JP5502151B2 - Electrophoresis device, electrophoresis apparatus, sample introduction method and sample separation method - Google Patents
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Description
本発明は、ライフサイエンス技術における生体サンプルの二次元電気泳動に好適に適用可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法に関する。 The present invention relates to an electrophoresis instrument, an electrophoresis apparatus, a sample introduction method, and a sample separation method that can be suitably applied to two-dimensional electrophoresis of a biological sample in life science technology.
二次元電気泳動は、一般に分解能が高いので、タンパク質等の生体サンプルの分離方法として優れている。二次元電気泳動によりタンパク質を分離する場合には、一次元方向への分離に等電点電気泳動が利用されている。等電点電気泳動は、ゲルに電圧を印加し、タンパク質の等電点の違いにより分離をおこなう手法である。また、二次元方向への分離には、陰イオン系界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を用いたＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）が広く利用されている。二次元電気泳動は、一度に多くのタンパク質を分離し、網羅的に解析できるため、プロテオーム解析に広く利用されている。 Since two-dimensional electrophoresis generally has high resolution, it is an excellent method for separating biological samples such as proteins. When separating proteins by two-dimensional electrophoresis, isoelectric focusing is used for separation in a one-dimensional direction. Isoelectric focusing is a technique in which a voltage is applied to a gel and separation is performed based on the difference in isoelectric points of proteins. For separation in the two-dimensional direction, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) using sodium anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) is widely used. Two-dimensional electrophoresis is widely used for proteomic analysis because it can separate and analyze many proteins at once.
等電点電気泳動の従来技術には、生体サンプルを含む膨潤液でドライストリップゲルを膨潤させ、ゲルストリップホルダーに移して等電点電気泳動を行う方法と、予め膨潤液のみでドライストリップゲルを膨潤させ、ゲルストリップホルダーに移した後、試料カップ内に生体サンプルを入れて、等電点電気泳動を行う方法の２つの方法がある。後者はカップローディング法と呼ばれ、生体サンプルの導入を電圧印加しながら行うため生体サンプルの導入効率が良く、生体サンプルをある領域（酸側、あるいは塩基側）より導入することができるため、移動距離が長くなり分解能が向上する方法として臨床サンプルの二次元電気泳動等に使用されている（特許文献１を参照）。 In the conventional technique of isoelectric focusing, a dry strip gel is swollen with a swelling liquid containing a biological sample, transferred to a gel strip holder, and subjected to isoelectric focusing. There are two methods: a method in which the sample is swollen and transferred to a gel strip holder, and then a biological sample is placed in a sample cup and isoelectric focusing is performed. The latter is called the cup loading method, and the introduction of the biological sample is performed while applying a voltage, so the introduction efficiency of the biological sample is good and the biological sample can be introduced from a certain region (acid side or base side). This method is used for two-dimensional electrophoresis of clinical samples as a method for increasing the distance and improving the resolution (see Patent Document 1).
一般に上記カップローディング法による等電点電気泳動は、まず、尿素、チオ尿素、３−［（コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ]−１−プロパンスルホナート（ＣＨＡＰＳ）、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）、両性担体（キャリアアンフォライト）を含む水溶液を専用のチャンバーに入れ、ポリアクリルアミドゲルにｐＨ勾配を固定化し乾燥させたドライストリップゲル（ＩＰＧゲル)をゲル面を下方にして浸す。乾燥防止のためにパラフィンオイル等のカバー溶液を入れ、数時間静置して上記ＩＰＧゲルを膨潤（再水和）する。 In general, isoelectric focusing by the above-described cup loading method is performed by firstly urea, thiourea, 3-[(colamidopropyl) dimethylammonio] -1-propanesulfonate (CHAPS), dithiothreitol (DTT), amphoteric. An aqueous solution containing a carrier (carrier ampholite) is placed in a dedicated chamber, and a dry strip gel (IPG gel), which has been dried by fixing a pH gradient in a polyacrylamide gel, is immersed with the gel surface facing downward. In order to prevent drying, a cover solution such as paraffin oil is added and allowed to stand for several hours to swell (rehydrate) the IPG gel.
次に、上記チャンバーからＩＰＧゲルを取り除き、等電点電気泳動用のチャンバーにゲル面を上方にして設置してＩＰＧゲルの上に湿ったろ紙と電極を設置する。その後、ゲル上の任意の位置に試料カップを設置し、試料カップ内に生体サンプルを含むサンプル溶液を添加し、上記のカバーオイルを入れる。試料カップのない領域のゲル上にもカバーオイルを入れゲルが空気中に露出しないようにし、電圧を印加して等電点電気泳動をスタートする。 Next, the IPG gel is removed from the chamber, and the filter surface and the electrode are placed on the IPG gel by placing the gel surface upward in the isoelectric focusing chamber. Thereafter, a sample cup is placed at an arbitrary position on the gel, a sample solution containing a biological sample is added to the sample cup, and the cover oil is put in. Cover oil is also put on the gel in the region without the sample cup so that the gel is not exposed to the air, and voltage is applied to start isoelectric focusing.
上記のカップローディング法による等電点電気泳動において、ＩＰＧゲルの膨潤工程では寸法安定性のないＩＰＧゲルの上に膨潤液を滴下しても均一に膨潤されないため、ゲル面を下にするのが一般的である。また、電圧を印加する工程では生体サンプル上にカバー溶液を添加する必要があるので、ゲル面を上にする必要がある。さらに、ＩＰＧゲルが膨潤した状態でないと試料カップを隙間なく設置できない。以上の理由から、ＩＰＧゲルの膨潤後、ＩＰＧゲルを移動させる必要がある。 In the isoelectric focusing by the above cup loading method, in the swelling step of the IPG gel, even if a swelling liquid is dropped on the IPG gel which is not dimensionally stable, it is not uniformly swollen. It is common. Moreover, since it is necessary to add a cover solution on a biological sample in the process of applying a voltage, it is necessary to make a gel surface up. Furthermore, the sample cup cannot be installed without a gap unless the IPG gel is swollen. For the above reasons, it is necessary to move the IPG gel after the swelling of the IPG gel.
また上記のように、生体サンプルと水分を多く含むゲルの乾燥防止のためのカバー溶液（一般にパラフィンオイル等）が必要であり、加えて、カップ内の生体サンプルは高濃度で存在しているため、試料カップとゲルの間に沈殿する不純物を除去するためのフィルター（ろ紙等）を挿入するのが通例である。このようなカバー溶液、試料カップ、フィルター等の設置の手間は使用者に熟練を要し、研究者による電気泳動の分離パターンの再現性に影響を与えている。 In addition, as described above, a cover solution (generally paraffin oil or the like) for preventing drying of a biological sample and a gel containing a lot of water is necessary, and in addition, the biological sample in the cup is present at a high concentration. Usually, a filter (filter paper or the like) for removing impurities precipitated between the sample cup and the gel is inserted. The trouble of installing such a cover solution, a sample cup, a filter, etc. requires skill for the user, and affects the reproducibility of the separation pattern of electrophoresis by the researcher.
このような背景から、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な方法が求められていた。 From such a background, a method capable of easily separating a biological sample by isoelectric focusing with high reproducibility has been demanded.
本発明の目的は、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an electrophoresis instrument, an electrophoresis apparatus, a sample introduction method, and a sample separation method capable of easily performing separation of a biological sample by isoelectric focusing with good reproducibility.
本発明の電気泳動用器具は、生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する電気泳動用チャンバーを備え、前記電気泳動用チャンバーの前記設置面に、前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪みが設けられ、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させる。 An electrophoresis instrument according to the present invention includes an installation surface on which a sample separation medium for separating a biological sample by electrophoresis is disposed, and first and second electrodes connected to both ends of the sample separation medium. A recess for injecting a sample solution containing the biological sample is provided on the installation surface of the electrophoresis chamber, and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode; The sample solution is brought into contact with the sample separation medium .
前記窪みは、前記第２電極よりも前記第１電極に近い側または前記第１電極よりも前記第２電極に近い側に設けられていてもよい。 The recess may be provided on the side closer to the first electrode than the second electrode or on the side closer to the second electrode than the first electrode.
