JP5278481B2 - Qualitative reaction specimen - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医療現場において使用されうる試験片に関する。具体的には、基材と、該基材に設けた検出領域および該検出領域内に配設された少なくとも2種類以上の生理活性物質がそれぞれ固定された生理活性物質固定領域を含む試験片であって、少なくとも異なる2種類の生理活性物質固定領域同士が隣接、および/または生理活性物質固定領域と、検出物質が固定された検出物質固定領域とが隣接した試験片およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a test piece that can be used in a medical field. Specifically, a test piece including a base material, a detection region provided on the base material, and a physiologically active substance fixing region in which at least two or more types of physiologically active substances provided in the detection region are fixed. The present invention relates to a test piece in which at least two different types of physiologically active substance immobilization regions are adjacent to each other and / or a physiologically active substance immobilization region is adjacent to a detection substance immobilization region to which a detection substance is immobilized, and a method for manufacturing the test piece.
近年、ゲノムシークエンシングの進展により各生物のゲノムの全塩基配列が明らかにされつつある中、この結果を有効に利用する技術が望まれている。
核酸マイクロアレイは複数の遺伝子を同時に解析できる技術であり、塩基配列決定法のみではなく、遺伝子の発現量や多型などを効率よく調べる方法として開発され、テーラーメイド医療、菌類などの生物学的分類の特定および疾病の診断などへの応用が展開されている。
In recent years, with the progress of genome sequencing, the entire base sequence of the genome of each organism is being clarified, and a technique for effectively utilizing this result is desired.
Nucleic acid microarray is a technology that can analyze multiple genes simultaneously, and has been developed not only as a base sequencing method but also as a method for efficiently examining gene expression levels and polymorphisms. Applications for identification and diagnosis of diseases are being developed.
一般に、テーラーメイド医療、ならびに生物学的分類または変異体の同定に用いられうる核酸マイクロアレイは、特定の塩基配列を定性的に検出する程度で十分であり、試験紙のような,安価な使い捨て用のものが求められている。
例えば、特許文献1にはHCV(C型肝炎ウイルス)単離物の同定方法に用いる核酸マイクロアレイとして、ラインプローブアッセイ(LiPA:Line Probe Assay、イノジェネティクス社商標)法が開示されている。このアッセイは、ポリアミド膜片上に平行線として核酸プローブが固定されたものであり、迅速なDNAの検出を可能とする。
In general, nucleic acid microarrays that can be used for tailor-made medicine, as well as biological classification or variant identification, are sufficient to qualitatively detect specific base sequences and are inexpensive for disposable use such as test strips. Things are sought.
For example,
また、核酸マイクロアレイに固定化する核酸プローブは、野生型の遺伝子から10〜40bpの長さで設計されるため、固定化されうる核酸プローブの種類(スポットまたはラインの数)が多く、その数は多くて約100種類にも及ぶ。つまり、上記の核酸マイクロアレイなどを用いたハイブリダイズの有無の判定は、測定者が、ハイブリダイズされたスポットまたはライン数を数える必要があり、その作業は煩雑であった。 In addition, since the nucleic acid probes to be immobilized on the nucleic acid microarray are designed with a length of 10 to 40 bp from the wild type gene, there are many types of nucleic acid probes (the number of spots or lines) that can be immobilized. There are at most about 100 kinds. That is, the determination of the presence or absence of hybridization using the above-described nucleic acid microarray or the like requires the measurer to count the number of hybridized spots or lines, and the operation is complicated.
かかる問題を解決する手段として、リソグラフィー技術により基板に凹凸を設け、凸部に核酸プローブを固定した核酸マイクロアレイが挙げられる(特許文献2)。これらのマイクロアレイは、核酸プローブの位置が明確であるため、凸部の発色または発光の有無からハイブリダイズの有無を容易に判定することができる。
しかしながら、テーラーメイド医療または一部の診断に用いられうる核酸マイクロアレイは、試験片のような使い捨て用であることが要求されるため、リソグラフィー技術は製造コストの点で問題がある。さらに、プローブの数と凸部の数が同数となるように基材を設計および製造する必要があり、より高価な製品となってしまう。
As a means for solving such a problem, a nucleic acid microarray in which unevenness is provided on a substrate by a lithography technique and a nucleic acid probe is fixed to the convex part can be cited (Patent Document 2). In these microarrays, since the position of the nucleic acid probe is clear, the presence or absence of hybridization can be easily determined from the presence or absence of color development or light emission of the convex portion.
However, since a nucleic acid microarray that can be used for tailor-made medical treatment or a part of diagnosis is required to be disposable like a test piece, the lithography technique has a problem in terms of manufacturing cost. Furthermore, it is necessary to design and manufacture the base material so that the number of probes and the number of convex portions are the same, resulting in a more expensive product.
一方、特許文献3では、核酸プローブが固定化されたスポットの周囲にマーカーを設けた技術が開示されている。この核酸マイクロアレイは、インクジェット法を用いて製造されるため、リソグラフィー技術により製造された核酸マイクロアレイと比較すると製造コストの面で安価である。
しかしながら、スポットに周囲にマーカーを設けたとしても、核酸プローブの数が多くなればなるほど視覚的な錯覚をおこしやすくなり、多数のスポットから未反応のスポットを探すことは容易ではない。
On the other hand,
However, even if a marker is provided around the spot, the greater the number of nucleic acid probes, the easier it is to make a visual illusion, and it is not easy to find an unreacted spot from a large number of spots.
さらに、特許文献2または3に開示された核酸マイクロアレイは、高密度に集積されたアレイであり、目視で直接判定することを目的としていない。検出は、蛍光標識を発色させた後、スキャナなどの専門の機械を用いて検出を行うため、専門の機械を導入する必要があり、医療機関の負担を要する。
Furthermore, the nucleic acid microarray disclosed in
したがって、目視で容易に生理学的複合反応の検出を判定することが可能とする安価な試験片の開発が求められる。 Therefore, development of an inexpensive test piece that can easily determine the detection of a physiological complex reaction visually is required.
本発明は、下記の[1]〜[7]に関する。
[1] 2種類以上の公知の変異が存在する野生型の核酸を検出するため試験片を用いた検出方法であって、
該試験片は、
基材と、該基材に設けた1つの検出領域および該検出領域内に配設された、少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域を含み、
該少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域間は該検出領域内において互いに隣接しており、
該核酸プローブは、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、公知の変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしない塩基配列を有するものであり、
該検出方法は、以下の工程を含む。
(1) 末端に発色酵素修飾したプライマーを用いて、検体の核酸を増幅する工程
(2) 該増幅した核酸を試験片に接触させる工程
(3) 発色基質を用いて発色させる工程
(4) 検出領域の全体が発色した場合は、検体の核酸は野生型であり、検出領域の一部が発色していない場合は、検体の核酸は変異型であると判断する工程
[2] 前記試験片の形状が長方形であり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域は、試験片の短辺に対して平行かつ縞状に配置されてなる[1]に記載の検出方法。
[3] 前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域の幅が、1〜5mmである[2]に記載の検出方法。
[4] 前記検出領域は、さらに、発色基質の触媒となる酵素もしくは該発色基質の触媒となる酵素と結合可能なリンカー物質を固定した領域も含み、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域間、および、前記発色基質の触媒となる酵素もしくは該発色基質の触媒となる酵素と結合可能なリンカー物質を固定した領域間は、前記検出領域内において互いに隣接してなる[1]に記載の検出方法。
[5] 前記試験片の形状が長方形であり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域、および、前記発色基質の触媒となる酵素もしくは該発色基質の触媒となる酵素と結合可能なリンカー物質を固定した領域は、試験片の短辺に対して平行かつ縞状に配置されてなる[4]に記載の検出方法。
[6] 前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域、および、前記発色基質の触媒となる酵素もしくは該発色基質の触媒となる酵素と結合可能なリンカー物質を固定した領域の幅が、1〜5mmである[5]に記載の検出方法。
[7] ある2種類以上の公知の変異が存在する野生型の核酸を検出するため試験片を用いた検出キットであって、
キットは、試験片と末端に発色酵素修飾したプライマーを含んでなり、
該試験片は、
基材と、該基材に設けた1つの検出領域および該検出領域内に配設された、少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域を含み、
該少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域間は該検出領域内において互いに隣接しており、
該核酸プローブは、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、公知の変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしない塩基配列を有するものである。
The present invention relates to the following [1] to [7].
