JP4265256B2 - 変異遺伝子分離用電気泳動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、遺伝子変異の有無を簡単、正確に検出できる遺伝子診断装置、及び遺伝子診断方法にあって、特に遺伝子の電気泳動を行う密閉流路内にあって、測定に用いる2本鎖試料DNAの1本鎖化、変異の有無判定のために用いる1本鎖試料DNAの定量化、2本鎖試料DNAにおいて判定に用いない不必要な1本鎖相補DNAを分離し必要な1本鎖試料DNAのみに精製することを可能にする変異遺伝子分離用電気泳動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、分子生物学あるいは遺伝子操作技術の急速な進展によって、様々な疾患において遺伝的要素、すなわち遺伝子の関与がかなり正確に解明されるようになり、遺伝子をターゲットにした医療に注目が集まるようになってきている。
【0003】
現在、最も注目されているのはSNP(スニップス)と呼ばれるものである。これは、single nucleotide polymorphismの略で「1塩基多型」と一般に訳されており、個人間の遺伝子における1暗号(1塩基)の違いの総称である。
【0004】
この1塩基の違いを解析することで、各個人の疾病を発症するリスクの大きさや、薬剤に対する感受性や副作用を起こす危険性の大きさなどをあらかじめ知ることが可能になると言われており、さらに個人の識別にも応用が可能であることが証明されている。
【0005】
上記のような様々な有益な利用法があることから、SNPを正確かつ簡便に解析する技術あるいは装置の開発が望まれ、多くの研究者により種々の方法が検討され報告されている。
【0006】
さらにSNPの解析のみならず、遺伝子の変異を簡便に解析できる方法や装置の開発は、医学や分子生物学の研究の進展にも幅広く貢献することが期待されている。
【0007】
SNP遺伝子あるいは広い意味での変異遺伝子を解析・検出する方法として、最も一般的に行われている確実な方法としては、シーケンス法(サンガー法)と呼ばれているものがある。この方法は、ヒトゲノムプロジェクトにも利用された方法で、DNAの塩基配列を端から順番に読んでいく方法である。しかしながら、この方法は、非常に複雑な操作あるいは高価な装置を必要とし、ランニングコストも高い。その他にも、1本鎖DNAの立体構造の違いを利用して、電気泳動速度の微妙な違いを観察することによって遺伝子の変異の有無を解析するSSCP法があるが、正確性に問題があると言われている。最近、簡便かつ正確なSNPあるいは変異遺伝子の解析を目指して非常に数多くの解析方法が開発され、報告がなされるようになった。
【0008】
SNP解析技術における従来の技術のひとつとして、(特許文献1)を参照にして以下に示す。本文献に記載されている技術のように、DNAにリニアポリマーを結合させた分離用DNAコンジュゲートを用い、同じ塩基数(ほぼ同分子量)でありながら一塩基あるいはそれ以上の塩基が異なっている2種類以上の1本鎖DNAを、分離用DNAコンジュゲートのDNA塩基配列に対する相互作用(アフィニティー)の違いを利用して電気泳動速度に差を生じさせ、正常遺伝子と変異遺伝子との異同識別を行うことのできる「コンジュゲート法」がある。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−340858号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記、「コンジュゲート法」でSNP解析を行う場合において、変異の有無を調べるための1本鎖試料DNAをキャピラリー管または板状部材に形成された微細密閉流路のような電気泳動用密閉流路にて電気泳動するが、正確な結果を得るためには密閉流路内に供給する1本鎖試料DNAの量をある一定の範囲内に収める必要がある。
【0011】
もちろん、供給しようとする試料DNAの濃度をあらかじめ測定し、加圧または吸引あるいは一定時間の電気泳動等によって、供給する試料DNAの量を一定化することは可能であるが、現在行っている方法よりさらに簡便な方法で試料DNAの供給量を一定化できれば、より有用な装置を提供することが可能になる。
【0012】
本発明は、SNPをはじめとした変異遺伝子解析のために、電気泳動用密閉流路に目的の試料DNAを定量的に供給するため、それに加えて密閉流路内で2本鎖DNAの1本鎖化すること、そして解析に無関係な遺伝子や種々のノイズを除去することができるようになされたものであり、解析に要する工程を少なくすることにより、解析時間の短縮および作業の簡素化を実現でき、さらに解析結果の精度も向上させることができる変異遺伝子分離用電気泳動装置を提供することを目的としたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の変異遺伝子分離用電気泳動装置は、密閉流路の中に、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液を充たし、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した分離用DNAコンジュゲートであって、相同性の程度の差から1本鎖試料DNAを正常DNAと変異DNAとに分離する分離用DNAコンジュゲートを備えた、電気泳動を行う変異遺伝子分離用電気泳動装置であって、分離用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した精製用DNAコンジュゲートを配した構成とした。
【0014】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、密閉流路の中に、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液を充たし、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した分離用DNAコンジュゲートであって、相同性の程度の差から1本鎖試料DNAを正常DNAと変異DNAとに分離する分離用DNAコンジュゲートを備えた、電気泳動を行う変異遺伝子分離用電気泳動装置であって、分離用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した精製用DNAコンジュゲートを配したことを特徴とする。
【0015】
請求項2に記載の発明は、密閉流路の精製用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを加温する加熱装置を備え、泳動中の2本鎖試料DNAを1本鎖に分離することを特徴とする。
【0016】
請求項3に記載の発明は、密閉流路の中に、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液を充たし、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した分離用DNAコンジュゲートであって、相同性の程度の差から1本鎖試料DNAを正常DNAと変異DNAとに分離する分離用DNAコンジュゲートを備えた、電気泳動を行う変異遺伝子分離用電気泳動装置であって、分離用DNAコンジュゲートの前段に、分離しようとする1本鎖試料DNAを相補し捕捉する、前記分離用DNAコンジュゲートの塩基配列よりも長鎖の塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した定量用DNAコンジュゲートを配し、密閉流路の定量用DNAコンジュゲートが充填された部分を加温する加熱装置を備えたことを特徴とする。
