JP4759299B2 - Reaction vessel processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は化学反応を初め、医療現場において各種自動解析、例えば遺伝子解析の研究や臨床を行なうのに適する反応容器を用いて人間を初めとする動物や植物のゲノムDNAの多型、特にSNP(一塩基多型)を検出するための反応容器処理装置に関する。検出された遺伝子多型検出結果を用いて病気罹患率の診断や、投与薬剤の種類と効果及び副作用との関係などの診断を行なうことができる。 In the present invention, polymorphisms of genomic DNA of animals and plants including human beings, particularly SNP (especially using a reaction vessel suitable for conducting various automatic analyzes such as chemical reactions, medical studies, for example, genetic analysis research and clinical practice. The present invention relates to a reaction vessel processing apparatus for detecting a single nucleotide polymorphism). By using the detected gene polymorphism detection result, it is possible to diagnose the disease morbidity and the relationship between the kind and effect of the administered drug and side effects.
遺伝子多型を利用して病気の罹りやすさなどを予測する方法又は装置として、下記のようなものが提案されている。
患者が敗血症に罹りやすいか否か及び/又は敗血症に急速に進行しやすいか否かを決定するために、患者から核酸サンプルを採取し、該サンプル中におけるパターン2対立遺伝子、又はパターン2対立遺伝子と連鎖不平衡であるマーカー遺伝子を検出し、パターン2対立遺伝子又はパターン2対立遺伝子と連鎖不平衡であるマーカー遺伝子が検出されれば該患者が敗血症に罹りやすいと判定する(特許文献1参照。)。
The followings have been proposed as methods or apparatuses for predicting the susceptibility of diseases using genetic polymorphism.
In order to determine whether a patient is susceptible to sepsis and / or is likely to progress rapidly to sepsis, a nucleic acid sample is taken from the patient and the
ヒトのflt−1遺伝子中の1又はそれ以上の単一ヌクレオチド多型性の診断のために、ヒトの核酸の1又はそれ以上の位置:1953、3453、3888(各々EMBL受理番号X51602中の位置に従う)、519、786、1422、1429(各々EMBL受理番号D64016中の位置に従う)、454(配列番号3に従う)及び696(配列番号5に従う)の配列を決定し、flt−1遺伝子中の多型性を参照することにより、そのヒトの体質を決定する(特許文献2参照。)。 For diagnosis of one or more single nucleotide polymorphisms in the human flt-1 gene, one or more positions of human nucleic acids: 1953, 3453, 3888 (each position in EMBL accession number X51602) ), 519, 786, 1422, 1429 (according to positions in EMBL accession number D64016, respectively), 454 (according to SEQ ID NO: 3) and 696 (according to SEQ ID NO: 5). The human constitution is determined by referring to the formality (see Patent Document 2).
SNP部位の塩基を判別する、いわゆるタイピングについては多くの手法が報告されている。そのうちの代表的なものは次の方法である。
比較的に少量のゲノムDNAを用いて数十万箇所に及ぶSNP部位についてタイピングを行なうために、少なくとも一つの一塩基多型部位を含む複数の塩基配列を、ゲノムDNA及び複数対のプライマーを用いて同時に増幅し、増幅した複数の塩基配列を用いて、当該塩基配列に含まれる一塩基多型部位の塩基をタイピング工程により判別する。そのタイピング工程として、インベーダ(登録商標)法又はタックマン(登録商標)PCR法を用いる(特許文献3参照。)。
In order to perform typing on hundreds of thousands of SNP sites using a relatively small amount of genomic DNA, a plurality of base sequences including at least one single nucleotide polymorphism site are used using genomic DNA and a plurality of pairs of primers. At the same time, using a plurality of amplified base sequences, the bases of single nucleotide polymorphic sites contained in the base sequences are discriminated by a typing process. As the typing process, the Invader (registered trademark) method or the Tuckman (registered trademark) PCR method is used (see Patent Document 3).
本発明者らは、化学反応の測定や遺伝子多型を自動的に検出することを目的として、化学反応の測定や遺伝子多型検出を自動化するのに適する反応容器を提案している。
その反応容器はサンプルに反応を起こさせる少なくとも1つの反応部を平板状基板に備えたものである。この反応容器は、化学反応、生化学反応を初め、種々の反応の測定に用いられるものである。
The present inventors have proposed a reaction vessel suitable for automating the measurement of a chemical reaction and the detection of a gene polymorphism for the purpose of automatically detecting the measurement of the chemical reaction and the gene polymorphism.
The reaction vessel is provided with at least one reaction part for causing a sample to react on a flat substrate. This reaction vessel is used for measuring various reactions including chemical reactions and biochemical reactions.
そのような反応容器を用いて反応部での反応を検出する反応容器処理装置も提案している。その反応容器処理装置は、反応部に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出部を少なくとも備えている。 There has also been proposed a reaction vessel processing apparatus that detects a reaction in a reaction section using such a reaction vessel. The reaction container processing apparatus includes at least a fluorescence detection unit that detects fluorescence by irradiating the reaction unit with excitation light.
反応部での反応を検出する際、反応によっては充分な検出感度を得るまでに反応が進行するためには長時間を要するものがある。
例えば、遺伝子多型を診断しようとすると、反応部が複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持した複数のプローブ配置部となっている遺伝子多型診断用反応容器を用いて、サンプルのゲノムDNAとタイピング試薬との反応液をプローブ配置部に分注し、所定の温度に保ってタイピング反応を起こさせることが必要である。しかし、そのタイピング反応には時間がかかる。蛍光検出装置としてLED(発光ダイオード)を備えたものを使用し、LEDを通常行なうように連続発光させて蛍光を検出すると、十分な蛍光強度を得ることができる状態になるまでには20〜40分間を要する。その結果、全体の測定時間が長くかかる。
When detecting the reaction in the reaction part, some reactions require a long time for the reaction to proceed until sufficient detection sensitivity is obtained.
For example, when a genetic polymorphism is to be diagnosed, a reaction container for a genetic polymorphism diagnosis in which the reaction part is a plurality of probe placement parts individually holding fluorescent probes corresponding to each of a plurality of polymorphic sites. It is necessary to dispense the reaction solution of the genomic DNA of the sample and the typing reagent into the probe placement portion and maintain the temperature at a predetermined temperature to cause the typing reaction. However, the typing reaction takes time. When a device equipped with an LED (light emitting diode) is used as the fluorescence detection device and the fluorescence is detected by continuously emitting the LED as usual, 20 to 40 until a state where sufficient fluorescence intensity can be obtained is obtained. It takes a minute. As a result, the entire measurement time is long.
反応部での蛍光標識の濃度を高めることによって蛍光強度を高めることも考えられるが、蛍光標識に用いられる蛍光試薬は高価であるため、コスト高を招いてしまう。
本発明は、反応容器の反応部からの蛍光を高感度に検出できるようにすることを目的とするものである。
Although it is conceivable to increase the fluorescence intensity by increasing the concentration of the fluorescent label in the reaction section, the fluorescent reagent used for the fluorescent label is expensive, which leads to high costs.