前記窪みは、前記電気泳動用チャンバーの中心部を挟んで前記第１電極に近い側から前記第２電極に近い側まで形成されていてもよい。 The recess may be formed from a side close to the first electrode to a side close to the second electrode across a central portion of the electrophoresis chamber.
前記窪みの容積は、前記窪みに注入される前記サンプル溶液の体積よりも小さくてもよい。 The volume of the depression may be smaller than the volume of the sample solution injected into the depression.
前記サンプル分離媒体は、膨潤したゲルであってもよい。 The sample separation medium may be a swollen gel.
前記電気泳動用チャンバーの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体と略同じ幅に形成されていてもよい。 At least a part of the electrophoresis chamber may be formed to have substantially the same width as the sample separation medium.
前記窪みの少なくとも一部が、前記サンプル分離媒体よりも広い幅で形成されていてもよい。 At least a part of the recess may be formed with a width wider than that of the sample separation medium.
本発明の電気泳動装置は、本発明の電気泳動用器具と、前記サンプル分離媒体を前記電気泳動用チャンバーに設置する搬送アームと、を備えている。 The electrophoresis apparatus of the present invention includes the electrophoresis instrument of the present invention and a transfer arm that installs the sample separation medium in the electrophoresis chamber.
前記サンプル分離媒体を設置する第２の電気泳動用チャンバーを備え、前記搬送アームは、前記電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送してもよい。 The sample separation medium may include a second electrophoresis chamber, and the transport arm may transport the sample separation medium between the electrophoresis chamber and the second electrophoresis chamber. .
前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーを備え、前記搬送アームは、前記第３の電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送してもよい。 A third electrophoresis chamber having a flat installation surface for installing the sample separation medium, and a first electrode and a second electrode connected to both ends of the sample separation medium; The sample separation medium may be transported between the third electrophoresis chamber and the second electrophoresis chamber.
本発明のサンプル導入方法は、生体サンプルを電気泳動によって分離するサンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入方法であって、前記サンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、前記設置面に設けられた窪みと、を有する電気泳動用チャンバーの前記設置面の窪みに前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入する第１のステップと、前記窪みに注入した前記サンプル溶液に前記サンプル分離媒体を接触させ、前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入する第２のステップと、を含む。 The sample introduction method of the present invention is a sample introduction method for introducing the biological sample into a sample separation medium that separates a biological sample by electrophoresis, the installation surface on which the sample separation medium is installed, and both ends of the sample separation medium A first solution for injecting a sample solution containing the biological sample into a depression in the installation surface of the electrophoresis chamber having a first electrode and a second electrode connected to the unit, and a depression provided in the installation surface; And a second step of bringing the sample separation medium into contact with the sample solution injected into the depression and introducing the biological sample into the sample separation medium.
前記第２のステップでは、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させてもよい。 In the second step, the sample solution may be brought into contact with the sample separation medium while applying a voltage between the first electrode and the second electrode.
本発明のサンプル分離方法は、本発明のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含む。 In the sample separation method of the present invention, a voltage is applied between the sample introduction step of introducing the biological sample into the sample separation medium using the sample introduction method of the present invention, and the first electrode and the second electrode. And a first electrophoresis step for separating the biological sample by isoelectric focusing.
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含んでもよい。 A transporting step of transporting the sample separation medium from which the biological sample has been separated in the first electrophoresis step to a second electrophoresis chamber; and the sample separation transported to the second electrophoresis chamber. A second electrophoresis step of applying a voltage to the medium and separating the biological sample by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
本発明のサンプル分離方法は、本発明のサンプル導入方法を用いて前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーに前記サンプル分離媒体を設置し、前記サンプル分離媒体を前記第３の電気泳動用チャンバーの前記設置面に密着させた状態で、前記第３の電気泳動用チャンバーの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含む。 The sample separation method of the present invention includes a sample introduction step of introducing the biological sample into the sample separation medium using the sample introduction method of the present invention, a flat installation surface on which the sample separation medium is installed, and the sample separation medium. The sample separation medium is placed in a third electrophoresis chamber having a first electrode and a second electrode connected to both ends of the sample, and the sample separation medium is placed in the third electrophoresis chamber. In a state of being in close contact with the surface, a voltage is applied between the first electrode and the second electrode of the third electrophoresis chamber, and the biological sample is separated by isoelectric focusing. Electrophoresis step.
前記第１電気泳動ステップによって前記生体サンプルの分離が行われた前記サンプル分離媒体を第２の電気泳動用チャンバーに搬送する搬送ステップと、前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含んでもよい。 A transporting step of transporting the sample separation medium from which the biological sample has been separated in the first electrophoresis step to a second electrophoresis chamber; and the sample separation transported to the second electrophoresis chamber. A second electrophoresis step of applying a voltage to the medium and separating the biological sample by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
本発明によれば、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能な電気泳動用器具、電気泳動装置、サンプル導入方法およびサンプル分離方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the instrument for electrophoresis, the electrophoresis apparatus, the sample introduction method, and the sample separation method which can perform the separation of the biological sample by isoelectric focusing easily with high reproducibility can be provided.
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電気泳動装置１２の概略構成を示す図である。図２は、電気泳動装置１２にＩＥＦ（IsoElectric Focusing）チップ４０を設置した状態を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an electrophoresis apparatus 12 according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an IEF (IsoElectric Focusing) chip 40 is installed in the electrophoresis apparatus 12.
電気泳動装置１２は、電気泳動用器具１０、カバー５０、電源２２、電圧測定器２０、電流測定器２１、電圧制御機１３および搬送アーム４５を備えている。 The electrophoresis apparatus 12 includes an electrophoresis instrument 10, a cover 50, a power supply 22, a voltage measuring device 20, a current measuring device 21, a voltage controller 13, and a transport arm 45.
電気泳動用器具１０は、ＩＥＦチップ４０を設置するための電気泳動用チャンバー１を備えている。電気泳動用チャンバー１は、電気泳動用器具１０の一面に形成された矩形状の溝であり、電気泳動用チャンバー１の底面が、ＩＥＦチップ４０が設置される設置面１ａである。電気泳動用チャンバー１の上部はカバー５０で覆われている。 The electrophoresis instrument 10 includes an electrophoresis chamber 1 for installing the IEF chip 40. The electrophoresis chamber 1 is a rectangular groove formed on one surface of the electrophoresis instrument 10, and the bottom surface of the electrophoresis chamber 1 is an installation surface 1 a on which the IEF chip 40 is installed. The upper part of the electrophoresis chamber 1 is covered with a cover 50.
電気泳動用チャンバー１には、ＩＥＦチップ４０の酸性側の端部に接続される第１電極３０と、ＩＥＦチップ４０の塩基性側の端部に接続される第２電極３１と、が設置されている。電気泳動用チャンバー１の設置面１ａには、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪み２が設けられている。窪み２は、第１電極３０と第２電極３１との間に設けられている。 In the electrophoresis chamber 1, a first electrode 30 connected to the acidic side end of the IEF chip 40 and a second electrode 31 connected to the basic side end of the IEF chip 40 are installed. ing. The installation surface 1a of the electrophoresis chamber 1 is provided with a recess 2 for injecting a sample solution containing a biological sample such as protein or nucleic acid. The recess 2 is provided between the first electrode 30 and the second electrode 31.
第１電極３０および第２電極３１は電源２２に接続されている。電源２２は、電圧制御機１３によって制御される。電圧制御機１３としては、通常のパーソナルコンピューターを用いることができる。電源２２は、LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench）などの開発環境を用いて制御される。 The first electrode 30 and the second electrode 31 are connected to the power source 22. The power source 22 is controlled by the voltage controller 13. A normal personal computer can be used as the voltage controller 13. The power source 22 is controlled using a development environment such as LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench).