【0017】
請求項4に記載の発明は、定量用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した精製用DNAコンジュゲートを配したことを特徴とする。
【0018】
請求項5に記載の発明は、密閉流路の精製用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを加温する加熱装置を備え、泳動中の2本鎖試料DNAを1本鎖に分離することを特徴とする。
【0019】
請求項6に記載の発明は、DNAコンジュゲートがビニル化したDNAであることを特徴とする。
【0020】
請求項7に記載の発明は、密閉流路が内径50〜100μmのフューズドシリカ製キャピラリー管であることを特徴とする。
【0021】
請求項8に記載の発明は、密閉流路が溝のある板と紫外線が90%以上透過する板との組み合わせであることを特徴とする。
【0022】
請求項9に記載の発明は、分離用DNAコンジュゲートに置換して、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖分離用DNAを密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする。
【0023】
請求項10に記載の発明は、精製用DNAコンジュゲートに置換して、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖精製用DNAを前記密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする。
【0024】
請求項11に記載の発明は、定量用DNAコンジュゲートに置換して、分離しようとする1本鎖試料DNAを相補し捕捉する、分離用DNAコンジュゲートの塩基配列、或いは、密閉流路の壁面に固定された1本鎖分離用DNAよりも長鎖の塩基配列を有した1本鎖定量用DNAを前記密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする。
【0025】
まず、本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置について、その装置構成の一例を説明する。なお、本発明の変異遺伝子分離用電気泳動装置の装置は、従来の技術で説明した「コンジュゲート法」における(特許文献1)に記載された装置と基本構成は同様である。
【0026】
図14は本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置の装置構成概念図である。
【0027】
図14において、20は電気泳動を行うための電気泳動部、21は電気泳動を行うための制御や検出部22の制御を行い、検出したデータを演算する基板等で構成される制御演算部である。検出部22は、D2ランプ22a、フォトダイオード22b、プリアンプ22c、A/Dコンバータ22dを備え、D2ランプ22aから紫外線を照射し、これをフォトダイオード22bで受光し、DNAの存在が吸光度として検知される。また、23は電源部である。
【0028】
更に、24は電気泳動における電荷の運搬と試料DNA等のpHを安定させるための緩衝液であり、25は緩衝液24を収容する陰極側の容器、26は緩衝液24を収容する陽極側の容器である。
【0029】
また、27は電気泳動のときに試料DNAを泳動するための密閉流路であり、本実施の形態ではキャピラリー管を例に説明する。28,29は電極であり、容器25の緩衝液24の中には電極28が浸漬され、容器26の緩衝液24の中に電極29が浸漬される。容器25と容器26とは、密閉流路27によって連通され、この密閉流路27内も緩衝液24で満たされる。
【0030】
本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置では、DNAの種類や濃度、処理条件ごとに異なった最適印加電圧値が存在するため、後述する、試料DNAから変異DNAと正常DNAとを分離するのに最も適した泳動が行えるように、制御演算部21が電源部23を制御して最も高分解能の分離が行える電圧に調整する。
【0031】
密閉流路27には、分離用DNAコンジュゲート、試料DNA等が導入され、電気泳動が行われる。密閉流路27には、DNA結合制御剤とリニアポリマーを緩衝液24に添加したリニアポリマーゲルが導入される。このリニアポリマーゲルは、電気泳動時に試料DNAが早い速度で泳動しないように泳動を邪魔する働きを持つものである。この働きにより、試料DNAは分離用DNAコンジュゲートと密閉流路27内で充分遭遇する機会を持つことが可能となる。また、容器25と容器26とは密閉流路27によって連通され、この密閉流路27内も緩衝液24で満たされているので、分離用DNAコンジュゲートにも緩衝液24が液のベースとして混入しており、密閉流路27中全ての部分で同じ濃度の緩衝液24が存在している。電極28と電極29間に電圧を印加すると、密閉流路27内に電気泳動が誘発される。分離用DNAコンジュゲートと試料DNAは負に帯電しているため、容器25側から容器26側へ分離用DNAコンジュゲートと試料DNAが移動するが、分離用DNAコンジュゲートには分子量が大きい高分子物質がついているため、電気泳動によって試料DNAの移動量と比較するとほとんど移動はしない。なお、このことは、定量用DNAコンジュゲート、或いは、精製用DNAコンジュゲートについても同様である。
【0032】
密閉流路27の一例としてのキャピラリー管について説明すると、キャピラリー管にゲルを入れて電気泳動を行うと、電気浸透流と呼ばれる液の流れが発生してしまうため、この現象が起きないようにする必要がある。このためキャピラリー管の内壁をアクリルアミドなどでコーティングするのがよい。電気浸透流の発生が阻止できるならコーティング方法は他の方法でもよい。例えば、一般に販売されているコーティングキャピラリー管を使用するのでもよい。なお、キャピラリー管19としては内径50〜100μmのフューズドシリカ製キャピラリー管が、紫外線を90%以上透過でき、且つ後述するように紫外線を利用してDNAを検出するとき、紫外線の通過量を容易に検出できるから最も適当である。
【0033】
更に、溝のある板と、紫外線が90%以上透過する板との組み合わせでキャピラリー管に相当する密閉流路27を構成しても、紫外線を90%以上透過でき、紫外線の通過量を検出することで変異DNAの検出を容易に行うことができる。なお、溝のある板を紫外線が透過可能な板にした場合は透過光を検出し、溝のある板を紫外線が不透過の板にした場合は、変異DNAを反射光で検出する。反射光を検出する場合には溝形状を均一な反射面とするため矩形断面にする等の工夫が必要である。
【0034】
容器25,26の中や密閉流路27に収容する緩衝液24は、Tris−Borate(pH7.2〜pH8程度)緩衝液等を利用するのが適当である。また、緩衝液24に必要に応じて混入されるDNA結合制御剤としては、分離用DNAコンジュゲートに対するDNAの結合を促進する塩化マグネシウム等の結合促進剤と、離脱を促す尿素等の離脱剤の2種類が存在する。この2種類のDNA結合制御剤は、2種類の混合割合や、物質(例えば、結合促進剤として他の電解質)を選ぶことで、DNAに対する多様な泳動速度の制御が可能になるものである。リニアポリマーゲルに含まれるリニアポリマーとしては、ポリアクリルアミドを用いることができ、これは分離用DNAコンジュゲートのコンジュゲート作成にも利用されるため、相性がよく適当である。