An object of the present invention is to make it possible to detect fluorescence from a reaction part of a reaction vessel with high sensitivity.
本発明の反応容器処理装置は、サンプルに反応を起こさせる少なくとも1つの反応部を平板状基板に備えた反応容器を装着する反応容器装着部を備え、さらに図1に示されるように、反応部に励起光を照射して蛍光を検出する蛍光検出部64と、蛍光検出部64の検出動作を少なくとも制御する制御部118とを少なくとも備えており、その蛍光検出部64は励起光源として発光素子を備え、その発光素子を連続発光よりも発光強度を高めるように点滅点灯させながら蛍光を検出するようにしたことを特徴とするものである。
発光素子としてはLEDやLD(レーザダイオード)を使用するのが適当である。
The reaction vessel processing apparatus of the present invention includes a reaction vessel mounting portion for mounting a reaction vessel having a flat substrate with at least one reaction portion for causing a reaction to occur in a sample. Further, as shown in FIG. At least a
As the light emitting element, it is appropriate to use an LED or an LD (laser diode).
反応容器は同じ基板に凹部として形成され、反応液よりも比重の低い不揮発性液体を収容しフィルムで封止された不揮発性液体収容部をさらに備えたものとすることができる。また、反応容器は同じ基板に凹部として形成されサンプルの反応に使用される試薬を収容しフィルムで封止された少なくとも1つの試薬収容部をさらに備えたものとすることもできる。不揮発性液体収容部と試薬収容部をともに同じ基板に備えることもできる。不揮発性液体収容部や試薬収容部を備えた場合には、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、ノズル28による吸引及び吐出のための機構を備えて液を移送して分注する分注部112を備え、制御部118は分注部112の分注動作も制御するものとなる。
The reaction vessel may be further provided with a non-volatile liquid storage portion that is formed as a recess in the same substrate, stores a non-volatile liquid having a specific gravity lower than that of the reaction solution, and is sealed with a film. In addition, the reaction container may further include at least one reagent storage unit that is formed as a recess in the same substrate, stores a reagent used for sample reaction, and is sealed with a film. Both the nonvolatile liquid container and the reagent container can be provided on the same substrate. In the case where a non-volatile liquid storage unit and a reagent storage unit are provided, the reaction vessel processing apparatus includes a mechanism for suction and discharge by a
この反応容器処理装置を遺伝子多型検出装置として使用する場合には、反応容器装着部に装着される反応容器は、試薬収容部としてタイピング試薬収容部を少なくとも含み、反応部が複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持した複数のプローブ配置部となっている遺伝子多型診断用反応容器となる。その場合、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、プローブ配置部の温度をサンプルのゲノムDNAとタイピング試薬との反応液をプローブ配置部のプローブと反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部110をさらに備え、制御部118はタイピング反応温度制御部110の温度制御も行なうものとなる。
タイピング反応としてインベーダ(登録商標)反応を使用する場合は、タイピング反応温度制御部110はインベーダ(登録商標)反応のための温調部となる。
When this reaction container processing apparatus is used as a genetic polymorphism detection apparatus, the reaction container attached to the reaction container attachment part includes at least a typing reagent storage part as a reagent storage part, and the reaction part has a plurality of polymorphic sites. A reaction vessel for diagnosing a gene polymorphism having a plurality of probe arrangement portions individually holding fluorescent probes corresponding to each of the above. In this case, as shown in FIG. 1, the reaction vessel processing apparatus controls the temperature of the probe placement unit to a temperature at which the reaction solution of the sample genomic DNA and the typing reagent reacts with the probe of the probe placement unit. A
When an Invader (registered trademark) reaction is used as a typing reaction, the typing reaction
また、反応容器内で遺伝子増幅反応も行なわせる場合には、反応容器は複数の多型部位それぞれをはさんで結合する複数のプライマーを含む遺伝子増幅試薬を収容した遺伝子増幅試薬収容部と、遺伝子増幅試薬とサンプルとの混合液に対して遺伝子増幅反応を行なわせる増幅反応部をさらに備えた遺伝子多型診断用反応容器となる。その場合、この反応容器処理装置は、図1に示されるように、増幅反応部の温度をサンプルと遺伝子増幅試薬との反応液内でDNAを増幅させる遺伝子増幅のための温度に制御する増幅反応温度制御部120をさらに備え、制御部118は増幅反応温度制御部120の温度制御も行なうものとなる。
When a gene amplification reaction is also performed in the reaction vessel, the reaction vessel contains a gene amplification reagent containing portion containing a gene amplification reagent containing a plurality of primers that bind to each of a plurality of polymorphic sites, and a gene This is a genetic polymorphism diagnostic reaction vessel further comprising an amplification reaction section for performing a gene amplification reaction on the mixture of the amplification reagent and the sample. In this case, as shown in FIG. 1, this reaction vessel processing apparatus controls the temperature of the amplification reaction section to a temperature for gene amplification that amplifies DNA in the reaction solution of the sample and the gene amplification reagent. A
遺伝子増幅反応としてPCR反応を使用する場合は、増幅反応温度制御部120はPCR反応のための温度サイクル用の温調部となる。
制御部118を外部から操作したり検査結果を表示したりするために、制御部118にパーソナルコンピュータ(PC)122を接続してもよい。
When a PCR reaction is used as the gene amplification reaction, the amplification reaction
A personal computer (PC) 122 may be connected to the
光学ユニットの励起光照射部は励起光源として互いに発光波長の異なる発光素子を備えたものであることが好ましい。発光素子としては、LD(レーザダイオード)やLED(発光ダイオード)を使用することができ、コストの点でLEDが好ましい。特に高輝度のLEDが好ましい。 The excitation light irradiation part of the optical unit is preferably provided with light emitting elements having different emission wavelengths as the excitation light source. As the light emitting element, LD (laser diode) or LED (light emitting diode) can be used, and LED is preferable in terms of cost. A high-brightness LED is particularly preferable.
励起光源として発光素子を用いた場合は、発光素子は互いに異なるタイミングで発光され、発光のタイミングで光検出器による蛍光検出を行なうことにより各光学ユニットからの蛍光の検出を区別することができる。
2種類の蛍光を検出する場合には、光学ユニットが2台設けられ、それぞれの光学ユニットの発光素子が交互に発光され、各光学ユニットが受光した蛍光はその光学ユニットの発光素子が発光中に検出されるようにすることができる。
When a light-emitting element is used as the excitation light source, the light-emitting elements emit light at different timings, and fluorescence detection from each optical unit can be distinguished by performing fluorescence detection with a photodetector at the light emission timing.
When detecting two types of fluorescence, two optical units are provided, the light emitting elements of each optical unit emit light alternately, and the fluorescence received by each optical unit is emitted while the light emitting element of the optical unit emits light. Can be detected.