電圧制御機１３は、電源２２に指定の電圧を印加するための信号を発信する。電源２２から第１電極３０および第２電極３１に供給される電圧および電流は、電圧測定器２０および電流測定器２１によってそれぞれモニターされる。電圧測定器２１および電流測定器２０は、例えば、１回／０．１秒以上の頻度で電圧および電流の検出が行われる。 The voltage controller 13 transmits a signal for applying a specified voltage to the power supply 22. The voltage and current supplied from the power source 22 to the first electrode 30 and the second electrode 31 are monitored by the voltage measuring device 20 and the current measuring device 21, respectively. For example, the voltage measuring device 21 and the current measuring device 20 detect voltage and current at a frequency of once / 0.1 second or more.
ＩＥＦチップ４０は、一次元電気泳動用のサンプル分離媒体４２と、サンプル分離媒体４２を支持する支持体４１と、を備えている。サンプル分離媒体４２は、等電点電気泳動により生体サンプルを分離する媒体である。サンプル分離媒体４２としては、二次元電気泳動の一次元目用ゲルとして通常用いられるものが利用でき、例えば、ポリアクリルアミド、アガロース、寒天、およびデンプンからなる群より選ばれるゲル化剤によりゲル化された固定化ｐＨ勾配（Immobilized pH gradient: IPG）ゲルなどが好適である。支持体４１は例えばプラスチック製の板やフィルムなどを用いることができる。 The IEF chip 40 includes a sample separation medium 42 for one-dimensional electrophoresis and a support 41 that supports the sample separation medium 42. The sample separation medium 42 is a medium that separates a biological sample by isoelectric focusing. As the sample separation medium 42, those usually used as a first-dimensional gel for two-dimensional electrophoresis can be used. For example, the sample separation medium 42 is gelled by a gelling agent selected from the group consisting of polyacrylamide, agarose, agar, and starch. Immobilized pH gradient (IPG) gel and the like are preferable. As the support 41, for example, a plastic plate or film can be used.
サンプル分離媒体４２は緩衝液を含んでいてもよい。緩衝液は、水素イオン濃度に対する緩衝作用のある溶液（少量の酸や塩基を加えたり、多少濃度が変化したりしてもｐＨが大きく変化しないようにした溶液）であり、弱酸とその塩を含む溶液などが代表的である。緩衝液としては、極性の分子を含有していない緩衝液を用いることが好ましく、例えば、8M Urea,2M Thiourea,4% CHAPS（3-[(3-Cholamidopropyl)dimethylammonio]propanesulfonate）,20mM dithiothreitol,0.5% Ampholyteの組成の緩衝液が好適である。 The sample separation medium 42 may contain a buffer solution. The buffer solution is a solution that has a buffering action against the hydrogen ion concentration (a solution in which a small amount of acid or base is added or the pH does not change greatly even if the concentration slightly changes). The solution containing it is typical. As the buffer, it is preferable to use a buffer that does not contain a polar molecule. For example, 8M Urea, 2M Thiourea, 4% CHAPS (3-[(3-Cholamidopropyl) dimethylammonio] propanesulfonate), 20 mM dithiothreitol, 0.5 A buffer solution with the composition of% Ampholyte is preferred.
ＩＥＦチップ４０は、搬送アーム４５によって電気泳動用チャンバー１に設置され、生体サンプルの導入と二次元電気泳動の一次元目の電気泳動（等電点電気泳動）が行われる。本実施形態では、電気泳動用チャンバー１において生体サンプルの導入と等電点電気泳動の双方を行うこととするが、生体サンプルの導入を電気泳動用チャンバー１で行い、等電点電気泳動を他の電気泳動用チャンバー（第３の電気泳動用チャンバー８１）で行うようにしてもよい。 The IEF chip 40 is installed in the electrophoresis chamber 1 by the transfer arm 45, and introduction of a biological sample and first-dimensional electrophoresis (isoelectric focusing) of two-dimensional electrophoresis are performed. In this embodiment, both the introduction of the biological sample and the isoelectric focusing are performed in the electrophoresis chamber 1. However, the introduction of the biological sample is performed in the electrophoresis chamber 1, and the isoelectric focusing is performed elsewhere. The electrophoresis chamber (third electrophoresis chamber 81) may be used.
電気泳動装置１２には、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ））により生体サンプルの分離を行うための第２の電気泳動用チャンバー８０が設けられている。一次元目の電気泳動が完了したＩＥＦチップ４０は、搬送アーム４５によって第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送される。 The electrophoresis device 12 is provided with a second electrophoresis chamber 80 for separating a biological sample by second-dimensional electrophoresis (SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)). The IEF chip 40 for which the first-dimensional electrophoresis has been completed is transported to the second electrophoresis chamber 80 by the transport arm 45.
第２の電気泳動用チャンバー８０は、サンプル分離媒体４２と、サンプル分離媒体４２に接続される第２のサンプル分離媒体であるポリアクリルアミドゲルと、を設置する設置面を有している。第２の電気泳動用チャンバー８０は、設置面に設置されたサンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体に電圧を印加して生体サンプルの分離を行う。電気泳動用チャンバー１では、サンプル分離媒体４２が設置される部分の設置面には窪みが設けられているが、第２の電気泳動用チャンバーでは、サンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体が設置される部分の設置面には窪みは設けられていない。設置面を平坦化することにより、サンプル分離媒体４２および第２のサンプル分離媒体に対して安定的に電圧を印加することができる。 The second electrophoresis chamber 80 has an installation surface on which the sample separation medium 42 and a polyacrylamide gel that is a second sample separation medium connected to the sample separation medium 42 are installed. The second electrophoresis chamber 80 separates the biological sample by applying a voltage to the sample separation medium 42 and the second sample separation medium installed on the installation surface. In the electrophoresis chamber 1, a recess is provided in the installation surface of the portion where the sample separation medium 42 is installed, but in the second electrophoresis chamber, the sample separation medium 42 and the second sample separation medium are There is no depression in the installation surface of the installed part. By flattening the installation surface, a voltage can be stably applied to the sample separation medium 42 and the second sample separation medium.
図３（ａ）は、電気泳動用器具１０の平面図であり、図３（ｂ）は、電気泳動用器具１０の断面図である。 FIG. 3A is a plan view of the electrophoresis instrument 10, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the electrophoresis instrument 10.
電気泳動用器具１０は直方体形状を有し、電気泳動用器具１０の中央部には細長い矩形状の電気泳動用チャンバー１が形成されている。電気泳動用チャンバー１の長手方向一端側には、サンプル分離媒体４２の酸性側の端部が接触する第１電極３０が設置されており、電気泳動用チャンバー１の長手方向他端側には、サンプル分離媒体４２の塩基性側の端部が接触する第２電極３１が設置されている。 The electrophoresis instrument 10 has a rectangular parallelepiped shape, and an elongated rectangular electrophoresis chamber 1 is formed at the center of the electrophoresis instrument 10. A first electrode 30 that is in contact with the acidic side end of the sample separation medium 42 is installed on one end side in the longitudinal direction of the electrophoresis chamber 1, and on the other end side in the longitudinal direction of the electrophoresis chamber 1, A second electrode 31 is provided in contact with the basic side end of the sample separation medium 42.
電気泳動用チャンバー１の長手方向一端側および長手方向他端側には、第１電極３０および第２電極３１を保持するための第１電極保持部４および第２電極保持部５がそれぞれ設けられている。第１電極保持部４および第２電極保持部５は、サンプル分離媒体４２の酸性側の端部および塩基性側の端部をそれぞれ挟むように設置面１ａから突出して設けられている。 A first electrode holding part 4 and a second electrode holding part 5 for holding the first electrode 30 and the second electrode 31 are respectively provided on one end side in the longitudinal direction and the other end side in the longitudinal direction of the electrophoresis chamber 1. ing. The first electrode holding unit 4 and the second electrode holding unit 5 are provided so as to protrude from the installation surface 1a so as to sandwich the end portion on the acidic side and the end portion on the basic side of the sample separation medium 42, respectively.