【0035】
次に、密閉流路27への充填順序であるが、先ず、密閉流路27内にリニアポリマーとDNA結合制御剤と緩衝液24を含んだリニアポリマーゲルを導入し、続いて、分離用DNAコンジュゲートを加える。その後、定量用DNAコンジュゲート、或いは、精製用DNAコンジュゲートを導入し、更に、緩衝液24、純水で希釈した試料DNAを導入して電気泳動する。なお、導入されるリニアポリマーゲルは、その導入順序等を含め適宜調整することができる。
【0036】
本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置では、分離用DNAコンジュゲートを作成するのにアクリルアミドとDNAを重合させているため、DNAとの重量差、構造差は大きく、例えば、分離用DNAコンジュゲートの泳動速度(0.6cm/分〜0.7cm/分)は、試料DNAの最適の泳動速度(13cm/分〜20cm/分)の1/20〜1/30程度であって、非常に動きが鈍く相対的に擬似的に固定されているといってもよいような状態が実現される。
【0037】
続いて、本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置の動作について説明する。先ず、密閉流路27に、リニアポリマーゲル、分離用DNAコンジュゲート、定量用DNAコンジュゲート、或いは、精製用DNAコンジュゲート、緩衝液24、試料DNAを導入し、両端に容器25,26内の緩衝液24を浸す。そして、電極28と電極29間に電源部23によって所定電圧を印加する。なお、密閉流路27に導入した試料DNAは負に帯電しており陽極側に進むため、電源部23は電極29を正電位、電極28を負電位になるように印加する。
【0038】
ここで、密閉流路27に、電気泳動方向に対して、分離用DNAコンジュゲート、定量用DNAコンジュゲート、精製用DNAコンジュゲートの順に導入されている場合(図11参照)、試料DNAは、まず、精製用DNAコンジュゲートの作用を受け、次に、定量用DNAコンジュゲートの作用、更に、分離用DNAコンジュゲートの作用を受けながら電気泳動される。これらは概ね電気泳動部20で行われるように調整される。そして、精製、定量、分離が行われた正常DNAと、変異DNAがそれぞれ検出部22で検出される。なお、試料DNAにおける正常DNAと変異DNAでは、分離用DNAコンジュゲートによって、泳動速度の差が生じる。この泳動速度の差は、それぞれのDNAが検出部22で検出される泳動開始時間からの経過時間の差となって現れる。即ち、分離用DNAコンジュゲートの作用を受けた一方のDNAは泳動速度が遅くなるので、作用を受けない他方のDNAよりも時間的に後で検出される。
【0039】
検出部22では、D2ランプ22aから波長260nmの紫外線を照射し、このとき得られる紫外線照射光をフォトダイオード22bで検出し、吸光度を測定する。制御演算部21によって電源部23を制御してD2ランプ22aを発光させ、フォトダイオード22bで検出した電流はプリアンプ22cで増幅し、A/Dコンバータ22dでデジタル量として吸光度に制御演算部21で換算される。制御演算部21はタイマ(図示しない)を内蔵し、泳動開始時間からの経過時間を測定することができる。そして、経過時間とDNAの吸光度のピークをプロットすることで、正常DNAと変異DNAの検出が可能となる。
【0040】
このように、本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置について簡単に説明したが、図14で示した機構以外にも、種々の操作を行うための操作ボタンや、表示パネル或いは筐体、密閉流路27に各溶液等を導入する吸引ポンプ等が必要に応じて設けられるのは言うまでもない。
【0041】
また、密閉流路27に試料DNAや分離用DNAコンジュゲート、定量用DNAコンジュゲート、精製用DNAコンジュゲート、リニアポリマーゲルの各溶液等を自動で導入する機構を設けてもよい。
【0042】
更に、密閉流路27を1本または複数本単位でユニット化し、これを交換用の分離用密閉流路カートリッジとし、各溶液等を予め導入しておき、電気泳動部20を構成してもよい。
【0043】
本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置について、その装置構成の一例を説明したが、本発明は、1塩基以上の変異遺伝子と正常遺伝子との間に泳動速度差を生じさせるための分離用DNAコンジュゲートを用いるコンジュゲート法において、分離用DNAコンジュゲートが満たされた密閉流路よりも前(試料DNAの電気泳動方向における手前、上流側)の密閉流路部分に、定量用DNAコンジュゲート、精製用DNAコンジュゲートを配置することが特徴である。
【0044】
コンジュゲート法においては、元来2本鎖である染色体由来のDNAをあらかじめ1本鎖に加工しておく必要があり、分離用DNAコンジュゲートを用いて泳動速度差を生じさせる部分では分離用DNAコンジュゲートの配列と相補しあう配列を有した側の1本鎖試料DNAのみで泳動を行わせる必要がある。さらに、正確な解析のためには一定量のDNAを供給することが求められている。また、解析に用いる1本鎖試料DNAを相補する、解析に無関係の側の1本鎖DNAや意図せずに混入した測定におけるノイズ物質(DNA、RNA、タンパク質等々)を除去しておく必要が生じる場合もある。これらの課題をそれぞれ解決するために以下の構成を見出した。
【0045】
2本鎖DNAを解析に用いるために、その水素結合を切断し1本鎖DNAにそれぞれ分けた後に、解析に用いない側の1本鎖DNAのみを補足することを目的として密閉流路の前部に分離用DNAコンジュゲートの塩基配列よりも有意に長く、解析に用いない側の1本鎖DNAの塩基配列を相補することができる精製用DNAコンジュゲートを充填しておく。
【0046】
さらに、密閉流路の最前列部分に2本鎖試料DNAを加温して1本鎖DNAにすることを目的として90℃以上に試料DNAを加温することが可能なヒーター等の加熱装置を取り付ける。
【0047】
また、解析しようとする1本鎖試料DNAの適量を密閉流路に送り込むために、分離用DNAコンジュゲートが充填された密閉流路の前部に分離用DNAと同じ側の配列を持ち、分離用DNAより有意に長く、常温においては1本鎖試料DNAを捕捉してしまう程度の塩基長を有する定量用DNAコンジュゲートを一定量充填しておく。この定量用DNAコンジュゲートの部分には、加熱を行うためのヒーターを配して、解析を開始したいときに加熱を行い、定量用DNAコンジュゲートから1本鎖試料DNAを乖離させる。これにより、分離用DNAコンジュゲートの充填された密閉流路に一定量の1本鎖試料DNAを供給することが可能になる。
【0048】
また、これらのコンジュゲートで用いている、精製用DNA、定量用DNAおよび分離用DNAは、密閉流路中に擬似固定(電気泳動ではほとんど動かないおもりの役目をはたす、「コンジュゲート」をつけて流路内に浮遊させておく)することなく、密閉流路の壁面に加温では剥がれ落ちない程度の強度で結合させておくということも可能である。
【0049】