ここで、多型部位とプライマーの関係を示すと、1つの多型部位を増幅するためにはその多型部位をはさんで結合する一対のプライマーが必要になる。対象となる生体サンプルには複数種類の多型部位が存在するので、それらの多型部位が互いに離れた位置に存在する場合には多型部位の種類の数の2倍の種類のプライマーが必要になる。しかし、2つの多型部位が接近している場合には、それらの多型部位それぞれをはさんでプライマーを結合させて増幅することも、またそれらの2つの多型部位の間にはプライマーを結合させず、2つの多型部位の配列の両側にのみプライマーを結合させて増幅することもできる。したがって、必要なプライマーの種類は必ずしも多型部位の種類の数の2倍になるわけではない。本発明における「複数の多型部位それぞれをはさんで結合する複数のプライマー」とは一対のプライマーが1つの多型部位をはさんで結合する場合だけでなく、2又はそれ以上の多型部位をはさんで結合する場合も含めて、複数の多型部位を増幅するのに必要な種類のプライマーという意味で使用している。
多型には変異、欠失、重複、転移等が含まれる。多型の代表的なものはSNPである。
生体サンプルは血液、唾液、ゲノムDNAなどである。
遺伝子増幅試薬の一例はPCR反応試薬である。
Here, when the relationship between the polymorphic site and the primer is shown, in order to amplify one polymorphic site, a pair of primers that bind across the polymorphic site are required. Since there are multiple types of polymorphic sites in the target biological sample, if these polymorphic sites are located at a distance from each other, twice as many types of primers as the types of polymorphic sites are required. become. However, when two polymorphic sites are close to each other, amplification can be performed by binding a primer between each of the polymorphic sites, or between the two polymorphic sites. Amplification can also be performed by binding primers only on both sides of the sequences of the two polymorphic sites without binding. Therefore, the number of necessary primers is not necessarily twice the number of types of polymorphic sites. In the present invention, “a plurality of primers that bind each of a plurality of polymorphic sites” refers not only to a case where a pair of primers binds to a single polymorphic site but also two or more polymorphic sites. It is used to mean the type of primer necessary to amplify multiple polymorphic sites, including when binding between.
Polymorphisms include mutations, deletions, duplications, metastases and the like. A typical polymorphism is SNP.
The biological sample is blood, saliva, genomic DNA or the like.
An example of a gene amplification reagent is a PCR reaction reagent.
SNPのタイピングには増幅工程に入る段階でゲノムDNAの調整が必須であり、そこに手間とコストがかかる。DNAを増幅するPCR法だけに着目すれば、前処理なしで血液などのサンプルから直接PCR反応を行なわせる方法も提案されている。そこでは、遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する核酸合成法において、遺伝子を含むサンプル中の遺伝子包含体もしくは遺伝子を含むサンプルそのものを遺伝子増幅反応液に添加して、添加後の該反応液のpHが8.5−9.5(25℃)で遺伝子を含むサンプル中の目的とする遺伝子を増幅する(特許文献4参照。)。 For SNP typing, it is essential to adjust genomic DNA at the stage of entering the amplification process, which requires labor and cost. If attention is paid only to the PCR method for amplifying DNA, a method of directly performing a PCR reaction from a sample such as blood without pretreatment has also been proposed. In the nucleic acid synthesis method for amplifying a target gene in a sample containing a gene, the gene inclusion body in the sample containing the gene or the sample containing the gene itself is added to the gene amplification reaction solution, The target gene in the sample containing the gene is amplified when the pH of the reaction solution is 8.5 to 9.5 (25 ° C.) (see Patent Document 4).
既に構築されているタイピングシステムは、タイピングしようとする複数のSNP領域をPCR法で増幅するために、最初に採取するDNA量は少なくてすむが、PCR法で増幅する前に予め生体サンプルからDNAを抽出しておくという前処理が必要である。そのためにその前処理に時間と手間がかかる。
直接PCR法とタイピング方法を結びつけたときに、タイピングを目的とする複数のSNP部位について同時に増幅を行なうような自動化システムはこれまで構築されていなかった。
タイピング工程はインベーダ(登録商標)法やタックマン(登録商標)PCR法を使用することができる。その場合、タイピング試薬はインベーダ(登録商標)試薬又はタックマン(登録商標)PCR試薬である。
The typing system that has already been constructed requires a small amount of DNA to be initially collected in order to amplify a plurality of SNP regions to be typed by the PCR method. It is necessary to perform a pre-processing for extracting the. Therefore, it takes time and labor for the preprocessing.
Until now, no automated system has been constructed that simultaneously amplifies a plurality of SNP sites intended for typing when the direct PCR method and the typing method are combined.
The invader (registered trademark) method and the Tuckman (registered trademark) PCR method can be used for the typing process. In that case, the typing reagent is an Invader (registered trademark) reagent or a Tuckman (registered trademark) PCR reagent.
図13は本発明の反応容器を遺伝子多型診断用試薬キットとして使用して遺伝子多型を検出する際の検出方法を概略的に示したものである。ここでは、増幅工程にはPCR法、タイピング工程にはインベーダ(登録商標)法を使用するものとして説明する。
PCR工程では血液などの生体サンプル2にPCR反応試薬4を添加するか、逆にPCR反応試薬4に生体サンプル2を添加する。
FIG. 13 schematically shows a detection method when a genetic polymorphism is detected using the reaction container of the present invention as a genetic polymorphism diagnostic reagent kit. Here, it is assumed that the PCR method is used for the amplification step and the Invader (registered trademark) method is used for the typing step.
In the PCR process, the
PCR反応試薬4は予め調整されたものであり、測定しようとするSNP部位のための複数のプライマーを含み、それにpHを調整するためのpH緩衝液、4種類のデオキシリボヌクレオチド類、熱安定性合成酵素、及びMgCl2、KCl等の塩類などの必要な試薬が添加されている。その他に、界面活性剤や蛋白などの物質を必要に応じて添加することができる。本発明で用いることのある増幅工程のPCR法は、目的とする複数のSNP部位を同時に増幅させるものである。生体サンプルは核酸抽出操作を施しているものであってもよく、核酸抽出操作を施していないものであってもよい。核酸抽出操作を施していない生体サンプルから直接PCR法によりそれらのSNP部位を含む複数のゲノムDNAを増幅させる場合には、それらのSNP部位のための複数のプライマーを含む遺伝子増幅反応試薬を生体サンプルに作用させ、サンプル2と混合したときに25℃でのpHが8.5−9.5となる条件下でPCR反応を起こさせる。
The
pH緩衝液は、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンと塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸の組合せのほか、種々のpH緩衝液を使用することができる。pH調整された緩衝液は、PCR反応試薬の中で10mMから100mMの間の濃度で使用するのが好ましい。
プライマーはPCR反応によるDNA合成の開始点として働くオリゴヌクレオチドをいう。プライマーは合成したものであってもよく、生物界から単離したものであってもよい。
As the pH buffer solution, various pH buffer solutions can be used in addition to a combination of tris (hydroxymethyl) aminomethane and a mineral acid such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid. The pH-adjusted buffer is preferably used at a concentration between 10 mM and 100 mM in the PCR reaction reagent.
A primer refers to an oligonucleotide that serves as a starting point for DNA synthesis by a PCR reaction. The primer may be synthesized or may be isolated from the living world.