電気泳動用チャンバー１の底面（ＩＥＦチップが設置される設置面１ａ）には、サンプル溶液を注入するための窪み２が形成されている。本実施形態では、窪み２は、電気泳動用チャンバー１の中心部よりも酸性側または塩基性側に偏って配置されているが、窪み２を形成する位置は特に限定されず、例えば、電気泳動用チャンバー１の中心部に窪み２を形成してもよい。 A depression 2 for injecting a sample solution is formed on the bottom surface of the electrophoresis chamber 1 (installation surface 1a on which the IEF chip is installed). In the present embodiment, the recess 2 is arranged so as to be biased toward the acidic side or the basic side with respect to the center of the electrophoresis chamber 1, but the position where the recess 2 is formed is not particularly limited. The recess 2 may be formed at the center of the working chamber 1.
本実施形態の場合、窪み２は第１電極３０よりも第２電極３１に近い側に設けられているが、窪み２は第２電極３１よりも第１電極３０に近い側に設けられていてもよい。窪み２を電気泳動用チャンバー１の中心部よりも酸性側または塩基性側に偏って配置することで、等電点電気泳動により生体サンプルを分離する際に、生体サンプルの移動距離が長くなり、分解能が向上する。 In the present embodiment, the recess 2 is provided on the side closer to the second electrode 31 than the first electrode 30, but the recess 2 is provided on the side closer to the first electrode 30 than the second electrode 31. Also good. By disposing the recesses 2 on the acidic side or the basic side with respect to the center of the electrophoresis chamber 1, the biological sample travels longer when separating the biological sample by isoelectric focusing, Resolution is improved.
窪み２の容積は、窪み２に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さいことが好ましい。この構成によれば、窪み２にサンプル溶液を注入した際に、サンプル溶液が設置面１ａから盛り上がり、サンプル溶液がサンプル分離媒体４２に確実に接触する。サンプル溶液が少ない場合には、緩衝液をサンプル溶液に加え、窪み２がサンプル溶液によって満たされるようにすることが好ましい。 The volume of the recess 2 is preferably slightly smaller than the volume of the sample solution injected into the recess 2. According to this configuration, when the sample solution is injected into the recess 2, the sample solution rises from the installation surface 1 a, and the sample solution reliably contacts the sample separation medium 42. When the sample solution is small, it is preferable to add a buffer solution to the sample solution so that the depression 2 is filled with the sample solution.
窪み２の面積は、サンプル溶液とサンプル分離媒体４２との間に十分な接触面積が確保できれる面積であればよく、特に限定されるものではない。図３では、窪み２の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっているが、窪み２の幅はサンプル分離媒体４２の幅よりも小さくてもよい。窪み２の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み２の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。 The area of the dent 2 is not particularly limited as long as it can ensure a sufficient contact area between the sample solution and the sample separation medium 42. In FIG. 3, the width of the depression 2 is larger than the width of the sample separation medium 42, but the width of the depression 2 may be smaller than the width of the sample separation medium 42. When the width of a part or all of the depression 2 is wider than the width of the sample separation medium 42, the upper part of the depression 2 is not completely covered by the sample separation medium 42, so that the sample separation medium 42 is brought into contact with the sample solution. It is easy to discharge bubbles generated when the sample solution is discharged to the outside of the sample solution.
窪み２の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー１の上部をカバー５０で覆うことが好ましい。窪み２の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー１の上部をカバー５０で覆う必要はない。 In the case where the width of a part or the whole of the recess 2 is wider than the width of the sample separation medium 42, it is preferable to cover the upper part of the electrophoresis chamber 1 with a cover 50 in order to prevent the sample solution from drying. When the entire width of the recess 2 is equal to or smaller than the width of the sample separation medium 42, it is not necessary to cover the upper part of the electrophoresis chamber 1 with the cover 50.
図４および図５は、サンプル分離媒体に生体サンプルを導入するサンプル導入方法の説明図である。図４（ａ）および図５（ａ）は、電気泳動用器具の平面図であり、図４（ｂ）および図５（ｂ）は、電気泳動用器具の断面図である。 4 and 5 are explanatory diagrams of a sample introduction method for introducing a biological sample into a sample separation medium. 4 (a) and 5 (a) are plan views of the electrophoresis instrument, and FIGS. 4 (b) and 5 (b) are cross-sectional views of the electrophoresis instrument.
本実施形態のサンプル導入方法は、二次元電気泳動によって生体サンプルを分離するサンプル分離方法に適用される。本実施形態のサンプル分離方法は、本実施形態のサンプル導入方法を用いてサンプル分離媒体４２に生体サンプルを導入するサンプル導入ステップと、第１電極３０と第２電極３２との間に電圧を印加して、生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、第１電気泳動ステップによって生体サンプルの分離が行われたサンプル分離媒体４２を第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送する搬送ステップと、第２の電気泳動用チャンバー８０に搬送されたサンプル分離媒体４２に電圧を印加し、生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む。 The sample introduction method of this embodiment is applied to a sample separation method for separating a biological sample by two-dimensional electrophoresis. In the sample separation method of this embodiment, a voltage is applied between the sample introduction step of introducing a biological sample into the sample separation medium 42 using the sample introduction method of this embodiment and the first electrode 30 and the second electrode 32. Then, the first electrophoresis step for separating the biological sample by isoelectric focusing, and the sample separation medium 42 from which the biological sample has been separated by the first electrophoresis step is transferred to the second electrophoresis chamber 80. And a second electrophoresis step in which a voltage is applied to the sample separation medium 42 transported to the second electrophoresis chamber 80 and the biological sample is separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). And including.
本実施形態のサンプル導入方法は、サンプル分離媒体４２が設置される設置面１ａの窪み２に生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを注入する第１のステップと、窪み２に注入したサンプル溶液Ｓにサンプル分離媒体４２を接触させ、サンプル分離媒体４２に生体サンプルを導入する第２のステップと、を含む。 In the sample introduction method of the present embodiment, the first step of injecting the sample solution S containing the biological sample into the recess 2 of the installation surface 1a where the sample separation medium 42 is installed, and the sample into the sample solution S injected into the recess 2 A second step of contacting the separation medium and introducing a biological sample into the sample separation medium.
具体的には、まず図４に示すように、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを電気泳動用チャンバー１の設置面１ａに設けられた深さ０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度のサンプル溶液注入用の窪み２に注入する。窪み２の深さは、０ｍｍよりも深く１５ｍｍよりも浅い範囲であれば最適な実験結果を得ることができ、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲であれば、より好ましい実験結果が得られる。サンプル溶液Ｓは設置面１ａから若干盛り上がるようにし、サンプル分離媒体にサンプル溶液Ｓが確実に接触するようにする。サンプル溶液Ｓの量が不足している場合には、緩衝液を加えてサンプル溶液Ｓの量を調整し、窪み２がサンプル溶液Ｓで満たされるようにする。 Specifically, first, as shown in FIG. 4, a sample solution S containing a biological sample such as protein or nucleic acid is provided on the installation surface 1 a of the electrophoresis chamber 1 and has a depth of about 0.5 mm to 1 mm. It injects into the depression 2 for injection. An optimum experimental result can be obtained if the depth of the recess 2 is in a range deeper than 0 mm and shallower than 15 mm, and a more preferable experimental result is obtained if the depth is in the range of 0.5 mm to 1 mm. The sample solution S is slightly raised from the installation surface 1a to ensure that the sample solution S comes into contact with the sample separation medium. When the amount of the sample solution S is insufficient, the buffer solution is added to adjust the amount of the sample solution S so that the depression 2 is filled with the sample solution S.
