JP5717235B2 - Nucleic acid amplification method - Google Patents

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Description

本発明は、蛇行流路内の核酸を超高速に増幅するための方法に関する。より具体的には、本発明は、連続流マイクロ流体システムを用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を実行する方法に関する。   The present invention relates to a method for amplifying nucleic acid in a meandering flow path at an ultra-high speed. More specifically, the present invention relates to a method for performing polymerase chain reaction (PCR) using a continuous flow microfluidic system.

核酸の検出は、医薬品の研究開発、法医学、臨床検査、農作物や病原性微生物の種類の同定など、様々な分野において中核をなすものである。癌を含む種々の疾患、微生物の感染、分子系統解析に基づいた遺伝子マーカーなどを検出する能力は、疾患および発症リスク診断、マーカーの探索、食品や環境中の安全性評価、犯罪の立証、および他の多くの技術にとって普遍的技術となっている。   Nucleic acid detection is central to various fields such as pharmaceutical research and development, forensic medicine, clinical testing, and identification of crops and pathogenic microorganisms. The ability to detect various diseases including cancer, microbial infections, genetic markers based on molecular phylogenetic analysis, disease and onset risk diagnosis, marker search, food and environmental safety assessment, crime verification, and It has become a universal technology for many other technologies.

少量の核酸を高感度に検出する最も強力な基礎技術の1つは、核酸配列の一部または全部を指数関数的に複製し増幅した産物を分析する手法である。PCRは、おそらく、様々な増幅技術のうち最も汎用的に利用されているものである。   One of the most powerful basic techniques for detecting a small amount of nucleic acid with high sensitivity is a technique for analyzing a product obtained by exponentially replicating and amplifying a part or all of a nucleic acid sequence. PCR is probably the most widely used of the various amplification techniques.

PCRは、DNAのある特定領域を選択的に増幅する強力な技術である。PCRを用いると、テンプレートDNAの中の標的とするDNA配列について、単一のテンプレートDNAから数百万コピーのDNA断片を生成することができる。PCRは、サーマルサイクルと呼ばれる三相の温度条件を繰り返すことにより、単一鎖へのDNAの変性、変性されたDNA一本鎖とプライマーのアニーリング、および熱安定性DNAポリメラーゼ酵素によるプライマーの伸長という個々の反応が順次繰り返される。このサイクルは、分析に必要な十分なコピー数が得られるまで繰り返し行われる。原理上、PCRの1回のサイクル
で、コピー数を倍にすることが可能である。実際には、サーマルサイクルが続くと、必要な反応試薬の濃度が減少するので、増幅されたDNA産物の集積が、最終的に止まる。PCRの一般的詳細については、「Clinical Applications of PCR」、Dennis Lo(編集)、Humana Press(ニュージャージー州トトワ所在)(1998年)、および「PCR Protocols A Guide
to Methods and Applications」、M.A.Innisら(編集)、Academic Press Inc.社(カリフォルニア州サンディエゴ所在)(1990年)を参照のこと。
PCR is a powerful technique for selectively amplifying a specific region of DNA. Using PCR, millions of copies of DNA fragments can be generated from a single template DNA for a target DNA sequence in the template DNA. PCR repeats a three-phase temperature condition called a thermal cycle to denature DNA into single strands, anneal denatured DNA single strands and primers, and extend primers with a thermostable DNA polymerase enzyme. Individual reactions are repeated sequentially. This cycle is repeated until a sufficient copy number is obtained for analysis. In principle, it is possible to double the number of copies in one cycle of PCR. In fact, as the thermal cycle continues, the concentration of the amplified DNA product eventually stops as the concentration of the required reaction reagent decreases. For general details of PCR, see "Clinical Applications of PCR", Dennis Lo (edited), Humana Press (Totowa, NJ) (1998), and "PCR Protocols A Guide."
to Methods and Applications ", M. et al. A. Innis et al. (Edit), Academic Press Inc. (San Diego, Calif.) (1990).

この10年程の間に、例えば、半導体微細加工技術等を応用して作製したマイクロ流体デバイスを用いて、分析や化学反応を実行する多くの高生産性アプローチが開発され報告されている。このようなトレンドの中、PCRによるDNA増幅に関するマイクロ流体デバイスも開発され、試料のサーマルサイクリングは、通常、3つの方法のいずれかでなされる。第1の方法では、試料液がデバイス内に導入され、溶液が同じ部分に保持されたまま時間の経過とともに温度サイクリングが行われる方法である。これは従来のPCR計測器と非常によく似ている。第2の方法では、空間的に離れた複数の温度帯が微小流路で結ばれており、試料液がこれらの温度帯上を所定の時間ずつ停止するように、交互に移動する方法である。また、第3の方法では、同様に微小流路を通じて試料液が空間的に離れた複数の温度帯を移動するが、試料液は止まることなく連続的に送り込まれる連続流PCRと呼ぶ方法である。   In the last 10 years, for example, many high-productivity approaches for performing analysis and chemical reaction using a microfluidic device manufactured by applying semiconductor microfabrication technology and the like have been developed and reported. Under these trends, microfluidic devices for DNA amplification by PCR have also been developed, and thermal cycling of samples is usually done in one of three ways. In the first method, a sample solution is introduced into the device, and temperature cycling is performed over time while the solution is held in the same portion. This is very similar to a conventional PCR instrument. In the second method, a plurality of spatially separated temperature zones are connected by a micro flow channel, and the sample solution is alternately moved so as to stop on these temperature zones for a predetermined time. . Similarly, the third method is a method called continuous flow PCR in which the sample solution moves through a plurality of temperature zones that are spatially separated through a microchannel, but the sample solution is continuously fed without stopping. .

第1の方法の例として、Lagallyら(Anal Chem 73:565−570(2001年))や、民谷および永井ら(特許第3041423号および、Anal Chem 73:1015−1019(2001年))は、それぞれ280nlや86p
lといった極微量のPCRチャンバー内でテンプレートDNAを増幅し、検出できることを実証している。これらの参考文献では、試料量の低減により熱容量を小さくし、サーマルサイクルの高速化を目指しているが、チャンバーやヒーター自身の熱容量の低減に限界があるため、十分な増幅反応を行うには、少なくとも1サイクル当たり30秒程度必要であった。
As an example of the first method, Lagally et al. (Anal Chem 73: 565-570 (2001)), Minutani and Nagai et al. (Patent No. 3041423 and Anal Chem 73: 1015-1019 (2001)) are: 280nl and 86p respectively
It is demonstrated that template DNA can be amplified and detected in a very small PCR chamber such as 1. In these references, the heat capacity is reduced by reducing the amount of sample and the thermal cycle is aimed at speeding up. However, since there is a limit to reducing the heat capacity of the chamber and the heater itself, in order to perform a sufficient amplification reaction, At least about 30 seconds were required per cycle.

