic acid, S-oligo, cDNA It is a general term for nucleic acids and nucleic acid analogues, such as and cRNA, and any oligonucleotides and polynucleotides. Moreover, such a nucleic acid may be naturally occurring or artificially synthesized.
[0013]
Here, the “nucleic acid probe” refers to a nucleic acid fragment containing a base sequence complementary to a target sequence and immobilized on a substrate. The nucleic acid probe has a sequence that is complementary to the target sequence of interest, and is thereby capable of hybridizing to the target sequence under appropriate conditions.
[0014]
Here, the “target sequence” refers to a base sequence whose presence is to be detected or a sequence to be captured by the base sequence of a nucleic acid probe. A nucleic acid containing such a target sequence is referred to as a target nucleic acid.
[0015]
The terms “complementary”, “complementary” and “complementarity” as used herein may be complementary in the range of 50% to 100%, preferably 100% complementary.
[0016]
As used herein, the term “spacer” refers to a chain substance having a certain length arranged between a nucleic acid probe and a substrate. When the substance constituting the spacer is a nucleic acid, a portion complementary or hybridized to the target sequence is classified as a probe, and the other portion is classified as a spacer.
[0017]
3. Aspects of the Invention One aspect of the present invention will be described with reference to FIG. A nucleic acid probe-immobilized substrate 1 that is one embodiment of the present invention includes a nucleic acid probe 5 that is immobilized on an electrode 3 provided on a substrate 2 via a spacer 4 (FIG. 1). The electrode 3 is connected to a pad 6 for taking out electrical information. In FIG. 1, for convenience, the spacer 4 is indicated by a thick line, and the nucleic acid probe 5 is indicated by a chain line.
[0018]
Such a nucleic acid probe-immobilized substrate 1 can be produced, for example, by placing an electrode on a silicon substrate by means known per se and immobilizing the nucleic acid probe on the electrode surface via a spacer. Is possible. The solid-phase means may be a publicly known means such as immersion, spotting or synthesis on an electrode.
[0019]
In this embodiment, the number of electrodes is six, but the number of electrodes arranged on one substrate is not limited to this. Further, the arrangement pattern of the electrodes is not limited to that shown in FIG. 1, and those skilled in the art can appropriately change the design as necessary. A reference electrode and / or a counter electrode may be provided as necessary. Such a nucleic acid probe-immobilized substrate is also within the scope of the present invention.
[0020]
4). Structure The present invention is characterized in that the nucleic acid probe is fixed via a spacer. The spacer used in the present invention may be a spacer having a length of about 30 to about 300 mm, preferably about 50 to about 300 mm, more preferably about 90 to about 110 mm (see FIG. 2). . In addition, the spacer used according to the embodiment of the present invention may have a relative current value of about 0.2 to about 1, preferably about 0.5 to about 1, when the maximum current value is 1. More preferably, from about 0.8 to about 1.
[0021]
Examples of the substance used as the spacer may be organic chain molecules, such as nucleic acids, polypeptides, alkanes, and polyethylene glycol.
[0022]
In the case of a nucleic acid, for example, the spacer is preferably about 6 bases to about 60 bases, more preferably about 10 bases to about 60 bases, more preferably about 18 bases to 22 bases or less. In the case of a nucleic acid spacer composed of a nucleic acid, the base sequence is preferably a sequence that does not bind to a target nucleic acid or a nucleic acid that can be contained in a sample. Moreover, it is preferable to set it as the arrangement | sequence which considered the coupling | bonding tendency with the nucleobase of the double strand recognition body to be used. For example, Hoechst 33258 hardly binds to cytosine and guanine, and easily binds to thymine and adenine. On the other hand, a continuous sequence of guanine is difficult to synthesize. Therefore, a base sequence containing only cytosine or containing a lot of cytosine is more preferable, a base sequence consisting of or containing a lot of thymine is preferable, and a base sequence containing only guanine or adenine or containing a lot of them is less preferable.
[0023]
When the spacer is polyethylene glycol, it may be about 5 units to about 90 units, preferably about 15 units to 90 units, and more preferably about 27 units to about 33 units.
[0024]
When the spacer is an alkane, the number of carbons contained in the main chain may be about 20 to about 300, preferably about 50 to about 300, more preferably about 90 to about 110. .
[0025]
By arranging such a spacer, efficient hybridization between the nucleic acid probe and the target nucleic acid is achieved, and nucleic acid probe immobilization capable of electrochemically detecting the presence of a double-stranded nucleic acid with high sensitivity is achieved. A substrate is provided.
[0026]
FIG. 2 is a graph showing a general relationship between the spacer length and the current value. The vertical axis of the graph indicates the relative current value measured with the nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention, and the horizontal axis indicates the length of the spacer provided in the nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention. A graph indicated by a black diamond shows a case of a spacer made of cytosine, which is an example of a nucleic acid spacer, and a graph shown by a black triangle shows a case of a spacer made of polyethylene glycol.
[0027]
As shown in the graph, from the relationship between the spacer length and the current value, the binding state between the nucleic acid probe and the target nucleic acid is roughly divided into five phases, namely, A, B, C, D, and E. Here, the spacer length is 0 to 10 mm in A, 10 to 50 mm in B, 50 to 90 mm in C, 90 to 110 mm in D, and 110 mm or more in E.