次に、図５に示すように、緩衝液でサンプル分離媒体４２を飽和膨潤させたＩＥＦチップ４０を搬送アーム４５（図２参照）を用いて電気泳動用チャンバー１に設置し、サンプル溶液Ｓの入った窪み２をサンプル分離媒体４２によって覆い、窪み２にサンプル分離媒体４２を密着させる。そして、第１電極３０と第２電極３１の間に２００Ｖ程度の電圧を印加して、電荷を持つ生体サンプルをサンプル分離媒体４２に導入する。その後、搬送アーム４５（図２参照）によりサンプル分離媒体４２を窪み２に押し込んで６０００Ｖまで電圧を上昇させ、等電点電気泳動を行う。 Next, as shown in FIG. 5, the IEF chip 40 in which the sample separation medium 42 is saturated and swelled with a buffer solution is placed in the electrophoresis chamber 1 using the transfer arm 45 (see FIG. 2), and the sample solution S The hollow 2 that has entered is covered with the sample separation medium 42, and the sample separation medium 42 is brought into close contact with the hollow 2. Then, a voltage of about 200 V is applied between the first electrode 30 and the second electrode 31 to introduce a biological sample having a charge into the sample separation medium 42. Thereafter, the sample separation medium 42 is pushed into the depression 2 by the transfer arm 45 (see FIG. 2), the voltage is increased to 6000 V, and isoelectric focusing is performed.
等電点電気泳動が行われた後、搬送アーム４５（図２参照）を用いてＩＥＦチップ４０を電気泳動用チャンバー１から取り出す。そして、サンプル分離媒体４２をＳＤＳを含む溶液に浸してＳＤＳ平衡化し、ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ用のサンプル分離媒体（ポリアクリルアミドのゲル）に接続させる。そして、搬送アーム４５によりＩＥＦチップ４０を第２の電気泳動用チャンバー８０（図２参照）に搬送し、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）を行う。 After the isoelectric focusing, the IEF chip 40 is taken out from the electrophoresis chamber 1 using the transfer arm 45 (see FIG. 2). Then, the sample separation medium 42 is immersed in a solution containing SDS for SDS equilibration, and is connected to a sample separation medium (polyacrylamide gel) for SDS-PAGE. Then, the IEF chip 40 is transferred to the second electrophoresis chamber 80 (see FIG. 2) by the transfer arm 45, and second-dimensional electrophoresis (SDS-PAGE) is performed.
以上のように、本実施形態の電気泳動装置１２では、電気泳動用チャンバー１にサンプル溶液Ｓを供給し、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液Ｓに被せて生体サンプルの導入を行う。そして、そのまま電気泳動用チャンバー１内でサンプル分離媒体４２に電圧を印加し、等電点電気泳動を行う。サンプル分離媒体４２への生体サンプルの導入時に乾燥防止のオイルや不純物除去用のろ紙などを使用しないので、煩雑な操作がなく、再現性の高いデータが得られる。 As described above, in the electrophoresis apparatus 12 of this embodiment, the sample solution S is supplied to the electrophoresis chamber 1 and the sample separation medium 42 is placed on the sample solution S to introduce a biological sample. Then, a voltage is applied to the sample separation medium 42 in the electrophoresis chamber 1 as it is to perform isoelectric focusing. Since no anti-drying oil or filter paper for removing impurities is used when the biological sample is introduced into the sample separation medium 42, there is no complicated operation, and highly reproducible data can be obtained.
また、本実施形態の電気泳動装置１２では、電圧を印加しながら生体サンプルの導入を行い、生体サンプルの導入後、窪み２がサンプル分離媒体４２で満たされた状態（窪み２の内壁面および底面にサンプル分離媒体４２が密着した状態）でサンプル分離媒体４２に電圧を印加する。そのため、サンプル分離媒体４２に電圧が均一に印加され、サンプル導入効率が高く、均一なフォーカシングと高分解能な分離が行われる。よって、等電点電気泳動による生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能となる。 Further, in the electrophoresis apparatus 12 of the present embodiment, the biological sample is introduced while applying a voltage, and after the biological sample is introduced, the dent 2 is filled with the sample separation medium 42 (the inner wall surface and the bottom surface of the dent 2). A voltage is applied to the sample separation medium 42 in a state where the sample separation medium 42 is in close contact with the sample separation medium 42. Therefore, the voltage is uniformly applied to the sample separation medium 42, the sample introduction efficiency is high, and uniform focusing and high-resolution separation are performed. Therefore, it is possible to easily separate a biological sample by isoelectric focusing with good reproducibility.
［第２実施形態］
図６（ａ）は、第２実施形態の電気泳動用器具６０の平面図であり、図６（ｂ）は電気泳動用器具６０の断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6A is a plan view of the electrophoresis instrument 60 of the second embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the electrophoresis instrument 60.
本実施形態において第１実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６１を電気泳動用チャンバー１の中心部を挟んで第１電極３０に近い側から第２電極３１に近い側まで細長く形成した点と、電気泳動用チャンバー１で生体サンプルの導入が行われたサンプル分離媒体４２を第３の電気泳動用チャンバー８１（図２参照）に搬送し、第３の電気泳動用チャンバー８１で等電点電気泳動を行う点である。 The present embodiment is different from the first embodiment in that the depression 61 for injecting the sample solution is located from the side closer to the first electrode 30 to the side closer to the second electrode 31 across the central portion of the electrophoresis chamber 1. The elongated separation point and the sample separation medium 42 into which the biological sample has been introduced in the electrophoresis chamber 1 are transported to the third electrophoresis chamber 81 (see FIG. 2), and the third electrophoresis chamber 81 This is the point where isoelectric focusing is performed.
窪み６１の長さは、第１電極３０と第２電極３１との間の距離よりも若干短い。窪み６１の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６１の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６１の容積は、窪み６１に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。 The length of the recess 61 is slightly shorter than the distance between the first electrode 30 and the second electrode 31. The width of the depression 61 is substantially the same as the width of the sample separation medium 42, and the upper portion of the depression 61 is completely covered by the sample separation medium 42. The volume of the depression 61 is slightly smaller than the volume of the sample solution injected into the depression 61.
第３の電気泳動用チャンバー８１は、サンプル分離媒体４２が設置される設置面が平坦な電気泳動用チャンバーである。第３の電気泳動用チャンバー８１は、設置面に窪みが形成されていない点で電気泳動用チャンバー１と異なるが、それ以外の構成は電気泳動用チャンバー１と同じである。よって、第３の電気泳動用チャンバー８１の詳細構成の図示は省略する。 The third electrophoresis chamber 81 is an electrophoresis chamber having a flat installation surface on which the sample separation medium 42 is installed. The third electrophoresis chamber 81 is different from the electrophoresis chamber 1 in that no depression is formed on the installation surface, but the other configuration is the same as the electrophoresis chamber 1. Therefore, the detailed configuration of the third electrophoresis chamber 81 is not shown.
図７および図８は、サンプル分離媒体に生体サンプルを導入するサンプル導入方法の説明図である。図７（ａ）および図８（ａ）は、電気泳動用器具の平面図であり、図７（ｂ）および図８（ｂ）は、電気泳動用器具の断面図である。 7 and 8 are explanatory diagrams of a sample introduction method for introducing a biological sample into a sample separation medium. 7 (a) and 8 (a) are plan views of the electrophoresis instrument, and FIGS. 7 (b) and 8 (b) are cross-sectional views of the electrophoresis instrument.
図７に示すように、タンパク質や核酸などの生体サンプルを含むサンプル溶液Ｓを電気泳動用チャンバー１の設置面１ａに設けられた深さ０．５ｍｍよりも浅いサンプル溶液注入用の窪み６１に注入する。本実施形態では、第１実施形態と異なり、サンプル分離媒体４２として、膨らむ余地の残った未飽和膨潤のサンプル分離媒体を用いる。 As shown in FIG. 7, a sample solution S containing a biological sample such as protein or nucleic acid is injected into a recess 61 for injecting a sample solution shallower than a depth of 0.5 mm provided on the installation surface 1a of the electrophoresis chamber 1. To do. In the present embodiment, unlike the first embodiment, an unsaturated swelling sample separation medium with room for swelling is used as the sample separation medium 42.