第2の方法として、例えば、Enzelbergerら(米国特許第6,960,437号)は、3つの温度帯を有する円状の回転流路を備えるマイクロ流体デバイスについて説明している。各温度時間を自由に設定してサーマルサイクル可能な点で優れており、試料を導入し、ポンプを使って回転する形でそれらの温度帯に送り込むために、多数の一体化された弁およびポンプが使用される。   As a second method, for example, Enzelberger et al. (US Pat. No. 6,960,437) describes a microfluidic device comprising a circular rotating channel having three temperature zones. Excellent in that each temperature time can be set freely and can be thermally cycled, and a number of integrated valves and pumps are used to introduce samples and pump them into their temperature zones using a pump. Is used.

また、Shenderovら(PCT公開特許出願第WO2006/124458号)は、静電的な液滴駆動を利用して、微小流路内に設けられた2つ以上の温度帯へ、試料液滴を交互に移動させる方式に基づいたPCRデバイスを説明している。この技術は、試料液の送液や停止のための弁やバルブの代わりに絶縁被覆された電極アレイによる液滴駆動を利用しているが、いずれの技術においても精密なプログラム制御に基づいている。   Shenderov et al. (PCT Published Patent Application No. WO2006 / 124458) use electrostatic droplet driving to alternate sample droplets to two or more temperature zones provided in a microchannel. A PCR device based on the method of moving to is described. This technology uses droplet drive with a valve for injecting and stopping the sample solution and an electrode array with insulation coating instead of the valve. Both technologies are based on precise program control. .

これに対し第3の方法として、Koppら(Science 280:1046−1048(1998年))は、蛇行流路が95℃(変性)、72℃(伸長)、および60℃(アニーリング)の3つの一定温度帯を通過するガラス基板を使用して連続流PCRを実証している。このPCR技術は、反応槽の表面全体を加熱することに基づいていないため、流路やヒーター自身の熱容量が影響する加熱/冷却速度ではなく、ただ流量によって決定される。PCRにおいて、変性およびアニーリングの過程は1秒以内で完了する非常に高速な反応であることが知られていることから、流速を速めることで高速なPCRを実現できると期待されるが、その場合、伸長反応に必要な反応時間を十分に取れないことにより増幅効率が著しく低下するため、結局、十分な増幅を行うには1サイクル当たり1分以上必要であった。   On the other hand, as a third method, Kopp et al. (Science 280: 1046-1048 (1998)) have three meandering channels with 95 ° C. (denaturation), 72 ° C. (extension), and 60 ° C. (annealing). Continuous flow PCR is demonstrated using a glass substrate that passes through a constant temperature zone. Since this PCR technique is not based on heating the entire surface of the reaction vessel, it is determined by the flow rate, not the heating / cooling rate that is affected by the heat capacity of the flow path or the heater itself. In PCR, the process of denaturation and annealing is known to be a very fast reaction that is completed within 1 second, so it is expected that high-speed PCR can be realized by increasing the flow rate. Since the amplification efficiency is remarkably lowered because the reaction time necessary for the extension reaction cannot be sufficiently taken, after all, one minute or more is required per cycle to perform sufficient amplification.

また、DNAの増幅効率は、目的とするDNA断片以外の副生成物の形成により、必要な反応試薬が浪費され、本来増幅されるべきDNA断片の生成が阻害されることによっても減少する。PCRにおけるアニーリング温度は、プライマーのDNA配列のGC(グアニン及びシトシン)含量に基づいて決定されるが、このようなPCRにおいて望ましくない副生成物は、95℃の変性温度から約60℃のアニーリング温度まで下がる途中の過程で、アニーリング温度より高温でも安定に結合する目的外のDNA配列や、プライマー同士でアニーリングし、そのまま伸長反応が進行することによって生じるプライマーダイマー等として生成される。   The amplification efficiency of DNA is also reduced by the formation of by-products other than the target DNA fragment, which wastes the necessary reaction reagent and inhibits the production of the DNA fragment to be originally amplified. Although the annealing temperature in PCR is determined based on the GC (guanine and cytosine) content of the primer DNA sequence, undesirable by-products in such PCR are from a denaturation temperature of 95 ° C. to an annealing temperature of about 60 ° C. In the middle of the process, the DNA sequence is generated as an unintended DNA sequence that binds stably even at a temperature higher than the annealing temperature, a primer dimer that is generated by annealing between primers and the extension reaction proceeds.

連続流PCRにおいては、ガラス基板上に均一に各温度領域を形成しやすいために、95℃、72℃、60℃の温度帯が順番に配置される構成となるため、伸長反応の72℃の温度領域が中央に配置される。そのため、十分な伸長反応を行うために、72℃の温度領域を延長すると、95℃から約60℃まで降温する過程も同時に長くなり、プライマーダイマー等の副生成物が増幅し、その結果、目的とするDNA断片の増幅効率が著しく低下する。したがって、高速かつ高効率な連続流PCRにおいては、サーマルサイクルにおける三相の温度条件のうち、約60℃と95℃に挟まれた72℃の伸長反応を低速に、一方、蛇行流路上で95℃、72℃、約60℃の順に戻りまで過程を高速に送液することが必要である。   In continuous flow PCR, since it is easy to form each temperature region uniformly on a glass substrate, the temperature zones of 95 ° C., 72 ° C., and 60 ° C. are arranged in order. The temperature region is arranged in the center. Therefore, if the temperature range of 72 ° C. is extended in order to perform a sufficient extension reaction, the process of lowering the temperature from 95 ° C. to about 60 ° C. is also prolonged, and by-products such as primer dimers are amplified. The amplification efficiency of the DNA fragment is significantly reduced. Therefore, in the high-speed and high-efficiency continuous flow PCR, among the three-phase temperature conditions in the thermal cycle, the extension reaction at 72 ° C. sandwiched between about 60 ° C. and 95 ° C. is made slow, while 95 on the meandering channel. It is necessary to feed the process at high speed until it returns in the order of ° C, 72 ° C, and about 60 ° C.