合成酵素はプライマー付加によるDNA合成用の酵素であり、化学合成系も含む。適切な合成酵素としては、E.coliのDNAポリメラーゼI、E.coliのDNAポリメラーゼのクレノーフラグメント、T4DNAポリメラーゼ、TaqDNAポリメラーゼ、T.litoralis DNAポリメラーゼ、TthDNAポリメラーゼ、PfuDNAポリメラーゼ、Hot Start Taq ポリメラーゼ、KOD DNAポリメラーゼ、EX TaqDNAポリメラーゼ、逆転写酵素などがあるが、これらに限定されるものではない。「熱安定性」は、高温下、好ましくは65−95℃でもその活性を保持する化合物の性質を意味する。 Synthetic enzymes are enzymes for DNA synthesis by primer addition and include chemical synthesis systems. Suitable synthases include E. coli. DNA polymerase I, E. coli Klenow fragment of DNA polymerase of E. coli, T4 DNA polymerase, Taq DNA polymerase, T. Examples include, but are not limited to, litoralis DNA polymerase, Tth DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, Hot Start Taq polymerase, KOD DNA polymerase, EX Taq DNA polymerase, and reverse transcriptase. “Thermal stability” means the property of a compound that retains its activity at elevated temperatures, preferably at 65-95 ° C.
PCR工程では、生体サンプル2とPCR反応試薬4との混合液を所定の温度サイクルに従ってPCR反応を行なわせる。PCR温度サイクルは、変性、プライマー付着(アニーリング)及びプライマー伸長の3工程を含み、そのサイクルを繰り返すことによりDNAを増幅させる。各工程の一例は、変性工程が94℃で1分間、プライマー付着工程が55℃で1分間、プライマー伸長が72℃で1分間である。生体サンプルはゲノム抽出操作を施したものであってもよいが、ここではゲノム抽出操作を施していないものを使用する。ゲノム抽出操作を施していない生体サンプルであっても、PCR温度サイクルの高温下でDNAが血球や細胞から遊離し、PCR反応に必要な試薬がDNAに接触して反応が進む。
In the PCR step, a PCR reaction is performed on the mixture of the
PCR反応終了後、タイピング試薬としてインベーダ(登録商標)試薬6が添加される。インベーダ(登録商標)試薬6には蛍光を発するフレット(FRET)プローブ及びクリベース(Cleavase:構造特異的DNA分解酵素)が含まれている。フレットプローブはゲノムDNAと全く無関係な配列をもつ蛍光標識オリゴであり、SNPの種類によらず配列は共通であることが多い。 After completion of the PCR reaction, Invader (registered trademark) reagent 6 is added as a typing reagent. The Invader (Registered Trademark) reagent 6 includes a fluorescent (FRET) probe and a chestnut (Cleavase: structure-specific DNA degrading enzyme). A fret probe is a fluorescently labeled oligo having a sequence completely unrelated to genomic DNA, and the sequence is often common regardless of the type of SNP.
次に、インベーダ(登録商標)試薬6が添加された反応液を複数のプローブ配置部8に添加して反応をさせる。各プローブ配置部8には、複数のSNP部位のそれぞれに対応してインベーダ(登録商標)プローブとレポータープローブが個別に保持されており、反応液がインベーダ(登録商標)プローブと反応し、そのレポータープローブに対応するSNPが存在すれば蛍光を発する。
Next, the reaction solution to which the Invader (registered trademark) reagent 6 is added is added to the plurality of
インベーダ(登録商標)法については、特許文献3の段落[0032]から[0034]に詳しく記載されている。
各レポータープローブはそれに対応したSNPの塩基に応じて2種類のものが用意されており、そのSNPがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを判別することができる。
The Invader (registered trademark) method is described in detail in paragraphs [0032] to [0034] of Patent Document 3.
Each reporter probe is prepared in two types according to the corresponding SNP base, and it can be determined whether the SNP is a homozygote or a heterozygote.
タイピング工程で使用するインベーダ(登録商標)法は、アレル特異的オリゴとタイピング対象のSNPを含むDNAとをハイブリダイゼーションすることによりSNP部位をタイピングする方法であり、タイピング対象のSNPを含むDNAと、タイピング対象のSNPのそれぞれのアレルに特異的な2種類のレポータープローブ及び1種類のインベーダ(登録商標)プローブと、DNAの構造を認識して切断するという特殊なエンドヌクレアーゼ活性を有する酵素とを用いる方法である(特許文献3参照。)。 The Invader (registered trademark) method used in the typing step is a method of typing an SNP site by hybridizing an allele-specific oligo and a DNA containing the SNP to be typed, and a DNA containing the SNP to be typed, Two types of reporter probes and one type of Invader (registered trademark) specific to each allele of the SNP to be typed and an enzyme having a special endonuclease activity for recognizing and cleaving the DNA structure are used. It is a method (refer patent document 3).
本発明の反応容器処理装置では、蛍光検出部が励起光源として発光素子を備え、その発光素子を連続発光よりも発光強度を高めるように点滅点灯させながら蛍光を検出するようにしたので、蛍光検出の感度が上がり、通常であれば十分な蛍光強度が得られるまで長時間を待たなければならない反応の測定も短時間で行なうことができる。
また、発光素子として発光強度の大きい高価な素子を使用しなくても、連続発光に替えて点滅点灯させることにより発光強度を高めるので、この反応容器処理装置を小型で安価に実現することができる。
In the reaction container processing apparatus according to the present invention, the fluorescence detection unit includes a light emitting element as an excitation light source, and the light emission element detects the fluorescence while blinking and lighting so that the emission intensity is higher than continuous light emission. Therefore, it is possible to perform a measurement of a reaction that has to wait for a long time until a sufficient fluorescence intensity is obtained.
Further, even if an expensive element having a large light emission intensity is not used as the light emitting element, the light emission intensity is increased by blinking and lighting instead of continuous light emission, so that the reaction vessel processing apparatus can be realized in a small size and at a low cost. .
高価な蛍光試薬を多く使用する必要もないので、反応容器の反応部を蛍光標識する場合には反応容器を安価に提供することができる。
励起光源として発光素子を使用するので反応容器処理装置の小型化に寄与することができ、発光素子としてLEDを使用すればよりより低コスト化に寄与することができる。
Since it is not necessary to use many expensive fluorescent reagents, the reaction vessel can be provided at low cost when the reaction part of the reaction vessel is fluorescently labeled.
Since a light emitting element is used as an excitation light source, it can contribute to size reduction of the reaction vessel processing apparatus, and if an LED is used as the light emitting element, it can contribute to further cost reduction.
図2は本発明の反応容器処理装置で使用する反応容器の第1の例である。(A)は正面図、(B)は平面図である。
平板状の基板10の同じ側に試薬収容部14及び反応液よりも比重の低い不揮発性液体を収容した不揮発性液体収容部16が凹部として形成されている。
FIG. 2 is a first example of a reaction vessel used in the reaction vessel treatment apparatus of the present invention. (A) is a front view, (B) is a plan view.