[1] A detection method using a test piece to detect a wild-type nucleic acid having two or more known mutations,
The specimen is
A substrate, one detection region provided on the substrate, and at least two or more types of regions disposed in the detection region to which at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed;
The at least two types of regions to which the at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed are adjacent to each other in the detection region,
The nucleic acid probe has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence having a known mutation,
The detection method includes the following steps.
(1) Amplifying the nucleic acid of a sample using a primer modified with a chromogenic enzyme at the end
(2) contacting the amplified nucleic acid with a test piece
(3) Coloring process using chromogenic substrate
(4) When the entire detection region is colored, the sample nucleic acid is a wild type, and when a part of the detection region is not colored, the sample is judged to be a mutant type [2] The shape of the test piece is rectangular,
The detection method according to [1], wherein the at least two or more types of regions to which the at least two or more types of nucleic acid probes are respectively fixed are arranged in parallel and in stripes with respect to the short side of the test piece.
[3] The detection method according to [2], wherein the width of at least two types of regions to which the at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed is 1 to 5 mm.
[4] The detection region further includes a region in which an enzyme serving as a chromogenic substrate catalyst or a linker substance capable of binding to the enzyme serving as a chromogenic substrate catalyst is immobilized,
Between at least two or more types of regions to which each of the at least two or more types of nucleic acid probes is fixed, and a region to which an enzyme serving as a catalyst for the chromogenic substrate or a linker substance capable of binding to an enzyme serving as a catalyst for the chromogenic substrate is immobilized The detection method according to [1], wherein the space is adjacent to each other in the detection region.
[5] The shape of the test piece is a rectangle,
The at least two or more types of regions to which each of the at least two types of nucleic acid probes is respectively fixed, and the region to which the enzyme serving as a catalyst for the chromogenic substrate or a linker substance capable of binding to the enzyme serving as the catalyst for the chromogenic substrate is immobilized The detection method according to [4], which is arranged in parallel and in stripes with respect to the short side of the test piece.
[6] Fix at least two or more regions to which each of the at least two types of nucleic acid probes is fixed, and an enzyme serving as a catalyst for the chromogenic substrate or a linker substance capable of binding to the enzyme serving as the chromogenic substrate catalyst. The detection method according to [5], wherein the width of the region is 1 to 5 mm.
[7] A detection kit using a test piece for detecting a wild-type nucleic acid in which two or more known mutations exist.
The kit comprises a test piece and a primer modified with a chromogenic enzyme at the end,
The specimen is
A substrate, one detection region provided on the substrate, and at least two or more types of regions disposed in the detection region to which at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed;
The at least two types of regions to which the at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed are adjacent to each other in the detection region,
The nucleic acid probe has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence having a known mutation.
本発明の試験片は、目視により容易に生理学的複合反応の検出を可能とするため、測定者の解析の負担がなく、医療現場における迅速な対応を可能とすることができる。また、リソグラフィー技術を用いないため、製造コストを大幅に抑えることができる。 Since the test piece of the present invention can easily detect a physiological complex reaction by visual observation, there is no burden of analysis by a measurer, and quick response at a medical site is possible. In addition, since the lithography technique is not used, the manufacturing cost can be significantly reduced.
1 基材
2 検出領域
3 生理活性物質固定領域
31 配列番号1の塩基配列を有するDNAプローブ
32 配列番号2の塩基配列を有するDNAプローブ
4 検出物質固定領域
41 リンカー物質
5 表示手段
DESCRIPTION OF
本発明の試験片とは、少なくとも2種類以上の生理活性物質が基材の検出領域内のそれぞれ異なる領域で固定され、少なくとも2種類以上の生理学的複合反応を同時に行い、目視で容易に判定することを可能とするものをいう。また、得られた結果から疾病の診断、微生物の生物学的分類または変異体の同定ならびに個人の体質に関連する情報などを得るためのものをいう。 With the test piece of the present invention, at least two or more types of physiologically active substances are fixed in different regions within the detection region of the base material, and at least two or more types of physiological complex reactions are simultaneously performed and easily determined visually. Things that make it possible. In addition, it refers to obtaining disease diagnosis, microbial biological classification or mutant identification, and information related to an individual's constitution from the obtained results.
上記微生物の生物学的分類または変異体の同定とは、特に限定されるものではないが、例えば、患者に感染したHCV(C型肝炎ウイルス)の種類または結核菌の持つ治療薬剤の耐性の同定などが挙げられる。 The biological classification of the microorganism or identification of the mutant is not particularly limited. For example, identification of the type of HCV (hepatitis C virus) infecting a patient or the resistance of a therapeutic drug possessed by Mycobacterium tuberculosis Etc.
また、上記個人の体質に関連する情報とは、特に限定されるものではないが、例えば、個人の将来的な骨密度の変化の予測、ならびに、治療薬剤の感受性、耐性または副作用が生じる可能性の予測などが挙げられる。 In addition, the information related to the personal constitution of the individual is not particularly limited, but for example, prediction of future changes in bone density of the individual, and the sensitivity, tolerance or side effects of the therapeutic agent may occur. Prediction.
上記生理学的複合反応とは、生体由来の物質同士の複合体形成に基づく反応をいい、例えば、DNA−DNAハイブリダイゼーション、DNA−RNAハイブリダイゼーション、DNA−PNA(ペプチド核酸)ハイブリダイゼーション、抗原−抗体反応およびリガンド−レセプター反応などが挙げられる。 The physiological complex reaction refers to a reaction based on complex formation between biologically derived substances, for example, DNA-DNA hybridization, DNA-RNA hybridization, DNA-PNA (peptide nucleic acid) hybridization, antigen-antibody Reaction and ligand-receptor reaction.
したがって、本発明の試験片に固定されうる生理活性物質とは、複合体形成を可能とする物質であればよく、例えば、核酸、抗原、抗体、リガンドおよびレセプターなどが挙げられる。中でもテーラーメイド医療への展開としては、核酸が主に用いられる。以降の説明は、使用頻度の観点を考慮して核酸の検出に用いるためのものを中心とするが、核酸以外の物質にも準用できるものであり、必ずしも限定されるものではない。 Therefore, the physiologically active substance that can be immobilized on the test strip of the present invention may be any substance that can form a complex, and examples thereof include nucleic acids, antigens, antibodies, ligands, and receptors. Among them, nucleic acids are mainly used as a development for tailor-made medicine. The following description focuses on what is used for nucleic acid detection in consideration of the frequency of use, but can be applied mutatis mutandis to substances other than nucleic acids and is not necessarily limited.
上記核酸とは、一本鎖または二本鎖のDNA、RNAおよびPNAが挙げられる。中でも製造コストおよび使用頻度の観点から一本鎖のDNAが好ましい。これら試験片に固定されうる核酸は、一般的に核酸プローブと称されるものであり、核酸が一本鎖のDNAである場合は、DNAプローブと称されるものである。 Examples of the nucleic acid include single-stranded or double-stranded DNA, RNA, and PNA. Of these, single-stranded DNA is preferred from the viewpoint of production cost and use frequency. The nucleic acid that can be fixed to these test pieces is generally called a nucleic acid probe, and when the nucleic acid is single-stranded DNA, it is called a DNA probe.
上記核酸プローブの製造は、特に限定されるものではなく、例えば、DNAプローブの場合、合成されたDNA(オリゴヌクレオチド)またはmRNAから逆転写されたcDNAであってもよい。前記オリゴヌクレオチドの合成は、市販の核酸の自動合成機などで合成することができる。 The production of the nucleic acid probe is not particularly limited. For example, in the case of a DNA probe, it may be synthesized DNA (oligonucleotide) or cDNA reversely transcribed from mRNA. The oligonucleotide can be synthesized using a commercially available automatic nucleic acid synthesizer or the like.