Parkら(Anal Chem 75:6029−6033(2003年))は、円筒状に形成した3つの温度制御ブロックの周りにらせん状に巻かれた内径100μmのポ
リイミドコーティング溶融シリカキャピラリーを使用する連続流PCRデバイスを説明している。この形状では、一般的な連続流PCRに用いられる平板状のマイクロ流体デバイスと異なり、キャピラリーとヒーターが一体的となるため、ディスポーサブルな用途には不適ではあるが、95℃から約60℃の間に72℃の温度領域が入らないため、理想的なサーマルサイクルが可能な点で注目に値する。
Park et al. (Anal Chem 75: 6029-6033 (2003)) is a continuous flow PCR using a polyimide coated fused silica capillary with an inner diameter of 100 μm spirally wound around three cylindrically formed temperature control blocks. Explains the device. Unlike a flat microfluidic device used in general continuous flow PCR, this shape is not suitable for disposable applications because the capillary and the heater are integrated, but it is between 95 ° C and about 60 ° C. It is worth noting that an ideal thermal cycle is possible because a temperature range of 72 ° C. does not enter the temperature range.

特許第3041423号Patent No. 3041423 米国特許第6,960,437号US Pat. No. 6,960,437 PCT公開特許出願第WO2006/124458号PCT Published Patent Application No. WO2006 / 124458

「Clinical Applications of PCR」、Dennis Lo(編集)、Humana Press(ニュージャージー州トトワ所在)(1998年)“Clinical Applications of PCR”, Dennis Lo (edited), Humana Press (Totowa, NJ) (1998) 「PCR Protocols A Guide to Methods and Applications」、M.A.Innisら(編集)、Academic Press Inc.社(カリフォルニア州サンディエゴ所在)(1990年)“PCR Protocols A Guide to Methods and Applications”, M.M. A. Innis et al. (Edit), Academic Press Inc. (San Diego, California) (1990) Lagallyら(Anal Chem 73:565−570(2001年))Lagally et al. (Anal Chem 73: 565-570 (2001)) 永井ら(Anal Chem 73:1015−1019(2001年))Nagai et al. (Anal Chem 73: 1015-1019 (2001)) Koppら(Science 280:1046−1048(1998年))Kopp et al. (Science 280: 1046-1048 (1998)) Parkら(Anal Chem 75:6029−6033(2003年))Park et al. (Anal Chem 75: 6029-6033 (2003))

本発明は、流路内の核酸を超高速に増幅するための方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the method for amplifying the nucleic acid in a flow path at ultra high speed.

本発明者は上記課題に鑑み検討を重ねた結果、連続流PCRにはなかった空気に挟まれた試料プラグの形態を利用することで、これまでの平板型マイクロ流体デバイスを用いた連続流PCRにおいて課題であった高速と高効率の両立を、試料液自身の蒸気圧を活用することで実現できることを明らかにした。   As a result of repeated investigations in view of the above problems, the present inventor has made use of the form of a sample plug sandwiched between air, which was not found in continuous flow PCR, so that continuous flow PCR using a conventional flat plate type microfluidic device can be used. It was clarified that both high speed and high efficiency, which were problems in, can be realized by utilizing the vapor pressure of the sample liquid itself.

本発明は、以下の核酸増幅方法を提供するものである。
項1. 少なくとも1回のPCRサイクルを行うことができる蛇行流路を備えた核酸増幅装置にPCR試料液を供給してPCR反応を行う核酸増幅方法において、前記核酸増幅装置は、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯とアニーリングおよび/または伸長を
行う1つまたは2つの温度帯を有し、かつ、PCR試料液は気体によりPCRの1サイクル分或いはそれ以上隔てられた状態で前記蛇行流路内に供給されることを特徴とする、核酸増幅方法。
項2. 前記蛇行流路は、両側のループ部とその間の直線部を有し、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯と、他方のループ部に対応するアニーリング温度帯と、直線部分に対応する伸長温度帯の3つの温度帯から構成される、項1に記載の核酸増幅方法。
項3. 前記蛇行流路は、両側のループ部とその間の直線部を有し、片側のループ部に対
応する1つの変性温度帯と、他方のループ部及び直線部に対応しアニーリング温度から変性温度の途中の温度で、伸長過程を実施する温度帯の2つの温度帯から構成される、項1に記載の核酸増幅方法。
項4. PCR試料液がセグメントフロー方式でポンプにより蛇行流路内に送液される、項1〜3のいずれかに記載の核酸増幅方法。
項5. より低温のアニーリング領域からより高温の変性領域へ向かうPCR試料液の移動速度は変性領域の蒸気圧により減少され、変性領域からアニーリング領域へのPCR試料液の移動速度は高温の変性領域の蒸気圧により増加される、項1〜4のいずれかに記載の核酸増幅方法。
The present invention provides the following nucleic acid amplification method.
Item 1. In a nucleic acid amplification method for performing a PCR reaction by supplying a PCR sample solution to a nucleic acid amplification device having a meandering flow path capable of performing at least one PCR cycle, the nucleic acid amplification device corresponds to a loop portion on one side. The PCR sample solution has one denaturation temperature zone and one or two temperature zones for annealing and / or extension, and the PCR sample solution is separated by gas for one cycle or more in the meandering channel. A method for amplifying nucleic acid, comprising:
Item 2. The meandering flow path has a loop portion on both sides and a straight portion therebetween, and corresponds to one denaturing temperature zone corresponding to the loop portion on one side, an annealing temperature zone corresponding to the other loop portion, and a straight portion. Item 2. The method for amplifying a nucleic acid according to Item 1, comprising three temperature zones of an extension temperature zone.
Item 3. The meandering channel has a loop portion on both sides and a straight portion between the loop portions, one denaturing temperature zone corresponding to the loop portion on one side, and an annealing temperature corresponding to the other loop portion and the straight portion from the middle of the denaturing temperature. Item 2. The method for amplifying nucleic acid according to Item 1, wherein the nucleic acid amplification method is composed of two temperature zones of the temperature zone where the extension process is performed at the temperature of.
Item 4. Item 4. The nucleic acid amplification method according to any one of Items 1 to 3, wherein the PCR sample solution is fed into the meandering channel by a pump in a segment flow method.
Item 5. The movement rate of the PCR sample solution from the lower temperature annealing region to the higher temperature denaturation region is reduced by the vapor pressure of the denaturation region, and the movement rate of the PCR sample solution from the denaturation region to the annealing region is the vapor pressure of the high temperature denaturation region. Item 5. The nucleic acid amplification method according to any one of Items 1 to 4, which is increased by