On the same side of the
反応液よりも比重の低い不揮発性液体としては、ミネラルオイル(鉱油)、植物油、動物油、シリコーンオイル又はジフェニルエーテルなどを用いることができる。ミネラルオイルはペトロラタムから蒸留により得られる液体の炭化水素混合物であり、流動パラフィン、流動ペトロラタム、ホワイト油などとも呼ばれ、低比重の軽油も含む。動物油としてはタラの肝油、オヒョウ油、ニシン油、オレンジラフィー油又はサメの肝油などを用いることができる。また、植物油としてはカノーラ油、扁桃油、綿実油、トウモロコシ油、オリーブ油、ピーナツ油、ベニバナ油、ゴマ油、大豆油などを用いることができる。 As the non-volatile liquid having a specific gravity lower than that of the reaction liquid, mineral oil (mineral oil), vegetable oil, animal oil, silicone oil, diphenyl ether, or the like can be used. Mineral oil is a liquid hydrocarbon mixture obtained by distillation from petrolatum and is also called liquid paraffin, liquid petrolatum, white oil, etc., and also includes low specific gravity light oil. Examples of animal oils include cod liver oil, halibut oil, herring oil, orange luffy oil, and shark liver oil. As the vegetable oil, canola oil, tonsil oil, cottonseed oil, corn oil, olive oil, peanut oil, safflower oil, sesame oil, soybean oil, and the like can be used.
実施例では、不揮発性液体としてはミネラルオイルを使用し、以後、不揮発性液体収容部をミネラルオイル収容部と称す。基板10の同じ側にはさらに、反応部18も形成されている。
試薬収容部14とミネラルオイル収容部16はフィルム20で封止されており、試薬とミネラルオイルをノズルで吸入して他の場所に移送する際には、そのフィルム20を取り除いてノズルで吸入するか、又はそのフィルム20をノズルで貫通可能なものとしておいてノズルを貫通させてノズルで吸入する。そのようなフィルム20は、例えばアルミニウム箔、アルミニウムとPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムなどの樹脂フィルムとの積層膜などであり、容易に剥がれないように融着や接着により貼りつけられている。
基板10の表面は、フィルム20上から、試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及び反応部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。
In the embodiment, mineral oil is used as the non-volatile liquid, and hereinafter, the non-volatile liquid container is referred to as a mineral oil container. A
The
The surface of the
この反応容器の具体的な用途の一例は、PCR反応によりDNAを増幅させたサンプル反応液を注入し、インベーダ(登録商標)反応によりSNPを検出する遺伝子多型診断用試薬キットとなったものである。図2を参照して、その遺伝子多型診断用試薬キットとしての実施例を詳細に説明する。
平板状の基板10の同じ側にサンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、及びミネラルオイル収容部16が凹部として形成されている。基板10の同じ側にはさらに、複数のプローブ配置部18も形成されている。
An example of a specific use of this reaction vessel is a polymorphism diagnostic reagent kit for injecting a sample reaction solution obtained by amplifying DNA by PCR reaction and detecting SNP by Invader (registered trademark) reaction. is there. With reference to FIG. 2, the Example as the reagent kit for a genetic polymorphism diagnosis is demonstrated in detail.
On the same side of the
サンプル注入部12はPCR反応によりDNAを増幅させた生体サンプル反応液が注入されるものであるが、使用前の状態ではまだサンプルが注入されない空の状態で提供される。タイピング試薬収容部14は複数の多型部位に対応して調製されたタイピング試薬を10〜300μL収容しており、ミネラルオイル収容部16は反応液の蒸発を防ぐためのミネラルオイルを20〜300μL収容しており、これらのタイピング試薬収容部14とミネラルオイル収容部16はノズルで貫通可能なフィルム20で封止されている。
The
各プローブ配置部18は複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持しており、ミネラルオイル収容部16からのミネラルオイルが分注されたときにそのミネラルオイルを保持できる凹部となっている。各プローブ配置部18の凹部の大きさは、例えば直径が100μm〜2mm、深さが50μm〜1.5mmの円形である。
Each
基板10の表面は、フィルム20上から、サンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及びプローブ配置部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。このシール材22もアルミニウム箔、アルミニウムとPETフィルムなどの樹脂との積層膜などであるが、貼りつけ強度はフィルム20よりは弱く、粘着剤などにより剥離可能な程度に貼りつけられている。
The surface of the
基板10は底面側から蛍光を測定するために、低自蛍光性(それ自身からの蛍光発生が少ない性質のこと)で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されている。基板10の厚さは0.3〜4mm、好ましくは1〜2mmである。低自蛍光性の観点から基板10の厚さは薄い方が好ましい。
In order to measure fluorescence from the bottom surface side, the
この実施例の反応容器の使用方法を示す。
図3に示されるように、使用時にシール材22が剥がされる。タイピング試薬収容部14とミネラルオイル収容部16を封止しているフィルム20は剥がされないでそのまま残っている。
サンプル注入部12に外部でPCR反応によりDNAが増幅されたサンプル反応液24がピペット26などにより2〜20μL注入される。その後、この反応容器が検出装置に装着される。
The usage method of the reaction container of this Example is shown.
As shown in FIG. 3, the
2 to 20 μL of a
検出装置において、図4に示されるように、ノズル28がフィルム20を貫通してタイピング試薬収容部14に挿入されてタイピング試薬が吸入され、タイピング試薬はそのノズル28によりサンプル注入部12に移送される。サンプル注入部12ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、サンプル反応液とタイピング試薬が混合される。
In the detection apparatus, as shown in FIG. 4, the
その後、サンプル反応液とタイピング試薬との反応液がノズル28により各プローブ配置部18へ0.5〜4μLずつ分注される。各プローブ配置部18にはノズル28によりミネラルオイル収容部16からミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注される。プローブ配置部18へのミネラルオイルの分注は、プローブ配置部18への反応液の分注前であってもよい。各プローブ配置部18ではミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注されて、そのミネラルオイルが反応液の表面を被い、検出装置のタイピング反応温度制御部での加熱を伴なうタイピング反応時間中の反応液の蒸発を防止する。
各プローブ配置部18では反応液がプローブと反応して所定のSNPがあればそのプローブから蛍光が発せられる。蛍光は基板10の裏面側から励起光を照射することにより検出する。
Thereafter, the reaction solution of the sample reaction solution and the typing reagent is dispensed by the
In each
図5は反応容器の第2の実施例である。(A)は正面図、(B)は平面図、(C)は(B)のX−X線位置での拡大断面図である。
この反応容器は核酸抽出操作を施していない生体サンプルをサンプルとして注入し、PCR反応によるDNAの増幅と、インベーダ(登録商標)反応によるSNP検出を共に行なうものである。ただし、核酸抽出操作を施している生体サンプルを注入してもよい。
FIG. 5 shows a second embodiment of the reaction vessel. (A) is a front view, (B) is a plan view, and (C) is an enlarged cross-sectional view at the position XX of (B).
In this reaction vessel, a biological sample that has not been subjected to nucleic acid extraction operation is injected as a sample, and DNA amplification by PCR reaction and SNP detection by Invader (registered trademark) reaction are both performed. However, a biological sample subjected to nucleic acid extraction operation may be injected.