また、上記核酸は、目的対象の核酸の特定の塩基配列とハイブリダイズ可能な塩基配列を有するように設計される。前記特定の塩基配列とは、本発明の試験片の使用目的により当業者が適宜設定することができ、特に限定されるものではないが、例えば、上記微生物の生物学的分類に相関するゲノムDNAの野生型およびその変異型を含む塩基配列をいう。 The nucleic acid is designed to have a base sequence that can hybridize with a specific base sequence of the target nucleic acid. The specific base sequence can be appropriately set by those skilled in the art depending on the purpose of use of the test strip of the present invention, and is not particularly limited. For example, genomic DNA correlated with the biological classification of the microorganism described above. The nucleotide sequence including the wild type and its mutant type.
さらに、上記核酸の塩基配列は、上記特定の塩基配列とハイブリダイズすることが可能な範囲内であれば、前記特定の塩基配列の完全相補的な塩基配列から塩基の挿入、変異および欠失された塩基配列であってもよい。しかしながら、例えば、一塩基レベルの変異を検出することを目的とした場合、反応精度の観点から、完全相補的な塩基配列であることが好ましい。 Furthermore, if the base sequence of the nucleic acid is within a range where it can hybridize with the specific base sequence, base insertion, mutation and deletion are performed from the base sequence completely complementary to the specific base sequence. It may be a base sequence. However, for example, when it is intended to detect a mutation at a single base level, a completely complementary base sequence is preferable from the viewpoint of reaction accuracy.
また、上記核酸プローブの重合度は、検出する特定の塩基配列の種類によって異なるため、特に限定されるものではないが、例えば、生物から抽出されたゲノムDNA一塩基レベルの変異を検出する場合は、検出する時の温度にもよるが、検出精度の観点から約10〜30塩基、好ましくは約12〜26塩基である。 The degree of polymerization of the nucleic acid probe is not particularly limited because it varies depending on the type of a specific base sequence to be detected. For example, when detecting a mutation at a single base level of genomic DNA extracted from an organism. Depending on the temperature at the time of detection, it is about 10 to 30 bases, preferably about 12 to 26 bases from the viewpoint of detection accuracy.
本発明の試験片に固定化される生理活性物質は、試験片の使用目的にもよるが、少なくとも2種類以上であればよい。 The physiologically active substance immobilized on the test strip of the present invention may be at least two kinds depending on the purpose of use of the test strip.
例えば、ある2種類以上の公知の変異が存在する野生型の遺伝子を検出する場合、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、公知の変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしない塩基配列を有する核酸プローブをそれぞれ設計することができる。 For example, when detecting a wild-type gene having two or more known mutations, it has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence with a known mutation. Each nucleic acid probe can be designed.
また、例えば、ある未知の変異が多数存在しうる野生型遺伝子を検出する場合、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、何らかの変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしないような塩基配列を有する核酸プローブを設計することができる。この時、核酸プローブの長さを10〜30塩基、好ましくは12〜26塩基程度に設計すれば、一塩基レベルの変異を検出することができる。つまり、野生型遺伝子の重合度が長ければ長いほど、核酸プローブの種類も多くなる。さらに、隣接するプローブ同士が約4−7塩基程重なるように上流又は下流から順に設計すれば、少なくとも重複した部分に未知の変異が存在したとしても、どちらかのプローブで検知することができるため、その検出精度が向上して好ましいが、設計される核酸プローブの種類はさらに多くなる。 For example, when detecting a wild-type gene in which many unknown mutations may exist, it has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence having any mutation. Nucleic acid probes can be designed. At this time, if the length of the nucleic acid probe is designed to be about 10 to 30 bases, preferably about 12 to 26 bases, a mutation at a single base level can be detected. That is, the longer the degree of polymerization of the wild type gene, the more types of nucleic acid probes. Furthermore, if the adjacent probes are designed in order from upstream or downstream so that about 4-7 bases overlap each other, even if an unknown mutation exists at least in the overlapping part, it can be detected by either probe. The detection accuracy is preferably improved, but the number of designed nucleic acid probes is further increased.
このように本発明の試験片に固定化する生理活性物質の種類は、当業者が適宜設定されるものであるので、2種類以上であれば特に限定されるものではない。 As described above, the type of the physiologically active substance to be immobilized on the test piece of the present invention is appropriately set by those skilled in the art, and is not particularly limited as long as it is two or more types.
上記未知の変異が多数存在しうる野生型遺伝子を検出する例としては、例えば、結核菌の野生型のpncA遺伝子の検出などが挙げられる。前記結核菌のpncA遺伝子は、結核菌のピラジナミドの薬剤耐性に相関すると言われており、pncA遺伝子におけるピラジアミダーゼをコードする塩基は、580塩基である。したがって、核酸プローブの種類は、例えば、全ての核酸プローブの重合度を30塩基に統一し、隣接する核酸プローブと4塩基重複するように設計した場合、少なくとも22種類以上である。このようなプローブの設計は、あくまで一実施形態にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。 Examples of detecting a wild type gene in which many unknown mutations may exist include detection of a wild type pncA gene of Mycobacterium tuberculosis. The pncA gene of Mycobacterium tuberculosis is said to correlate with the drug resistance of pyrazinamide of Mycobacterium tuberculosis, and the base encoding the pyramidase in the pncA gene is 580 bases. Therefore, for example, when the degree of polymerization of all nucleic acid probes is unified to 30 bases and designed to overlap 4 bases with adjacent nucleic acid probes, there are at least 22 kinds of nucleic acid probes. Such a probe design is merely an embodiment, and the present invention is not limited to this.
上記2種類以上の生理活性物質は、基材に備えた検出領域内のそれぞれ異なる領域で固定される。 The two or more types of physiologically active substances are fixed in different regions within the detection region provided on the substrate.
上記基材としては、上記生理活性物質を固定しうる材料であればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレートおよびニトロセルロースなどの有機材料、ガラスおよびシリカなどの無機材料、ならびに、金、銀および胴などの金属材料などが挙げられる。中でも成形加工性が容易である観点から、有機材料が好ましく、さらに好ましくは、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルおよびポリアミドであるが、これに限定されるものではない。 The base material may be any material that can fix the physiologically active substance, for example, organic materials such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyamide, polystyrene, polyethylene terephthalate and nitrocellulose, glass and silica. And inorganic materials such as gold, silver, and metal materials such as barrels. Of these, organic materials are preferable from the viewpoint of easy moldability, and polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, and polyamide are more preferable, but are not limited thereto.
さらに、基材として有機材料を選択する場合、発色による検出が明確に判断することができる観点から、白色を呈した材料が好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。 Furthermore, when an organic material is selected as the base material, a white material is preferable from the viewpoint that detection by color development can be clearly determined, but the present invention is not limited to this.
上記基材は、例えば、基板、容器、フィルムおよびチューブなどが挙げられる。中でも取り扱いが容易である観点から、長方形状のフィルムまたは基板が好ましい。また、基材の大きさなどは、検出を容易にする観点から、検出する面はある程度の面積が必要である。例えば、基材が長方形状のフィルムまたは基板である場合、上表面の面積は、取り扱いが容易である観点から、約40〜1000mm2、好ましくは約60〜300mm2である。 Examples of the substrate include a substrate, a container, a film, and a tube. Among these, from the viewpoint of easy handling, a rectangular film or substrate is preferable. In addition, the size of the base material needs to have a certain area from the viewpoint of facilitating detection. For example, if the substrate is a rectangular film or substrate, the area of the upper surface, from the viewpoint it is easy to handle, about 40~1000Mm 2, preferably about 60~300mm 2.
上記基材は、当業者により状況に応じて製造することができるものであるため、特に限定されるものではない。例えば、押出成形、射出成形、溶融成形および圧縮成形などが挙げられ、中でも製造コストおよび容易性の観点から、押出成形が好ましい。 Since the said base material can be manufactured according to a condition by those skilled in the art, it is not specifically limited. For example, extrusion molding, injection molding, melt molding, compression molding and the like can be mentioned, and among them, extrusion molding is preferable from the viewpoint of manufacturing cost and ease.