次に、ＩＥＦチップ４０を搬送アーム４５（図２参照）を用いて電気泳動用チャンバー１に設置し、サンプル溶液Ｓの入った窪み２をサンプル分離媒体４２によって覆い、窪み２にサンプル分離媒体４２を密着させる。そして、図８に示すように、第１電極３０と第２電極３１の間に２００Ｖ程度の電圧を印加して、電荷を持つ生体サンプルをサンプル分離媒体４２に導入する。未飽和膨潤のサンプル分離媒体４２は、生体サンプルの導入と同時に、より膨潤して、サンプル分離媒体４２が窪み６１の底部にまで行き渡る。そのため、サンプル分離媒体４２に電圧が均一に印加され、生体サンプルが効率的にサンプル分離媒体４２に導入される。 Next, the IEF chip 40 is placed in the electrophoresis chamber 1 using the transfer arm 45 (see FIG. 2), the recess 2 containing the sample solution S is covered with the sample separation medium 42, and the sample separation medium 42 is covered in the recess 2. Adhere. Then, as shown in FIG. 8, a voltage of about 200 V is applied between the first electrode 30 and the second electrode 31 to introduce a charged biological sample into the sample separation medium 42. The unsaturated swelling sample separation medium 42 is further swollen simultaneously with the introduction of the biological sample, and the sample separation medium 42 reaches the bottom of the recess 61. Therefore, a voltage is uniformly applied to the sample separation medium 42, and the biological sample is efficiently introduced into the sample separation medium 42.
次に、サンプル分離媒体４２を搬送アーム４５（図２参照）を用いて第３の電気泳動用チャンバー８１（図２参照）に設置する。そして、第３の電気泳動用チャンバー８１に設けられた第１電極および第２電極を用いてサンプル分離媒体４２に６０００Vの電圧を印加し、等電点電気泳動により生体サンプルの分離を行う。 Next, the sample separation medium 42 is placed in the third electrophoresis chamber 81 (see FIG. 2) using the transfer arm 45 (see FIG. 2). Then, a voltage of 6000 V is applied to the sample separation medium 42 using the first electrode and the second electrode provided in the third electrophoresis chamber 81, and the biological sample is separated by isoelectric focusing.
等電点電気泳動が行われた後、搬送アーム４５（図２参照）を用いてＩＥＦチップ４０を第３の電気泳動用チャンバー８１から取り出す。そして、サンプル分離媒体４２をＳＤＳを含む溶液に浸してＳＤＳ平衡化し、ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ用のサンプル分離媒体（ポリアクリルアミドのゲル）に接続させる。そして、搬送アーム４５によりＩＥＦチップ４０を第２の電気泳動用チャンバー８０（図２参照）に搬送し、二次元目の電気泳動（ＳＤＳ‐ＰＡＧＥ）を行う。 After the isoelectric focusing, the IEF chip 40 is taken out from the third electrophoresis chamber 81 using the transfer arm 45 (see FIG. 2). Then, the sample separation medium 42 is immersed in a solution containing SDS for SDS equilibration, and is connected to a sample separation medium (polyacrylamide gel) for SDS-PAGE. Then, the IEF chip 40 is transferred to the second electrophoresis chamber 80 (see FIG. 2) by the transfer arm 45, and second-dimensional electrophoresis (SDS-PAGE) is performed.
以上説明した本実施形態の電気泳動装置によれば、窪み６１がサンプル分離媒体４２の長手方向に細長く形成されているため、生体サンプルがサンプル分離媒体４２全体に均一に導入されやすい。また、等電点電気泳動を設置面が平坦な第３の電気泳動用チャンバー８１を用いて行うため、サンプル分離媒体４２全体に均一に電圧が印加され、均一なフォーカシングと高分解能な分離が可能となる。 According to the electrophoretic device of the present embodiment described above, since the recess 61 is formed elongated in the longitudinal direction of the sample separation medium 42, the biological sample is easily introduced uniformly into the entire sample separation medium 42. In addition, since the isoelectric focusing is performed using the third electrophoresis chamber 81 having a flat installation surface, a uniform voltage is applied to the entire sample separation medium 42, and uniform focusing and high-resolution separation are possible. It becomes.
なお、本実施形態では、サンプル分離媒体４２として、未飽和膨潤のサンプル分離媒体を用いたが、図９に示すように、サンプル分離媒体４２として、緩衝液によって飽和膨潤させたサンプル分離媒体を用いてもよい。図９の例では、窪み６１の深さは図７の例よりも浅い。飽和膨潤したサンプル分離媒体４２を用いても、図１０に示すように、サンプル分離媒体４２に２００Ｖ程度の電圧を印加することで、サンプル分離媒体４２に生体サンプルが導入される。 In this embodiment, an unsaturated swelling sample separation medium is used as the sample separation medium 42, but as shown in FIG. 9, a sample separation medium saturated and swollen with a buffer solution is used as the sample separation medium 42. May be. In the example of FIG. 9, the depth of the recess 61 is shallower than the example of FIG. Even when the sample separation medium 42 saturated and swollen is used, a biological sample is introduced into the sample separation medium 42 by applying a voltage of about 200 V to the sample separation medium 42 as shown in FIG.
本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６１の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６１の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６１の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。 In the electrophoresis apparatus of this embodiment, the width of the recess 61 for injecting the sample solution may be larger than the width of the sample separation medium 42. When the width of a part or all of the depression 61 is wider than the width of the sample separation medium 42, the upper part of the depression 61 is not completely covered by the sample separation medium 42, so that the sample separation medium 42 contacts the sample solution. It is easy to discharge bubbles generated when the sample solution is discharged to the outside of the sample solution.
窪み６１の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー１の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６１の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー１の上部をカバーで覆う必要はない。 When the width of a part or all of the recess 61 is wider than the width of the sample separation medium 42, it is preferable to cover the upper part of the electrophoresis chamber 1 with a cover in order to prevent the sample solution from drying. When the entire width of the recess 61 is equal to or smaller than the width of the sample separation medium 42, it is not necessary to cover the upper part of the electrophoresis chamber 1 with a cover.
［第３実施形態］
図１１（ａ）は、第３実施形態の電気泳動用器具６２の平面図であり、図１１（ｂ）は電気泳動用器具６２の断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 11A is a plan view of the electrophoresis instrument 62 of the third embodiment, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the electrophoresis instrument 62.
本実施形態において第１実施形態と異なる点は、電気泳動用チャンバー７０の中央部分の幅をサンプル分離媒体４２と略同じ幅まで狭めて、サンプル分離媒体４２の乾燥を防止するようにした点である。 The present embodiment is different from the first embodiment in that the width of the central portion of the electrophoresis chamber 70 is reduced to substantially the same width as the sample separation medium 42 to prevent the sample separation medium 42 from drying. is there.
電気泳動用チャンバー７０は、サンプル分離媒体４２の幅と略同じ幅を有する第１の部分７１と、サンプル分離媒体４２の幅よりも広い幅を有する第２の部分７２と、を有する。第１の部分７１は、第１電極３０と第２電極３１との間の距離と概ね同じ長さを有しており、第２の部分７２は、第１の部分７１の長手方向一端側および他端側に接続されている。 The electrophoresis chamber 70 includes a first portion 71 having a width substantially the same as the width of the sample separation medium 42, and a second portion 72 having a width wider than the width of the sample separation medium 42. The first portion 71 has substantially the same length as the distance between the first electrode 30 and the second electrode 31, and the second portion 72 has one end side in the longitudinal direction of the first portion 71 and Connected to the other end.
第２の部分７２は、第１の部分７１よりも深く形成されており、第１電極３０、第１電極保持部４、第２電極３１および第２電極保持部５は、第２の部分７２に設置されている。サンプル分離媒体４２の長さは第１の部分７１の長さよりも若干長く、サンプル分離媒体４２の長手方向一端側および長手方向他端側は、第２の部分７２に突き出ている。 The second portion 72 is formed deeper than the first portion 71, and the first electrode 30, the first electrode holding portion 4, the second electrode 31, and the second electrode holding portion 5 are the second portion 72. Is installed. The length of the sample separation medium 42 is slightly longer than the length of the first portion 71, and one end side in the longitudinal direction and the other end side in the longitudinal direction of the sample separation medium 42 protrude into the second portion 72.