[0028]
A binding state between the nucleic acid probe and the sample nucleic acid when the spacers of the respective lengths are used will be described with reference to an example shown in FIG. The left side of FIG. 3 schematically shows an example of the nucleic acid probe-immobilized substrate 30 and a general target nucleic acid. A linker agent 33a and a blocking agent 33b are treated on the surface of the electrode 32 disposed on the substrate 31. The nucleic acid probe 35 is fixed to the electrode 32 through the spacer 34 by the linker agent 33a. A target nucleic acid 36 having a target sequence complementary to the base sequence of the nucleic acid probe 35 in a part thereof is shown next to it.
[0029]
A target nucleic acid containing a target sequence to be detected among a sample nucleic acid obtained from a sample obtained from a subject such as an individual, tissue or cell, or a sample obtained by processing it as desired. However, the position where the target nucleic acid exists is considered to be various. The target nucleic acid 36 in the left diagram of FIG. 3 is shown here as an average example of such various target nucleic acids.
[0030]
The state when the nucleic acid probe 35 thus immobilized and the target nucleic acid 36 are hybridized is shown on the right side of FIG. Here, the respective states A, B, C, D and E correspond to the states in the phases A, B, C, D and E shown in FIG.
[0031]
As shown in FIG. 2, in the case of A, the spacer length is 0 to 10 mm, and in the case of B, the spacer length is 10 to 50 mm. In this case, as can be seen from the right diagram of FIG. 3, when the nucleic acid probe and the target sequence are hybridized, there is an excess sequence in the portion of the target nucleic acid 36 that is present on the substrate 31 side relative to the target sequence. The length of the target nucleic acid 36, the relationship between the position of the target sequence in the target nucleic acid 36 and the nucleic acid probe 35, and the probability of encountering the target nucleic acid and the nucleic acid probe in the sample nucleic acid (not shown) Therefore, sufficient hybridization efficiency between the nucleic acid probe and the target nucleic acid cannot be obtained.
[0032]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the spacer length is 50 to 90 mm in the case of C, 90 to 110 mm in the case of D, and 110 mm or more in the case of E. In this case, as can be seen from the right diagram of FIG. 3, when the nucleic acid probe and the target sequence are hybridized, the surplus in the portion of the target nucleic acid 36 existing on the substrate 31 side from the target sequence is short even if it is temporarily present. Or there is no such surplus. Further, the presence of the spacer 34 makes the range in which the nucleic acid probe can freely move in the reaction solvent becomes wider. Thus, the probability of encountering the target sequence during the hybridization reaction is improved.
[0033]
According to the present invention, detection is performed electrochemically. In the embodiment of the present invention, a double strand recognition body is inserted into the double strand generated by the hybridization between the nucleic acid probe 30 and the target sequence, and the electrochemical in which the double strand recognition body is generated. A signal is detected by the electrode 32. Therefore, even if the spacer 34 is too long, good detection cannot be obtained.
[0034]
The nucleic acid probe used in the present invention may have a length generally used as a probe. For example, the length of the nucleic acid probe may be about 3 bases to about 1000 bases long, and preferably about 10 bases to about 200 bases long.
[0035]
The substrate that can be used in the present invention may be any substrate on which a nucleic acid probe for hybridization with a target sequence is immobilized. Examples of such substrates may be, for example, non-porous, rigid and semi-rigid materials, even plates having wells, grooves or flat surfaces, and features having a three-dimensional shape such as spheres It may be. The substrate can be made of, but not limited to, silica-containing substrates such as silicon, glass, quartz glass, quartz, and plastics and polymers such as polyacrylamide, polystyrene, polycarbonate, and the like.
[0036]
The electrode that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, carbon electrodes such as graphite, glassy carbon, pyrolytic graphite, carbon paste, carbon fiber, platinum, platinum black, gold, palladium, Examples include noble metal electrodes such as rhodium, oxide electrodes such as titanium oxide, tin oxide, manganese oxide and lead oxide, semiconductor electrodes such as Si, Ge, ZnO, CdS, TiO 2 and GaAs, and titanium. These electrodes may be coated with a conductive polymer or a monomolecular film, and may be treated with other surface treatment agents as desired.
[0037]
The nucleic acid probe may be fixed through the spacer by any means known per se. For example, the spacer may be fixed to the electrode, and then the nucleic acid probe may be further fixed to the spacer. Alternatively, a spacer may be bonded to the nucleic acid probe in advance and fixed to the electrode through the spacer. Alternatively, the spacer and the nucleic acid probe may be synthesized on the electrode by means known per se. In addition, the nucleic acid probe may be immobilized through the spacer by directly immobilizing the spacer on the treated or non-treated electrode surface by covalent bond, ionic bond, physical adsorption or the like. Alternatively, a linker agent that helps the fixation of the nucleic acid probe through the spacer may be used, and the nucleic acid probe may be fixed to the electrode through the spacer using such a linker agent. Further, a blocking agent for preventing non-specific binding of the test nucleic acid to the electrode may be treated on the electrode together with the linker agent. Moreover, the linker agent and blocking agent used here may be substances for advantageously performing electrochemical detection, for example.