上記検出領域とは、少なくとも全ての生理活性物質が固定された領域であり、生理学的複合反応の検出において、作業者が生理学的複合反応の有無を判定するために注目するべき基材表面上の定められた位置に設けられた閉じた領域をいう。前記検出領域は、基材上のどの位置に定めることができる。特に目視判定が容易である観点から、検出領域全てが同一表面上であることが好ましい。検出領域の面積は、基材全表面積を100%とした時の前記検出領域が占める面積比率の観点から設定することもできる。例えば、約10〜90%、好ましくは約25〜75%である。つまり、基材に検出領域ではない部分を設けることにより、測定者がその部分に触れて持ち運びや測定などの作業をすることができるため、取り扱い性が向上するため好ましい。 The detection area is an area where at least all physiologically active substances are fixed. On detection of a physiological complex reaction, an operator should pay attention to the presence of a physiological complex reaction on the substrate surface. A closed area provided at a predetermined position. The detection region can be defined at any position on the substrate. In particular, from the viewpoint of easy visual determination, it is preferable that all the detection regions are on the same surface. The area of the detection region can also be set from the viewpoint of the area ratio occupied by the detection region when the total surface area of the substrate is 100%. For example, it is about 10 to 90%, preferably about 25 to 75%. That is, it is preferable to provide a portion that is not a detection region on the base material, because the measurer can touch the portion to carry it and carry out operations such as measurement and the like, which improves handling.
また、上記検出領域の数は、特に限定されるものではなく、複数存在してもよいが、目視での目視判定が容易である観点から、1つであることが好ましい。 Further, the number of the detection regions is not particularly limited, and a plurality of the detection regions may exist. However, one is preferable from the viewpoint of easy visual determination by visual observation.
本発明の試験片の検出領域内は、少なくとも異なる2種類の生理活性物質固定領域同士が隣接、および/または生理活性物質固定領域と、検出物質が固定された検出物質固定領域とが隣接している。本発明における隣接とは、2種類の生理活性物質同士および/または生理活性物質固定領域と、検出物質が固定された検出物質固定領域が略接触している状態をいう。しかしながら、検出において誤認が生じない程度であれば、多少のズレがあってもよい。例えば、0.01〜0.5mm程度離れていても目視判定において誤認をするケースは少ない。 Within the detection region of the test strip of the present invention, at least two different types of physiologically active substance fixing regions are adjacent to each other, and / or the physiologically active substance fixing region is adjacent to the detection substance fixing region to which the detection substance is fixed. Yes. The term “adjacent” in the present invention refers to a state in which two types of physiologically active substances and / or physiologically active substance immobilization areas are substantially in contact with a detection substance immobilization area on which a detection substance is immobilized. However, there may be some deviation as long as no misperception occurs in the detection. For example, there are few cases in which visual recognition makes a mistake even if the distance is about 0.01 to 0.5 mm.
また、上記生理活性物質は、検出領域内のそれぞれ異なる領域で固定される。つまり、例えば、N種類(Nは2以上の自然数)の生理活性物質が存在する時、上記生理活性物質固定領域は、少なくともN種類存在する。 In addition, the physiologically active substance is immobilized in different areas within the detection area. That is, for example, when there are N types (N is a natural number of 2 or more) of physiologically active substances, there are at least N types of the physiologically active substance fixing regions.
本発明における検出物質とは、目視での判定を可能とする物質または上記目視での判定を可能とする物質と結合可能なリンカー物質をいう。目視での判定を可能とする物質とは、例えば、RI標識(RI標識法を可能とする物質)、可視光を発光する蛍光物質(蛍光標識法を可能とする物質)および発色反応を可能とする酵素(酵素発色法を可能とする物質)などが挙げられる。中でも、専用の装置を必要とせず、かつ目視での判定が容易である観点から、酵素発色法を可能とする酵素が好ましい。上記酵素としては、例えば、アルカリホスファターゼおよびペルオキシダーゼなどが挙げられる。 The detection substance in the present invention refers to a substance that can be visually judged or a linker substance that can be bonded to the substance that can be visually judged. Substances that can be visually judged include, for example, RI labeling (substances that enable the RI labeling method), fluorescent substances that emit visible light (substances that enable the fluorescent labeling method), and color development reactions. Enzyme (substance capable of enzyme coloring method) and the like. Among them, an enzyme that enables an enzyme coloring method is preferable from the viewpoint that a dedicated device is not required and that visual determination is easy. Examples of the enzyme include alkaline phosphatase and peroxidase.
また、上記リンカー物質とは、上記目視での判定を可能とする物質と結合可能な物質をいい、例えば、共有結合、イオン結合、水素結合、ジスルフィド結合および配位結合などの化学的結合ならびに本発明における生理学的複合反応に影響を及ぼさない抗原−抗体結合などの生化学的結合を可能とする物質をいう。中でも本発明の試験片は主にDNAの検出に用いられ、入手が容易であり、核酸の検出においてビオチン修飾核酸およびストレプトアビジン修飾アルカリホスファターゼを用いたNBT/BCIP法が一般的に用いられている観点から、アビジン−ビオチン結合が好ましい。 The linker substance refers to a substance that can bind to the substance that can be visually determined, for example, a chemical bond such as a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond, a disulfide bond, and a coordination bond, and a main bond. It refers to a substance that enables biochemical binding such as antigen-antibody binding that does not affect the physiological complex reaction in the invention. Among them, the test piece of the present invention is mainly used for detection of DNA and is easily available, and the NBT / BCIP method using biotin-modified nucleic acid and streptavidin-modified alkaline phosphatase is generally used for detection of nucleic acid. From the viewpoint, an avidin-biotin bond is preferable.
上記検出物質の好ましい例は、核酸の検出法で一般的に用いられており、かつ基材への固定が容易である観点から、アルカリホスファターゼであるが、これに限定されるものではない。 A preferred example of the detection substance is alkaline phosphatase from the viewpoint that it is generally used in nucleic acid detection methods and can be easily fixed to a substrate, but is not limited thereto.
上記生理活性物質固定領域および検出物質固定領域の形状およびその配置は、検出領域内で何も固定されていない領域が存在しなければ特に限定されるものではなく、いわゆるジグソーパズルのような形態をとる。その形状としては、例えば、三角形、菱形、長方形および正六角形などが挙げられ、各領域全てが同一の形状であっても、異なる形状であってもよいが、検出領域内全てが生理活性物質固定領域で埋まるように設計する。中でも製造が容易である観点から長方形(帯状)であり、その配置は縦縞(ストライプ)状で配列されていることが好ましい。これらの実施態様については、図1〜4を参照することができる。 The shape and arrangement of the physiologically active substance fixing area and the detection substance fixing area are not particularly limited as long as there is no area where nothing is fixed in the detection area, and takes the form of a so-called jigsaw puzzle. . Examples of the shape include a triangle, a rhombus, a rectangle, and a regular hexagon. Each region may have the same shape or a different shape, but the entire detection region may be immobilized with a physiologically active substance. Design to fill in the area. Among these, from the viewpoint of easy production, the shape is rectangular (band shape), and the arrangement is preferably arranged in the form of vertical stripes (stripes). Reference may be made to FIGS. 1-4 for these embodiments.
また、上記検出領域の数が1つである場合、前記検出領域は、上記生理活性物質固定領域および/または上記検出領域によって全て占められることになる。換言すれば、あたかも上記生理活性物質固定領域および/または上記検出領域をパズル片としたジグソーパズルのような形態をとる。 Further, when the number of the detection areas is one, the detection areas are all occupied by the physiologically active substance fixing area and / or the detection areas. In other words, it takes the form of a jigsaw puzzle in which the physiologically active substance fixing region and / or the detection region is a puzzle piece.
また、上記生理活性物質固定領域および検出物質固定領域の各領域の面積は、上記検出領域の面積および上記生理活性物質固定領域の数に依存するが、目視判定を容易とする観点から、約3〜150mm2、好ましくは約6〜100mm2である。特に長方形(帯状)の形状の領域を、縦縞(ストライプ)状で配列する場合、帯の幅を約1〜15mm、好ましくは約2〜10mmである。 In addition, the area of each of the physiologically active substance fixing region and the detection substance fixing region depends on the area of the detection region and the number of the physiologically active substance fixed regions. ˜150 mm 2 , preferably about 6 to 100 mm 2 . In particular, when arranging rectangular (band-like) regions in the form of vertical stripes (stripes), the width of the band is about 1 to 15 mm, preferably about 2 to 10 mm.