連続流PCRにおいては、マイクロ流体デバイスの長所としてシステムの小型化に適した特性が求められることから、出来るだけ高速で高効率な増幅を目指しながらも、比較的少ない量のPCR試薬を使用し、温度サイクリングに少ないエネルギーを使用することが望ましい。本発明では、連続流PCRにはなかった空気に挟まれた試料プラグの形態を利用することで、これまでの平板型マイクロ流体デバイスを用いた連続流PCRにおいて課題であった高速と高効率の両立を、試料液自身の蒸気圧を活用することで実現することができる。これにより、新たに特別な外部装置を必要とせず、マイクロ流体デバイスの長所を最大限に生かした連続流PCRシステムの小型化に資する特徴を備える。   In continuous-flow PCR, characteristics suitable for miniaturization of the system are required as an advantage of microfluidic devices, so a relatively small amount of PCR reagent is used while aiming for high-speed and high-efficiency amplification as much as possible. It is desirable to use less energy for temperature cycling. In the present invention, a high-speed and high-efficiency problem, which has been a problem in continuous-flow PCR using a flat plate type microfluidic device, has been achieved by utilizing a form of a sample plug sandwiched in air that was not found in continuous-flow PCR. Coexistence can be realized by utilizing the vapor pressure of the sample liquid itself. As a result, there is a feature that contributes to the miniaturization of a continuous flow PCR system that does not require a new special external device and takes full advantage of the microfluidic device.

従来の連続送液方式は多量サンプル液が必要であり、95℃領域において生じる気泡発生の防止が必要なのに対し、本発明は通常のポンプによる送液においてセグメントフロー方式を利用することで、95℃領域からの蒸気圧を、マイクロチャンネル内送液力として追加的に利用する事ができ、高速PCR可能な送液系とした。つまり、フロースルー下で不要なPCRタイムロスを最小限に抑える事ができ、更に、長時間必要な伸張反応プロセスも、特別な操作なしに安定確保出来る。   The conventional continuous liquid feeding method requires a large amount of sample liquid, and it is necessary to prevent the generation of bubbles occurring in the 95 ° C. region, whereas the present invention uses a segment flow method for liquid feeding by an ordinary pump, and 95 ° C. Vapor pressure from the region can be additionally used as the liquid feeding force in the microchannel, and a liquid feeding system capable of high-speed PCR was obtained. In other words, unnecessary PCR time loss under flow-through can be minimized, and the extension reaction process required for a long time can be secured stably without any special operation.

連続流PCR用微小流体デバイスを示す図である。It is a figure which shows the microfluidic device for continuous flow PCR. 図1に示す連続流PCR用微小流体デバイスにおいて、サーマルサイクルのため、蛇行流路の領域毎に温度を制御する方法を示す図である。In the continuous flow PCR microfluidic device shown in FIG. 1, it is a figure which shows the method of controlling temperature for every area | region of a meandering flow path for a thermal cycle. 図2に示す微小流体デバイスを用いて、試薬液量と送液速度を変化させ連続流PCRを行った結果、DNA断片の増幅に伴って得られた蛍光強度を示す図である。It is a figure which shows the fluorescence intensity obtained by amplification of a DNA fragment as a result of performing continuous flow PCR, changing a reagent liquid quantity and a liquid feeding speed using the microfluidic device shown in FIG. PCR試薬の液量を変化させ、高温領域と低温領域との往復における各移動時間を計測した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured each moving time in the reciprocation of a high temperature area | region and a low temperature area | region, changing the liquid quantity of a PCR reagent. 炭疽菌の検出に使用される2種類の毒素関連のPA遺伝子とCAP遺伝子のそれぞれについて、送液速度を変化させて連続流PCRを行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed continuous flow PCR, changing the liquid feeding speed about each of two types of toxin related PA genes and CAP genes used for anthrax detection. (A)セグメントフローにおける2つのサンプルの間隔が1サイクル以上の場合を示す。(B)アニーリング領域からより高温の変性領域に移動する場合には気体の膨張(expansion)のために流れが遅くなり、変性領域からより低温のアニーリング領域に移動する場合には気体の膨張(expansion)のために流れが速くなることを示す模式図である。(A) The case where the interval between two samples in the segment flow is one cycle or more is shown. (B) When moving from the annealing region to the higher temperature denaturing region, the flow becomes slow due to gas expansion, and when moving from the denaturing region to the lower temperature annealing region, the gas expansion (expansion) ) Is a schematic diagram showing that the flow becomes faster due to

本発明は、微小流路内において極めて迅速に、かつ効率よくポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により核酸を増幅するための方法に関する。より具体的には、本発明は、連続流PCRのための平板型マイクロ流体システムにおいて、微量の試料液を試料プラグ(気-液-気の形態で導入された液滴)として送液することにより、試料プラグの両端に蒸気圧の差が発生し、昇温過程では流路内の局所的に試料を低速で移動させ、降温過程では高速に移動させることで、高速かつ高効率な核酸増幅を実行する方法に関する。   The present invention relates to a method for amplifying a nucleic acid by polymerase chain reaction (PCR) very rapidly and efficiently in a microchannel. More specifically, in the present invention, in a flat plate microfluidic system for continuous flow PCR, a small amount of sample liquid is sent as a sample plug (droplet introduced in the form of gas-liquid-gas). As a result, a difference in vapor pressure occurs between both ends of the sample plug, and the sample is moved locally at a low speed in the flow path during the temperature rising process and at a high speed during the temperature lowering process, so that nucleic acid amplification can be performed at high speed and high efficiency. On how to perform.

断りのない限り、本明細書で使用されるすべての技術および科学用語は、本発明が関係している技術分野の当業者に通常理解される意味と同じ意味を有する。次に実施の形態を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施の形態のみに限定されるものではなく、本明細書で説明されているものと類似のまたは同等の多数の方法および材料についてどれも本発明を実施する際に使用することができる。好ましい材料および方法について以下に説明する。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention is related. Next, the present invention will be specifically described with reference to embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and is similar or equivalent to that described in this specification. Any of a number of methods and materials can be used in practicing the present invention. Preferred materials and methods are described below.