[0038]
In addition, each nucleic acid probe having a different base sequence may be immobilized on a different electrode via a spacer, and a plurality of nucleic acid probes having different base sequences may be mixed with one electrode. It may be fixed via a spacer.
[0039]
5. Detection The nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention is an electrochemical cell as a means for detecting the presence of a double strand resulting from a hybridization reaction between a nucleic acid probe immobilized on the substrate and a target nucleic acid. Use the method.
[0040]
Electrochemical detection of double-stranded nucleic acid may be performed using, for example, a publicly known double-stranded recognition substance. The double-stranded recognizer used here is not particularly limited. For example, Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalator, bisintercalator such as bisacridine, trisintercalator and polyintercalator Etc. can be used. Furthermore, these intercalators can be modified with an electrochemically active metal complex such as ferrocene or viologen. In addition, any other known double-stranded recognition substance is preferably used in the present invention.
[0041]
In the nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention, the nucleic acid probe is immobilized on the electrode via a spacer. In the detection of double-stranded nucleic acid using such an electrode, a counter electrode and / or a reference electrode may be further used in the same manner as other general electrochemical detection methods. When arranging the reference electrode, for example, a general reference electrode such as a silver / silver chloride electrode or a mercury / mercury chloride electrode may be used.
[0042]
For example, when detecting whether or not the target nucleic acid is contained in the sample nucleic acid, the test may be performed as follows. For example, a nucleic acid component is extracted as a sample nucleic acid from a sample collected from an individual such as an animal including a human, a tissue or a cell. The obtained sample nucleic acid may be subjected to treatment such as reverse transcription, extension, amplification and / or enzyme treatment, as necessary. If necessary, the sample nucleic acid pretreated is brought into contact with the nucleic acid probe immobilized on the nucleic acid probe-immobilized substrate, and the reaction is carried out under conditions that allow appropriate hybridization. Such appropriate conditions depend on various conditions such as the type of base contained in the target sequence, the type of spacer and nucleic acid probe provided on the nucleic acid probe-immobilized substrate, the type of sample nucleic acid, and the state thereof. If it is a trader, it can select suitably. Although not limited to this, for example, the reaction may be performed under the following conditions.
[0043]
That is, the hybridization reaction solution is performed in a buffer solution having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10. In this solution, dextran sulfate, which is a hybridization accelerator, salmon sperm DNA, bovine thymus DNA, EDTA, and a surfactant may be added. The sample nucleic acid obtained here is added and heat denatured at 90 ° C. or higher. The nucleic acid probe-immobilized substrate may be inserted into the heat-denatured sample nucleic acid immediately after denaturation or after rapid cooling to 0 ° C. It is also possible to perform a hybridization reaction by dropping a solution on the substrate.
[0044]
During the reaction, the reaction rate may be increased by an operation such as stirring or shaking. The reaction temperature may be, for example, in the range of 10 ° C. to 90 ° C., and the reaction time may be about 1 minute to overnight. After the hybridization reaction, the electrode is washed. For washing, for example, a buffer solution having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10 may be used. When the target nucleic acid containing the target sequence is present in the sample nucleic acid, it hybridizes with the nucleic acid probe, thereby generating a double-stranded nucleic acid.
[0045]
Subsequently, the double-stranded nucleic acid generated by the following procedure is detected by electrochemical means. In general, after the hybridization reaction, the substrate is washed, and a double-stranded recognizer is allowed to act on the double-stranded portion formed on the electrode surface, and the resulting signal is electrochemically measured.
[0046]
The concentration of the double-stranded recognizer varies depending on the type, but is generally used in the range of 1 ng / mL to 1 mg / mL. At this time, a buffer solution having an ionic strength of 0.001 to 5 and a pH of 5 to 10 may be used.
[0047]
For example, the electrochemical measurement may be performed by applying a potential equal to or higher than the potential at which the double-stranded recognizer reacts electrochemically and measuring the reaction current value derived from the double-stranded recognizer. At this time, the potential may be swept at a constant speed, applied with a pulse, or a constant potential may be applied. In the measurement, for example, the current and voltage may be controlled by using a device such as a potentiostat, a digital multimeter, and a function generator. For example, the concentration of the target nucleic acid may be calculated from a calibration curve based on the obtained current value.
[0048]