上記生理活性物質および検出物質は、基材表面上の検出領域内に固定される。上記核酸プローブおよび検出物質の固定は、物理的または化学的処理により固定化することができる。 The physiologically active substance and the detection substance are fixed in a detection region on the substrate surface. The nucleic acid probe and the detection substance can be immobilized by physical or chemical treatment.
上記物理的な処理による固定化としては、上記生理活性物質または検出物質の溶液を基材にスポッティングする方法であれば特に限定されるものではない。このようなスポッティングの方法としては、ディスペンサなどを用いた押出し法およびインクジェット法などが挙げられる。製造コストの観点からは押出し法が、固定化の精度の観点からはインクジェット法が好ましく、特に限定されるものではない。 The immobilization by the physical treatment is not particularly limited as long as it is a method of spotting a solution of the physiologically active substance or the detection substance on a base material. Examples of such spotting methods include an extrusion method using a dispenser and an inkjet method. From the viewpoint of production cost, the extrusion method is preferable, and from the viewpoint of immobilization accuracy, the ink jet method is preferable, and is not particularly limited.
また、生理活性物質が核酸である場合、このような物理的な処理により固定化する場合は、上記核酸プローブに無関係な塩基配列を付加すれば、UV照射により基材に固定化率が向上して好ましい。前記核酸プローブに無関係な塩基配列とは、ポリアデニン、ポリシトシン、ポリチミンおよびポリグアニンなどが挙げられるが、固定化率が最も高い観点からポリチミンが好ましい。 In addition, when the physiologically active substance is a nucleic acid, when immobilizing by such a physical treatment, if a base sequence unrelated to the nucleic acid probe is added, the immobilization rate on the substrate is improved by UV irradiation. It is preferable. Examples of the base sequence unrelated to the nucleic acid probe include polyadenine, polycytosine, polythymine and polyguanine, and polythymine is preferred from the viewpoint of the highest immobilization rate.
また、核酸プローブは親水性高分子であるため、基材に何らかの処理を行ってもよい。例えば、
(A) ポリリジンなどのポリカチオン性の高分子を基材表面に被覆する方法
(B) 基材がガラスなどの無機材料である場合、アミノエトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤などで処理する方法
(C) 基材が金などの金属材料である場合は、2−アミノエタンチオールなどのアミノ基を有するチオールもしくはジスルフィド化合物などで担体表面を処理する方法
などが挙げられる。
In addition, since the nucleic acid probe is a hydrophilic polymer, the substrate may be subjected to some kind of treatment. For example,
(A) A method of coating a substrate surface with a polycationic polymer such as polylysine
(B) A method of treating with a silane coupling agent having an amino group such as aminoethoxysilane when the substrate is an inorganic material such as glass
(C) When the substrate is a metal material such as gold, a method of treating the carrier surface with a thiol having an amino group such as 2-aminoethanethiol or a disulfide compound can be used.
一方で、共有結合による化学に固定化する方法としては、核酸プローブの末端に基材と共有結合形成可能な官能基を修飾する方法、もしくは、核酸プローブの末端および基材にそれぞれ共有結合可能な官能基を修飾する方法などが挙げられる。例えば、
(a) 基材が、ガラスおよびシリコンなどの無機材料の場合、核酸検出用プローブの末端にトリメトキシシラン、トリエトキシシランなどのシランカップリング反応が可能な官能基を修飾し、シランカップリング反応により固定化する方法
(b) 基材が、ガラス、シリコンなどの無機材料の場合、上記無機材料基材上に、アミノエトキシシランなどのアミノ基を有するシランカップリング剤で処理することにより、基材の表面をシランケップリング結合によりアミノ化する。一方で、核酸プローブの末端にカルボン酸を修飾する。そして、基材のアミノ基と核酸プローブのカルボン酸のアミノカップリング反応によりアミド結合を形成させて固定化する方法
などが挙げられる。
また、基材が金、銀などの金属材料の場合であっても、当業者は、前記シランカップリング結合を、金属−チオールまたは金属−ジスルフィド結合に置きかえることによって固定化することができる。
On the other hand, as a method of immobilizing to chemistry by covalent bond, a method of modifying a functional group capable of forming a covalent bond with the base material at the end of the nucleic acid probe, or a covalent bond to the end of the nucleic acid probe and the base material, respectively. Examples thereof include a method for modifying a functional group. For example,
(a) When the base material is an inorganic material such as glass and silicon, the functional group capable of silane coupling reaction such as trimethoxysilane and triethoxysilane is modified at the end of the probe for nucleic acid detection, and the silane coupling reaction Immobilization method
(b) When the base material is an inorganic material such as glass or silicon, the surface of the base material is treated with silane coupling agent having an amino group such as aminoethoxysilane on the inorganic material base material. Aminated by Kepling bond. On the other hand, the carboxylic acid is modified at the end of the nucleic acid probe. And the method of forming and fixing an amide bond by the amino coupling reaction of the amino group of a base material, and the carboxylic acid of a nucleic acid probe etc. are mentioned.
Even if the substrate is a metal material such as gold or silver, those skilled in the art can immobilize the silane coupling bond by replacing the metal-thiol or metal-disulfide bond.
以上の固定化方法の中でも、核酸の固定化に関しては、製造が用意である観点から、上記核酸プローブの末端にポリチミンを付加し、UV照射により固定化する方法が好ましい。 Among the above-described immobilization methods, regarding the immobilization of nucleic acid, from the viewpoint of preparation, it is preferable to add polythymine to the end of the nucleic acid probe and immobilize it by UV irradiation.
本発明では、作業者が生理活性物質の固定位置を認識することを容易にする観点から、上記検出領域を特定する手段として表示手段を設けることが好ましい。上記表示手段は、基材の材料との相性にもよるが、例えば、基材との接触角の小さい疎水性のインク、シール、ならびに、基材を成形する際に凸状物または凹溝を設ける方法などが挙げられ、目視判定が容易である観点から、疎水性のインクが好ましいが、これに限定されるものではない。また、必ずしも表示手段のみで上記検出領域を表現する必要はなく、例えば、本発明の試験片の端部を併用して表現してもよい。この表示手段により、作業者は、生理活性物質の固定位置を把握することができ、核酸の検出を容易に行うことができる。 In the present invention, from the viewpoint of facilitating the operator to recognize the fixed position of the physiologically active substance, it is preferable to provide display means as means for specifying the detection region. The display means depends on the compatibility with the material of the base material. For example, the hydrophobic ink having a small contact angle with the base material, the seal, and the convex or concave groove when forming the base material are used. In view of easy visual determination, a hydrophobic ink is preferable, but the method is not limited to this. Further, it is not always necessary to express the detection area only by the display means, and for example, the end of the test piece of the present invention may be used together. By this display means, the operator can grasp the fixed position of the physiologically active substance and can easily detect the nucleic acid.
以上のことから、本発明の試験片の最も好ましい例としては、図1に示すような長方形状のフィルムの短辺方向に平行にストライプ状に生理活性物質固定領域が配設された試験片である。 From the above, the most preferable example of the test piece of the present invention is a test piece in which a physiologically active substance fixing region is arranged in stripes parallel to the short side direction of a rectangular film as shown in FIG. is there.