次に、本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置に用いる各種DNAについて図1〜図4を用いて説明する。
【0050】
図1は本発明の実施の形態における正常型の2本鎖試料DNAを示す模式図、図2は本発明の実施の形態における変異型の2本鎖試料DNAを示す模式図、図3は本発明の実施の形態における正常型および変異型の1本鎖試料DNAを示す模式図、図4は本発明の実施の形態における正常型および変異型の1本鎖相補DNAを示す模式図である。
【0051】
図1において、1は、一例として、正常型2本鎖試料DNAを示している。図1に示すように、正常型2本鎖試料DNA1は、アデニン(A)の配列に対してチミン(T)が相補する形になっている。
【0052】
また、図2において、2は変異型2本鎖試料DNAであり、3は変異塩基である。図2に示すように、変異型2本鎖試料DNA2においては、アデニンの配列の一箇所がグアニン(G)に変化し、変異塩基3を有し、このグアニンに対してシトシン(C)が相補する形になっている。
【0053】
このように、解析したい2種の試料DNAはこの1塩基の違いにより正常型と変異型に区別されている。
【0054】
「変異遺伝子分離方法」は、正常(基準)な塩基配列に対してその中の1塩基またはそれ以上の塩基の違いがある場合(変異)に、分離用DNAコンジュゲートと混合して電気泳動することで泳動速度の差を生じさせ、その泳動の挙動を観察することで正常型に対して変異型が混入しているかどうかを解析するものである。その場合、解析に用いるのは2本鎖DNAのうちにどちらか一方の側のみである。
【0055】
図3において、4は正常型1本鎖試料DNA、5は変異型1本鎖試料DNAを示し、これら正常型1本鎖試料DNA4と、変異型1本鎖試料DNA5は、解析対象となる(本発明の実施の形態において解析対象とする)1本鎖のDNAである。
【0056】
また、図4において、6は正常型1本鎖相補DNA、7は変異型1本鎖相補DNAを示す。これらは、解析に用いない側の1本鎖のDNAであり、図3で示した、解析対象となる正常型1本鎖試料DNA4、変異型1本鎖試料DNA5を相補する配列を有している。
【0057】
次に、本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置に用いる各種DNAコンジュゲート(DNA結合物質)について図5〜図7を用いて説明する。
【0058】
ここで、図5は本発明の実施の形態における分離用DNAコンジュゲートを示す模式図、図6は本発明の実施の形態における定量用DNAコンジュゲートを示す模式図、図7は本発明の実施の形態における精製用DNAコンジュゲートを示す模式図である。
【0059】
図5において、8は高分子物質、9は分離用DNAコンジュゲート、9aは塩基配列である。図5に示すように、高分子物質8と塩基配列9aとが結合し、分離用DNAコンジュゲート9が構成される。そして、分離用DNAコンジュゲート9の塩基配列9aは、解析しようとする側の正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5のどちらか一方を完全に相補する配列となっている。図5の例では、変異型(変異型1本鎖試料DNA5)を完全相補するもので、正常型の配列とは1塩基異なっている。このとき用いる塩基の数は、4〜12程度であり解析しようとする1本鎖試料DNAの塩基数やDNA結合制御剤の濃度に依存して最適な塩基数を決定する。
【0060】
ここで、このような分離用DNAコンジュゲート9の作成・合成方法について説明する。まず、ビニル化DNAを合成するために、PCRによって、分離用DNAコンジュゲート9用のDNAを切り出す。ここでは、塩基配列9aが分離用DNAコンジュゲート9のDNAである。次に、目的の塩基配列9aを有するDNAの5’末端をアミノ化(通常は、ヘキシル基を介してアミノ化)する。このようにして得られたアミノ化DNAを2.6mMになるように滅菌した超純水を加えて希釈する。次いで、MOSU(メタクリロイドオキシスクシンイミド)を71.388mMになるようにDMSO(ディメチルスルオキシド)で希釈する。そして、このようにして得たアミノ化DNAとMOSUを1:50の比率になるように加えて調整する。さらに、この調整溶液に対して、pH調整用としてpH9になるように炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムで調整した溶液を、アミノ化DNAの量と等量加える。
【0061】
そして、得られた溶液を一晩振とうする。その後、HPLC(High Performance Liquid Chromatography:高速液体クロマトグラフィー)を使用して、振とうした溶液中のビニル化DNAを、アミノ化DNA,MOSU,その他と分離する。ビニル化DNAは溶離液(TEAA;トリエチルアミンー酢酸とアセトニトリルの混合溶液)を含んでいるため、さらに真空乾燥機能を持った遠心エバポレーターで減圧濃縮する。
【0062】
次いで、重合溶液である10%のAAM(アクリルアミド)を53μmol窒素置換する。さらに、重合開始剤である1.34%のTEMD(N,N,N’N’−テトラメチルエチレンジアミン)を超音波で脱気した滅菌超純水で希釈する。これを重合開始剤である1.34%のAPS(過硫酸アンモニウム)を同じく超音波で脱気した滅菌超純水で希釈する。さらに濃縮したビニル化DNAを滅菌した超純水で希釈する。そして、100μlの分離用DNAコンジュゲート9を合成するために、上記のAAMを34μl、上記のTEMDとAPSを各々5μl、ビニル化DNAがAAMに対して0.01%モル〜0.05%モルになるように加え、100μlになるように滅菌超純水を追加して、60分程度放置しておくとアクリルアミド化された分離用DNAコンジュゲート9が得られる。
【0063】
即ち、この場合では、分離用DNAコンジュゲート9は、AMMとDNA(塩基配列9a)とを重合させて合成されるので、分離用DNAコンジュゲート9は、ポリアクリルアミド(高分子物質8)と、DNA(塩基配列9a)とが結合したものである。また、未反応のビニル化DNAを除去するために、適当な大きさの孔径選択したゲルろ過を数十回に分けて行うと、純度の高い分離用DNAコンジュゲート9が得られる。
【0064】
なお、この分離用DNAコンジュゲート9の作成・合成方法は、後述する定量用DNAコンジュゲート(10)、精製用DNAコンジュゲート(11)についても適用され、分離用DNAコンジュゲート9と、定量用DNAコンジュゲート(10)、精製用DNAコンジュゲート(11)とは、高分子物質8に結合する塩基配列が異なるだけであり、同様の方法で合成される。
【0065】