サンプル溶液を注入するための窪み６３は、第１の部分７１の底面（サンプル分離媒体４２の設置面７１ａ）に設けられている。窪み６３の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６３の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６３の容積は、窪み６３に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。 The depression 63 for injecting the sample solution is provided on the bottom surface of the first portion 71 (the installation surface 71a of the sample separation medium 42). The width of the depression 63 is substantially the same as the width of the sample separation medium 42, and the upper portion of the depression 63 is completely covered by the sample separation medium 42. The volume of the recess 63 is slightly smaller than the volume of the sample solution injected into the recess 63.
本実施形態の電気泳動装置によれば、電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１が、サンプル分離媒体４２と同じ幅を有しているため、サンプル分離媒体４２の側面が第１の部分７１の内壁によって覆われ、サンプル分離媒体４２の乾燥が防止される。よって、生体サンプルの分離を再現性よく容易に行うことが可能である。 According to the electrophoresis apparatus of this embodiment, since the first portion 71 of the electrophoresis chamber 70 has the same width as the sample separation medium 42, the side surface of the sample separation medium 42 is the first portion 71. The sample separation medium 42 is prevented from drying. Therefore, it is possible to easily separate the biological sample with high reproducibility.
なお、本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６３の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６３の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６３の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。 In the electrophoresis apparatus of this embodiment, the width of the recess 63 for injecting the sample solution may be larger than the width of the sample separation medium 42. When the width of a part or all of the depression 63 is wider than the width of the sample separation medium 42, the upper part of the depression 63 is not completely covered by the sample separation medium 42, so that the sample separation medium 42 contacts the sample solution. It is easy to discharge bubbles generated when the sample solution is discharged to the outside of the sample solution.
窪み６３の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６３の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆う必要はない。 When the width of a part or the whole of the depression 63 is wider than the width of the sample separation medium 42, it is preferable to cover the upper part of the electrophoresis chamber 70 with a cover in order to prevent the sample solution from drying. When the entire width of the recess 63 is equal to or smaller than the width of the sample separation medium 42, it is not necessary to cover the upper part of the electrophoresis chamber 70 with a cover.
また、本実施形態では、電気泳動用チャンバー７０の一部のみをサンプル分離媒体４２と略同じ幅としたが、電気泳動用チャンバー７０の全部をサンプル分離媒体４２と略同じ幅としてもよい。 In the present embodiment, only a part of the electrophoresis chamber 70 has the same width as the sample separation medium 42, but the entire electrophoresis chamber 70 may have the same width as the sample separation medium 42.
［第４実施形態］
図１２（ａ）は、第４実施形態の電気泳動用器具６４の平面図であり、図１２（ｂ）は電気泳動用器具６４の断面図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12A is a plan view of the electrophoresis instrument 64 of the fourth embodiment, and FIG. 12B is a cross-sectional view of the electrophoresis instrument 64.
本実施形態において第３実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６５を電気泳動用チャンバー７０の中心部を挟んで第１電極３０に近い側から第２電極３１に近い側まで細長く形成した点である。 The present embodiment is different from the third embodiment in that a recess 65 for injecting a sample solution is located from the side closer to the first electrode 30 to the side closer to the second electrode 31 across the central portion of the electrophoresis chamber 70. It is the point formed long and thin.
窪み６５は、第１の部分７１の底面（サンプル分離媒体４２の設置面７１ａ）に設けられている。窪み６５の長さは、第１電極３０と第２電極３１との間の距離よりも若干短い。窪み６５の幅は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じであり、窪み６５の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるようになっている。窪み６５の容積は、窪み６５に注入されるサンプル溶液の体積よりも若干小さい。 The depression 65 is provided on the bottom surface of the first portion 71 (installation surface 71a of the sample separation medium 42). The length of the recess 65 is slightly shorter than the distance between the first electrode 30 and the second electrode 31. The width of the recess 65 is substantially the same as the width of the sample separation medium 42, and the upper portion of the recess 65 is completely covered by the sample separation medium 42. The volume of the recess 65 is slightly smaller than the volume of the sample solution injected into the recess 65.
本実施形態の電気泳動装置によれば、窪み６５がサンプル分離媒体４２の長手方向に細長く形成されているため、生体サンプルがサンプル分離媒体４２全体に均一に導入されやすい。 According to the electrophoresis apparatus of the present embodiment, since the recess 65 is formed elongated in the longitudinal direction of the sample separation medium 42, the biological sample can be easily introduced uniformly into the entire sample separation medium 42.
なお、本実施形態の電気泳動装置では、サンプル溶液を注入するための窪み６５の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも大きくなっても構わない。窪み６５の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、窪み６５の上部がサンプル分離媒体４２によって完全には覆われないので、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。 In the electrophoresis apparatus of this embodiment, the width of the recess 65 for injecting the sample solution may be larger than the width of the sample separation medium 42. When a part or all of the recess 65 is wider than the sample separation medium 42, the upper part of the recess 65 is not completely covered by the sample separation medium 42, so that the sample separation medium 42 contacts the sample solution. It is easy to discharge bubbles generated when the sample solution is discharged to the outside of the sample solution.
窪み６５の一部若しくは全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅よりも広い場合には、サンプル溶液の乾燥を防ぐために電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆うことが好ましい。窪み６５の全部の幅がサンプル分離媒体４２の幅と同じかそれよりも狭い場合には、電気泳動用チャンバー７０の上部をカバーで覆う必要はない。 When the width of part or all of the recess 65 is wider than the width of the sample separation medium 42, it is preferable to cover the upper part of the electrophoresis chamber 70 with a cover in order to prevent the sample solution from drying. When the entire width of the recess 65 is equal to or smaller than the width of the sample separation medium 42, it is not necessary to cover the upper part of the electrophoresis chamber 70 with a cover.
［第５実施形態］
図１３（ａ）は、第５実施形態の電気泳動用器具６６の平面図であり、図１３（ｂ）は電気泳動用器具６６の断面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 13A is a plan view of the electrophoresis instrument 66 of the fifth embodiment, and FIG. 13B is a cross-sectional view of the electrophoresis instrument 66.
本実施形態において第４実施形態と異なる点は、サンプル溶液を注入するための窪み６９が部分的に拡幅されてサンプル分離媒体４２の側方に露出している点である。 This embodiment is different from the fourth embodiment in that a recess 69 for injecting a sample solution is partially widened and exposed to the side of the sample separation medium 42.
電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１の幅は、サンプル分離媒体４２の幅よりも若干大きい。窪み６９は、サンプル分離媒体４２の幅と概ね同じ幅を有する第１の部分６７と、サンプル分離媒体４２の幅よりも広い幅を有する第２の部分６８と、を有する。第１の部分６７の長さは、電気泳動用チャンバー７０の第１の部分７１の長さよりも若干短く、第２の部分６８は、第１の部分６７の長手方向一端側および長手方向他端側に接続されている。 The width of the first portion 71 of the electrophoresis chamber 70 is slightly larger than the width of the sample separation medium 42. The recess 69 has a first portion 67 having a width substantially the same as the width of the sample separation medium 42 and a second portion 68 having a width wider than the width of the sample separation medium 42. The length of the first portion 67 is slightly shorter than the length of the first portion 71 of the electrophoresis chamber 70, and the second portion 68 has one longitudinal end and the other longitudinal end of the first portion 67. Connected to the side.
本実施形態の電気泳動装置では、第１の部分６７の上部はサンプル分離媒体４２によって完全に覆われるが、第２の部分６８の上部はサンプル分離媒体４２によって完全には覆われない。そのため、サンプル分離媒体４２をサンプル溶液に接触させた際に生じる気泡をサンプル溶液の外部に排出し易くなる。 In the electrophoresis apparatus of this embodiment, the upper portion of the first portion 67 is completely covered with the sample separation medium 42, but the upper portion of the second portion 68 is not completely covered with the sample separation medium 42. Therefore, it is easy to discharge bubbles generated when the sample separation medium 42 is brought into contact with the sample solution to the outside of the sample solution.