上記の好ましい形態の試験片をより効率的に作成する方法としては、例えば図5に示すように、フィルムが巻き取られたロールからフィルムを引き出し、引き出し方向に上記生理活性物質および/または検出物質の溶液を押出し法またはインクジェット法などで連続的に塗布・固定化する。次に、引き出し方向と直交する方向に短冊状に切断することにより本発明の試験片を大量に生産する方法が挙げられる。例えば、押出し法により製造する場合、24ゲージの針を有するディスペンサから吐出溶液を約0.5〜1.0μl/minとし、塗布速度約2.5〜8.5mm/secとした場合、ストライプの幅は約1〜2mmとなる。また、表示手段は、生理活性物質および/または検出物質の溶液を塗布する前もしくは後のいずれの段階で設けてもよい。これらの設定は当業者が適宜設定できるものであり、特に限定されるものではない。 For example, as shown in FIG. 5, a method for more efficiently producing the test piece of the above-described preferred form is such that the film is pulled out from a roll on which the film is wound, and the physiologically active substance and / or the detection substance is pulled out in the pulling direction. The solution is continuously applied and fixed by an extrusion method or an inkjet method. Next, a method of producing a large number of test pieces of the present invention by cutting into strips in a direction perpendicular to the drawing direction can be mentioned. For example, when manufacturing by an extrusion method, when a discharge solution is about 0.5 to 1.0 μl / min from a dispenser having a 24 gauge needle and an application speed is about 2.5 to 8.5 mm / sec, The width is about 1-2 mm. The display means may be provided at any stage before or after applying the solution of the physiologically active substance and / or the detection substance. These settings can be appropriately set by those skilled in the art, and are not particularly limited.
また、例えば図6に示す方法なども挙げられる。具体的には、一定間隔毎に検出物質の溶液を塗布・固定化した後、乾燥する。その後、残りの領域に生理活性物質の溶液を塗布する。次に、引き出し方向と直交する方向に短冊状に切断することにより本発明の試験片を大量に生産する方法が挙げられる。この方法によれば、大きく2工程で生理活性物質の固定が完了するので、図5の方法よりも製造コストが安価となり好ましい。 Further, for example, the method shown in FIG. Specifically, the detection substance solution is applied and fixed at regular intervals, and then dried. Thereafter, a physiologically active substance solution is applied to the remaining area. Next, a method of producing a large number of test pieces of the present invention by cutting into strips in a direction perpendicular to the drawing direction can be mentioned. According to this method, since the fixation of the physiologically active substance is completed in two steps, the production cost is lower than that of the method of FIG.
以下に本発明の試験片の使用方法を、核酸の検出方法について図を用いて説明するが、以下に説明する使用方法の例は、当業者により適宜設定できるものであり、特に限定されるものではない。 The method for using the test strip of the present invention will be described below with reference to the drawings for the method for detecting nucleic acids. Examples of the method for use described below can be appropriately set by those skilled in the art and are particularly limited. is not.
図1は、本発明の試験片の一実施態様である。長方形状のフィルム1上に、前記長方形の短辺方向と平行にストライプ状にDNAプローブをそれぞれ固定化されており、検出領域2内において、全てのDNAプローブを固定化した領域3は密集している。この試験片の製造方法は、例えば、図5または6の製造方法を採用することができる。
FIG. 1 is one embodiment of the test piece of the present invention. On the
次に、本発明の試験片に接触させる目的のサンプルを調製する。まず、動物の生体試料からゲノムDNAを抽出する。生体試料とは、血液、唾液または毛髪などが挙げられ、好ましくは、血球細胞、表皮細胞および粘膜細胞などの各種ヒト細胞である。生体試料からDNAを抽出する方法は、公知の方法で行うことができ、例えばフェノール抽出法、グアニジンチオシナネート抽出法およびバナジルリボヌクレオシド複合抽出法などが挙げられる。 Next, a sample for contact with the test piece of the present invention is prepared. First, genomic DNA is extracted from an animal biological sample. The biological sample includes blood, saliva, hair, and the like, and preferably various human cells such as blood cells, epidermal cells, and mucosal cells. A method for extracting DNA from a biological sample can be performed by a known method, such as a phenol extraction method, a guanidine thiocinate extraction method, and a vanadyl ribonucleoside complex extraction method.
次に、好ましくは、上記抽出されたゲノムDNAから検出すべき特定の塩基配列を増幅する。核酸を増幅する手法としては、例えば、PCR法、LAMP法およびICAN法などが挙げられる。中でも試薬のコストの観点から、PCR法が好ましい。 Next, preferably, a specific base sequence to be detected is amplified from the extracted genomic DNA. Examples of the method for amplifying a nucleic acid include a PCR method, a LAMP method, and an ICAN method. Of these, the PCR method is preferred from the viewpoint of reagent cost.
上記PCR法は、例えば、(1)2本鎖ゲノムDNAを約92〜95℃、約30秒〜1分間の反応条件で熱処理することにより1本鎖にする変性工程、前記1本鎖DNAのそれぞれに約50〜65℃を約20秒〜1分間の反応条件で、(2)少なくとも2種類の増幅プライマーを結合させることによりPCRの反応開始点となる2本鎖部分を作製するアニール工程、(3)約70〜75℃を約20秒〜5分間の反応条件でDNAポリメラーゼを用いて反応させる鎖伸張工程の(1)〜(3)の工程を通常の方法により20〜40回繰り返すことで核酸を増幅することができる。 The PCR method includes, for example, (1) a denaturation step in which a double-stranded genomic DNA is converted to a single strand by heat treatment under a reaction condition of about 92 to 95 ° C. for about 30 seconds to 1 minute, (2) An annealing step in which a double-stranded portion serving as a PCR reaction start point is prepared by binding at least two kinds of amplification primers under reaction conditions of about 50 to 65 ° C. for about 20 seconds to 1 minute, (3) Steps (1) to (3) of the chain extension step of reacting with DNA polymerase under a reaction condition of about 70 to 75 ° C. for about 20 seconds to 5 minutes are repeated 20 to 40 times by a usual method. To amplify the nucleic acid.
また、上記PCR法に用いられるプライマー対は、上記抽出されたゲノムDNAとハイブリダイズすることができ、上記特定の塩基配列を含む核酸を増幅しうる塩基配列を有し、その重合度は約15〜40塩基程度のものであればよい。前記プライマーは、上記核酸プローブと同様自動合成機などで合成することができる。 The primer pair used in the PCR method has a base sequence that can hybridize with the extracted genomic DNA and can amplify a nucleic acid containing the specific base sequence, and has a polymerization degree of about 15 What is about ~ 40 bases is sufficient. The primer can be synthesized by an automatic synthesizer or the like, similar to the nucleic acid probe.
さらに、上記プライマーの末端に上記検出物質を修飾することにより、核酸の検出をさらに容易にすることができて好ましい。上記検出物質としては、上記で説明したものと同様、例えば、RI標識(RI標識法を可能とする物質)、可視光を発光する蛍光物質(蛍光標識法を可能とする物質)および発色反応を可能とする酵素(酵素発色法を可能とする物質)ならびにこれらの物質と結合可能なリンカー物質などが挙げられる。ここで、リンカー物質を修飾する場合は、別途で前記リンカー物質と結合する検出物質自体を用意する必要がある。例えば、リンカー物質としてビオチンを修飾した場合は、ストレプトアビジン修飾アルカリホスファターゼを別途で用意する必要がある。また、これらプライマー末端に修飾する物質は、検出反応を統一化させ、検出を容易にする観点から、上記基材に固定化する検出物質と同様の物質を用いることが好ましい。 Furthermore, it is preferable to modify the detection substance at the end of the primer to further facilitate detection of the nucleic acid. As the detection substance, as described above, for example, an RI label (a substance that enables the RI labeling method), a fluorescent substance that emits visible light (a substance that enables the fluorescent labeling method), and a color reaction. Enzymes that can be used (substances that enable enzyme coloring methods), linker substances that can bind to these substances, and the like. Here, when modifying a linker substance, it is necessary to prepare the detection substance itself couple | bonded with the said linker substance separately. For example, when biotin is modified as a linker substance, streptavidin-modified alkaline phosphatase needs to be prepared separately. Moreover, it is preferable to use the substance similar to the detection substance fixed to the said base material from a viewpoint which unifies a detection reaction and makes a detection easy for the substance which modifies these primer ends.