本発明を実施するための連続流PCR用微小流体デバイス4の模式図を図1に示す。このデバイスは、PCR試薬の注入口1、蛇行流路2、PCR反応後の液を貯蔵するリザーバー3を備える。PCRの1サイクルは、両側の1対のループ部分(高温の変性領域と低温のアニーリング領域に対応)、ループ部分を結ぶ2つの直線部分からなる1つのユニットにより行うことができる。本発明で使用する微小流体デバイスは、このユニットが1つの蛇行流路3により形成されてもよく、前記ユニットが多数連結された蛇行流路3により形成されてもよい。1つのPCR試料液が蛇行流路を進んでいくと、蛇行流路のユニット数に応じて1サイクルのPCR反応或いは多数のサイクルのPCR反応が行われ、必要な数のPCR産物が形成されてリザーバーに放出される。   A schematic diagram of a microfluidic device 4 for continuous flow PCR for carrying out the present invention is shown in FIG. This device includes a PCR reagent inlet 1, a meandering channel 2, and a reservoir 3 for storing a solution after the PCR reaction. One cycle of PCR can be performed by one unit consisting of a pair of loop portions on both sides (corresponding to a high temperature denaturation region and a low temperature annealing region) and two linear portions connecting the loop portions. In the microfluidic device used in the present invention, this unit may be formed by one meandering channel 3 or may be formed by a meandering channel 3 in which a large number of the units are connected. When one PCR sample solution advances in the meandering channel, one cycle of PCR reaction or multiple cycles of PCR reaction is performed according to the number of units in the meandering channel, and the necessary number of PCR products are formed. Released into the reservoir.

アニーリング、伸長及び変性の好ましい各温度と時間の推奨比率を以下の表1に示す。   The recommended ratios of preferred temperatures and times for annealing, elongation and denaturation are shown in Table 1 below.

Figure 0005717235
Figure 0005717235

核酸増幅装置が、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯と他方のループ部に対応するアニーリング温度帯と両側のループ部をつなぐ直線部に対応する伸長温度帯の3つの温度帯を有する場合には、上記表1の推奨比率になるように設定すればよく、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯と、他方のループ部/直線部に対応する伸長過程が実施
できる温度帯(伸長過程はアニール温度から変性温度の途中の温度で実施する)の2つの温度設定のサーマルサイクルでPCRを行う場合には、表1の推奨比率に対応するように実施すればよい。
The nucleic acid amplification device has three temperature zones, one denaturation temperature zone corresponding to the loop portion on one side, an annealing temperature zone corresponding to the other loop portion, and an extension temperature zone corresponding to the straight line portion connecting the loop portions on both sides. In this case, the recommended ratio in Table 1 above may be set, and one denaturation temperature zone corresponding to the loop portion on one side and a temperature zone where the extension process corresponding to the other loop portion / linear portion can be performed. When PCR is performed with two thermal temperature settings (the elongation process is performed at a temperature halfway from the annealing temperature to the denaturation temperature), it may be performed so as to correspond to the recommended ratios in Table 1.

図1の連続流PCR用マイクロ流体デバイスは、長さ80mm、幅40mm、厚さ2mmのシクロオレフィン樹脂(COP)の平板に、CAD上でデザインした流路形状を、NC加工機を用いて切削加工して作製した。微小流路の切削は、直径200μmの樹脂用ボールエンドミルを使用し、流路断面の形状は、幅400μm、深さ500μmの半円状とした。なお、微小流路の注入側の末端からCOP板の端まで幅および深さが0.65mmの直線上の溝を切削し、出口側の末端には、直径2mmの円筒状のリザーバーが接続する形状とした。注入側の溝部分に外径0.65mmの金属チューブを挿入し、液漏れを防ぐために接着剤を金属チューブの外周部のみに滴下後、圧力感受性の粘着剤がコートされたマイクロプレートシール(3M製9795)を全面に接合することにより、連続流PCR用マイクロ流体デバイスを作製した。なお、微小流路出口側のリザーバーを覆う部分のシールについてはカットした。   The microfluidic device for continuous flow PCR shown in FIG. 1 uses a NC processing machine to cut the flow channel shape designed on CAD on a flat plate of cycloolefin resin (COP) 80 mm long, 40 mm wide and 2 mm thick. Made by processing. The micro flow path was cut using a resin ball end mill having a diameter of 200 μm, and the cross-sectional shape of the flow path was a semicircle having a width of 400 μm and a depth of 500 μm. A straight groove having a width and depth of 0.65 mm is cut from the injection side end of the microchannel to the end of the COP plate, and a cylindrical reservoir having a diameter of 2 mm is connected to the end on the outlet side. Shaped. Insert a metal tube with an outer diameter of 0.65 mm into the groove on the injection side, drop the adhesive only on the outer periphery of the metal tube to prevent liquid leakage, and then apply a pressure sensitive adhesive coated microplate seal (3M A continuous-flow microfluidic device for PCR was produced by bonding 9795) to the entire surface. The seal at the portion covering the reservoir on the microchannel outlet side was cut.

ヒーターを内蔵した3本の長さ150mm、幅15mm、高さ10mmのアルミブロック5,6,7を平行に、0.5mmから1mm程度の間隔をおいて図2のように配置し、
その上に作製した連続流PCR用マイクロ流体デバイスと接触させることで、3ヶ所の接触領域について個別かつ局所的に温度を制御した。各ヒーターは、アルミブロック表面を均一に、120℃以上まで加熱可能な性能を有しており、また、底面側にペルチェ素子を接合させることで、5℃以下まで冷却する機能を持たせた。
Two aluminum blocks 5, 6 and 7 having a length of 150 mm, a width of 15 mm, and a height of 10 mm with a built-in heater are arranged in parallel as shown in FIG. 2 with an interval of about 0.5 mm to 1 mm.
The temperature was controlled individually and locally in the three contact areas by contacting the microfluidic device for continuous flow PCR produced thereon. Each heater has a performance capable of uniformly heating the aluminum block surface to 120 ° C. or higher, and has a function of cooling to 5 ° C. or lower by bonding a Peltier element to the bottom surface side.

微小流路のデザインについては、30mmの長さ毎に400μm以上の間隔をおきながら連続的に折り返す蛇行流路とし、3つのアルミブロックと蛇行流路が直交し、かつ蛇行流路の折り返すループ部分が、両端のヒーターと7mmずつ接触するように設計した。また、3本のアルミブロックのうち、両端のアルミブロック上で、各40回ずつ折り返すデザインとすることで、PCRに要するサーマルサイクルを40回実行できる設計とした。図1,2は、サーマルサイクルを40回実行できる蛇行流路と3つの温度帯を用いた例を
示しているが、サーマルサイクルを1回実行できるように蛇行流路を設計してもよく、温度帯を2つになるように設計してもよい。
As for the design of the micro flow path, the loop portion is a meandering flow path that folds continuously with an interval of 400 μm or more every 30 mm in length, and the three aluminum blocks and the meandering flow path are orthogonal to each other, and the loop portion of the meandering flow path is folded back. However, it designed so that it might contact 7 mm of heaters of both ends. Moreover, it was set as the design which can perform the thermal cycle required for PCR 40 times by making it the design which folds back 40 times each on the aluminum block of both ends among three aluminum blocks. 1 and 2 show an example using a meandering flow path capable of executing 40 thermal cycles and three temperature zones, but the meandering flow path may be designed so that a thermal cycle can be executed once. You may design so that there may be two temperature zones.