平板状の基板10aの同じ側に、図2の実施例と同じサンプル注入部12、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16、及び複数のプローブ配置部18が形成されている。この反応容器では、さらに遺伝子増幅試薬収容部30、PCR終了液注入部31、及び増幅反応部32が基板10aの同じ側に形成されている。
On the same side of the
遺伝子増幅試薬収容部30も基板10aに凹部として形成され、複数の多型部位それぞれを挟んで結合する複数のプライマーを含む遺伝子増幅試薬を収容している。遺伝子増幅試薬収容部30はタイピング試薬収容部14及びミネラルオイル収容部16とともに、ノズルで貫通可能なフィルム20で封止されている。遺伝子増幅試薬収容部30にはPCR反応試薬が2〜300μL収容されている。タイピング試薬収容部14には図2の実施例と同様に、タイピング試薬が10〜300μL収容されており、ミネラルオイル収容部16には20〜300μLのミネラルオイルが収容されている。
The gene amplification
PCR終了液注入部31は増幅反応部32でPCR反応を終了した反応液とタイピング試薬とを混合するためのもので、基板10aに凹部として形成され、使用前の状態では空の状態で提供される。
増幅反応部32はPCR反応試薬とサンプルとの混合液に対して遺伝子増幅反応を行なわせるものである。
The PCR end
The
増幅反応部32の部分の断面を拡大して図6に示す。図6は図5のY−Y線位置での断面図である。図6に示されるように、増幅反応部32の液分注用ポート34a,34bはノズル28の先端形状に対応した形状の開口36a,36bをもち、ノズル28の先端に密着できるようにPDMS(ポリジメチルシロキサン)やシリコーンゴムなどの弾性素材で構成されている。
FIG. 6 shows an enlarged cross section of the
増幅反応部32は熱伝導率をよくするためにその部分の基板10aの下面側が、図5(C)、図6に示されるように肉厚が薄くなっている。その部分の肉厚は、例えば0.2〜0.3mmである。
サンプル注入部12は、この実施例では核酸抽出操作を施していない生体サンプルが注入されるが、使用前の状態ではまだサンプルが注入されない空の状態で提供される。
In order that the
In this embodiment, the
図2の実施例と同じく、タイピング試薬収容部14は複数の多型部位に対応して調製されたタイピング試薬を収容しており、ミネラルオイル収容部16は反応液の蒸発を防ぐためのミネラルオイルを収容している。
各プローブ配置部18も図2の実施例と同じく、複数の多型部位のそれぞれに対応して蛍光を発するプローブを個別に保持しており、ミネラルオイル収容部16からのミネラルオイルが分注されたときにそのミネラルオイルを保持できる凹部となっている。
As in the embodiment of FIG. 2, the typing
Similarly to the embodiment of FIG. 2, each
基板10aの表面は、フィルム20上から、サンプル注入部12、PCR終了液注入部31、タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16、遺伝子増幅試薬収容部30、増幅反応部32及びプローブ配置部18を被う大きさの剥離可能なシール材22で被われている。フィルム20とシール材22の材質及びその貼りつけ方法は図2の実施例と同じである。
基板10aも底面側から蛍光を測定するために、低自蛍光性で光透過性の樹脂、例えばポリカーボネートなどの素材で形成されている。基板10の厚さは1〜2mmである。
The surface of the
The
この実施例の反応容器の使用方法を示す。
図7に示されるように、使用時にシール材22が剥がされる。タイピング試薬収容部14、ミネラルオイル収容部16及び遺伝子増幅試薬収容部30を封止しているフィルム20は剥がされないでそのまま残っている。
サンプル注入部12にサンプル25がピペット26などにより0.5〜2μL注入される。図2の実施例では、注入されるサンプルは外部でPCR反応によりDNAが増幅されたサンプル反応液であるが、この実施例で注入されるサンプルは核酸抽出操作を施していない生体サンプル、例えば血液である。サンプルは核酸抽出操作を施した生体サンプルであってもよい。サンプル注入後、この反応容器が検出装置に装着される。
The usage method of the reaction container of this Example is shown.
As shown in FIG. 7, the
0.5 to 2 μL of
検出装置において、図8に示されるように、ノズル28がフィルム20を貫通して遺伝子増幅試薬収容部30に挿入されてPCR反応試薬が吸入され、PCR反応試薬はそのノズル28によりサンプル注入部12に2〜20μL移送される。サンプル注入部12ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、サンプル反応液とPCR反応試薬が混合されてPCR反応液となる。
In the detection apparatus, as shown in FIG. 8, the
次に、図6(A)に示されるように、そのPCR反応液がノズル28により増幅反応部32へ注入される。すなわち、ノズル28が増幅反応部32の一方のポート34aに挿入されてそのPCR反応液38が注入され、続いて増幅反応部32での反応中にPCR反応液38が蒸発するのを防ぐために、ポート34a,34bにノズル28によりミネラルオイル40が注入されてポート34a,34bでのPCR反応液38の表面がミネラルオイル40で被われる。
Next, as shown in FIG. 6A, the PCR reaction solution is injected into the
PCR反応終了後、PCR反応液がノズル28により回収されるが、このとき回収を容易にするために、図6(B)に示されるように、増幅反応部32の一方のポート34aからミネラルオイル40が注入される。反応終了後のPCR反応液38aは他方のポート34bに押しやられる。そこで、そのノズル28が挿入され、PCR反応液38aがノズル28に吸入される。ポート34a,34bはその開口36a,36bの形状がノズル28の形状に合わせて形成され、かつ弾性素材で形成されているので、ノズル28がポート34a,34bに密着して液漏れを防ぎ、PCR反応液の注入と回収の操作が容易である。
ノズル28により増幅反応部32から回収された反応終了後のPCR反応液38aはPCR終了液注入部31に移送されて注入される。
After completion of the PCR reaction, the PCR reaction solution is recovered by the
The
次に、ノズル28がフィルム20を貫通してタイピング試薬収容部14に挿入されてタイピング試薬が吸入され、タイピング試薬はそのノズル28によりPCR終了液注入部31に移送されて注入される。PCR終了液注入部31ではノズル28による吸入と吐出が繰り返されることにより、PCR反応液とタイピング試薬が混合される。
Next, the
その後、PCR反応液とタイピング試薬との反応液がノズル28により各プローブ配置部18へ0.5〜4μLずつ分注される。各プローブ配置部18にはノズル28によりミネラルオイル収容部16からミネラルオイルが0.5〜10μLずつ分注される。プローブ配置部18へのミネラルオイルの分注は、プローブ配置部18への反応液の分注前であってもよい。各プローブ配置部18ではミネラルオイルが反応液の表面を被い、検出装置のタイピング反応温度制御部での加熱を伴なうタイピング反応時間中の反応液の蒸発を防止する。
各プローブ配置部18では反応液がプローブと反応して所定のSNPがあればそのプローブから蛍光が発せられる。蛍光は基板10の裏面側から励起光を照射することにより検出する。
Thereafter, the reaction solution of the PCR reaction solution and the typing reagent is dispensed by the
In each
以下、各反応試薬の組成を示して、本発明を詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
PCR反応試薬は既知のものであり、例えば特許文献3の段落[0046]に記載されているような、プライマー、DNAポリメラーゼ及びTaqStart (CLONTECH Laboratories社製)を含む反応試薬を使用することができる。また、PCR反応試薬にはAmpDirect(島津製作所製)が混入されていてもよい。プライマーは、例えば、特許文献3の表1に記載されているSNP ID1〜20、配列番号を1〜40などを使用することができる。
Hereinafter, although the composition of each reaction reagent is shown and the present invention is described in detail, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.