［変形形態］
上記実施形態では、サンプル溶液を注入するための窪みの形状として、矩形形状やＩ字形状を例示したが、窪みの形状はこれに限定されない。例えば、楕円や円などの曲線で形成された窪みや、矩形以外の多角形を有する窪みを形成してもよい。また、窪みの個数は１個に限らず、複数個形成することもできる。
[Deformation]
In the said embodiment, although the rectangular shape and the I shape were illustrated as a shape of the hollow for inject | pouring a sample solution, the shape of a hollow is not limited to this. For example, a depression formed by a curve such as an ellipse or a circle, or a depression having a polygon other than a rectangle may be formed. The number of depressions is not limited to one, and a plurality of depressions can be formed.
図１４（ｂ）は、第１実施形態の電気泳動装置を用いて行った二次元電気泳動のパターン（実施例）を示す図である。図１４（ａ）は、従来のゲルストリップホルダー内にて生体サンプルを導入した場合の二次元電気泳動のパターン（比較例）を示す図である。図１４中に示した矢印のスポットのように、図１４（ｂ）の二次元電気泳動のパターンの方が図１４（ａ）の二次元電気泳動のパターンに比べて分解能の向上が見られ、鮮明なスポットが検出できた。 FIG. 14B is a diagram showing a pattern (example) of two-dimensional electrophoresis performed using the electrophoresis apparatus of the first embodiment. FIG. 14A is a diagram showing a two-dimensional electrophoresis pattern (comparative example) when a biological sample is introduced in a conventional gel strip holder. As shown by the arrow spots shown in FIG. 14, the two-dimensional electrophoresis pattern of FIG. 14 (b) has improved resolution compared to the two-dimensional electrophoresis pattern of FIG. 14 (a). A clear spot was detected.
本発明は、タンパク質や核酸などの生体サンプルを電気泳動により分離し、分離した生体サンプルを含むサンプル分離媒体を切り出して質量分析装置によって同定したり、あるいは、分離した生体サンプルをサンプル分離媒体から膜に転写し、免疫反応などを利用して生体サンプルを検出したりする手段に好適に利用することができる。 In the present invention, biological samples such as proteins and nucleic acids are separated by electrophoresis, a sample separation medium containing the separated biological samples is cut out and identified by a mass spectrometer, or the separated biological samples are separated from the sample separation medium. Can be suitably used as a means for detecting a biological sample using an immune reaction or the like.
１，７０…電気泳動用チャンバー、１ａ，７１ａ…設置面、２，６１，６３，６５，６９…窪み、１０，６０，６２，６４，６６…電気泳動用器具、１２…電気泳動装置、３０…第１電極、３１…第２電極、４２…サンプル分離媒体、４５…搬送アーム、８０…第２の電気泳動用チャンバー、８１…第３の電気泳動用チャンバー、Ｓ…サンプル溶液 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,70 ... Electrophoresis chamber, 1a, 71a ... Installation surface, 2, 61, 63, 65, 69 ... Depression, 10, 60, 62, 64, 66 ... Electrophoresis instrument, 12 ... Electrophoresis apparatus, 30 ... 1st electrode, 31 ... 2nd electrode, 42 ... Sample separation medium, 45 ... Transfer arm, 80 ... 2nd electrophoresis chamber, 81 ... 3rd electrophoresis chamber, S ... Sample solution
Claims (15)
前記電気泳動用チャンバーの前記設置面に、前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入するための窪みが設けられ、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させる電気泳動用器具。 An electrophoresis chamber having an installation surface on which a sample separation medium for separating a biological sample by electrophoresis and a first electrode and a second electrode connected to both ends of the sample separation medium;
The mounting surface of the electrophoresis chamber is provided with a recess for injecting a sample solution containing the biological sample ,
An electrophoresis apparatus for bringing the sample solution into contact with the sample separation medium while applying a voltage between the first electrode and the second electrode .
前記サンプル分離媒体を前記電気泳動用チャンバーに設置する搬送アームと、を備えている電気泳動装置。 Electrophoresis device according to any one of claims 1 to 7,
An electrophoresis apparatus comprising: a transfer arm that places the sample separation medium in the electrophoresis chamber.
前記搬送アームは、前記電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送する請求項８に記載の電気泳動装置。 A second electrophoresis chamber for installing the sample separation medium;
The electrophoresis apparatus according to claim 8, wherein the transport arm transports the sample separation medium between the electrophoresis chamber and the second electrophoresis chamber.
前記搬送アームは、前記第３の電気泳動用チャンバーと前記第２の電気泳動用チャンバーとの間で前記サンプル分離媒体を搬送する請求項９に記載の電気泳動装置。 A third electrophoresis chamber having a flat installation surface for installing the sample separation medium, and a first electrode and a second electrode connected to both ends of the sample separation medium;
The electrophoresis apparatus according to claim 9, wherein the transport arm transports the sample separation medium between the third electrophoresis chamber and the second electrophoresis chamber.
前記サンプル分離媒体を設置する設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、前記設置面に設けられた窪みと、を有する電気泳動用チャンバーの前記設置面の窪みに前記生体サンプルを含むサンプル溶液を注入する第１のステップと、
前記窪みに注入した前記サンプル溶液に前記サンプル分離媒体を接触させ、前記サンプル分離媒体に前記生体サンプルを導入する第２のステップと、を含み、
前記第２のステップでは、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加しながら前記サンプル分離媒体に前記サンプル溶液を接触させるサンプル導入方法。 A sample introduction method for introducing the biological sample into a sample separation medium for separating a biological sample by electrophoresis,
The installation of the electrophoresis chamber having an installation surface on which the sample separation medium is installed, a first electrode and a second electrode connected to both ends of the sample separation medium, and a depression provided on the installation surface A first step of injecting a sample solution containing the biological sample into a depression in the surface;
Contacting the sample separation medium to the sample solution was injected into the recess, viewed contains a second step, the introducing the biological sample into the sample separation medium,
In the second step, the sample introduction method includes bringing the sample solution into contact with the sample separation medium while applying a voltage between the first electrode and the second electrode .
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含むサンプル分離方法。 A sample introduction step of introducing the biological sample into the sample separation medium using the sample introduction method according to claim 11 ;
A first electrophoresis step of applying a voltage between the first electrode and the second electrode to separate the biological sample by isoelectric focusing.
前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む請求項１２に記載のサンプル分離方法。 A transporting step of transporting the sample separation medium from which the biological sample has been separated by the first electrophoresis step to a second electrophoresis chamber;
A voltage is applied to the sample separation medium conveyed into the chamber for the second electrophoresis, according to claim 12 which comprises a second electrophoresis step of separating said biological sample by SDS- polyacrylamide gel electrophoresis Sample separation method.
前記サンプル分離媒体を設置する平坦な設置面と、前記サンプル分離媒体の両端部に接続される第１電極および第２電極と、を有する第３の電気泳動用チャンバーに前記サンプル分離媒体を設置し、前記サンプル分離媒体を前記第３の電気泳動用チャンバーの前記設置面に密着させた状態で、前記第３の電気泳動用チャンバーの前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加して、前記生体サンプルを等電点電気泳動によって分離する第１電気泳動ステップと、を含むサンプル分離方法。 A sample introduction step of introducing the biological sample into the sample separation medium using the sample introduction method according to claim 11 ;
The sample separation medium is installed in a third electrophoresis chamber having a flat installation surface on which the sample separation medium is installed, and first and second electrodes connected to both ends of the sample separation medium. A voltage is applied between the first electrode and the second electrode of the third electrophoresis chamber in a state where the sample separation medium is in close contact with the installation surface of the third electrophoresis chamber. And a first electrophoresis step of separating the biological sample by isoelectric focusing.
前記第２の電気泳動用チャンバーに搬送された前記サンプル分離媒体に電圧を印加し、前記生体サンプルをＳＤＳ−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって分離する第２電気泳動ステップと、を含む請求項１４に記載のサンプル分離方法。 A transporting step of transporting the sample separation medium from which the biological sample has been separated by the first electrophoresis step to a second electrophoresis chamber;
Voltage is applied to the sample separation medium conveyed into the chamber for the second electrophoresis, according to claim 14, and a second electrophoretic step of separating by the biological sample SDS- polyacrylamide gel electrophoresis Sample separation method.
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