各アルミブロック5,6,7の温度は、内部に設けた温度センサーに基づきPID制御することで、ヒーターもしくはペルチェ素子により均一かつ一定に保持される。図2に示す個々のアルミブロック5,6,7の設定温度は、試料液の温度がPCRの変性、伸長、アニーリングに必要な95℃、72℃、55℃となるように設定した。なお、一度設定したアルミブロックの温度については、同じ条件で連続流PCRを実施する限り変更する必要はない。   The temperature of each aluminum block 5, 6 and 7 is kept uniform and constant by a heater or Peltier element by PID control based on a temperature sensor provided inside. The set temperatures of the individual aluminum blocks 5, 6, and 7 shown in FIG. 2 were set so that the temperature of the sample solution was 95 ° C., 72 ° C., and 55 ° C. necessary for PCR denaturation, extension, and annealing. It is not necessary to change the temperature of the aluminum block once set as long as continuous flow PCR is performed under the same conditions.

PCRの試料液としては、リアルタイムPCRの標準的なキット(Takara製PCR Core Kit)を利用した。キット付属の134bpのDNA試料(Positive Control)を、PCRにおける増幅対象とし、キット通りにPCR試薬を調整した。PCR試薬の1μlから30μlを、シリンジポンプ(Harvard製Model11)に接続した内径0.5mmのシリコンチューブを通して、連続流PCR用マイクロ流体デバイスの金属チューブから注入した。その際、試料液が連続流PCR用マイクロ流体デバイスの金属チューブから微小流路出口のリザーバーまで流れきるように、シリンジポンプには十分量の空気をあらかじめ満たしておく。シリンジポンプの流速は、65〜225μl/minに設定し、微小流路の出口末端のリザーバーに排出されるまで連続的に送液した。これは、連続流PCRにおける1サイクル分の流路長さを流れる所要時間として、1sec/cycleから10sec/cycleに相当する。   As a PCR sample solution, a standard kit for real-time PCR (PCR Core Kit manufactured by Takara) was used. A 134 bp DNA sample (Positive Control) attached to the kit was used as an amplification target in PCR, and PCR reagents were prepared according to the kit. 1 μl to 30 μl of PCR reagent was injected from a metal tube of a microfluidic device for continuous flow PCR through a 0.5 mm ID silicon tube connected to a syringe pump (Harvard Model 11). At that time, the syringe pump is preliminarily filled with a sufficient amount of air so that the sample liquid can flow from the metal tube of the microfluidic device for continuous flow PCR to the reservoir at the outlet of the microchannel. The flow rate of the syringe pump was set to 65 to 225 μl / min, and the solution was continuously fed until the syringe pump was discharged to the reservoir at the outlet end of the microchannel. This corresponds to 1 sec / cycle to 10 sec / cycle as the time required to flow through the flow path length for one cycle in continuous flow PCR.

PCRによるDNAの増幅は、リザーバーに到達した試料液を回収し、FAM色素用に設定した蛍光プレートリーダー(Thermoscientific製Fluoroscan Ascent)にて、連続流PCR前後における蛍光強度の変化量を求めることで確認した。連続流PCRの結果、目的のDNA断片の増幅を示す蛍光強度の増加は、図3に示す通り、1サイクル毎の所要時間に依存した。これは、流速を遅くして1サイクル毎の所要時間を長くすると、PCRの変性、アニーリング、伸長の各反応に必要な熱伝導と反応時間が十分確保されたためである。   Amplification of DNA by PCR is confirmed by collecting the sample solution that has reached the reservoir and determining the amount of change in fluorescence intensity before and after continuous flow PCR with a fluorescence plate reader (Thermochemical Fluorscan Ascent) set for FAM dye. did. As a result of continuous flow PCR, the increase in fluorescence intensity indicating amplification of the target DNA fragment was dependent on the time required for each cycle, as shown in FIG. This is because the heat conduction and reaction time necessary for each reaction of denaturation, annealing, and extension of PCR are sufficiently secured when the flow rate is decreased and the required time for each cycle is lengthened.

一方、本発明の特徴である試料プラグとして、連続流PCRを実施した場合、試料液の体積が少なくなるほど、PCRの効率が良くなることが明らかとなった。図4に示す通り、試薬溶液量が10μl以上のときは、一定の速度で流れるために、伸長反応に寄与する55℃から95℃へ向かう間の72℃の領域と、折り返して、95℃から55℃へ冷却する間に挟まれた72℃の領域の移動時間は等しい。しかし、使用した蛇行流路の直線部分の流路長さは30mmであり容積は約5.5μlに相当するため、試料液の体積が5.5μlより小さくなると、試料プラグは直線部分の中に収まるサイズとなる。そのため、サーマルサイクルのための加熱もしくは冷却において、試料プラグの上流および下流の気液界面においては、個々に蒸気圧の変化が生じ、蛇行流路の位置に依存して刻一刻と変化す
る。これにより、55℃から95℃へ向かう伸長反応の過程では、上流側の気液界面での蒸気圧は、下流側より高まるために流れ方向に逆らう力が発生し、図4に示すように、試料プラグは低速で移動する(図6(B)参照)。それに対し、95℃から55℃へ向かう微小流路内では、下流側の気液界面側の蒸気圧が高くなり流れを加速するように働くため、試料プラグは2〜3倍の速度で移動する。
On the other hand, when continuous flow PCR was performed as a sample plug, which is a feature of the present invention, it became clear that the efficiency of PCR improved as the volume of the sample solution decreased. As shown in FIG. 4, when the amount of the reagent solution is 10 μl or more, in order to flow at a constant speed, the region of 72 ° C. between 55 ° C. and 95 ° C. contributing to the extension reaction, The travel time of the 72 ° C. region sandwiched during cooling to 55 ° C. is equal. However, since the flow path length of the straight part of the meandering flow path used is 30 mm and the volume corresponds to about 5.5 μl, when the volume of the sample solution is smaller than 5.5 μl, the sample plug is placed in the straight line part. The size will fit. Therefore, in the heating or cooling for the thermal cycle, the vapor pressure changes individually at the gas-liquid interface upstream and downstream of the sample plug and changes every moment depending on the position of the meandering channel. Thereby, in the process of the extension reaction from 55 ° C. to 95 ° C., the vapor pressure at the upstream gas-liquid interface increases from the downstream side, so that a force against the flow direction is generated, as shown in FIG. The sample plug moves at a low speed (see FIG. 6B). On the other hand, in the micro flow path from 95 ° C. to 55 ° C., the vapor pressure on the downstream side of the gas-liquid interface increases and works to accelerate the flow, so the sample plug moves at a rate of 2 to 3 times. .