次に増幅された核酸を、本発明の試験片と接触させ、ハイブリダイズ反応を行う。前期ハイブリダイズ反応の条件は、基材に固定化されたDNAプローブの熱変性温度による。例えば、前記DNAプローブの熱変性温度が、約55.0〜75.0℃程度である場合、約61.5〜62.5℃が一般的である。 Next, the amplified nucleic acid is brought into contact with the test piece of the present invention to perform a hybridization reaction. The conditions for the pre-hybridization reaction depend on the heat denaturation temperature of the DNA probe immobilized on the substrate. For example, when the heat denaturation temperature of the DNA probe is about 55.0 to 75.0 ° C, it is generally about 61.5 to 62.5 ° C.
そして、基材に固定化されたDNAプローブとハイブリダイズ反応を検出する。例えば、上記プライマーの末端にRI標識をした場合は、オートラジオグラフィーにより検出することができる。可視光を発光する蛍光物質を修飾した場合は、それぞれの蛍光標識に適した励起波長の光を照射し、その発光(可視光)を目視で確認することができる。さらに、発色反応を可能とする酵素標識の場合、各酵素の基質を添加して発色させることにより目視で確認することができる。上記検出方法の中でも、測定が容易である観点から、酵素を用いた発色(酵素発色法)が好ましい。 Then, a hybridization reaction is detected with the DNA probe immobilized on the substrate. For example, when the end of the primer is labeled with RI, it can be detected by autoradiography. When a fluorescent substance that emits visible light is modified, light having an excitation wavelength suitable for each fluorescent label is irradiated, and the emitted light (visible light) can be visually confirmed. Furthermore, in the case of an enzyme label that enables a color development reaction, it can be visually confirmed by adding a substrate for each enzyme to cause color development. Among the detection methods, color development using an enzyme (enzyme color development method) is preferable from the viewpoint of easy measurement.
上記酵素発色法に用いる場合、プライマーに修飾する物質としては、例えば、アルカリホスファターゼが挙げられ、前記アルカリホスファターゼの基質としてp−ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸p−トルイジン塩(BCIP)の併用が挙げられる。その発色の程度は、目視、CCDカメラおよびデンシトメーターなどより判定することができるが、特段の事情がない限り目視判定で十分である。 When used in the enzyme coloring method, examples of the substance that modifies the primer include alkaline phosphatase, and p-nitroblue tetrazolium (NBT) and 5-bromo-4-chloro-3-yne are used as the substrate for the alkaline phosphatase. The combined use of p-toluidine salt of drill phosphate (BCIP) is mentioned. The degree of color development can be determined by visual observation, a CCD camera, a densitometer, or the like, but visual determination is sufficient unless there are special circumstances.
以上のようにして本発明の試験片を用いて核酸を検出した場合、上記特定の塩基配列に変異が存在しない場合は、検出領域の全てが発光または発色する。一方、上記特定の塩基配列に変異が存在する場合は、1つでも発光または発色されない部分が生じる。従って、検出部分を見ることにより瞬時に目的の核酸の塩基配列に変異が存在するか否かを判断することができる。例えば、本発明の試験片を結核菌のpncA遺伝子の変異検出用として製造した場合、pncA遺伝子のひとつでも変異が存在すれば、検出の際に前記検出領域の一部が発光または発色しないため、前記結核菌がピラジアミダーゼ耐性を有することを瞬時に判断することができる。このことにより、ピラジアミダーゼ以外の治療薬を選択することができ、患者への負担は大きく軽減される。 When nucleic acids are detected using the test strip of the present invention as described above, if there is no mutation in the specific base sequence, the entire detection region emits light or colors. On the other hand, when there is a mutation in the specific base sequence, even one portion does not emit light or develop color. Therefore, by looking at the detection portion, it can be instantaneously determined whether or not there is a mutation in the base sequence of the target nucleic acid. For example, when the test piece of the present invention is produced for detecting mutations in the pncA gene of Mycobacterium tuberculosis, if even one of the pncA genes has a mutation, a part of the detection region does not emit light or develop color at the time of detection. It can be determined instantaneously that the Mycobacterium tuberculosis has pyramidase resistance. As a result, a therapeutic agent other than pyramidase can be selected, and the burden on the patient is greatly reduced.
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
実施例1:試験片の製造
DNAプローブ
DNAプローブとしては、配列番号1および2に示されるDNAプローブを合成して用いた。配列番号1および2のDNAプローブは、結核菌のpncA野生型遺伝子にそれぞれ異なる位置でハイブリダイズすることができる配列を有する。これらのDNAプローブに5’末端をターミナルトランスフェラーゼ(New England Biolab社製)を用いて、ポリチミンの付加を行った。具体的には、ターミナルトランスフェラーゼ(20unit/μl)を4μl、デオキシチミジン三リン酸(10pmol/μl)を10μl、配列番号1および2のDNAプローブ(50mM)を4μl、製品添付のNEBuffer4を5μl、および製品添付のカコジル酸緩衝液を5μl含んだ精製水50μlを調製した後、37℃で4時間反応させ、製品添付の20×SSC緩衝液50μlを加えることで、ポリチミン付加された核酸プローブ(平均約400bp長)2pmol/μlをそれぞれ得た。
Example 1: Production of test piece DNA probe As a DNA probe, the DNA probes shown in SEQ ID NOs: 1 and 2 were synthesized and used. The DNA probes of SEQ ID NOs: 1 and 2 have sequences that can hybridize at different positions to the pncA wild type gene of Mycobacterium tuberculosis. Polythymine was added to these DNA probes using a terminal transferase (manufactured by New England Biolab) at the 5 ′ end. Specifically, 4 μl of terminal transferase (20 units / μl), 10 μl of deoxythymidine triphosphate (10 pmol / μl), 4 μl of the DNA probes (50 mM) of SEQ ID NOs: 1 and 2, 5 μl of
配列番号1:atgatcaacg cccgcatac
配列番号2:gtcgttctgc acgtcgac
Sequence number 1: atgatcaacg cccgcatac
Sequence number 2: gtcgttctgc acgtcgac
リンカー物質
リンカー物質として配列番号3に示した塩基配列を有し、かつ5’末端にビオチンを
修飾したDNAを用いた。基材に塗布するための溶液を、濃度0.1pmol/μlとなるように調製した。尚、このDNAは後述するリバースプライマーとしても用いる。
Linker substance As the linker substance, DNA having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 and modified with biotin at the 5 'end was used. A solution to be applied to the substrate was prepared to have a concentration of 0.1 pmol / μl. This DNA is also used as a reverse primer described later.
配列番号3:caacagttca tcccggttc Sequence number 3: caacagttca tcccggttc
試験片の製造
上記DNAプローブを固定化する基材として、ポリアミド膜を選択した。このポリアミド膜上(10mm×300mm)に、上記2種類のDNAプローブおよびリンカー物質の溶液を、24ゲージの針を有するディスペンサ(武蔵工業社製)を用いて、図5の手法に沿って300mmの辺と平行方向に連続的に塗布した。具体的には、
(i)リンカー物質
(ii)配列番号1のDNAプローブ
(iii)リンカー物質
(ii)配列番号2のDNAプローブ
(iii)リンカー物質
の順に連続的に塗布した。
また、塗布条件は、吐出速度約0.7μl/sec、塗布速度約2.5mm/secとした。約25℃で乾燥後、312nmの紫外線を2分間照射することにより、DNAプローブをポリアミド膜上に固定化した。固定化後、10×SSC溶液で洗浄することで、未吸着のDNAプローブを除去した。次に検出領域の両端に疎水性のインクで印をつけることにより表示手段を設け、5mm毎に切断することにより本発明の試験片を得た。得られた試験片におけるDNAプローブが固定された領域の幅は約2mmであった。その模式図を図7に示す。
Manufacture of test piece A polyamide membrane was selected as a substrate on which the DNA probe was immobilized. On the polyamide membrane (10 mm × 300 mm), a solution of the above-mentioned two types of DNA probe and linker substance is used in a 300 mm size according to the method of FIG. It was applied continuously in the direction parallel to the sides. In particular,
(i) Linker substance
(ii) DNA probe of SEQ ID NO: 1
(iii) Linker substance
(ii) DNA probe of SEQ ID NO: 2
(iii) It applied continuously in the order of the linker substance.