なお、PCRなどで取り出した目的のDNAは塩基数でいうと6個程度〜1000個程度であるが、約30億塩基対あるといわれるヒト・ゲノムDNAの中に、同じDNA配列が存在しないと確率的に考えられる個数としては、50個程度であればよい。しかし、これは総数が50個程度あればよいということであるから、数回に分けてDNAを切り取る場合は6個〜12個ずつに分けるのでもよい。そして、実験によれば、本変異遺伝子分離用電気泳動装置で正常DNAと1塩基違いの変異DNAを分離する場合、塩基の個数は6個〜12個が最も効率よく分離できるという結果を得ている。ただ、この変異DNAの分離は試料DNAの濃度(μM、但し、M=モル/リットル)、分離用DNAコンジュゲート9のDNA(塩基配列9a)の濃度(モル%)、測定温度、その他と密接な関係があるため、適正な条件にしないと分離が起こらないから、このような条件を設定することができるか否かに留意する必要がある。例えば、試料DNAの濃度は1〜10(μM)が適当であり、分離用DNAコンジュゲート9に含まれるDNA(塩基配列9a)が、基本となるリニアポリマー(ポリアクリルアミド、高分子物質8)のモルに対して0.0002〜0.05(モル%)程度が適当であるが、分離用DNAコンジュゲート9のDNA(塩基配列9a)総量は、試料DNAの濃度の20〜600倍とするのが望ましい。以上説明したように本変異遺伝子分離用電気泳動装置の試料DNAはPCRなどにより前処理によって得られる6個程度〜1000個程度の塩基配列を持つ試料DNAが必要であり、適正な条件設定が必要である。
【0066】
また、図6において、8は高分子物質、10は定量用DNAコンジュゲート、10aは塩基配列である。図6に示すように、高分子物質8と塩基配列10aとが結合し、定量用DNAコンジュゲート10が構成される。定量用DNAコンジュゲート10に用いられている塩基配列10aは、図3で示した、解析しようとする側の正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5のどちらとも完全に相補しあう配列となっており、塩基数は6〜100程度であり同時に用いる分離用DNAコンジュゲート9の塩基配列9aよりも明らかに長鎖のDNAが用いられる。解析に供されるときの塩基数は、1本鎖試料DNAの塩基数やDNA結合制御剤の濃度に依存して決める。
【0067】
また、図7において、8は高分子物質、11は精製用DNAコンジュゲート、11aは塩基配列である。図7に示すように、高分子物質8と塩基配列11aとが結合し、精製用DNAコンジュゲート11が構成される。精製用DNAコンジュゲート11に用いられている塩基配列11aは、図4で示した、解析を目的としない側の正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7のどちらとも完全に相補しあう配列となっており、塩基数は10〜100程度であり同時に用いる分離用DNAコンジュゲート9の塩基配列9aよりも明らかに長鎖のDNAが用いられる。解析に供されるときの塩基数は、1本鎖相補DNAの塩基数やDNA結合制御剤の濃度に依存して決める。
【0068】
以下に、図1〜図7で説明したDNAやDNAコンジュゲートを用い変異遺伝子を効率よく分離するための変異遺伝子分離用電気泳動装置における密閉流路内の構成を説明する。
【0069】
(実施の形態1)
図8は本発明の実施の形態1における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図8において、12は密閉流路である。密閉流路12は、図14において、概ね電気泳動部20近傍の密閉流路27の一部分に相当するが、説明の便宜上符号を変えているだけであり、両者は実質的に同じものを示す。13はリニアポリマーゲルである。なお、図8中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0070】
図8には、電気泳動用キャピラリー管または板状部材に形成された微細密閉流路等で構成される密閉流路12が示されている。そして、密閉流路12の中には、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液からなるリニアポリマーゲル13が充たされており、さらに流路中に精製用DNAコンジュゲート11と分離用DNAコンジュゲート9が配置されている。
【0071】
分離用DNAコンジュゲート9は、上述したように、解析しようとする2本鎖DNA(変異型2本鎖試料DNA2)のうち、測定に用いようとする側の1本鎖試料DNA(変異型1本鎖試料DNA5)と水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNA(塩基配列9a)と高分子物質8とが結合し、相同性の程度の差から試料DNAを正常DNA(正常型1本鎖試料DNA4)と変異DNA(変異型1本鎖試料DNA5)とに分離することが可能であり、コンジュゲート法の基本となるものである。
【0072】
そして、この分離用DNAコンジュゲート9の前(試料DNAの電気泳動方向の手前側)に、分離しようとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)に相補する、測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)を相補し捕捉することが可能な塩基配列を有した1本鎖DNA(塩基配列11a)と高分子物質8とが結合した精製用DNAコンジュゲート11が配されている。
【0073】
ここで用いられる精製用DNA(塩基配列11a)は、分離用DNA(塩基配列9a)より有意に長く、一度捕捉すると電気泳動中に容易には1本鎖に戻ることはない塩基数を有している。すなわち塩基数で8塩基以上100塩基以下の塩基数を持つ。
【0074】
精製用DNA(塩基配列11a)に結合している物質(高分子物質8)は、精製用DNA(塩基配列11a)および捕捉しようとする1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)よりも有意に大きな分子量を持つ。
【0075】
このような構成を持つ密閉流路12を使用して電気泳動を行わせることにより、相補しあっている2本鎖DNAのうち解析に用いない側の1本鎖DNA(不用なDNA)をあらかじめ密閉流路12の前部で捕捉することができ、アフィニティーの差で変異遺伝子と正常遺伝子の泳動速度差を利用して解析を行う、分離用DNAコンジュゲート9の充填されている流路部分には測定に用いる1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)のみを電気泳動により供給することが可能になる。このとき密閉流路27に充填されている精製用DNAコンジュゲート11の量は、供給される試料DNAの量よりもはるかに多いことが望ましいが、最低でも等量より多いことが要求される。
【0076】
なお、ここで用いられている分離用DNAコンジュゲート9とは、正常DNAとそれと同じ塩基数であるが、1塩基以上の配列の違いを有する変異DNAとを電気泳動法により密閉流路内を同時に移動させたときに、分離用DNAコンジュゲート内に存在している、正常DNAまたは変異DNAどちらか一方に対してだけ完全に相同な塩基配列との水素結合力の違いを利用して正常または変異DNAとを分離することのできる物質のことを指す。本物質は、判定しようとするDNAよりも常に大きな分子量を持つことを特徴としている。
【0077】
(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図9において、14は加熱装置である。図9中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0078】
図9に示すように、実施の形態1で説明した密閉流路12の最前部に、流路中に存在している2本鎖試料DNAを90℃以上まで加温することが可能な加熱装置14を有し、電気泳動中の2本鎖試料DNAを1本鎖に分離する構成となっている。
【0079】