図3から明らかなように、試料液の体積が、5μl以下の場合のPCRによる蛍光増幅量と、10μl以上の場合を比較すると、同じ平均流速であっても、2倍から6倍ほど高効率であった。このように、試料プラグ両端の蒸気圧の差を利用することで、55℃に続く72℃の伸長反応の時間は長くPCR反応に有利となり、一方、蛇行流路のデザイン上の制約による変性領域(95℃)からアニーリング領域(55℃)に戻る間のPCRに不要な伸長領域(72℃)を高速に通過することで、副生成物のない理想的なサーマルサイクルが実現でき、連続流PCRの高速化と高効率化の両立が初めて実現された。   As is clear from FIG. 3, comparing the amount of fluorescence amplification by PCR when the volume of the sample solution is 5 μl or less and the case of 10 μl or more, the efficiency is about 2 to 6 times higher even at the same average flow rate. Met. Thus, by using the difference in vapor pressure at both ends of the sample plug, the extension reaction time of 72 ° C. following 55 ° C. is long, which is advantageous for PCR reaction. By passing through the extension region (72 ° C) unnecessary for PCR while returning from the (95 ° C) to the annealing region (55 ° C), an ideal thermal cycle without any by-products can be realized, and continuous flow PCR For the first time, both high speed and high efficiency were realized.

他の遺伝子検出の実例として、炭疽菌の毒素(PA)遺伝子および夾膜(CA)遺伝子を対象に連続流型PCRによるDNA断片の増幅を検討した。Takara製Cycleave PCR炭疽菌Detection Kit Ver.3.0を使用し、PA遺伝子とCA遺伝子のそれぞれ対するPCR試薬をキット通りに調整した。各PCR試薬については個別に連続流PCRを行った。調整したPCR試薬を、1μlずつの3個の試料プラグとして、同時に連続流PCR用微小流体デバイス内に注入し、シリンジポンプ(Harvard製Model11)により、100から680μl/minの流速で送液した。   As an example of the detection of other genes, amplification of DNA fragments by continuous flow PCR was examined for the toxin (PA) gene and capsule (CA) gene of Bacillus anthracis. Cyclea PCR anthrax Detection Kit Ver. 3.0, and the PCR reagents for each of the PA gene and CA gene were prepared as per kit. Each PCR reagent was individually subjected to continuous flow PCR. The prepared PCR reagent was injected into the microfluidic device for continuous flow PCR as three sample plugs of 1 μl each and was sent at a flow rate of 100 to 680 μl / min with a syringe pump (Model 11 manufactured by Harvard).

微小流路のデザインについては、30mmの長さ毎に400μm以上の間隔をおきながら連続的に折り返す蛇行流路とし、3つのアルミブロックと蛇行流路が直交し、かつ蛇行流路の折り返すループ部分が、両端のヒーターと7mmずつ接触するように設計した。また、3本のアルミブロックのうち、両端のアルミブロック上で、各40回ずつ折り返すデザインとすることで、PCRに要するサーマルサイクルを40回実行できる設計とした。   As for the design of the micro flow path, the loop portion is a meandering flow path that folds continuously with an interval of 400 μm or more every 30 mm in length, and the three aluminum blocks and the meandering flow path are orthogonal to each other, and the loop portion of the meandering flow path is folded back. However, it designed so that it might contact 7 mm of heaters of both ends. Moreover, it was set as the design which can perform the thermal cycle required for PCR 40 times by making it the design which folds back 40 times each on the aluminum block of both ends among three aluminum blocks.

各アルミブロックの温度は、試料液の温度がPCRの変性、伸長、アニーリングに必要な95℃、72℃、55℃となるよう、個々のアルミブロックの設定温度を設定した。   The temperature of each aluminum block was set so that the temperature of the sample solution was 95 ° C., 72 ° C., and 55 ° C. required for PCR denaturation, extension, and annealing.

複数の試料プラグを同時に導入して連続流PCRを行った際、微小流路上の1サイクル分の長さに2個以上の試料プラグが同時に入ると、理想的なサーマルサイクルに必要な蒸気圧を利用した送液のリズムが乱れてしまう。そのため、各試料プラグについては、1サイクル分以上の十分な間隔をおいて注入した(図6(A))。これにより、個々の試料プラグにおいて、伸長過程が減速し、冷却過程が加速化される送液のリズムが確認され、1回の連続流PCRにおいて、試料プラグの数は1個に限定されず、大量の試料液量にも対応できる。   When continuous flow PCR is performed with multiple sample plugs introduced at the same time, if two or more sample plugs enter the length of one cycle on the microchannel, the vapor pressure required for an ideal thermal cycle can be obtained. The rhythm of the used liquid delivery is disturbed. Therefore, each sample plug was injected with a sufficient interval of one cycle or more (FIG. 6A). Thereby, in each sample plug, the extension process is decelerated, and the rhythm of the liquid feeding that the cooling process is accelerated is confirmed. In one continuous flow PCR, the number of sample plugs is not limited to one, It can handle a large amount of sample liquid.

連続流PCR用微小流体デバイスのリザーバーに回収されたPCR試薬について、FAM色素用に設定した蛍光プレートリーダー(Thermoscientific製Fluoroscan Ascent)を用いて、連続流PCR前後における蛍光強度の変化量を求めるところ、図5のように、PA遺伝子とCAP遺伝子の双方で、同様な連続流PCRによるDNA断片の増幅が確認された。DNA断片の増幅率に着目すると、PA遺伝子とCAP遺伝子ともに、40サイクルの連続流PCRの時間が240sec以上の条件において、蛍光強度変化が飽和し十分な増幅が確認された。   For the PCR reagent collected in the reservoir of the microfluidic device for continuous flow PCR, the amount of change in fluorescence intensity before and after continuous flow PCR is determined using a fluorescence plate reader (Thermochemical Ascent manufactured by Thermoscience) set for FAM dye. As shown in FIG. 5, amplification of DNA fragments by similar continuous flow PCR was confirmed in both the PA gene and the CAP gene. Focusing on the amplification rate of the DNA fragment, both the PA gene and the CAP gene were confirmed to be sufficiently amplified because the fluorescence intensity change was saturated under the condition that the 40-cycle continuous flow PCR time was 240 sec or more.