PCR reaction reagents are known, and for example, reaction reagents including primers, DNA polymerase, and TaqStart (manufactured by CLONTECH Laboratories) as described in paragraph [0046] of Patent Document 3 can be used. In addition, AmpDirect (manufactured by Shimadzu Corporation) may be mixed in the PCR reaction reagent. As the primer, for example,
タイピング試薬としてインベーダ(登録商標)試薬を使用する。そのインベーダ(登録商標)試薬としては、インベーダ(登録商標)アッセイキット(Third Wave Technology社製)を使用する。例えば、シグナルバッファー、フレットプローブ、構造特異的DNA分解酵素及びアレル特異的プローブを特許文献3の段落[0046]に記載されているような濃度に調製されたものである。 Invader (registered trademark) reagent is used as a typing reagent. As the Invader (registered trademark) reagent, an Invader (registered trademark) assay kit (manufactured by Third Wave Technology) is used. For example, a signal buffer, a fret probe, a structure-specific DNA degrading enzyme, and an allele-specific probe are prepared at concentrations as described in paragraph [0046] of Patent Document 3.
図9は上記の反応容器を試薬キットとして用い、生体サンプルのSNPを検出するための簡易型反応容器処理装置に本発明を適用した一実施例を示したものである。
装置内にヒータとして上下に一対のヒートブロック60と62が配置されている。反応容器装着部は下側ヒートブロック60上に図2又は図5に示された反応容器41がスライドして所定の位置に位置決めされる案内部が形成されていることにより、構成されている。反応容器装着部には反応容器41にサンプルが注入されたものが5枚平行に並べて設置される。これらのヒートブロック60,62は、矢印で示されるY方向に移動することができる。
FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention is applied to a simple reaction container processing apparatus for detecting SNP of a biological sample using the above reaction container as a reagent kit.
A pair of heat blocks 60 and 62 are arranged vertically as heaters in the apparatus. The reaction vessel mounting portion is configured by forming a guide portion on the
下側のヒートブロック60は遺伝子増幅反応部32の温度を所定の温度サイクルになるように制御する増幅反応温度制御部を構成している。また、両ヒートブロック60,62によりプローブ配置部18の温度をDNAとプローブとを反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部を備えている。増幅反応温度制御部とタイピング反応温度制御部は、図1ではそれぞれ符号120,110で示されている。増幅反応温度制御部の温度は、例えば94℃、55℃及び72℃の3段階にその順に変化させられ、そのサイクルが繰り返されるように設定されている。タイピング反応温度制御部の温度は、例えば63℃に設定されている。
The
図10に示されるように、タイピング反応温度制御部を構成する上側のヒートブロック62はプローブ配置部に対応する位置にのみ開口150をもち、下側のヒートブロック60でタイピング反応温度制御部を構成する部分もプローブ配置部に対応する位置にのみ開口152をもっている。ヒートブロック62上にはタイピング反応温度制御部カバー154が被せられており、そのカバー154にもヒートブロック62の開口150の位置にのみ開口156が開けられている。開口150,156を介してノズル28で反応容器41のプローブ配置部へ反応液を分注することができる。
As shown in FIG. 10, the
図9に戻って説明すると、ノズル28による液の移送や吸入、吐出を行なうために、分注部としてX方向、Y方向及びZ方向に移動する送液アーム66が設けられており、送液アーム66はノズル28を備えている。分注部は図1では符号112で示されている。
Returning to FIG. 9, in order to transfer, suck, and discharge the liquid by the
図11はノズル28の先端部を表わしたものである。ノズル28はその先端に使い捨て可能なチップ70が着脱可能に装着される。(A)はノズル28にチップ70が装着されていない状態、(B)はノズル28にチップ70が装着された状態を表わしている。ノズル28はチップ70内への液の吸入と吐出を行なう。そのため、ノズル28はその先端にチップ70を装着する外形寸法をもつ装着部28aと、その装着部28aの先端にあって、分注する液と接触しない長さで装着部28aよりも外形寸法の小さい突出部28bとを備えている。
FIG. 11 shows the tip of the
図10に示されるように、ヒートブロック60の下部には蛍光検出を行なう蛍光検出部64が配置されており、蛍光検出部64は反応容器41の下面側からヒートブロック60の開口152を介してプローブ配置部に励起光を照射し、反応容器41の下面側でヒートブロック60の開口152を介してプローブ配置部からの蛍光を検出する。蛍光検出部64は図9の矢印X方向に移動してブローブ配置部18からの蛍光を検出する。反応容器装着部によるプローブ配置部18のY方向移動と、蛍光検出部64のX方向移動により各ブローブでの蛍光検出を行なう。
As shown in FIG. 10, a
図9に戻って説明すると、ヒートブロック60,62、蛍光検出部64及び送液アーム66の動作を制御するために、それらの近くに制御部118が配置されている。制御部118はCPUを備えて、動作のためのプログラムを保持している。制御部118はヒートブロック60,62により実現されるタイピング反応温度制御部110や増幅反応温度制御部120の温度制御、蛍光検出部64の検出動作、及び分注部112の送液アーム66の分注動作を制御する。
反応容器41として図2の反応容器のように遺伝子増幅反応部を備えていないものを使用する場合には、遺伝子増幅反応部の温度を制御する増幅反応温度制御部は必要ではなく、制御部118も増幅反応温度制御部の温度制御のための機能を備える必要がない。
Returning to FIG. 9, in order to control the operations of the heat blocks 60 and 62, the
When using a
図12は蛍光検出部64を詳細に示したものである。ヒートブロック60,62及びカバー154の図示は省略している。プローブ配置部18にはインベーダ(登録商標)プローブに対応したSNPの有無を検出するために、そのSNPの塩基に応じたレポータプローブが保持されており、レポータプローブは蛍光体で標識されている。
各プローブ配置部18にはインベーダ(登録商標)プローブと反応させるための反応液170が分注され、反応中に反応液が蒸発するのを防ぐために反応液170の表面はミネラルオイル40で被われている。
FIG. 12 shows the
Each
蛍光検出部64は励起光照射部と蛍光受光部を備えた光学ユニットを構成している。標識蛍光体からの蛍光を検出するために、励起光源としてLED92を備え、そのLED92の発光を励起光として反応容器41のプローブ配置部18の底面に集光して照射する一対のレンズ94,96とダイクロイックミラー98を備えている。また、LED92の発光のうち488nmの光を選択して励起光とするためのフィルタ94も備えている。レンズ94はLED92からの励起光を集光して平行光にするものであり、レンズ96は平行にされダイクロイックミラー98で反射された励起光を反応容器41の底面に収束させて照射する対物レンズである。
The
対物レンズ96はまた、反応容器41から発生する標識蛍光体からの蛍光を集光するレンズとしても作用する。ダイクロイックミラー98は488nmの励起光を反射し、525nmの蛍光を透過させるように波長特性が設定されている。ダイクロイックミラー98の透過光(蛍光)の光路上には励起光成分を除去し、蛍光成分を透過させるフィルタ99が配置されている。そのフィルタ99を透過した光路上には集光レンズ102が配置され、その集光レンズ102により集光された蛍光が光検出器104に導かれる。光検出器104としては、光電子増倍管やフォトダイオードなどを使用する。
LED92、レンズ94、フィルタ95、ダイクロイックミラー98及びレンズ96が励起光照射部を構成し、レンズ96、ダイクロイックミラー98、フィルタ99、及びレンズ102が蛍光受光部を構成している。
The
The
蛍光検出部64の蛍光検出動作は制御部118により制御される。LED92は点滅点灯するように制御される。蛍光検出部64の動作中は、LED92が点滅点灯させられた状態でこの光学ユニットが反応容器41に対して相対的に走査させられる。光軸が反応容器41のプローブ配置部18の下にきたときに光検出器104の検出信号がサンプルホールドされる。
The fluorescence detection operation of the
ここでは1種類の蛍光を検出する場合を示しているが、検出する蛍光波長の異なる2台の光学ユニットによる2種類の蛍光検出により、各プローブ配置位置に固定されたインベーダ(登録商標)プローブに対応したSNPの有無と、そのSNPがホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを検知することができる。さらに、3種類以上の蛍光を検出する必要がある場合には、同様にして3種類以上の蛍光を検出することができる。
標識蛍光体としては、FAM、Redmond Red、ROX、VIC、TAMRAなどを使用することができる。
Here, a case where one type of fluorescence is detected is shown, but two types of fluorescence detection by two optical units having different fluorescence wavelengths to be detected are performed on an Invader (registered trademark) probe fixed at each probe arrangement position. The presence or absence of the corresponding SNP and whether the SNP is a homozygote or a heterozygote can be detected. Furthermore, when it is necessary to detect three or more types of fluorescence, it is possible to detect three or more types of fluorescence in the same manner.