本実施の形態2では、密閉流路12の最前部に、泳動中の2本鎖試料DNAを90℃以上まで加温することが可能な加熱装置14を配したことで、染色体やPCRで増幅した2本鎖DNAを密閉流路12中に入れて泳動を開始した後に、2本鎖DNAの水素結合を切断して、1本鎖DNAに分けそのまま泳動することで、精製用DNAコンジュゲート11が充填されている流路に1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)とそれを相補する解析に用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)をそれぞれ別々に供給することが可能である。その後、精製用DNAコンジュゲート11に解析に用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)が捕捉される。
【0080】
なお、このとき密閉流路12に充填されている精製用DNAコンジュゲート11の量は、供給される試料DNAの量よりもはるかに多いことが望ましいが、最低でも等量より多いことが要求される。
【0081】
更に泳動が行われることにより、解析のために分離用DNAコンジュゲート9が充填されている流路部分に、解析を目的としている変異型あるいは正常型の1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)をノイズを含まない状態で供給することができる。
【0082】
本発明の基本になる解析方法(コンジュゲート法)では、変異型遺伝子の有無を調べることは、1本鎖試料DNAによって行われるが、本実施の形態2により、試料DNAが2本鎖であっても密閉流路中にそのまま2本鎖DNAを投入しても、2本鎖から1本鎖への分離および解析に用いない側の遺伝子の捕捉を連続的に行うことにより、ノイズのない正確な解析を行うことが可能になる。
【0083】
(実施の形態3)
図10は本発明の実施の形態3における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図10において、15は加熱装置である。図10中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0084】
図10に示すように、密閉流路12には、分離用DNAコンジュゲート9の前に、分離しようとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)を相補し、強く捕捉することが可能な、分離用DNA(塩基配列9a)より長鎖の塩基配列を有した1本鎖DNA(塩基配列10a)と高分子物質8とが結合した定量用DNAコンジュゲート10を配し、さらに定量用DNAコンジュゲート10が充填された部分を60℃以上の高温にすることが可能な加熱装置15を備えた構成である。
【0085】
本実施の形態3では、分離用DNAコンジュゲート9を充填させている密閉流路12の前部に分離用DNA(塩基配列9a)と同じ側の塩基配列10aを持ち、分離用DNA(塩基配列9a)よりも有意に長い塩基数を有し、高分子の物質(高分子物質8)とが結合した、定量用DNAコンジュゲート10を充填している。
【0086】
この定量用DNAコンジュゲート10は、8〜100の塩基数をもち、この流路部分を泳動している変異型1本鎖試料DNA5および正常型1本鎖試料DNA4のどちらも常温あるいは常温からプラスマイナス10度の範囲で完全に捕捉する事が可能なものである。加えて、この定量用DNAコンジュゲート10が充填されている流路には、流路中の物質を少なくとも60℃以上に昇温することが可能なヒーター等の加熱装置15が備え付けられている。
【0087】
これらの構成により、密閉流路12に解析しようとする変異型あるいは正常型またはそれらが混合した1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)が供給され電気泳動が行われた場合、まず1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)は定量用DNAコンジュゲート10で捕捉され泳動が止まる。
【0088】
さらに泳動を継続することで定量用DNAコンジュゲート10に捕捉されなかった余分の1本鎖試料DNAや1本鎖試料DNAに混在していたノイズ物質、例えば1本鎖試料DNAを相補する側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)や試料DNAとは別種のDNA、RNA、タンパク質等々が先に泳動され、流路が精製され、解析の精度を向上することが可能になる。
【0089】
流路に存在していたノイズ物質を流し去った後、加熱装置15を用い、定量用DNAコンジュゲート10およびその物質に捕捉されている1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)を加熱する。定量用DNA(塩基配列10a)の塩基数と1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)の長さによって、その親和性は異なるが、ある温度まで上昇した時にいっせいに2本鎖DNAの乖離がおこり定量用DNAの濃度に依存して、一定量の1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)が解析のために分離用DNAコンジュゲート9を充填してある密閉流路12へと泳動を開始する。
【0090】
本実施の形態3により、解析を行おうとする1本鎖試料DNAに混在している各種ノイズ物質の除去と、解析のために供給する1本鎖試料DNAの量を一定化することが可能になり、解析の精度と再現性を向上させることができる。
【0091】
(実施の形態4)
図11は本発明の実施の形態4における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図11中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0092】
図11に示すように、実施の形態3で説明した密閉流路12の最前部に、実施の形態1および実施の形態2で述べたものと同じ、分離しようとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)の測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)を相補し捕捉することが可能な塩基配列を有した1本鎖DNA(塩基配列11a)と高分子物質8とが結合した精製用DNAコンジュゲート11が配されている。
【0093】
本実施の形態4では、分離用DNAコンジュゲート9を充填させている密閉流路12の前部に分離用DNA(塩基配列9a)と同じ側の塩基配列10aを持ち、分離用DNA(塩基配列9a)よりも有意に長い塩基数を有し、高分子物質8とが結合した、定量用DNAコンジュゲート10を充填している。この定量用DNAコンジュゲート10は、8〜100の塩基数をもち、この流路部分を泳動している変異型1本鎖試料DNA5および正常型1本鎖試料DNA4のどちらも常温あるいは常温からプラスマイナス10度の範囲で完全に捕捉する事が可能なものである。
【0094】