The nucleic acid analysis method according to the present invention includes analysis of a sample nucleic acid contained in a sample, for example, detection and quantification of the presence of a target sequence, expression analysis such as the disappearance of gene expression, single nucleotide polymorphism in a genome (Single Nucleotide Polymorphism, That is, when conducting polymorphism analysis such as SNP) and microsatellite sequences, disease diagnosis and disease risk prediction by analysis of disease-related genes, detection of the presence of infection, virus type analysis, and toxicity testing It can be used for such as. Therefore, it can be used for various clinical purposes such as clinical diagnosis and onset prediction. Further, it can be widely used for various basic researches and applied researches such as food inspection, quarantine, pharmaceutical inspection, forensic medicine, agriculture, livestock, fishery and forestry.
[0049]
【Example】
Example 1
In this example, the relationship between the length of the spacer of the nucleic acid probe and the hybridization efficiency of the sample nucleic acid with respect to the probe was examined. As the spacer, base sequences composed of cytosine having different lengths, spacers composed of 0, 2, 4, 10, 20 and 30 cytosines, respectively, were used. E. coli rDNA was used as the sample nucleic acid.
[0050]
(1) Immobilization of nucleic acid probe on Au electrode surface The nucleic acid probe was immobilized by immersing the Au electrode surface in a single-stranded nucleic acid probe solution having the following base sequence for 1 hour. The single-stranded nucleic acid probe used here is complementary to the target sequence contained in the sample nucleic acid, and the sequence is as follows. Here, “C” is cytosine and a spacer portion, and “n” is 0, 2, 4, 10, 20 and 30.
[0051]
C n -CTGGACGAAGACTGA (SEQ ID NO: 1)
(2) Detection of sample nucleic acid using nucleic acid probe-immobilized surface Sample nucleic acid was extracted and then amplified by PCR. At this time, two types were prepared: a sample in which the 5 ′ end on the (−) chain side was labeled with Cy-5 and an unlabeled sample. The hybridization reaction was performed by immersing the nucleic acid probe-immobilized surface prepared in (1) in a 2 × SSC solution containing each nucleic acid and allowing to stand at 35 ° C. for 60 minutes. Next, the fluorescence intensity derived from the sample nucleic acid hybridized with the probe was measured with a fluorescence detection apparatus. The electrode annealed with the unlabeled sample was immersed in a solution containing 50 μM Hoechst 33258 solution as an intercalating agent for 15 minutes, and then the oxidation current response of Hoechst 33258 molecule was measured. The results of fluorescence measurement and current measurement are shown in FIGS. When fluorescence detection was performed, the fluorescence intensity increased as the spacer length increased. On the other hand, when current detection was performed, the current value reached the maximum at about 20 bases, and the current value decreased at longer lengths.
[0052]
Example 2
In this example, ethylene glycol (hereinafter referred to as PEG) composed of 6, 18, 30, 60, and 120 chains was used as the spacer.
[0053]
(1) Immobilization of nucleic acid probe on Au electrode surface Immobilization was performed by immersing the Au electrode surface in a thiol-modified nucleic acid probe solution for 1 hour. The single-stranded nucleic acid probe used here is complementary to the sequence contained in the sample nucleic acid, and the sequence is as follows. Here, “(PEG) n” is a spacer portion, and “n” is 6, 18, 30, 60 or 120.
[0054]
(PEG) n -GTTTCTGCGCCCGA (SEQ ID NO: 2)
(2) Detection of sample nucleic acid using nucleic acid probe-immobilized surface Sample nucleic acid was amplified by PCR. The hybridization reaction was carried out by immersing the nucleic acid probe-immobilized surface prepared in (1) in a buffer containing this nucleic acid and allowing it to stand at 35 ° C. for 60 minutes. Thereafter, washing was performed with a buffer. The result of the current measurement is shown in FIG. The current value increased with increasing ethylene glycol length. When the ethylene glycol length was about 30 (that is, 30 units), the maximum was obtained, and when the length was longer than that, a decrease in the current value was confirmed.
[0055]
Example 3
In this example, the difference in signal amount in current detection due to the configuration of the spacer of the nucleic acid probe was confirmed. As the spacers, three types of base sequences consisting of 20 cytosines, straight alkanes containing 96 C, and ethylene glycol chains consisting of 30 ethylene glycol were used so as to have substantially the same length.
[0056]
(1) Immobilization of nucleic acid probe on Au electrode surface Immobilization was performed by immersing the Au electrode surface in a single-stranded nucleic acid probe solution for 1 hour. The single-stranded probe used here was prepared with a base sequence complementary to the target sequence contained in the sample nucleic acid and a base sequence different from the target sequence as a control. Each sequence is as follows. Here, “S” is a spacer portion.
[0057]
S-ATGCTTTCGGTGGCA (SEQ ID NO: 3)
S-GTTTCTGCCGCCCGGA (control, SEQ ID NO: 4)
(2) Detection of sample nucleic acid using nucleic acid probe-immobilized surface Sample nucleic acid was amplified by PCR. The nucleic acid probe-immobilized surface prepared in (1) was immersed in a buffer containing this nucleic acid, and allowed to stand at 35 ° C. for 60 minutes to carry out a hybridization reaction. Thereafter, washing was performed with a buffer. The result of the current measurement is shown in FIG. Compared with the case where the spacer is a base sequence, the background current decreased when the spacer consisted of a linear alkane and the ethylene glycol chain, resulting in an improved S / N ratio. In the case of the ethylene glycol straight chain, the decrease in the background current value was particularly large.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, a nucleic acid probe-immobilized substrate capable of electrochemical detection with sufficient detection sensitivity is provided.
[0059]
[Sequence Listing]
Figure 0003790194
Figure 0003790194