As the labeling phosphor, FAM, Redmond Red, ROX, VIC, TAMRA, or the like can be used.
本発明は種々の化学反応の測定のほか、例えば遺伝子解析の研究や臨床分野において、種々の自動分析に利用することができ、例えば、人間を初めとして、動物や植物のゲノムDNAの多型、特にSNP(一塩基多型)を検出することができ、さらにその結果を用いて病気罹患率の診断や、投与薬剤の種類と効果及び副作用との関係などの診断のほか、動物や植物の品種判定、感染症診断(感染菌の型判定)などを行なうのにも利用することができる。 In addition to measurement of various chemical reactions, the present invention can be used for various automatic analyzes in, for example, genetic analysis research and clinical fields. For example, polymorphisms of genomic DNA of animals and plants including humans, In particular, SNPs (single nucleotide polymorphisms) can be detected, and the results are used to diagnose disease morbidity, diagnose the relationship between the type and effect of drugs, and side effects, as well as animal and plant varieties. It can also be used for determination, infectious disease diagnosis (type determination of infecting bacteria), and the like.
2 サンプル
4 PCR反応試薬
6 インベーダ(登録商標)試薬
8 プローブ配置部
10,10a 基板
12 サンプル注入部
14 タイピング試薬収容部
16 ミネラルオイル収容部
18 プローブ配置部
20 フィルム
22 シール材
28 ノズル
28a チップ装着部
28c 突出部
30 遺伝子増幅試薬収容部
31 PCR終了液注入部
32 遺伝子増幅反応部
41 反応容器
60,62 ヒートブロック
64 蛍光検出部
66 送液アーム
70 チップ
92 LED
94,96,102 レンズ
104 光検出器
110 タイピング反応温度制御部
112 分注部
116 チップ位置センサ部
118 制御部
2
94, 96, 102
Claims (3)
ノズルによる吸引及び吐出のための機構を備えて液を移送して分注する分注部と、
前記プローブ配置部に対応する位置にのみ開口をもつヒートブロックを備え、該ヒートブロックにより前記プローブ配置部の温度をサンプルのゲノムDNAと前記タイピング試薬との反応液を前記プローブ配置部のプローブと反応させる温度に制御するタイピング反応温度制御部と、
前記ヒートブロックの前記開口を介して前記プローブ配置部に励起光を照射し、前記プローブ配置部からの蛍光を前記ヒートブロックの前記開口を介して検出する蛍光検出部と、
前記蛍光検出部の検出動作、前記分注部の分注動作、及び前記タイピング反応温度制御部の温度制御を少なくとも制御する制御部と、を少なくとも備え、
前記蛍光検出部は励起光源としてLED又はLDからなる発光素子を備え、その発光素子を連続発光よりも発光強度を高めるように点滅点灯させながら蛍光を検出するようにしたことを特徴とする反応容器処理装置。 At least one reaction part formed on a flat substrate for causing the sample to react, and at least one reagent housed in the substrate as a recess and used for the sample reaction and sealed with a film And a plurality of probe placement portions each holding a probe that emits fluorescence corresponding to each of a plurality of polymorphic sites, including at least a typing reagent storage portion as the reagent storage portion. A reaction vessel mounting part for mounting a reaction vessel for genetic polymorphism diagnosis ;
A dispensing unit that includes a mechanism for suction and discharge by a nozzle and transfers and dispenses the liquid;
A heat block having an opening only at a position corresponding to the probe placement portion is provided, and the temperature of the probe placement portion is reacted with the probe of the probe placement portion with the reaction solution of the genomic DNA of the sample and the typing reagent by the heat block. A typing reaction temperature controller that controls the temperature to be
Irradiating the probe placement unit with excitation light through the opening of the heat block, and detecting fluorescence from the probe placement unit through the opening of the heat block ;
The detection operation of the fluorescence detection unit, the dispensing part of the dispensing operation, and comprises at least a control unit for controlling at least the temperature control of the typing reaction temperature control unit,
The fluorescence detection unit includes a light emitting element composed of an LED or an LD as an excitation light source, and detects the fluorescence while the light emitting element is blinking and lit so as to increase the light emission intensity than continuous light emission. Processing equipment.
該反応容器処理装置は前記増幅反応部の温度を前記サンプルと遺伝子増幅試薬との反応液内でDNAを増幅させる遺伝子増幅のための温度に制御する増幅反応温度制御部をさらに備え、
前記制御部は前記増幅反応温度制御部の温度制御も行なう請求項1に記載の反応容器処理装置。 A gene amplification reagent containing a gene amplification reagent containing a plurality of primers that bind to each of a plurality of polymorphic sites and a mixture of the gene amplification reagent and the sample; A reaction vessel for diagnosis of genetic polymorphism further comprising an amplification reaction part for performing
The reaction vessel processing apparatus further includes an amplification reaction temperature control unit that controls the temperature of the amplification reaction unit to a temperature for gene amplification that amplifies DNA in the reaction solution of the sample and the gene amplification reagent,
The reaction vessel processing apparatus according to claim 1 , wherein the control unit also performs temperature control of the amplification reaction temperature control unit.
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