加えて、この定量用DNAコンジュゲート10が充填されている流路には、流路中の物質を少なくとも60℃以上に昇温することが可能な加熱装置15が備え付けられている。さらに、それらの前部に分離しようとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)の測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)を相補し捕捉することが可能な塩基配列11aを有した1本鎖DNAおよび試料DNAより高分子の物質(高分子物質8)とが結合した精製用DNAコンジュゲート11を配した構成である。
【0095】
ここで用いられる精製用DNA(塩基配列11a)は、分離用DNA(塩基配列9a)より有意に長く、一度捕捉すると電気泳動中に容易には1本鎖に戻ることはない塩基数を有している。すなわち塩基数で8塩基以上100塩基以下の塩基数を持つ。精製用DNA(塩基配列11a)に結合している物質は精製用DNA(塩基配列11a)および捕捉しようとする1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)よりも有意に大きな分子量を持つ。
【0096】
なお、このとき密閉流路12に充填されている精製用DNAコンジュゲート11の量は、供給される試料DNAの量よりもはるかに多いことが望ましいが、最低でも等量より多いことが要求される。
【0097】
これらの構成により、本実施の形態4における密閉流路12に解析しようとする変異型あるいは正常型またはそれらが混合した2本鎖DNA(正常型2本鎖試料DNA1と変異型2本鎖試料DNA2)を加熱等で1本鎖に分離した混合試料DNAが供給され電気泳動が行われた場合、まず密閉流路最前部で1本鎖DNA混合物のうち測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)が精製用DNAコンジュゲート11で捕捉される。測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)が捕捉されるため、解析を行おうとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)のみが泳動される。
【0098】
続いて密閉流路12の中間部に位置する部分まで1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)が到達し、そこで定量用DNAコンジュゲート10に用いられている定量用DNAの塩基配列10aとの相補性により1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)が捕捉され泳動が止まる。このとき定量用DNAコンジュゲート10の量を一定化することで、思い通りの1本鎖試料DNA量をとどめておくことが可能になる。さらに電気泳動を継続することで試料DNAに混在していた捕捉されなかった1本鎖試料DNAの残りや各種ノイズ物質、例えば試料DNAとは別種のDNAやRNAそしてタンパク質等々が先に泳動され、流路が精製され、解析の精度を向上することが可能になる。流路に存在していた残渣1本鎖試料DNAやノイズ物質を流し去った後、加熱装置15を用い、定量用DNAコンジュゲート10およびその物質に捕捉されている1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)を加熱する。定量用DNA(塩基配列10a)の塩基数と1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)の長さによって、その親和性は異なるが、ある温度まで上昇した時にいっせいに2本鎖DNAの乖離がおこり定量用DNAの濃度に依存して、一定量の1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)が解析のために分離用DNAコンジュゲート9を充填してある最後部の密閉流路12へと泳動を開始する。
【0099】
本実施の形態4により、解析を行おうとする1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)に混在している測定には用いない側の1本鎖DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)および定量的に捕捉した残り1本鎖DNAそして各種ノイズ物質の除去が可能になり、さらに解析のために供給する1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)の量を一定化することで、解析の精度と再現性を向上させることができる。
【0100】
(実施の形態5)
図12は本発明の実施の形態5における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図12中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0101】
図12に示すように、実施の形態4で説明した密閉流路12の最前部に、流路中の2本鎖DNAを90℃以上まで加温することが可能な加熱装置15を有し、泳動中の初期段階に2本鎖試料DNAを1本鎖に分離する構成である。
【0102】
この構成により、本発明における密閉流路に解析しようとする変異型あるいは正常型またはそれらが混合した2本鎖DNA(正常型2本鎖試料DNA1と変異型2本鎖試料DNA2)を加熱等で1本鎖に分離した混合試料DNAが供給され、電気泳動が行われた場合、まず密閉流路12最前部で供給された染色体由来またはPCR等で増幅された2本鎖DNAが90℃以上に加温されることで水素結合が切れ、測定に用いられる側の配列を有す1本鎖試料DNA(正常型1本鎖試料DNA4と変異型1本鎖試料DNA5)および測定には用いられない1本鎖相補DNA(正常型1本鎖相補DNA6と変異型1本鎖相補DNA7)に分かれる。
【0103】
以降は、実施の形態4で説明した内容と同じであるので説明を省略する。
【0104】
本実施の形態5により、試料DNAが2本鎖であっても密閉流路中にそのまま2本鎖DNAを投入しても、2本鎖から1本鎖への分離および解析に用いない側の遺伝子の捕捉を連続的に行うことにより、ノイズのない正確な解析を行うことが可能になる。そして、電気泳動装置の密閉流路12において、2本鎖試料DNAを1本鎖に分離することができるので、前準備が不要となり、解析効率を向上させることができる。
【0105】
(実施の形態6)
図13は本発明の実施の形態6における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図である。図13中の矢印は電気泳動方向を示している。
【0106】
本実施の形態6では、上述した密閉流路12に充填された三種のDNAコンジュゲート、分離用DNAコンジュゲート9、精製用DNAコンジュゲート11、定量用DNAコンジュゲート10のそれぞれに用いられている1本鎖DNAが、上述したポリアクリルアミド等の高分子物質8に対して結合しているのではなく、密閉流路12の壁面に固定されている構成である。
【0107】
図13の場合では、精製用DNA(塩基配列11a)と、分離用DNA(塩基配列9a)が壁面に固定され、壁面固定精製用DNA16、壁面固定分離用DNA17が形成されている。そして、定量用DNA(塩基配列10a)は、定量用DNAコンジュゲート10状態となっている。なお、これらの内少なくとも1種の塩基配列が壁面に固定されていればよい。壁面に固定することによって、長時間泳動や繰り返し泳動を行っても密閉流路12外へ流れ去ることがなくなり安定性の向上が図れる。
【0108】
【発明の効果】