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a nucleic acid probe-immobilized substrate of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a spacer length and a current value.
FIG. 3 is a view showing a binding state between a nucleic acid probe and a target nucleic acid.
FIG. 4 is a graph showing the results of target nucleic acid detection by fluorescence detection.
FIG. 5 is a graph showing the results of target nucleic acid detection by electrochemical detection.
FIG. 6 is a graph showing the results when ethylene glycol spacer length is used.
FIG. 7 is a graph showing a difference in current value due to a difference in spacer configuration.
[Explanation of symbols]
1. Nucleic acid probe-immobilized substrate Substrate 3. Electrode 4. Spacer 5. Nucleic acid probe Pat

Claims (5)

基体と、電気化学的信号を検出可能に前記基体に配置された電極と、前記電極に対して30〜300Åの長さのスペーサを介して固定された核酸プローブとを具備する核酸プローブ固定化基体。Nucleic acid probe-immobilized substrate comprising a substrate, an electrode disposed on the substrate so as to detect an electrochemical signal, and a nucleic acid probe fixed to the electrode via a spacer having a length of 30 to 300 mm . 前記スペーサの長さが50〜300Åであることを特徴とする請求項1に記載の核酸プローブ固定化基体。2. The nucleic acid probe-immobilized substrate according to claim 1, wherein the spacer has a length of 50 to 300 mm. 前記スペーサの長さが90〜110Åであることを特徴とする請求項1に記載の核酸プローブ固定化基体。2. The nucleic acid probe-immobilized substrate according to claim 1, wherein the spacer has a length of 90 to 110 mm. 前記スペーサが有機鎖状分子であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の核酸プローブ固定化基体。The nucleic acid probe-immobilized substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacer is an organic chain molecule. 前記スペーサが核酸、エチレングリコールおよびアルカンからなる群より選択されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の核酸プローブ固定化基体。The nucleic acid probe-immobilized substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacer is selected from the group consisting of a nucleic acid, ethylene glycol, and alkane.
JP2002218643A 2002-07-26 2002-07-26 Nucleic acid probe immobilization substrate Expired - Fee Related JP3790194B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002218643A JP3790194B2 (en) 2002-07-26 2002-07-26 Nucleic acid probe immobilization substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002218643A JP3790194B2 (en) 2002-07-26 2002-07-26 Nucleic acid probe immobilization substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004061237A JP2004061237A (en) 2004-02-26
JP3790194B2 true JP3790194B2 (en) 2006-06-28