なお、これらの検討においては、蛍光変化によってDNA断片の増幅を確認するリアルタイムPCR法を用いているが、本明細書で使用される技術は、リアルタイムPCRに限
定されるものではなく、RT-PCRを含むPCR法を利用した核酸増幅技術に利用可能
である。
In these studies, a real-time PCR method for confirming amplification of DNA fragments by fluorescence change is used. However, the technique used in this specification is not limited to real-time PCR, and RT-PCR. It can be used for a nucleic acid amplification technique using a PCR method including

以下の表2には、本発明(1)と文献(2〜5)に記載PCRチップを用いた高速・高増幅PCRによるフロー時間(秒/サイクル)と生成物のサイズ(bp)を示す。   Table 2 below shows the flow time (seconds / cycle) and product size (bp) by high-speed and high-amplification PCR using the PCR chip described in the present invention (1) and the literature (2-5).

Figure 0005717235
Figure 0005717235

文献(2):Sang-Hoon et al.Ultra-rapid real-time PCR for the detection of Paenibacillus larvae, the causative agent of American Foulbrood (AFB), Journal of Invertebrate Pathology 99 (2008) 8-13
文献(3):Pavel Neuzil et al.Ultra fast miniaturized real-time PCR: 40 cycles in less than six minutes, Nucleic Acids Res. 2006; 34(11): page1-9 of 9
文献(4):Jeong Ah Kim1, et al. Fabrication and characterization of a PDMS-glass hybrid continuous-flow PCR chip, Biochemical Engineering Journal 29 (2006) 91-97
文献(5):Martin U.K. et al. Chemical amplification continuous-flow PCR on a chip. Science 1998; 280: 1046-1048.
Reference (2): Sang-Hoon et al. Ultra-rapid real-time PCR for the detection of Paenibacillus larvae, the causative agent of American Foulbrood (AFB), Journal of Invertebrate Pathology 99 (2008) 8-13
Reference (3): Pavel Neuzil et al. Ultra fast miniaturized real-time PCR: 40 cycles in less than six minutes, Nucleic Acids Res. 2006; 34 (11): page1-9 of 9
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Reference (5): Martin UK et al. Chemical amplification continuous-flow PCR on a chip. Science 1998; 280: 1046-1048.

上記の結果から、本発明が非常に高速にPCR反応を行えることが明らかになった。   From the above results, it became clear that the present invention can perform a PCR reaction at a very high speed.

1 PCR試薬注入用金属チューブ
2 蛇行流路
3 リザーバー
4 連続流PCR用微小流体デバイス
5 アニーリング用アルミブロック
6 伸長反応用アルミブロック
7 DNA変性用アルミブロック
8 試料プラグ(sample)
1 Metal tube for PCR reagent injection 2 Meandering channel 3 Reservoir 4 Microfluidic device for continuous flow PCR 5 Aluminum block for annealing 6 Aluminum block for extension reaction 7 Aluminum block for DNA denaturation 8 Sample plug (sample)

Claims (4)

少なくとも1回のPCRサイクルを行うことができる蛇行流路を備えた核酸増幅装置にPCR試料液を供給してPCR反応を行う核酸増幅方法において、前記核酸増幅装置は、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯とアニーリングおよび/または伸長を行う1つまたは2つの温度帯を有し、かつ、PCR試料液は気体によりPCRの1サイクル分或いはそれ以上隔てられた状態で前記蛇行流路内に供給され、試料プラグとしてPCR試料液を送液することにより、PCR試料液の両端に蒸気圧の差が発生し、より低温のアニーリング領域からより高温の変性領域へ向かうPCR試料液の移動速度は変性領域の蒸気圧により減少され、変性領域からアニーリング領域へのPCR試料液の移動速度は高温の変性領域の蒸気圧により増加されることを特徴とする、核酸増幅方法。 In a nucleic acid amplification method for performing a PCR reaction by supplying a PCR sample solution to a nucleic acid amplification device having a meandering flow path capable of performing at least one PCR cycle, the nucleic acid amplification device corresponds to a loop portion on one side. The PCR sample solution has one denaturation temperature zone and one or two temperature zones for annealing and / or extension, and the PCR sample solution is separated by gas for one cycle or more in the meandering channel. When the PCR sample solution is fed to the sample plug as a sample plug, a difference in vapor pressure occurs at both ends of the PCR sample solution, and the PCR sample solution moves from the lower temperature annealing region to the higher temperature denaturation region. Is reduced by the vapor pressure in the denaturing zone, and the rate of movement of the PCR sample solution from the denaturing zone to the annealing zone is increased by the vapor pressure in the hot denaturing zone. A nucleic acid amplification method characterized by the above. 前記蛇行流路は、両側のループ部とその間の直線部を有し、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯と、他方のループ部に対応するアニーリング温度帯と、直線部分に対応する伸長温度帯の3つの温度帯から構成される、請求項1に記載の核酸増幅方法。 The meandering flow path has a loop portion on both sides and a straight portion therebetween, and corresponds to one denaturing temperature zone corresponding to the loop portion on one side, an annealing temperature zone corresponding to the other loop portion, and a straight portion. The nucleic acid amplification method according to claim 1, wherein the nucleic acid amplification method is composed of three temperature zones of an extension temperature zone. 前記蛇行流路は、両側のループ部とその間の直線部を有し、片側のループ部に対応する1つの変性温度帯と、他方のループ部及び直線部に対応しアニーリング温度から変性温度の途中の温度で、伸長過程を実施する温度帯の2つの温度帯から構成される、請求項1に記載の核酸増幅方法。 The meandering channel has a loop portion on both sides and a straight portion between the loop portions, one denaturing temperature zone corresponding to the loop portion on one side, and an annealing temperature corresponding to the other loop portion and the straight portion from the middle of the denaturing temperature. The nucleic acid amplification method according to claim 1, comprising two temperature zones of the temperature zone in which the extension process is carried out at a temperature of 1. PCR試料液がセグメントフロー方式でポンプにより蛇行流路内に送液される、請求項1〜3のいずれかに記載の核酸増幅方法。 The nucleic acid amplification method according to any one of claims 1 to 3, wherein the PCR sample solution is fed into the meandering flow path by a pump in a segment flow system.
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