The coating conditions were a discharge speed of about 0.7 μl / sec and a coating speed of about 2.5 mm / sec. After drying at about 25 ° C., the DNA probe was immobilized on the polyamide membrane by irradiating with 312 nm ultraviolet rays for 2 minutes. After immobilization, the unadsorbed DNA probe was removed by washing with a 10 × SSC solution. Next, a display means was provided by marking both ends of the detection region with hydrophobic ink, and a test piece of the present invention was obtained by cutting every 5 mm. The width | variety of the area | region where the DNA probe was fixed in the obtained test piece was about 2 mm. A schematic diagram thereof is shown in FIG.
実験例1:核酸の検出
検体のゲノムDNAの抽出
表1に示す試料1〜3の結核菌のゲノムDNAを、フェノール抽出法により抽出した。表1は、pncA遺伝子における変異の位置を示すものである。ここで、上記配列番号1のプローブDNAは、試料2に、上記配列番号2のプローブDNAは試料3にそれぞれ対応する。
Experimental Example 1: Extraction of genomic DNA from nucleic acid detection specimens The genomic DNA of
検体のゲノムDNAの増幅
配列番号4に示す塩基配列を有するフォワードプライマー、配列番号3に示す塩基配列を有し、かつ5’末端にビオチンを結合させたリバースプライマーおよびTaq DNAポリメラーゼ(ロシュ・ダイアグノスティクス社製)を用いたPCR法により、pncA遺伝子を含む塩基配列の増幅を行った。増幅反応は、変性過程を95℃、1分、アニール過程を55℃、1分、鎖伸長過程を72℃、1分の1サイクルを30サイクル行った。
Amplification of Genomic DNA of Specimen A forward primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 4, a reverse primer having the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 and having biotin bound to the 5 ′ end, and Taq DNA polymerase (Roche Diagnostics) The base sequence containing the pncA gene was amplified by a PCR method using Styx. In the amplification reaction, the denaturation process was performed at 95 ° C. for 1 minute, the annealing process was performed at 55 ° C. for 1 minute, the chain extension process was performed at 72 ° C., and one cycle for 30 minutes.
配列番号4:ggcgtcatgg accctatatc
配列番号3:caacagttca tcccggttc
Sequence number 4: ggcgtcatgg accctatatc
Sequence number 3: caacagttca tcccggttc
核酸の検出
増幅したDNA溶液10μLに、水酸化ナトリウム(20%)(10μL)を加えてよく攪拌した。5分間放置して、増幅したDNAを1本鎖に変性させた。変性DNAを含む溶液に、10% ラウリル硫酸ナトリウム水溶液(1mL)を加え、実施例1の試験片を浸漬させ、反応温度62℃で30分間振とうしてハイブリダイゼーションを行った。その後、アルカリホスファターゼ標識ストレプトアビジンを加え、さらにp−ニトロブルーテトラゾリウム(NBT)および5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリルリン酸 p−トルイジン塩(BCIP)を加えて、各プローブと結合した試料に結合したアルカリホスファターゼによる発色反応を行った。
Detection of Nucleic Acid Sodium hydroxide (20%) (10 μL) was added to 10 μL of the amplified DNA solution and stirred well. The amplified DNA was denatured into single strands by leaving for 5 minutes. A 10% aqueous solution of sodium lauryl sulfate (1 mL) was added to the solution containing denatured DNA, the test piece of Example 1 was immersed, and the mixture was shaken at a reaction temperature of 62 ° C. for 30 minutes for hybridization. Thereafter, alkaline phosphatase-labeled streptavidin was added, and p-nitroblue tetrazolium (NBT) and 5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate p-toluidine salt (BCIP) were added to bind to each probe. A color reaction with alkaline phosphatase bound to the sample was performed.
その結果を図8に示す。基材を見れば瞬時にハイブリダイズ反応の有無を容易に判定できることは明らかであった。 The result is shown in FIG. It was clear that the presence or absence of the hybridization reaction could be easily determined instantaneously by looking at the substrate.
本発明の試験片は、固定化された生理活性物質の数が多数に至る場合、測定者の解析の負担を要することなく生理学的複合反応の検出を可能とし、医療現場における迅速な対応を可能とすることができ、かつ、その製造も安価である。 When the number of immobilized physiologically active substances reaches a large number, the test piece of the present invention can detect physiological complex reactions without requiring the burden of analysis by the measurer, and can respond quickly in the medical field. And its manufacture is also inexpensive.
Claims (2)
該試験片は、
基材と、該基材に設けた1つの検出領域および該検出領域内に配設された、少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域を含み、
前記基材の形状が長方形であり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域は、基材の短辺に対して平行かつ縞状に配置されてなり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域の面積が、3〜150mm 2 であり、かつその幅が、1〜5mmであり、
該少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域間は0.01〜0.5mm離れており、
該核酸プローブは、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、公知の変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしない塩基配列を有するものであり、
該検出方法は、以下の工程を含むことを特徴とする検出方法。
(1) 末端に発色酵素修飾したプライマーまたは末端に発色酵素と結合可能なリンカーを修飾したプライマーを用いて、検体の核酸を増幅する工程
(2) 該増幅した核酸を試験片に接触させる工程
(3) 発色基質を用いて発色させる工程
(4) 検出領域の全体が発色した場合は、検体の核酸は野生型であり、検出領域の一部が発色していない場合は、検体の核酸は変異型であると判断する工程 A detection method using a test piece to detect a wild-type nucleic acid in which two or more known mutations exist in a biological sample,
The specimen is
A substrate, one detection region provided on the substrate, and at least two or more types of regions disposed in the detection region to which at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed;
The base material has a rectangular shape,
The at least two or more types of regions to which the at least two or more types of nucleic acid probes are respectively fixed are arranged in parallel and in stripes with respect to the short side of the substrate,
The area of at least two types of regions to which the at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed is 3 to 150 mm 2 , and the width is 1 to 5 mm,
The at least two or more kinds of regions to which the at least two kinds of nucleic acid probes are respectively fixed are separated by 0.01 to 0.5 mm ,
The nucleic acid probe has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence having a known mutation,
Detection method, detection method, which comprises the following steps.
(1) Amplifying a sample nucleic acid using a primer modified with a chromogenic enzyme at the end or a primer modified with a linker capable of binding to a chromogenic enzyme at the end
(2) contacting the amplified nucleic acid with a test piece
(3) Coloring process using chromogenic substrate
(4) A step of determining that the nucleic acid of the specimen is wild type when the entire detection region is colored, and that the nucleic acid of the specimen is mutated when a part of the detection area is not colored
キットは、試験片と末端に発色酵素修飾したプライマーを含んでなり、
該試験片は、
基材と、該基材に設けた1つの検出領域および該検出領域内に配設された、少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域を含み、
前記基材の形状が長方形であり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域は、基材の短辺に対して平行かつ縞状に配置されてなり、
前記少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域の面積が、3〜150mm 2 であり、かつその幅が、1〜5mmであり、
該少なくとも2種類以上の核酸プローブがそれぞれ固定された少なくとも2種類以上の領域間は0.01〜0.5mm離れており、
該核酸プローブは、野生型の特定の塩基配列とハイブリダイズし、公知の変異を有する塩基配列とはハイブリダイズしない塩基配列を有することを特徴とするキット。 A detection kit using a test piece for detecting a wild-type nucleic acid having two or more known mutations,
The kit comprises a test piece and a primer modified with a chromogenic enzyme at the end,
The specimen is
A substrate, one detection region provided on the substrate, and at least two or more types of regions disposed in the detection region to which at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed;
The base material has a rectangular shape,
The at least two or more types of regions to which the at least two or more types of nucleic acid probes are respectively fixed are arranged in parallel and in stripes with respect to the short side of the substrate,
The area of at least two types of regions to which the at least two types of nucleic acid probes are respectively fixed is 3 to 150 mm 2 , and the width is 1 to 5 mm,
The at least two or more kinds of regions to which the at least two kinds of nucleic acid probes are respectively fixed are separated by 0.01 to 0.5 mm ,
The kit , wherein the nucleic acid probe has a base sequence that hybridizes with a specific wild-type base sequence and does not hybridize with a base sequence having a known mutation.
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