本発明によれば、SNPをはじめとした変異遺伝子解析のために、電気泳動用密閉流路に目的の試料DNAを定量的に供給すること、それに加えて密閉流路内で2本鎖試料DNAを1本鎖化すること、かつ解析に無関係な遺伝子や種々のノイズを除去すること、および解析に要する作業工程を少なくすることで、解析時間の短縮および作業の簡素化、さらに解析結果の精度の向上を実現させた、変異遺伝子分離用電気泳動装置を提供することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における正常型の2本鎖試料DNAを示す模式図
【図2】本発明の実施の形態における変異型の2本鎖試料DNAを示す模式図
【図3】本発明の実施の形態における正常型および変異型の1本鎖試料DNAを示す模式図
【図4】本発明の実施の形態における正常型および変異型の1本鎖相補DNAを示す模式図
【図5】本発明の実施の形態における分離用DNAコンジュゲートを示す模式図
【図6】本発明の実施の形態における定量用DNAコンジュゲートを示す模式図
【図7】本発明の実施の形態における精製用DNAコンジュゲートを示す模式図
【図8】本発明の実施の形態1における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図9】本発明の実施の形態2における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図10】本発明の実施の形態3における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図11】本発明の実施の形態4における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図12】本発明の実施の形態5における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図13】本発明の実施の形態6における変異遺伝子分離用電気泳動装置の密閉流路を示す要部断面図
【図14】本発明の実施の形態における変異遺伝子分離用電気泳動装置の装置構成概念図
【符号の説明】
1 正常型2本鎖試料DNA
2 変異型2本鎖試料DNA
3 変異塩基
4 正常型1本鎖試料DNA
5 変異型1本鎖試料DNA
6 正常型1本鎖相補DNA
7 変異型1本鎖相補DNA
8 高分子物質
9 分離用DNAコンジュゲート
10 定量用DNAコンジュゲート
11 精製用DNAコンジュゲート
12,27 密閉流路
13 リニアポリマーゲル
14,15 加熱装置
16 壁面固定精製用DNA
17 壁面固定分離用DNA
20 電気泳動部
21 制御演算部
22 検出部
22a D2ランプ
22b フォトダイオード
22c プリアンプ
22d A/Dコンバータ
23 電源部
24 緩衝液
25,26 容器
28,29 電極
Claims (11)
- 密閉流路の中に、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液を充たし、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した分離用DNAコンジュゲートであって、相同性の程度の差から前記1本鎖試料DNAを正常DNAと変異DNAとに分離する分離用DNAコンジュゲートを備えた、電気泳動を行う変異遺伝子分離用電気泳動装置であって、
前記分離用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した精製用DNAコンジュゲートを配したことを特徴とする変異遺伝子分離用電気泳動装置。 - 前記密閉流路の精製用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを加温する加熱装置を備え、泳動中の2本鎖試料DNAを1本鎖に分離することを特徴とする請求項1に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 密閉流路の中に、リニアポリマーとDNA結合制御剤を含む緩衝液を充たし、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した分離用DNAコンジュゲートであって、相同性の程度の差から前記1本鎖試料DNAを正常DNAと変異DNAとに分離する分離用DNAコンジュゲートを備えた、電気泳動を行う変異遺伝子分離用電気泳動装置であって、
前記分離用DNAコンジュゲートの前段に、分離しようとする1本鎖試料DNAを相補し捕捉する、前記分離用DNAコンジュゲートの塩基配列よりも長鎖の塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した定量用DNAコンジュゲートを配し、
前記密閉流路の前記定量用DNAコンジュゲートが充填された部分を加温する加熱装置を備えたことを特徴とする変異遺伝子分離用電気泳動装置。 - 前記定量用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖DNAと、高分子の物質とが結合した精製用DNAコンジュゲートを配したことを特徴とする請求項3に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記密閉流路の精製用DNAコンジュゲートの前段に、2本鎖試料DNAを加温する加熱装置を備え、泳動中の2本鎖試料DNAを1本鎖に分離することを特徴とする請求項4に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記DNAコンジュゲートがビニル化したDNAであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記密閉流路が内径50〜100μmのフューズドシリカ製キャピラリー管であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記密閉流路が溝のある板と紫外線が90%以上透過する板との組み合わせであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記分離用DNAコンジュゲートに置換して、1本鎖試料DNAと水素結合可能な相同塩基配列を有する1本鎖分離用DNAを前記密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記精製用DNAコンジュゲートに置換して、2本鎖試料DNAを1本鎖化し、分離しようとする1本鎖試料DNA中、測定には用いない側の1本鎖DNAを相補し捕捉する塩基配列を有した1本鎖精製用DNAを前記密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする請求項1,2,4〜9のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
- 前記定量用DNAコンジュゲートに置換して、分離しようとする1本鎖試料DNAを相補し捕捉する、前記分離用DNAコンジュゲートの塩基配列、或いは、前記密閉流路の壁面に固定された1本鎖分離用DNAよりも長鎖の塩基配列を有した1本鎖定量用DNAを前記密閉流路の壁面に固定したことを特徴とする請求項3〜10のいずれか1項に記載の変異遺伝子分離用電気泳動装置。
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