Family

ID=31939773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002218643A Expired - Fee Related JP3790194B2 (en) 2002-07-26 2002-07-26 Nucleic acid probe immobilization substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3790194B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4957063B2 (en) * 2006-04-24 2012-06-20 ソニー株式会社 Method for immobilizing probe nucleic acid on detection surface

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004061237A (en) 2004-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6461820B1 (en) Electrochemical sensor using intercalative, redox-active moieties
US20080166710A1 (en) Detection of nucleic acid associated with disease
GB2456669A (en) Assay ligates random primers to microarray probes to increase efficiency
US20090075275A1 (en) Nucleic acid probe-immobilized substrate and method of detecting the presence of target nucleic acid by using the same
JP4021627B2 (en) Carrier for gene detection and its use to detect the effectiveness of interferon therapy
JP2002195997A (en) Sensor for detecting nucleic acid
JP2006170615A (en) Method of, device for, and chip of detecting gene
JP3790194B2 (en) Nucleic acid probe immobilization substrate
JP4706074B2 (en) Tripod-type functional interface molecules for immobilization of biomolecules and gene detection devices using them
JP4580996B2 (en) Target nucleic acid detection method and target nucleic acid detection substrate
US8084202B2 (en) Optical detection for electronic microarrays
JP3917640B2 (en) Method for detecting presence of target nucleic acid using nucleic acid probe-immobilized substrate
JPWO2004019024A1 (en) Base sequence detection electrode, base sequence detection device, and base sequence detection method
JPWO2004035829A1 (en) Gene detection probe and electrochemical gene detection method
JP2007267644A (en) Method for measuring number of recurrence of unit base
JP3697436B2 (en) Nucleic acid sequence analysis method, probe-immobilized substrate, assay kit, and probe set
JP4034818B1 (en) Carrier for gene detection and its use to detect the effectiveness of interferon therapy
JP4012008B2 (en) Method for detecting a target nucleic acid containing a plurality of target sequences
JP2004041109A (en) Method for detecting nucleic acid and primer for use in the method
JP2007325600A (en) Method for determining repetition number of target nucleic acid
JP2010136692A (en) Method for detecting target nucleic acid using nucleic acid primer containing abasic nucleotide and/or nucleic acid probe
JP2004065125A (en) Method for determining number of iterations for target nucleic acid
JP2004008037A (en) Method for detecting base sequence with single strand dna-decomposing enzyme and detector for performing the detection method
JP2004073065A (en) Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit
JP2004357570A (en) Method for detecting gene mutation by electrochemical technique

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060328

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060330

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3790194

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100407

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100407

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110407

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130407

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140407

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees