JP6075610B2 - Protein-immobilized gel microarray - Google Patents

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Description

本発明は、タンパク質を検出するためのマイクロアレイに関する。   The present invention relates to a microarray for detecting a protein.

近年、ライフサイエンスの研究分野において、多数の生体情報を一括して解析する分析手法として、マイクロアレイ法が開発されている。   In recent years, in the life science research field, a microarray method has been developed as an analysis method for collectively analyzing a large amount of biological information.

マイクロアレイとは、マイクロチップのような微小な基板上に、キャプチャープローブとして調べたい物質(標的物質)と結合する物質をアレイ状に複数配置させたものである。   A microarray is an array of a plurality of substances that bind to a substance (target substance) to be examined as a capture probe on a small substrate such as a microchip.

検体をマイクロアレイの基板に配置したプローブに接触させて、標的物質とプローブを反応させた後、結合したものを検出することで、検体中に多数存在する標的物質の有無もしくはその存在量を一括して調べることができる。   The specimen is brought into contact with the probe placed on the microarray substrate, the target substance reacts with the probe, and then the bound substance is detected, so that the presence / absence of the target substance present in the specimen or its abundance can be collectively measured. Can be examined.

既に様々な形態のマイクロアレイが開発されており、基板の2次元表面上でフォトリソグラフィーによりキャプチャープローブ(DNA(デオキシリボ核酸)、ペプチドなど)が逐次的に合成されたマイクロアレイ(特許文献1)、予め合成しておいたキャプチャープローブが基板の2次元表面上にスポッティングされたマイクロアレイ(特許文献2)などがある。   Various types of microarrays have already been developed, and microarrays (Patent Document 1) in which capture probes (DNA (deoxyribonucleic acid), peptides, etc.) are sequentially synthesized on the two-dimensional surface of the substrate by photolithography are synthesized in advance. There is a microarray (Patent Document 2) in which a capture probe that has been prepared is spotted on a two-dimensional surface of a substrate.

他の例として、複数の区画を有し、各区画が孔や中空繊維により形成されており、キャプチャープローブを含むゲル状物が各区画に保持されている生体関連物質検出用マイクロアレイが提案されている(特許文献3及び特許文献4参照)。この製造方法は、フォトリソグラフィー法やスポッティング法と比較して、高価な製造設備を必要とせず、安定した品質のマイクロアレイが大量に生産できるという利点を有する。   As another example, there has been proposed a microarray for detecting a bio-related substance, which has a plurality of compartments, each compartment is formed of holes or hollow fibers, and a gel-like material containing a capture probe is held in each compartment. (See Patent Document 3 and Patent Document 4). This manufacturing method has the advantage that stable quality microarrays can be produced in large quantities without the need for expensive manufacturing equipment as compared with the photolithography method and spotting method.

また、この方法で製造されたマイクロアレイは、キャプチャープローブを含むゲル状物を中空繊維の中空部に保持するため、単に平面基板にキャプチャープローブを保持するマイクロアレイと比較して、一区画により多くの量のキャプチャープローブを保持することができる。さらには電気泳動によるハイブリダイゼーション反応を行うことができるので、検査時間の短縮も可能である。   In addition, since the microarray manufactured by this method holds the gel-like material containing the capture probe in the hollow portion of the hollow fiber, the microarray is larger in one section than the microarray that simply holds the capture probe on the flat substrate. Can hold the capture probe. Furthermore, since the hybridization reaction by electrophoresis can be performed, the inspection time can be shortened.

このようなマイクロアレイの内、DNAをプローブとして配置したものは、特にDNAマイクロアレイと呼ばれる。DNAの他にも、タンパク質、ペプチド、糖鎖、その他の化合物などを標的物質としてそれらが結合する物質を配置させた様々な生体関連物質検出用マイクロアレイが製造され、基礎研究分野を中心に利用されている。   Among such microarrays, those in which DNA is arranged as a probe are particularly called DNA microarrays. In addition to DNA, various microarrays for the detection of biologically related substances in which proteins, peptides, sugar chains, other compounds, etc. are used as target substances and the substances to which they bind are arranged are manufactured and used mainly in basic research fields. ing.

このようなマイクロアレイ法を臨床診断分野に応用として、既存の臨床診断をマイクロアレイで行う試みもなされている。例えば、マイクロアレイを使って癌マーカーを検出する方法が報告されている。血中タンパク質である膵臓癌マーカータンパク質を、マイクロアレイ基板上に配置したキャプチャープローブと反応させた後、プローブに結合した膵臓癌マーカータンパク質を質量分析により分析する方法が開示されている(特許文献5)。肺癌患者の検体中に存在する自己抗体のエピトープとなるペプチドを配置したマイクロアレイを使って肺癌マーカーを検出する方法が開示されている(特許文献6)。   An attempt has been made to apply such a microarray method to the clinical diagnosis field, and to perform an existing clinical diagnosis using a microarray. For example, a method for detecting a cancer marker using a microarray has been reported. A method is disclosed in which a pancreatic cancer marker protein, which is a blood protein, is reacted with a capture probe disposed on a microarray substrate, and then the pancreatic cancer marker protein bound to the probe is analyzed by mass spectrometry (Patent Document 5). . A method for detecting a lung cancer marker using a microarray in which peptides serving as epitopes of autoantibodies present in a specimen of a lung cancer patient are arranged is disclosed (Patent Document 6).

癌マーカー検出の他に、アレルギー検査を、マイクロアレイを使って行う方法も報告されている。具体的には、アレルギー反応を起こすアレルゲンタンパク質を配置したマイクロアレイを作製し、血清中に存在するアレルギーに特異的なIgEの量を調べる方法が開示されている(特許文献7)。   In addition to cancer marker detection, a method for performing an allergy test using a microarray has also been reported. Specifically, a method is disclosed in which a microarray in which allergen proteins that cause an allergic reaction are arranged is prepared and the amount of IgE specific for allergy present in serum is examined (Patent Document 7).

アレルギー判定を行う検査は、血液中に存在するアレルゲンタンパク質に特異的に結合する抗体、即ち種々のアレルゲンに対する特異的IgEの量を調べる検査であるが、現在行われている方法では、1検査キットに対して、1種類のアレルギー項目しか検査できない。   The test for determining allergy is a test for examining the amount of specific IgE against various allergens, ie, an antibody that specifically binds to an allergen protein present in blood. In contrast, only one type of allergy item can be examined.

米国特許第5405783号明細書US Pat. No. 5,405,783 米国特許第5601980号明細書US Pat. No. 5,601,980 国際公開第00/40942号パンフレットInternational Publication No. 00/40942 Pamphlet 国際公開第01/98781号パンフレットInternational Publication No. 01/98781 Pamphlet 国際公開第06/98087号パンフレットInternational Publication No. 06/98087 Pamphlet 特表2010−507069号公報JP 2010-507069 gazette 特開2010−266448号公報JP 2010-266448 A 特開2001−133453号公報JP 2001-133453 A 特開平11−108928号公報JP-A-11-108928 特開2010−204130号公報JP 2010-204130 A

「タンパク質精製と取り扱いのコツ」森山達哉編 羊土社"Proteins for protein purification and handling" edited by Tatsuya Moriyama H. Tanaka, et al., Macromolecular Rapid Communication , 31(14), 1267-1271 (2010)H. Tanaka, et al., Macromolecular Rapid Communication, 31 (14), 1267-1271 (2010) U.K.Laemmli. Nature,1970,227,680U.K.Laemmli.Nature, 1970,227,680

しかしながら、臨床診断に供される生体試料は、標的物質の他に多くの夾雑物を含んでおり、その中から極微量の標的物質を精度よく検出することは既存のマイクロアレイ技術では容易なことではない。従って、実際には臨床診断の場ではマイクロアレイ法は使われず、従来からある生化学的手法を使った単項目毎の検査(CAP_RAST法)がまだ主流となっているのが実情である。   However, biological samples used for clinical diagnosis contain many contaminants in addition to the target substance, and it is not easy with existing microarray technology to accurately detect a very small amount of target substance from among them. Absent. Therefore, in practice, the microarray method is not used in the clinical diagnosis, and the actual situation is that single item inspection (CAP_RAST method) using a conventional biochemical method is still mainstream.

そこで、本発明の主な目的は、極微量の生体試料から数百種類の標的物質を同時に且つ安定的に検出する診断用途に用いるマイクロアレイを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a microarray for use in diagnosis that simultaneously and stably detects several hundred types of target substances from a very small amount of biological sample.

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、貫通孔を有する基板の各貫通孔に保持させたゲルに標的物質(標的タンパク質)を捕捉する物質を固定化ことにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have immobilized a substance that captures a target substance (target protein) on a gel held in each through hole of a substrate having a through hole. As a result, the inventors have found that the above-mentioned problems can be achieved and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、複数の貫通孔を有し、当該貫通孔内にタンパク質又は当該タンパク質のエピトープが固定化されたゲルを有するマイクロアレイに関する。   That is, the present invention relates to a microarray having a plurality of through-holes and a gel in which a protein or an epitope of the protein is immobilized in the through-hole.

本発明によれば、検体中に存在する複数の微量な標的物質(標的タンパク質)を、感度よく検出するマイクロアレイを提供すること。   According to the present invention, a microarray that detects a plurality of minute target substances (target proteins) present in a specimen with high sensitivity is provided.

配列固定器具の概念図である。It is a conceptual diagram of an arrangement | sequence fixing device. 本発明の実施例において、種々の検体液、洗浄液等を使用した際の結果を示す図である。In the Example of this invention, it is a figure which shows the result at the time of using various sample liquids, washing | cleaning liquids, etc.

本発明のマイクロアレイは、複数の貫通孔を有し、当該貫通孔内にタンパク質又は当該タンパク質のエピトープが固定化されたゲルを有するマイクロアレイである。   The microarray of the present invention is a microarray having a plurality of through-holes and a gel in which a protein or an epitope of the protein is immobilized in the through-hole.

当該マイクロアレイは、薄片プレートに貫通孔を形成して得ることもできるが、複数の線条体又は貫通穴を含むブロックを、線条体又は貫通穴の長手方向と交差する方向で切断して得るのが好ましい。安定した品質のマイクロアレイを大量生産することができるからである。   The microarray can be obtained by forming a through-hole in a thin plate, but is obtained by cutting a block including a plurality of linear bodies or through-holes in a direction crossing the longitudinal direction of the linear body or through-holes. Is preferred. This is because stable quality microarrays can be mass-produced.

各構成について、以下に詳細に説明する。   Each configuration will be described in detail below.

(1)複数の線条体又は貫通孔を含むブロックの形成
線条体又は貫通孔を含むブロックとは、同軸方向に配向した線条体又は貫通孔を有するブロックである。貫通孔を形成する方法に特に限定はなく、例えば、特許文献8に記載されたような中空繊維を同軸方向に配列させた後、樹脂で固める方法を利用することができる。
(1) Formation of a block including a plurality of linear bodies or through holes A linear body or a block including through holes is a block having linear bodies or through holes oriented in the coaxial direction. The method for forming the through hole is not particularly limited. For example, a method of arranging hollow fibers in the coaxial direction as described in Patent Document 8 and then hardening with resin can be used.

(1−1)中空繊維
中空繊維は、種々の材料を用いることができるが、有機材料が好ましい。
(1-1) Hollow fiber Although various materials can be used for the hollow fiber, an organic material is preferable.

有機材料からなる中空繊維としては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミド等のポリアミド系中空繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート等のポリエステル系中空繊維、ポリアクリロニトリル等のアクリル系中空繊維、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系中空繊維、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリレート系中空繊維、ポリビニルアルコール系中空繊維、ポリ塩化ビニリデン系中空繊維、ポリ塩化ビニル系中空繊維、ポリウレタン系中空繊維、フェノール系中空繊維、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等からなるフッ素系中空繊維、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系中空繊維等が挙げられる。   Examples of hollow fibers made of organic materials include polyamide hollow fibers such as nylon 6, nylon 66 and aromatic polyamide, polyethylene hollow fibers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, polyglycolic acid and polycarbonate, poly Acrylic hollow fibers such as acrylonitrile, polyolefin hollow fibers such as polyethylene and polypropylene, polymethacrylate hollow fibers such as polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol hollow fibers, polyvinylidene chloride hollow fibers, polyvinyl chloride hollow fibers, Examples include polyurethane-based hollow fibers, phenol-based hollow fibers, fluorine-based hollow fibers made of polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, and polyalkylene paraoxybenzoate-based hollow fibers.

当該中空繊維の製造方法は限定されず、特許文献9に記載されたような公知の方法で製造することができる。例えば、溶融紡糸法が好ましく、ノズルとしては馬蹄型やC型ノズル、2重管ノズルなどを使用することができる。本発明においては、連続した均一な中空部を形成させることができる点で2重管ノズルを用いるのが好ましい。   The manufacturing method of the said hollow fiber is not limited, It can manufacture by the well-known method as described in patent document 9. FIG. For example, a melt spinning method is preferable, and a horseshoe type, a C type nozzle, a double tube nozzle, or the like can be used as the nozzle. In the present invention, it is preferable to use a double tube nozzle in that a continuous and uniform hollow portion can be formed.

本発明で使用する中空繊維は多孔質であってもよく、溶融紡糸法又は溶液紡糸法に延伸法、ミクロ相分離法、抽出法などの公知の多孔化技術を組み合わせることにより得ることができる。多孔度は特に限定されるものではないが、繊維材料単位長さ辺りに固定化される生体高分子の密度を高めるという観点から、比表面積が大きくなるように高い多孔度であることが望ましい。   The hollow fiber used in the present invention may be porous, and can be obtained by combining a known spinning technique such as a drawing method, a microphase separation method, and an extraction method with a melt spinning method or a solution spinning method. The porosity is not particularly limited, but from the viewpoint of increasing the density of the biopolymer immobilized around the fiber material unit length, the porosity is desirably high so that the specific surface area is increased.

中空繊維の内径は任意に設定できる。好ましくは10〜2000μm、より好ましくは150〜1000μmとすることができる。   The inner diameter of the hollow fiber can be arbitrarily set. Preferably it is 10-2000 micrometers, More preferably, it can be 150-1000 micrometers.

また、必要に応じて、中空繊維にはカーボンブラック等の黒色顔料を適量含有させたものを用いることもできる。黒色顔料を含有することにより、検出する際にゴミ等の夾雑物由来の光学的ノイズを軽減することができたり、樹脂の強度を上げたりすることができる。顔料の含有量は限定されず、中空繊維のサイズやマイクロアレイの使用目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%、より好ましくは1〜3質量%とすることができる。   If necessary, hollow fibers containing a suitable amount of black pigment such as carbon black can also be used. By containing a black pigment, optical noise derived from foreign substances such as dust can be reduced during detection, and the strength of the resin can be increased. The content of the pigment is not limited and can be appropriately selected according to the size of the hollow fiber, the purpose of use of the microarray, and the like. For example, it can be 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass, and more preferably 1 to 3% by mass.

(1−2)ブロック
ブロックに貫通孔を形成させるには、上記中空繊維の複数本を、中空繊維の各繊維軸が同一方向となるように3次元に配列し、その配列が乱れないように接着剤等の樹脂で固定する方法が利用できる。
(1-2) In order to form a through hole in a block block, a plurality of the hollow fibers are arranged three-dimensionally so that the fiber axes of the hollow fibers are in the same direction, so that the arrangement is not disturbed. A method of fixing with a resin such as an adhesive can be used.

例えば、粘着シート等のシート状物に複数本の中空繊維を所定の間隔をもって平行に配置し、シート状とした後、このシートを螺旋状に巻き取る方法(特許文献9)が挙げられる。   For example, there is a method (Patent Document 9) in which a plurality of hollow fibers are arranged in parallel at a predetermined interval on a sheet-like material such as a pressure-sensitive adhesive sheet to form a sheet, and then the sheet is wound in a spiral shape (Patent Document 9).

また、複数の孔が所定の間隔をもって設けられた多孔板2枚を孔部が一致するように重ねあわせ、それらの孔部に、中空繊維を通過させ、2枚の多孔板の間隔を開き、2枚の多孔板間の、中空繊維の周辺に硬化性樹脂原料を充満させ硬化させる方法(特許文献8)が挙げられる。   Further, two porous plates each having a plurality of holes provided at a predetermined interval are overlapped so that the hole portions coincide with each other, the hollow fibers are passed through the hole portions, and the interval between the two porous plates is opened. A method (Patent Document 8) in which the periphery of the hollow fiber between two porous plates is filled with a curable resin raw material and cured.

硬化性樹脂原料としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の有機材料からなるものが好ましい。具体的には、有機高分子等から構成される1種類以上の材料から形成されているものが好ましい。   As a curable resin raw material, what consists of organic materials, such as a polyurethane resin and an epoxy resin, is preferable. Specifically, those formed from one or more kinds of materials composed of an organic polymer or the like are preferable.

有機高分子としては、ポリウレタン、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などのゴム材料や、ナイロン6、ナイロン66、芳香族ポリアミド等のポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート等のポリエステル系樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル等のポリメタクリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等からなるフッ素系樹脂、ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系樹脂等が挙げられる。   Organic polymers include rubber materials such as polyurethane, silicone resin, epoxy resin, polyamide resins such as nylon 6, nylon 66, aromatic polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, polyglycolic acid, polycarbonate, etc. Polyester resins, acrylic resins such as polyacrylonitrile, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polymethacrylate resins such as polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol resins, polyvinylidene chloride resins, polyvinyl chloride resins, Examples thereof include phenol resins, fluorine resins made of polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyalkylene paraoxybenzoate resins, and the like.

有機高分子にはカーボンブラック等の黒色顔料を適量含有させることもできる。黒色顔料を添加することにより、検出する際にゴミ等の夾雑物由来の光学的ノイズを軽減することができたり、また、樹脂の強度を上げたりすることができる。顔料の含有量は限定されず、中空繊維のサイズやマイクロアレイの使用目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%、より好ましくは1〜3質量%とすることができる。   An appropriate amount of a black pigment such as carbon black can be contained in the organic polymer. By adding a black pigment, optical noise derived from impurities such as dust can be reduced during detection, and the strength of the resin can be increased. The content of the pigment is not limited and can be appropriately selected according to the size of the hollow fiber, the purpose of use of the microarray, and the like. For example, it can be 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 5% by mass, and more preferably 1 to 3% by mass.

また、有機系のブロックを使用することもでき、有機系ブロックにレーザー等により複数の貫通孔を形成させることもできる。各貫通孔は有機系のブロックに互いに平行に配置され、所定の間隔をもって形成されることが好ましい。貫通孔の形状は、正方形、長方形、円形等である。円形の場合、その直径は10〜2000μm程度である。また貫通孔の配置は、同心円状、らせん状等である。貫通孔は10〜10,000孔/cmの密度でブロックに形成される。 In addition, an organic block can be used, and a plurality of through holes can be formed in the organic block with a laser or the like. The through holes are preferably arranged in parallel to each other in the organic block and formed with a predetermined interval. The shape of the through hole is a square, a rectangle, a circle, or the like. In the case of a circle, the diameter is about 10 to 2000 μm. The arrangement of the through holes is concentric, spiral or the like. The through holes are formed in the block at a density of 10 to 10,000 holes / cm 2 .

更に、隣接する中空繊維の外表面を相互に融着することによって中空繊維束を製造することもできる。   Furthermore, a hollow fiber bundle can also be manufactured by fusing the outer surfaces of adjacent hollow fibers to each other.

配列の固定は、配列した中空繊維の全長又は所定部分に対して行う。配列した中空繊維の少なくとも一方の端部から適当な長さの部分は固定しない状態とすることもできる。   The arrangement is fixed to the entire length or a predetermined portion of the arranged hollow fibers. A portion having an appropriate length from at least one end portion of the arranged hollow fibers may be not fixed.

本発明で配列する中空繊維の数、すなわちスポットの数は限定されず、目的とする実験等に応じて適宜選択することができる。従って、中空繊維同士の距離も、マイクロアレイの面積と配列する中空繊維の数等に応じて適宜選択することができる。   The number of hollow fibers arranged in the present invention, that is, the number of spots is not limited, and can be appropriately selected according to the intended experiment. Therefore, the distance between the hollow fibers can be appropriately selected according to the area of the microarray and the number of hollow fibers arranged.

(2)ブロックの薄片化
上記の方法で得られた貫通孔を有するブロックの各貫通孔中に、標的物質と結合するタンパク質を、ゲルを介して保持させた後、貫通孔が配向する方向と垂直方向に切断することにより、基板に貫通孔が配列されたマイクロアレイを得ることができる。
(2) Thinning of block In each through-hole of a block having a through-hole obtained by the above method, a protein that binds to a target substance is held via a gel, and then the direction in which the through-hole is oriented By cutting in the vertical direction, a microarray in which through holes are arranged in the substrate can be obtained.

切断方法は、薄片化することができれば限定されない。例えば、ミクロトーム、レーザー等により行うことができる。得られる薄片の厚みは限定されず、実験の目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、5mm以下、好ましくは0.1〜1mmとすることができる。   The cutting method is not limited as long as it can be sliced. For example, it can be performed by a microtome, a laser, or the like. The thickness of the obtained flake is not limited and can be appropriately selected depending on the purpose of the experiment. For example, it can be 5 mm or less, preferably 0.1 to 1 mm.

(3)タンパク質又は当該タンパク質のエピトープの固定化
(3−1)タンパク質又は当該タンパク質のエピトープ
本発明のマイクロアレイでは、標的物質と結合する(標的物質を捕捉するための)タンパク質又は当該タンパク質のエピトープを、ゲルを介して貫通孔に保持させる。
(3) Immobilization of protein or epitope of the protein
(3-1) Protein or epitope of the protein In the microarray of the present invention, a protein that binds to a target substance (for capturing the target substance) or an epitope of the protein is held in a through-hole through a gel.

標的物質とは、検体に含まれる、本発明のマイクロアレイにおいて検出対象となる生体から採取された生体関連物質を意味し、DNA、RNA、ペプチド、タンパク質、ポリサッカライドなどの生体高分子、ヌクレオチド、ヌクレオシド、糖、アミノ酸、ビタミン、脂質などの生体内に存在する低分子有機化合物、無機化合物などを含む。なお、ここでいうタンパク質は、酵素、抗体、抗原の他、糖鎖が結合した糖タンパク質なども含まれる。これらの中でも、本発明ではアレルギー反応に関与する生体関連物質を標的物質として検出することが好ましい。   The target substance means a biological substance collected from a living body to be detected in the microarray of the present invention contained in a specimen, and is a biopolymer such as DNA, RNA, peptide, protein, polysaccharide, nucleotide, nucleoside , Sugars, amino acids, vitamins, lipids, and other low molecular organic compounds, inorganic compounds, and the like that exist in the living body. The protein referred to here includes not only enzymes, antibodies and antigens but also glycoproteins to which sugar chains are bound. Among these, in the present invention, it is preferable to detect a biological substance involved in allergic reaction as a target substance.

本発明のマイクロアレイの貫通孔に保持させるタンパク質又は当該タンパク質のエピトープの種類については特に限定されず、標的物質の種類に応じて適宜選択することができる。標的物質と結合する認識部位を有するタンパク質だけでなく、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体などの抗体タンパク質、抗体と特異的に結合する抗原タンパク質の他、レクチンタンパク質などがある。また、標的物質と結合する特異的な認識部位、すなわちエピトープでもよい。   The type of protein or epitope of the protein to be retained in the through-hole of the microarray of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the type of target substance. In addition to proteins having a recognition site that binds to a target substance, there are antibody proteins such as polyclonal antibodies and monoclonal antibodies, antigen proteins that specifically bind to antibodies, and lectin proteins. Further, it may be a specific recognition site that binds to the target substance, that is, an epitope.

タンパク質又は当該タンパク質のエピトープを調製する方法は、非特許文献1に記載されているような一般的手法を用いることができる。例えば、天然物から抽出したものを精製してもよく、また蚕などの昆虫、大腸菌から生産したものでもよい。また、自動合成装置で人工合成してもよい。   As a method for preparing a protein or an epitope of the protein, a general method as described in Non-Patent Document 1 can be used. For example, one extracted from a natural product may be purified, or one produced from insects such as moths or E. coli may be used. Moreover, you may synthesize | combine artificially with an automatic synthesizer.

一例として、大豆からタンパク質を抽出し・精製する方法を以下に挙げる。まず大豆を超純水中に3時間浸水させる。次にこの大豆をミルにかけてすり潰した後、ガーゼで包んで圧搾し、この圧搾液をカラム(PD10)で処理して、タンパク質抽出液を得る。得られた抽出液中のタンパク質量をBradford法で定量化することにより、濃度既知のタンパク質抽出液を調製することができる。   As an example, a method for extracting and purifying protein from soybean is given below. First, the soybean is immersed in ultrapure water for 3 hours. Next, this soybean is ground and ground, then wrapped with gauze and compressed, and this compressed solution is treated with a column (PD10) to obtain a protein extract. A protein extract with a known concentration can be prepared by quantifying the amount of protein in the obtained extract by the Bradford method.

本発明では、アレルギー反応に関与する生体関連物質を標的物質として検出することが好ましいので、ゲルに固定化するタンパク質又は当該タンパク質のエピトープとしては、アレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープが好ましい。アレルゲンタンパク質の種類は特に限定されず、検出目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、ハウスダスト、コナヒョウダニダニ、ヤケヒョウダニ、アシブトコナダニ、サヤアシニクダニ、ケナガコナダニ等のダニ、スギ、ヒノキ、ビャクシン(属)、ハンノキ(属)、カバ(シラカンバ属)、コナラ(属)、ブナ(属)、マツ(属)、ニレ(属)、ヤナギ(属)、カエデ(属)、クルミ(属)、クワ(属)、アカシア(属)、オリーブ、カモガヤ、オオアワガエリ、ハルガヤ、ギョウギシバ、ナガハグサ、オオスズメノテッポウ、セイバンモロコシ、ホソムギ、ヒロハウシノケグサ、アシ、コムギ(属)、オオブタクサ、スズメノヒエ(属)、コヌカグサ(属)、ヨモギ、ブタクサモドキ、ブタクサ、タンポポ(属)、ニガヨモギ、アキノキリンソウ、シロザ、カナムグラ、フランスギク、イラクサ(属)、ヘラオオバコ、カンジダ、アスペルギルス、ペニシリウム、ムコール、ヒメスイバ、ヘルミントスポリウム、マラセチア(属)、アルテルナアリア、黄色ブドウ球菌エンテロトキシンA、ピティロスポリウム(マラセチア)、クラドスポリウム、ネコ(上皮)、ネコ(フケ)、モルモット(上皮)、黄色ブドウ球菌エンテロトキシンB、トリコフィトン、ハムスター(上皮)、イヌ(上皮)、イヌ(フケ)、家兎(上皮)、ヤギ(上皮)、マウス、ラット、ブタ(上皮)、セキセイインコのふん、ウマ(フケ)、ウシ(フケ)、セキセイインコ(羽毛)、ガチョウ(羽毛)、ヒツジ(上皮)、アヒル(羽毛)、ユスリカ(成虫)、ニワトリ(羽毛)、ゴキブリ、スズメバチ、ヤブカ(属)、ハトのふん、ミツバチ、回虫、アシナガバチ、ガ、綿、包虫、アニサキス、オオバコ種子、イソシアネートTDI、イソシアネートMDI、イソシアネートHDI、無水フタル酸、エチレンオキサイド、ホルマリン、絹、ラテックス、卵黄、牛乳、卵白、ソバ、オボムコイド(耐熱性卵蛋白)、米、オオムギ、コムギ、ω−5、アワ、オートムギ、ライムギ、ヒエ、ピーナッツ、クルミ、アーモンド、キビ、トウモロコシ、インゲン、カシューナッツ、ココナッツ、エンドウ、ハシバミ、イチゴ、大豆、オレンジ、モモ、ブラジルナッツ、トマト、マンゴ、リンゴ、玉ネギ、セロリ、バナナ、メロン、ヤマイモ、スイカ、グレープフルーツ、ニンニク、カボチャ、キウイ、チーズ、ゴマ、アボガド、洋ナシ、β-ラクトグロブリン、麦芽、パセリ、牛肉、モールドチーズ、ニンジン、羊肉、カゼイン、グルテン、ジャガイモ、カニ、豚肉、サツマイモ、アワビ、カキ(牡蠣)、エビ、ホウレンソウ、タケノコ、タコ、ホタテ、マスタード、イワシ、サバ、ビール酵母、カカオ、サケ、イクラ、マグロ、α-ラクトアルブミン、タラコ、鶏肉、ロブスター、アサリ、ムラサキイガイ、イカ、アジ、タラ、カレイ、マツタケ、ヒトインスリン、ゼラチンを使用することができる。これらの中でも、エビ、カニ、コムギ、ソバ、卵黄、白卵、牛乳、ピーナッツ、アワビ、イカ、イクラ、オレンジ、キウイ、牛肉、クルミ、サケ、サバ、大豆、鶏肉、バナナ、豚肉、マツタケ、モモ、ヤマイモ、リンゴ、ゼラチンが好ましい。   In the present invention, it is preferable to detect a biological substance involved in an allergic reaction as a target substance, and therefore, the protein to be immobilized on the gel or the epitope of the protein is preferably an allergen protein or an epitope of the allergen protein. The type of allergen protein is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the detection purpose and the like. For example, house dust, mite mite, mushroom mite, mushroom mite, mite, mite, mite, cedar, cypress, juniper (genus), alder (genus), hippopotamus (birch genus), oak (genus), beech (genus), Pine (genus), elm (genus), willow (genus), maple (genus), walnut (genus), mulberry (genus), acacia (genus), olives, anemonefish, blue whale, hargaya, gyosiba, nagahagusa, osuzumenoteppou, Sebum sorghum, barley, hirohashinokegusa, reed, wheat (genus), giant grass, genus, euglena, mugwort, ragweed, ragweed, dandelion (genus), sagebrush, redwood, canola Nettle (genus), psyllium, Ndida, Aspergillus, Penicillium, Mucor, Himesiva, Hermintosporium, Malassezia (genus), Alternaaria, Staphylococcus aureus enterotoxin A, Pityrosporum (malassezia), Cladosporium, cat (epithelium), cat (dandruff) ), Guinea pig (epithelium), S. aureus enterotoxin B, trichophyton, hamster (epithelium), dog (epithelium), dog (dandruff), rabbit (epithelium), goat (epithelium), mouse, rat, pig (epithelium) Budgerigar dung, horse (dandruff), cow (dandruff), budgerigar (feather), goose (feather), sheep (epithelium), duck (feather), chironomid (adult), chicken (feather), cockroach, wasp , Aedes (genus), pigeons, bees, roundworms, wasps, moths, cotton, worms, ani Kiss, plantain seed, isocyanate TDI, isocyanate MDI, isocyanate HDI, phthalic anhydride, ethylene oxide, formalin, silk, latex, egg yolk, milk, egg white, buckwheat, ovomucoid (heat-resistant egg protein), rice, barley, wheat, ω -5, millet, oat, rye, millet, peanut, walnut, almond, millet, corn, green beans, cashew nut, coconut, pea, hazel, strawberry, soybean, orange, peach, brazil nut, tomato, mango, apple, onion , Celery, Banana, Melon, Yam, Watermelon, Grapefruit, Garlic, Pumpkin, Kiwi, Cheese, Sesame, Avocado, Pear, β-Lactoglobulin, Malt, Parsley, Beef, Molded Cheese, Carrot, Lamb, Casein, Gluten, Potato, crab, pork, sweet potato, abalone, oyster (oyster), shrimp, spinach, bamboo shoot, octopus, scallop, mustard, sardine, mackerel, brewer's yeast, cacao, salmon, salmon roe, tuna, α-lactalbumin, taraco, chicken Lobster, clams, blue mussels, squid, horse mackerel, cod, flounder, matsutake, human insulin, gelatin can be used. Among these, shrimp, crab, wheat, buckwheat, egg yolk, white egg, milk, peanut, abalone, squid, salmon roe, orange, kiwi, beef, walnut, salmon, mackerel, soy, chicken, banana, pork, matsutake, peach , Yam, apple and gelatin are preferred.

ゲルに固定化するタンパク質や当該タンパク質のエピトープの量は、当該タンパク質の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、標的タンパク質を捕捉する機能を維持しつつ、安定的にゲルに固定できる点で0.25〜250pmol/μLの濃度範囲で保持させることが好ましい。濃度範囲は、1〜150pmol/μLがより好ましく、2.5〜100pmol/μLが更に好ましく、5〜50pmol/μLが特に好ましい。   The amount of protein immobilized on the gel and the epitope of the protein can be appropriately selected according to the type of the protein. For example, it is preferable to maintain the concentration in the concentration range of 0.25 to 250 pmol / μL from the viewpoint that it can be stably fixed to the gel while maintaining the function of capturing the target protein. The concentration range is more preferably 1 to 150 pmol / μL, further preferably 2.5 to 100 pmol / μL, and particularly preferably 5 to 50 pmol / μL.

タンパク質や当該タンパク質のエピトープをゲルに固定化させる方法としては、そのままゲルに包埋させる方法の他、タンパク質をゲル中に分散させた後、加熱してタンパク質の熱変性による構造変化を利用してゲル中に絡ませて固定する方法でもよい。また、タンパク質中の複数の官能基を利用してポリマー結合させてもよい(非特許文献2)。また、タンパク質にゲルと結合性のある官能基を導入して、ゲルと共有結合させてもよい。例えば、タンパク質にビニル基を導入して、ゲル形成性重合性モノマーと共重合させる方法が利用できる(後頁の実施例参照のこと)。   As a method of immobilizing proteins and epitopes of the proteins on the gel, in addition to the method of embedding in the gel as it is, the protein is dispersed in the gel and then heated to utilize the structural change caused by thermal denaturation of the protein. A method in which the gel is entangled and fixed in the gel may be used. Moreover, you may make a polymer bond using the some functional group in protein (nonpatent literature 2). In addition, a functional group capable of binding to the gel may be introduced into the protein and covalently bonded to the gel. For example, a method in which a vinyl group is introduced into a protein and copolymerized with a gel-forming polymerizable monomer can be used (see the examples on the following page).

(3−2)ゲル
本発明に用いるゲルの種類は、特に限定されず、天然物から得られるゲルであれば、アガロース、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類の他、ゼラチン、ポリリジン等のタンパク質などが利用できる。
(3-2) Gel The type of gel used in the present invention is not particularly limited, and if it is a gel obtained from a natural product, in addition to polysaccharides such as agarose and sodium alginate, proteins such as gelatin and polylysine are used. it can.

好ましい合成高分子としては、例えば、ポリアクロイルスクシンイミドなど反応性官能基を有するポリマーと、反応性を示す架橋剤を反応させて得られるゲルが利用できる。他には、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルアミノエトキシエタノール、N−アクリロイルアミノプロパノール、N−メチロールアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルメタクリレート、(メタ)アクリル酸及びアリルデキストリン等の重合性モノマーを単量体として、多官能性単量体、例えば、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等との共重合により得られる合成高分子ゲルが好ましい。   As a preferable synthetic polymer, for example, a gel obtained by reacting a polymer having a reactive functional group such as polyacryloylsuccinimide and a crosslinking agent having reactivity can be used. In addition, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-isopropylacrylamide, N-acryloylaminoethoxyethanol, N-acryloylaminopropanol, N-methylolacrylamide, N-vinylpyrrolidone, hydroxyethyl methacrylate, (meth) acrylic acid And a synthetic polymer gel obtained by copolymerization with a polyfunctional monomer such as methylene bis (meth) acrylamide, polyethylene glycol di (meth) acrylate, etc. using a polymerizable monomer such as allyl dextrin as a monomer .

本発明のマイクロアレイに用いるゲルの濃度は特には限定されず、使用するタンパク質等の種類や量、標的物質の種類等に応じて適宜選択することができる。例えば、単量体成分の濃度に換算して、2質量%以上が好ましく、より好ましくは2〜10質量%、更により好ましくは3〜7質量%、特に好ましくは、3.5〜5質量%である。2質量%以上で、タンパク質等を確実に固定化することができ、標的物質の検出を効率良く行うことができる。また、該濃度を10質量%以上としても飛躍的な効果が得られにくい傾向がある。   The density | concentration of the gel used for the microarray of this invention is not specifically limited, According to the kind and quantity of protein etc. to be used, the kind of target substance, etc., it can select suitably. For example, it is preferably 2% by mass or more, more preferably 2 to 10% by mass, even more preferably 3 to 7% by mass, and particularly preferably 3.5 to 5% by mass in terms of the concentration of the monomer component. It is. At 2% by mass or more, proteins and the like can be reliably immobilized, and target substances can be detected efficiently. Moreover, even if the concentration is 10% by mass or more, it is difficult to obtain a dramatic effect.

合成高分子ゲルを前記の貫通孔基板のマイクロアレイに保持させる場合は、前記ブロックに合成高分子のゲル前駆体溶液を充填させた後、ブロック内でゲル化させて保持させることができる。その後、ブロックの貫通孔の配向方向に対し、垂直な方向に薄片化することで、貫通孔基板にゲルを保持させたマイクロアレイを得ることができる。ここでゲル前駆体溶液とは、架橋構造を形成してゲル化をもたらす化学物質を含む溶液をいう。例えば、単量体、多官能性単量体、重合開始剤及び水等を含む溶液と定義することができる。   When the synthetic polymer gel is held on the microarray of the through-hole substrate, the block can be filled with a synthetic polymer gel precursor solution and then gelled and held in the block. Thereafter, the microarray in which the gel is held on the through-hole substrate can be obtained by slicing in a direction perpendicular to the orientation direction of the through-holes of the block. Here, the gel precursor solution refers to a solution containing a chemical substance that forms a crosslinked structure and causes gelation. For example, it can be defined as a solution containing a monomer, a polyfunctional monomer, a polymerization initiator and water.

ゲル前駆体溶液をブロックの貫通孔内に充填する方法は、例えば、微細な針を有するシリンジに前記溶液を吸引し、各中空繊維の中空部に針を差し込むことにより導入することができる。   The method of filling the gel precursor solution into the through-hole of the block can be introduced, for example, by sucking the solution into a syringe having a fine needle and inserting the needle into the hollow portion of each hollow fiber.

また、中空繊維束を樹脂で固めて製造するブロックを用いる場合において、中空繊維束の一方の端部が固定されていない場合は、次の方法によりゲル前駆体溶液を中空繊維内へ導入することもできる。まず中空繊維束の固定されている端部の中空部を封止し、もう一方の固定されていない端部の中空部を開放しておく。次に標的物質と結合する前記タンパク質、又はエピトープとなる該タンパク質のアミノ酸配列断片を含むゲル前駆体溶液を調製し、該ゲル前駆体溶液及び前記中空繊維束をデシゲーター内に設置し、次いで中空繊維束の中空繊維が固定されていない端部を、この溶液中に浸し、デシゲーター内を減圧状態にした後、常圧に戻すことにより、中空繊維の溶液に浸した端部より、この溶液を中空繊維中空部へ導入することができる。   In addition, when using a block produced by solidifying a hollow fiber bundle with a resin, if one end of the hollow fiber bundle is not fixed, the gel precursor solution is introduced into the hollow fiber by the following method. You can also. First, the hollow portion of the end portion where the hollow fiber bundle is fixed is sealed, and the other non-fixed end portion of the hollow portion is opened. Next, a gel precursor solution containing the protein that binds to a target substance or an amino acid sequence fragment of the protein that becomes an epitope is prepared, the gel precursor solution and the hollow fiber bundle are placed in a decigarator, and then hollow fibers The end of the bundle where the hollow fibers are not fixed is immersed in this solution, the inside of the desiccator is decompressed, and then returned to normal pressure, so that the solution is hollowed out from the end immersed in the hollow fiber solution. It can introduce | transduce into a fiber hollow part.

中空繊維の中空部に導入されたゲル前駆体溶液を重合(反応)させることにより、タンパク質又は当該タンパク質のエピトープを含むゲル状物を中空繊維の中空部に保持させる。重合条件は特には限定されず、使用したゲル前駆体の種類等により適宜選択することができる。例えば、アクリルアミド系の単量体であれば、ラジカル開始剤を使用して重合することができ、好ましくは、アゾ系開始剤を利用した熱重合反応により重合させることができる。   By polymerizing (reacting) the gel precursor solution introduced into the hollow portion of the hollow fiber, the gel or the gel-like material containing the epitope of the protein is held in the hollow portion of the hollow fiber. The polymerization conditions are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the type of gel precursor used. For example, an acrylamide-based monomer can be polymerized using a radical initiator, and can be preferably polymerized by a thermal polymerization reaction using an azo-based initiator.

(4)本発明マイクロアレイの使用
本発明のマイクロアレイの使用方法は、検体中の標的物質が検出できれば特には限定されない。
(4) Use of the microarray of the present invention The method of using the microarray of the present invention is not particularly limited as long as the target substance in the sample can be detected.

(4−1)マイクロアレイと検体との接触(反応)
例えば、まず、マイクロアレイと検体とを接触させる。このとき、マイクロアレイに検体を滴下するなどしてマイクロアレイに検体を接触させても良いし、検体にマイクロアレイを浸漬することにより検体をマイクロアレイに接触させても良い。
(4-1) Contact between microarray and specimen (reaction)
For example, first, the microarray and the specimen are brought into contact with each other. At this time, the specimen may be brought into contact with the microarray by dropping the specimen onto the microarray, or the specimen may be brought into contact with the microarray by immersing the microarray in the specimen.

検体溶液の調製方法は特には限定されず、一般的に使用されている方法(公知の方法)を用いることができる。当業者であれば、マイクロアレイに適した検体溶液を調製することができる。検体溶液は、必要に応じて、塩や界面活性剤等の添加物を含むことができる。塩の種類は限定されず、実験の目的等に応じて適宜選択することができる。   The method for preparing the sample solution is not particularly limited, and a generally used method (known method) can be used. A person skilled in the art can prepare a sample solution suitable for a microarray. The sample solution can contain an additive such as a salt or a surfactant as required. The type of the salt is not limited and can be appropriately selected according to the purpose of the experiment.

塩としては、例えば、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどが好ましい。検体溶液中の塩濃度は、0.001〜0.1Mが好ましく、0.005〜0.08Mがより好ましく、0.01〜0.05Mがさらに好ましい。検体溶液中の塩濃度を0.001M以上とすることにより、マイクロアレイと生体関連物質との非特異的な相互作用が形成されにくい。また0.1M以下とすることにより、生体関連物質とプローブとの特異的な相互作用による結合が形成されやすい。   As the salt, for example, sodium chloride, sodium citrate, sodium acetate, sodium phosphate and the like are preferable. The salt concentration in the sample solution is preferably 0.001 to 0.1M, more preferably 0.005 to 0.08M, and still more preferably 0.01 to 0.05M. By setting the salt concentration in the sample solution to 0.001 M or more, non-specific interaction between the microarray and the biological substance is hardly formed. Moreover, by setting it to 0.1 M or less, a bond due to a specific interaction between the biological substance and the probe is likely to be formed.

界面活性剤の種類は、起泡性や標準物質の検体溶液への溶解度などを考慮して選択するが、検体溶液が種々の緩衝液を含むことから、陽イオン系界面活性剤又は非イオン系界面活性剤から選択することが好ましい。界面活性剤濃度は0.01〜0.04質量%が好ましく、0.015〜0.038質量%がより好ましく、0.02〜0.035質量%がさらに好ましい。   The type of surfactant is selected in consideration of foaming properties and solubility of the standard substance in the sample solution. However, since the sample solution contains various buffer solutions, either a cationic surfactant or a nonionic surfactant is used. It is preferred to select from surfactants. The surfactant concentration is preferably 0.01 to 0.04% by mass, more preferably 0.015 to 0.038% by mass, and still more preferably 0.02 to 0.035% by mass.

接触させる際の検体の温度は限定されず、4〜35℃、好ましくは20〜30℃程度とすることができる。また、接触させる時間も限定されず、標的物質などの種類に応じて適宜選択することができる。例えば、60秒〜18時間、好ましくは1〜8時間、より好ましくは2〜4時間とすることができる。   The temperature of the specimen at the time of contact is not limited and can be about 4 to 35 ° C, preferably about 20 to 30 ° C. Further, the contact time is not limited and can be appropriately selected according to the type of the target substance. For example, it may be 60 seconds to 18 hours, preferably 1 to 8 hours, more preferably 2 to 4 hours.

(4−2)マイクロアレイの洗浄
その後、必要に応じて、マイクロアレイを洗浄すればよい。洗浄することにより、マイクロアレイ中のゲルやタンパク質等に非特異的に結合した検体中の標的物質以外の物質が洗い流され、プローブに特異的に結合している標的物質だけを検出することができる。
(4-2) Washing of microarray After that, the microarray may be washed if necessary. By washing, substances other than the target substance in the sample non-specifically bound to the gel or protein in the microarray are washed away, and only the target substance specifically bound to the probe can be detected.

当該洗浄に使用する洗浄液の種類は、マイクロアレイや貫通孔内に非特異的に結合した生態関連物質を効率良く洗い流すことができれば、特には限定されない。例えば、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどの塩を含むことが好ましい。洗浄液中の塩濃度は0.12〜0.4Mが好ましく、0.13〜0.3Mがより好ましく、0.15〜0.25Mがさらに好ましい。0.1M以上とすることにより、効率良く非特異的に結合した物質を除去することができる。また、0.4M以下とすることにより、特異的に結合した生体関連物質が除去されるのを避けることができる。   The type of cleaning liquid used for the cleaning is not particularly limited as long as it can efficiently wash away ecologically related substances that are non-specifically bound in the microarray or through-hole. For example, it is preferable to include salts such as sodium chloride, sodium citrate, sodium acetate, and sodium phosphate. The salt concentration in the cleaning liquid is preferably 0.12 to 0.4M, more preferably 0.13 to 0.3M, and even more preferably 0.15 to 0.25M. By setting the concentration to 0.1 M or more, non-specifically bound substances can be efficiently removed. Moreover, it can avoid that the biologically relevant substance couple | bonded specifically is removed by setting it as 0.4 M or less.

洗浄の方法は限定されない。例えば、0.05% Tween−20を含む0.12MTris−HCl、0.12M塩化ナトリウム溶液中に浸漬させ、20〜30℃の室温下で、10〜20分間振とうさせる操作を、1〜3回程度繰り返すなどの方法により洗浄することができる。   The method of washing is not limited. For example, an operation of immersing in a 0.12 M Tris-HCl, 0.12 M sodium chloride solution containing 0.05% Tween-20 and shaking at room temperature of 20 to 30 ° C. for 10 to 20 minutes is performed by 1 to 3 It can be washed by a method such as repeating about several times.

(4−3)検出
洗浄後、マイクロアレイに結合した標的物質を種々の標識剤で標識する。例えば、標識剤の水溶液を調整し、標識剤溶液中に洗浄後のマイクロアレイを10分間から30分間浸漬させることで標識することができる。標識剤溶液の濃度は任意に決めることができる。標識剤は限定されず、例えば一般に市販されている西洋ワサビペルオキシダーゼのような発光性の標識剤、Cy3、Cy5、アレクサ680などの蛍光標識剤を利用することができる。また蛍光や発光を検出することができる機器、例えば蛍光顕微鏡または蛍光スキャナーなどが利用できる。ただし、検出する場合は、検出環境を暗室にするなど遮光することが好ましい。外部からの光が検出環境に照射されると、それがノイズとなり、標識剤の光量を正確に検出できないことがあるからである。
(4-3) After the detection washing, the target substances bound to the microarray are labeled with various labeling agents. For example, labeling can be performed by preparing an aqueous solution of a labeling agent and immersing the washed microarray in the labeling agent solution for 10 to 30 minutes. The concentration of the labeling agent solution can be arbitrarily determined. The labeling agent is not limited, and for example, a luminescent labeling agent such as horseradish peroxidase which is generally commercially available, or a fluorescent labeling agent such as Cy3, Cy5 or Alexa680 can be used. An apparatus capable of detecting fluorescence or luminescence, such as a fluorescence microscope or a fluorescence scanner, can be used. However, in the case of detection, it is preferable to shield light such as by making the detection environment a dark room. This is because when light from the outside is irradiated onto the detection environment, it becomes noise and the light amount of the labeling agent may not be detected accurately.

<実施例1:BSA固定化マイクロアレイ>
本実施例では、タンパク質としてBSA(牛血清アルブミン、分子量約66kDa)をゲルに固定化したマイクロアレイを製造した。
<Example 1: BSA-immobilized microarray>
In this example, a microarray was prepared by immobilizing BSA (bovine serum albumin, molecular weight of about 66 kDa) as a protein on a gel.

(1)ビニル化BSAの製造
BSAをゲルに固定するためにBSAへのビニル基の導入を以下の方法で行った。
(1) Production of vinylated BSA In order to fix BSA to the gel, vinyl groups were introduced into BSA by the following method.

ビニル化剤の調製
和光純薬製特級試薬ジメチルスルホキシド(998.5μL)をマイクロピペットで1cc容量のマイクロチューブに計り取り、そこにアルドリッチ社製メタクリル酸無水物(無水メタ酸)を同じくマイクロピペットで1.5μL加えて、無水メタ酸のジメチルスルホキシド溶液(10mM)を調製した(ビニル化剤)。
Preparation of vinylating agent We measure Wako Pure Chemical's special grade reagent dimethyl sulfoxide (998.5 μL) with a micropipette into a 1 cc capacity microtube and add Aldrich's methacrylic anhydride (methacrylic anhydride) with a micropipette. 1.5 μL was added to prepare a dimethyl sulfoxide solution (10 mM) of methaic anhydride (vinylating agent).

BSAのビニル化
次にアルドリッチ社製BSAの結晶を0.01035g秤量し、マイクロチューブに入れ、超純水(ミリQ水)1.5mLに溶解させた。
BSA Vinylation Next, 0.01035 g of Aldrich BSA crystals were weighed, placed in a microtube, and dissolved in 1.5 mL of ultrapure water (MilliQ water).

当該BSA溶液(20μL)をマイクロピペットで反応用の容量100μLマイクロチューブに投入し、次いでナカライテクス社製炭酸塩緩衝液(10μL)及び上で調製したビニル化剤(10μL)を順次添加した。混合液が均一になるようにボルテックスミキサーで攪拌した後、チューブ壁面に付着した液を遠心分離機でチューブの底部に集めた。その後、室温にて30分間静置させ、反応させた。   The BSA solution (20 μL) was put into a reaction volume 100 μL microtube with a micropipette, and then a carbonate buffer (10 μL) manufactured by Nacalai tex and the vinylating agent (10 μL) prepared above were sequentially added. After stirring with a vortex mixer so that the mixture was uniform, the liquid adhering to the tube wall was collected at the bottom of the tube with a centrifuge. Thereafter, the reaction was allowed to stand at room temperature for 30 minutes.

ビニル化BSAの単離・精製
このようにして得られた反応液40μLをスピンカラム(ミリポア社製MICROCON(登録商標)、YM−30)に移し、超純水60μLを添加して総量を100μLにした。次に、反応液を入れたスピンカラムを遠心分離機にセットし、10000Gで10分間処理した。その後、スピンカラムの濃縮部に超純水100μL添加して、更に10000Gで10分間遠心分離する処理を5回繰り返した。
Isolation and purification of vinylated BSA 40 μL of the reaction solution thus obtained was transferred to a spin column (MICROCON (registered trademark), YM-30 manufactured by Millipore), and 60 μL of ultrapure water was added to make a total volume of 100 μL. did. Next, the spin column containing the reaction solution was set in a centrifuge and treated at 10,000 G for 10 minutes. Thereafter, the process of adding 100 μL of ultrapure water to the concentrated part of the spin column and further centrifuging at 10,000 G for 10 minutes was repeated 5 times.

スピンカラムを取り出し、スピンカラムの濃縮部で濃縮されているビニル化BSA溶液を超純水20μLで希釈した。スピンカラムの濃縮部を一旦チューブ本体から取り外し、逆さにして再度本体に取り付け、10000Gで10分間遠心分離処理を行った。チューブに集められたビニル化BSA溶液を遠心エバポレーターで常温乾燥させて、ビニル化BSA約16μgを得た。   The spin column was taken out, and the vinylated BSA solution concentrated in the concentration part of the spin column was diluted with 20 μL of ultrapure water. The concentrating part of the spin column was once removed from the tube body, turned upside down and attached to the body again, and centrifuged at 10000 G for 10 minutes. The vinylated BSA solution collected in the tube was dried at room temperature with a centrifugal evaporator to obtain about 16 μg of vinylated BSA.

(2)中空繊維束の製造
図1に示す配列固定器具を利用して中空繊維束を製造した。なお、図中のx、y、zは直交の3次元軸であり、x軸は繊維の長手方向と一致する。
(2) Production of Hollow Fiber Bundle A hollow fiber bundle was produced using the array fixture shown in FIG. In the figure, x, y, and z are orthogonal three-dimensional axes, and the x-axis coincides with the longitudinal direction of the fiber.

まず、直径0.32mmの孔が、孔の中心間距離を0.12mmとして、縦横各16列で合計256個設けられた厚さ0.1mmの多孔板2枚を準備した。これらの多孔板を重ね合わせて、そのすべての孔に、外径280μm、内径180μm、長さ150mmのポリカーボネート中空繊維を1本づつ、通過させた。   First, two perforated plates with a thickness of 0.1 mm were prepared in which a total of 256 holes each having a diameter of 0.32 mm were provided in a total of 256 rows in 16 rows each with a distance between the centers of the holes being 0.12 mm. These perforated plates were overlapped, and one polycarbonate hollow fiber having an outer diameter of 280 μm, an inner diameter of 180 μm, and a length of 150 mm was passed through all of the holes.

X軸方向に各繊維に0.1Nの張力をかけた状態で2枚の多孔板の位置を移動させて、中空繊維の一方の端部から20mmの位置と100mmの位置の2ヶ所に固定した。即ち、2枚の多孔板の間隔を80mmとした。次いで、多孔板間の空間の周囲3面を板状物で囲った。このようにして上部のみが開口状態にある容器を得た。   The position of the two perforated plates was moved in a state in which a tension of 0.1 N was applied to each fiber in the X-axis direction, and was fixed at two positions of 20 mm and 100 mm from one end of the hollow fiber. . That is, the interval between the two perforated plates was 80 mm. Next, the three surrounding surfaces of the space between the perforated plates were surrounded by a plate-like object. In this way, a container having an open top only was obtained.

次に、この容器の上部から容器内に樹脂原料を流し込んだ。樹脂としては、ポリウレタン樹脂接着剤(日本ポリウレタン工業(株)ニッポラン4276、コロネート4403)の総質量に対し、2.5質量%のカーボンブラックを添加したものを使用した。25℃で1週間静置して樹脂を硬化させた。次いで多孔板と板状物を取り除き、中空繊維束を得た。得られた中空繊維束をデシケーター中に入れ内部を窒素置換した後、16時間静置した。   Next, the resin raw material was poured into the container from the upper part of the container. As resin, what added 2.5 mass% carbon black was used with respect to the gross mass of a polyurethane resin adhesive (Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Nipponran 4276, Coronate 4403). The resin was cured by standing at 25 ° C. for 1 week. Next, the porous plate and the plate-like material were removed to obtain a hollow fiber bundle. The obtained hollow fiber bundle was put in a desiccator and the inside was purged with nitrogen, and then allowed to stand for 16 hours.

(3)タンパク質の固定化
表1に示す通り、ビニル化BSAの濃度水準に応じてゲル前駆体溶液を4種類調製し、濃度水準毎に30セットを準備し、ウェルプレートの各ウェルに80μL分注した。当該ウェルプレートをデシゲーター内に設置し、端部から各ウェルに分注したゲル前駆体溶液を吸引し、中空繊維の中空部に導入した。
(3) Immobilization of protein As shown in Table 1, four types of gel precursor solutions were prepared according to the concentration level of vinylated BSA, 30 sets were prepared for each concentration level, and 80 μL was added to each well of the well plate. Noted. The well plate was placed in a desiccator, and the gel precursor solution dispensed into each well from the end was sucked and introduced into the hollow part of the hollow fiber.

Figure 0006075610
次いで、前記の中空繊維束を前記デシケーター内に設置し、デシケーター内を窒素雰囲気下、55℃まで昇温して、55℃で3時間、重合反応を実施した。
Figure 0006075610
Next, the hollow fiber bundle was placed in the desiccator, the temperature inside the desiccator was raised to 55 ° C. under a nitrogen atmosphere, and a polymerization reaction was carried out at 55 ° C. for 3 hours.

重合反応終了後、ミクロトームを用い、中空繊維束を中空繊維の長手方向に直角方向に厚さ250μmで薄片化した。このようにして、256個のキャプチャープローブを含むゲルスポットを搭載した厚さ250μmのマイクロアレイを100枚作製した。   After completion of the polymerization reaction, a hollow fiber bundle was sliced into a thickness of 250 μm in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber using a microtome. In this way, 100 microarrays having a thickness of 250 μm on which gel spots including 256 capture probes were mounted were produced.

(4)マイクロアレイの評価
作製したBSA固定マイクロアレイを使って、抗BSA抗体の検出を試みた。
(4) Evaluation of microarray Using the prepared BSA-fixed microarray, detection of anti-BSA antibody was attempted.

検体の調製及び反応
ABCAM社製ビオチン標識・抗BSA抗体20μLに0.012MのTNT緩衝液(0.012M Tris・HCl/0.012M、NaCl/0.03%、Tween−20)を180μL加えて、ピペッティングにより均一になるように混合して、総量200μLの検体溶液を調製した。
Sample Preparation and Reaction Add 180 μL of 0.012 M TNT buffer (0.012 M Tris.HCl / 0.012 M, NaCl / 0.03%, Tween-20) to 20 μL of biotin-labeled anti-BSA antibody manufactured by ABCAM. The sample solution was mixed so as to be uniform by pipetting to prepare a sample solution having a total amount of 200 μL.

三菱レイヨン社製ジェノパール(登録商標)用ハイブリチャンバーに、この検体溶液を注入し、先に作製したBSA固定マイクロアレイを1枚ゆっくり挿入し、チャンバーの蓋を閉め、室温で2時間ほど静置反応させた。   This sample solution is injected into the Genopearl (registered trademark) hybrid chamber manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., and the BSA-fixed microarray prepared earlier is slowly inserted, the chamber lid is closed, and the reaction is allowed to stand at room temperature for about 2 hours. I let you.

反応後の洗浄
容量8mLのチューブ(SARSTEDT社製)に0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween−20溶液を6mL注入し、そこに反応後にチャンバーから取り出したBSA固定マイクロアレイを完全に液中に浸漬するように挿入した。
6 mL of 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl / 0.05% Tween-20 solution was injected into a tube (made by SARSTATED) having a washing volume of 8 mL after the reaction, and the BSA-fixed microarray taken out from the chamber after the reaction. Was inserted so as to be completely immersed in the liquid.

次に、チューブの蓋を閉めて室温で、20分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。その後、マイクロアレイをチューブから取り出し、0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液の入ったチューブに入れ替えて、室温で10分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。   Next, the lid of the tube was closed and rotated at room temperature using a rotator for 20 minutes (10 rpm). Thereafter, the microarray was removed from the tube, replaced with a tube containing a 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl solution, and rotated using a rotator for 10 minutes at room temperature (10 rpm).

反応後の標識
Jackson Immunoresearch Laboratoies,Inc.社製Streptavidin−Cy5(1mg)にNuclease−free waterを1mL加えて、溶解させた。10000Gで3分間遠心処理して、沈殿物を除いた後、Streptavidin−Cy5溶液12μLを調整した。
Labeled after reaction Jackson Immunoresearch Laboratories, Inc. 1 mL of Nuclease-free water was added and dissolved in Streptavidin-Cy5 (1 mg). After centrifuging at 10,000 G for 3 minutes to remove the precipitate, 12 μL of Streptavidin-Cy5 solution was prepared.

Streptavidin−Cy5溶液12μLを、0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液6mLで希釈して標識液とした。   12 μL of Streptavidin-Cy5 solution was diluted with 6 mL of 0.12M Tris · HCl / 0.12M NaCl solution to prepare a labeling solution.

先に洗浄したマイクロアレイを標識液中に浸漬させ、室温で30分間静置した。標識処理後のマイクロアレイを0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween−20溶液に浸漬させ、室温下で20分間ローテーターを用いて回転させた(10rpm)。その後、マイクロアレイを0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液に浸漬させた。   The previously washed microarray was immersed in the labeling solution and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. The labeled microarray was immersed in a 0.12 M Tris.HCl / 0.12 M NaCl / 0.05% Tween-20 solution and rotated with a rotator at room temperature for 20 minutes (10 rpm). Thereafter, the microarray was immersed in a 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl solution.

検出
レーザー式蛍光顕微鏡(横河電機社製 MB−03)の試料台に、標識後のマイクロアレイを載せ、波長633nmの励起光を露光させ、タンパク質マイクロアレイの各スポットの蛍光シグナルを検出した。露光時間は、0.1秒、1秒、4秒、40秒の4条件で測定を行い、単位秒当りの蛍光シグナル強度を蛍光シグナル強度データとして採用した。測定したマイクロアレイの各スポットの蛍光シグナル強度を表2に示した。
The labeled microarray was placed on the sample stage of a detection laser type fluorescence microscope (Yokogawa's MB-03) and exposed to excitation light having a wavelength of 633 nm, and the fluorescence signal of each spot of the protein microarray was detected. The exposure time was measured under four conditions of 0.1 second, 1 second, 4 seconds, and 40 seconds, and the fluorescence signal intensity per unit second was adopted as fluorescence signal intensity data. The measured fluorescence signal intensity of each spot of the microarray is shown in Table 2.

Figure 0006075610
表2に示すとおり、プローブ濃度の水準毎に蛍光シグナルの変動係数を算出すると、5pmol/μLから25pmol/μLまで水準を上げるに従い、バラツキが小さくなっていることが確認できた。
Figure 0006075610
As shown in Table 2, when the variation coefficient of the fluorescence signal was calculated for each probe concentration level, it was confirmed that the variation was reduced as the level was increased from 5 pmol / μL to 25 pmol / μL.

<実施例2:アレルゲンタンパク質固定化マイクロアレイ>
アレルゲンタンパク質の調製
ゲルに固定化するアレルゲンタンパク質として、ソバ、小麦、ピーナッツ、ダイズ、コメ、エビ、カニ、ミルク、卵白を選択し、各タンパク質の抽出を以下の方法で行った。
<Example 2: Allergen protein-immobilized microarray>
Preparation of allergen protein Buckwheat, wheat, peanut, soybean, rice, shrimp, crab, milk and egg white were selected as allergen proteins to be immobilized on the gel, and each protein was extracted by the following method.

<ソバ>そば粉20gに蒸留水50mLを加え、均一になるまでスパテラで混ぜた。   <Soba> 50 mL of distilled water was added to 20 g of buckwheat flour and mixed with a spatula until uniform.

<小麦>小麦粉20g(日清製粉社製)に蒸留水50mLを加え、均一になるまでスパテラで混ぜた。   <Wheat> Distilled water (50 mL) was added to 20 g of wheat flour (Nisshin Flour Milling Co., Ltd.) and mixed with a spatula until uniform.

<ピーナッツ>ピーナツ20gに蒸留水50mLを加え、ミルにかけた後、ガーゼで包んで圧搾した。   <Peanuts> 50 mL of distilled water was added to 20 g of peanuts, and after milling, they were wrapped in gauze and pressed.

<ダイズ>大豆5gに蒸留水50mLを加え、3.5時間浸水させミルにかけた後、ガーゼで包んで圧搾した。   <Soybean> 50 mL of distilled water was added to 5 g of soybean, soaked for 3.5 hours, milled, wrapped in gauze and pressed.

<コメ>米75gに蒸留水75mLを加え、3.5時間浸水させミルにかけた後、ガーゼで包んで圧搾した。   <Rice> 75 g of distilled water was added to 75 g of rice, soaked for 3.5 hours, milled, wrapped in gauze and pressed.

<エビ>エビ(ブラックタイガー)の可食部40gに蒸留水50mLを加え、ミルにかけた。   <Shrimp> 50 mL of distilled water was added to 40 g of edible portion of shrimp (black tiger), and it was put on a mill.

<カニ>カニの可食部30gに蒸留水50mLを加え、ミルにかけた。   <Crab> 50 mL of distilled water was added to 30 g of the edible portion of the crab, and it was put on a mill.

<ミルク>市販の牛乳を用いた。   <Milk> Commercial milk was used.

<卵白>卵白4mLに蒸留水8mLを加え、よく攪拌した。   <Egg white> 8 mL of distilled water was added to 4 mL of egg white and stirred well.

これらの各液体について、Bradford法により濃度を求めた後、蒸留水で20mg/mLに調製し、表3に示す組成の抽出液と1:1の質量比で混合した後、3000rpmで10分間遠心した上清を各アレルゲンタンパク質抽出液とした。なお、これらの抽出液中のタンパク質量(濃度)は、2D Quant Kit(GEヘルスケア社製)を使用して求めた。   About each liquid, after calculating | requiring a density | concentration by Bradford method, adjusting to 20 mg / mL with distilled water, mixing with the extract of the composition shown in Table 3 by 1: 1 mass ratio, and centrifuging for 10 minutes at 3000 rpm The obtained supernatant was used as each allergen protein extract. The amount of protein (concentration) in these extracts was determined using 2D Quant Kit (GE Healthcare).

Figure 0006075610
アレルゲンタンパク質へのビニル基導入
アレルゲンタンパク質のビニル化反応を行うにあたり、反応させるアレルゲンタンパク質とビニル化剤の反応量比をモル比で換算するために、まずアレルゲンタンパク質の分子量を以下の手順で決定した。
Figure 0006075610
In order to convert the reaction ratio of allergen protein and vinylating agent to be reacted in the molar ratio, the molecular weight of the allergen protein was first determined by the following procedure. .

タンパク質の分子量は、最も一般的な手法である支持体にポリアクリルアミドゲルを使った電気泳動法(SDS−PAGE)を用いて行った。有色分子量マーカー(GE社製;Full−Range Rainbow Molecular Weight Markers)をLaemmli法(非特許文献3)に準じて、電気泳動により分離し、各マーカータンパク質の泳動距離と分子量との相関曲線を作成した。   The molecular weight of the protein was determined by electrophoresis (SDS-PAGE) using a polyacrylamide gel as a support, which is the most common technique. Colored molecular weight markers (manufactured by GE; Full-Range Rainbow Molecular Markers) were separated by electrophoresis according to the Laemmli method (Non-patent Document 3), and a correlation curve between the migration distance and molecular weight of each marker protein was prepared. .

次に、調製した各アレルゲンタンパク質抽出液を先と同様電気泳動により構成タンパク質を分離し、得られた構成タンパク質の各バンドをSYPRO−ORANGEで染色した。各バンドの蛍光強度を蛍光顕微鏡で測定し、その強度比から構成タンパク質の量比を決定した。   Next, the constituent proteins were separated from each prepared allergen protein extract by electrophoresis in the same manner as described above, and each band of the obtained constituent proteins was stained with SYPRO-ORANGE. The fluorescence intensity of each band was measured with a fluorescence microscope, and the quantitative ratio of the constituent proteins was determined from the intensity ratio.

先に作成したマーカーの分子量−泳動距離の相関曲線を使って各バンドの分子量を決定した後、それぞれの求めた分子量の値に、構成タンパク質の量比を掛けたものを足し合わせた値を抽出物中に含まれるタンパク質の平均分子量とした。   After determining the molecular weight of each band using the molecular weight-migration distance correlation curve of the marker created earlier, extract the value obtained by adding the obtained molecular weight value multiplied by the amount ratio of the constituent proteins. The average molecular weight of the protein contained in the product was used.

ビニル化反応
BSAの代わりに各アレルゲンタンパク質を使用した以外は、実施例1と同様の方法で、ビニル化タンパク質約100μgを得た。
About 100 μg of vinylated protein was obtained in the same manner as in Example 1 except that each allergen protein was used instead of the vinylation reaction BSA.

マイクロアレイの作製
BSAの代わりに各アレルゲンタンパク質を使用した以外は、実施例1と同様の方法で、表4の通りに重合溶液組成を調整して作製したマイクロアレイを100枚作製した。
Preparation of microarray 100 microarrays were prepared by adjusting the polymerization solution composition as shown in Table 4 in the same manner as in Example 1 except that each allergen protein was used instead of BSA.

Figure 0006075610
(4)マイクロアレイの評価
作製したマイクロアレイを使って、アレルゲン特異的IgE抗体の検出を試みた。
検体の調製及び反応
MASTII検査により、表5に示すアレルギー判定結果が得られたInternational enzymes社製のヒト血清を三菱レイヨン社製ジェノパール(登録商標)用ハイブリチャンバーに200μL注入し、先に作製したマイクロアレイを1枚挿入し、チャンバーの蓋を閉め、室温で2時間ほど静置反応させた。
Figure 0006075610
(4) Evaluation of microarray Using the prepared microarray, detection of an allergen-specific IgE antibody was attempted.
Preparation of sample and reaction MASTII test gave 200 μL of human serum manufactured by International enzymes, which had obtained the allergy determination results shown in Table 5, into a hybrid chamber for Genopearl (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. One microarray was inserted, the lid of the chamber was closed, and the reaction was allowed to stand at room temperature for about 2 hours.

Figure 0006075610
反応後の洗浄
容量8mLのチューブ(SARSTEDT社製)に0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween−20溶液を6mL注入し、そこに反応後にチャンバーから取り出したマイクロアレイを完全に液中に浸漬するように挿入した。
Figure 0006075610
6 mL of 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl / 0.05% Tween-20 solution was injected into a tube (made by SARSTATED) having a washing volume of 8 mL after the reaction, and the microarray taken out of the chamber after the reaction was completely completed. It was inserted so as to be immersed in the liquid.

次に、チューブの蓋を閉めて室温で、20分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。その後、マイクロアレイをチューブから取り出し、0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液の入ったチューブに入れ替えて、室温で10分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。
ビオチン標識抗体との反応
KPL社製ビオチン標識・抗ヒトIgE抗体を0.012MのTNT緩衝液を加えて100倍希釈し、ピペッティングにより均一になるように混合して、総量200μLの反応溶液を調製した。
三菱レイヨン社製ジェノパール(登録商標)用ハイブリチャンバーに、この反応溶液を注入し、先に作製したマイクロアレイを1枚ゆっくり挿入し、チャンバーの蓋を閉め、室温で2時間ほど静置反応させた。
反応後の洗浄
容量8mLのチューブ(SARSTEDT社製)に0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween−20溶液を6mL注入し、そこに反応後にチャンバーから取り出したマイクロアレイを完全に液中に浸漬するように挿入した。
Next, the lid of the tube was closed and rotated at room temperature using a rotator for 20 minutes (10 rpm). Thereafter, the microarray was removed from the tube, replaced with a tube containing a 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl solution, and rotated using a rotator for 10 minutes at room temperature (10 rpm).
Reaction with biotin-labeled antibody Biotin-labeled anti-human IgE antibody manufactured by KPL was diluted 100-fold by adding 0.012M TNT buffer, mixed uniformly by pipetting, and a total amount of 200 μL of reaction solution was prepared. Prepared.
This reaction solution was poured into a hybrid chamber for Genopearl (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., one microarray prepared earlier was slowly inserted, the chamber lid was closed, and the reaction was allowed to stand at room temperature for 2 hours. .
6 mL of 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl / 0.05% Tween-20 solution was injected into a tube (made by SARSTATED) having a washing volume of 8 mL after the reaction, and the microarray taken out of the chamber after the reaction was completely completed. It was inserted so as to be immersed in the liquid.

次に、チューブの蓋を閉めて室温で、20分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。その後、マイクロアレイをチューブから取り出し、0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液の入ったチューブに入れ替えて、室温で10分間ローテーターを使って回転させた(10rpm)。
反応後の標識
Jackson Immunoresearch Laboratoies,Inc.社製Streptavidin−Cy5(1mg)にNuclease−free waterを1mL加えて、溶解させた。10000Gで3分間遠心処理して、沈殿物を除いた後、Streptavidin−Cy5溶液12μLを調整した。
Next, the lid of the tube was closed and rotated at room temperature using a rotator for 20 minutes (10 rpm). Thereafter, the microarray was removed from the tube, replaced with a tube containing a 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl solution, and rotated using a rotator for 10 minutes at room temperature (10 rpm).
Labeled after reaction Jackson Immunoresearch Laboratories, Inc. 1 mL of Nuclease-free water was added and dissolved in Streptavidin-Cy5 (1 mg). After centrifuging at 10,000 G for 3 minutes to remove the precipitate, 12 μL of Streptavidin-Cy5 solution was prepared.

Streptavidin−Cy5溶液12μLを、0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液6mLで希釈して標識液とした。   12 μL of Streptavidin-Cy5 solution was diluted with 6 mL of 0.12M Tris · HCl / 0.12M NaCl solution to prepare a labeling solution.

先に洗浄したマイクロアレイを標識液中に浸漬させ、室温で30分間静置した。標識処理後のマイクロアレイを0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl/0.05% Tween−20溶液に浸漬させ、室温下で20分間ローテーターを用いて回転させた(10rpm)。その後、マイクロアレイを0.12M Tris・HCl/0.12M NaCl溶液に浸漬させた。   The previously washed microarray was immersed in the labeling solution and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. The labeled microarray was immersed in a 0.12 M Tris.HCl / 0.12 M NaCl / 0.05% Tween-20 solution and rotated with a rotator at room temperature for 20 minutes (10 rpm). Thereafter, the microarray was immersed in a 0.12M Tris.HCl / 0.12M NaCl solution.

検出
レーザー式蛍光顕微鏡(横河電機社製 MB−03)の試料台に、標識後のマイクロアレイを載せ、波長633nmの励起光を露光させ、マイクロアレイの各スポットの蛍光シグナルを検出した。露光時間は、0.1秒、1秒、4秒、40秒の4条件で測定を行い、単位秒当りの蛍光シグナル強度を蛍光シグナル強度データとして採用した。測定したマイクロアレイの各スポットの蛍光シグナル強度を表6に示した。
A labeled microarray was placed on a sample stage of a detection laser type fluorescence microscope (Yokogawa Electric Corporation MB-03), and an excitation light with a wavelength of 633 nm was exposed to detect a fluorescent signal at each spot of the microarray. The exposure time was measured under four conditions of 0.1 second, 1 second, 4 seconds, and 40 seconds, and the fluorescence signal intensity per unit second was adopted as fluorescence signal intensity data. Table 6 shows the measured fluorescence signal intensity of each spot of the microarray.

Figure 0006075610

アレルギー判定結果で抗体反応が高かったアレルゲン項目について、本マイクロアレイにおいても、表6に示すとおり、抗体特異的なシグナルを確認することができた。
Figure 0006075610

As shown in Table 6, antibody-specific signals could be confirmed for allergen items that showed a high antibody response as a result of allergy determination.

<実施例3:合成ペプチド固定化マイクロアレイ>
マイクロアレイの製造
BSAの代わりに合成ペプチド(C末端側をビニル化したアミノ酸配列(配列(N末端→C末端):DYKDDDDK)からなるペプチド)を使用した以外は、実施例1と同様にしてマイクロアレイを製造した。ゲル前駆体溶液は、表7に示す通りプローブの濃度水準に応じて16種類調製した。
<Example 3: Synthetic peptide-immobilized microarray>
Preparation of microarray A microarray was prepared in the same manner as in Example 1 except that a synthetic peptide (a peptide consisting of an amino acid sequence vinylated on the C-terminal side (sequence (N-terminal → C-terminal): DYKDDDDK)) was used instead of BSA. Manufactured. As shown in Table 7, 16 types of gel precursor solutions were prepared according to the concentration level of the probe.

Figure 0006075610
検体溶液の調製
ビオチン標識モノクローナル抗FLAG抗体(アルドリッチ社製:本発明で使用するプローブに特異的に結合する)、及びビオチン標識モノクローナル抗HA抗体(アルドリッチ社製)を表8に示す量を含む検体溶液(溶媒はTNT溶液)が、それぞれ200μLになるように調製した。また、表9に示すように、当該検体中に種々の濃度のNaCl(M)及びTween−20(質量%)を含むように調製し、9種類準備した。
Figure 0006075610
Preparation of sample solution Sample containing biotin-labeled monoclonal anti-FLAG antibody (manufactured by Aldrich: specifically binds to the probe used in the present invention) and biotin-labeled monoclonal anti-HA antibody (manufactured by Aldrich) as shown in Table 8 Each solution (the solvent was a TNT solution) was prepared to be 200 μL. Moreover, as shown in Table 9, it prepared so that various density | concentrations of NaCl (M) and Tween-20 (mass%) might be included in the said sample, and nine types were prepared.

Figure 0006075610
Figure 0006075610

Figure 0006075610
検体溶液とマイクロアレイの接触
調製した検体溶液に対し、マイクロアレイを2時間浸漬した。浸漬させる際の検体溶液の温度は、表8に示される番号1、3、5は30℃、番号2、4、6は室温とした。
Figure 0006075610
The microarray was immersed in the sample solution prepared by contacting the sample solution and the microarray for 2 hours. The temperature of the specimen solution at the time of immersion was 30 ° C. for numbers 1, 3, and 5 shown in Table 8, and room temperature for numbers 2, 4, and 6 were shown.

洗浄
まず、検体溶液に浸漬させた後のマイクロアレイを、表9に示す9種類の洗浄液(表9の「検体溶液」の欄に記載のNaCl,Tween−20及び0.12M Tris−HClの水溶液)に浸漬し、室温で20分間洗浄した。次いで、表9の右欄(洗浄液)に示す9種類の洗浄液(9種類のNaClと0.12M Tris−HClの水溶液)にチップを浸漬させて、室温で10分間洗浄した。
Washing First, the microarray after being immersed in the specimen solution was subjected to nine kinds of washing liquids shown in Table 9 (NaCl, Tween-20 and 0.12M Tris-HCl aqueous solutions described in the column of "Sample solution" in Table 9). And washed for 20 minutes at room temperature. Next, the chip was immersed in nine types of cleaning solutions (9 types of NaCl and 0.12 M Tris-HCl aqueous solution) shown in the right column (cleaning solution) of Table 9 and washed at room temperature for 10 minutes.

染色
Cy5 Streptavidin(GEヘルスケア社製)を用いて染色を行った。すなわち、ストレプトアビジン−Cy5 1mgを1mLの滅菌水に溶解し、そのうちの10μLを0.12M TNT溶液(0.12M Tris−HCl、0.12M NaCl、0.5%Tween20溶液)5mLに混合し、染色液を作製した。作製した染色液に対し、マイクロアレイを室温で30分間浸漬した。
Staining was carried out using Cy5 Streptavidin (manufactured by GE Healthcare). Specifically, 1 mg of streptavidin-Cy5 was dissolved in 1 mL of sterile water, 10 μL of which was mixed with 5 mL of 0.12 M TNT solution (0.12 M Tris-HCl, 0.12 M NaCl, 0.5% Tween 20 solution), A staining solution was prepared. The microarray was immersed in the prepared staining solution at room temperature for 30 minutes.

洗浄
マイクロアレイを染色液中から取り出し、表9に示す番号1〜9の各濃度水準に基づいて調製した、塩と界面活性剤とを含む洗浄液にチップを浸漬させて、室温で20分間洗浄した。
The washing microarray was taken out from the staining solution, and the chip was immersed in a washing solution containing salts and surfactants prepared based on the concentration levels of Nos. 1 to 9 shown in Table 9 and washed at room temperature for 20 minutes.

検出
レーザー式蛍光顕微鏡(横河電機社製 MB−03)の試料台に、標識後のマイクロアレイを載せ、波長633nmの励起光を露光させ、マイクロアレイの各スポットの蛍光シグナルを検出した。露光時間は、50msec、100msec、1sec、4sec、40secの5条件で測定を行い、単位秒当りの蛍光シグナル強度を蛍光シグナル強度データとして採用した。
A labeled microarray was placed on a sample stage of a detection laser type fluorescence microscope (Yokogawa Electric Corporation MB-03), and an excitation light with a wavelength of 633 nm was exposed to detect a fluorescent signal at each spot of the microarray. The exposure time was measured under five conditions of 50 msec, 100 msec, 1 sec, 4 sec, and 40 sec, and the fluorescence signal intensity per unit second was adopted as fluorescence signal intensity data.

(3)結果
表8に示す番号1〜6の検体濃度水準に対して、表9に示す番号1〜9の条件での実験をそれぞれn=3で実施し、マイクロアレイの各スポットの蛍光シグナル強度から、定量性の指標となるSN比を算出した。SN比の算出は「入門パラメータ設計」を参考にした。
(3) Results The experiment under the conditions of Nos. 1 to 9 shown in Table 9 was performed at n = 3 with respect to the specimen concentration levels of Nos. 1 to 6 shown in Table 8, and the fluorescence signal intensity at each spot of the microarray From the above, an S / N ratio serving as a quantitative index was calculated. The S / N ratio was calculated with reference to “Introductory Parameter Design”.

図表には示していないが、貫通孔内に固定されたプローブの濃度が15pmol/μL未満のマイクロアレイでは、15pmol/μL以上と比較してSN比が低かった。   Although not shown in the chart, the SN ratio of the microarray in which the concentration of the probe fixed in the through hole was less than 15 pmol / μL was lower than that of 15 pmol / μL or more.

種々の検体溶液及び洗浄液を用いた際の結果を図2に示す。これは、貫通孔内に固定されたプローブの濃度が40pmol/μLとしたときの、各制御因子の水準がSN比に与える影響を示すグラフである。得られたSN比は、検体溶液の塩濃度依存的に低くなり、検体溶液の界面活性剤濃度が0.03質量%を越えると低くなる傾向にあり、また、洗浄液の塩濃度を0.11Mより高くすることにより高くなる傾向が見られた。   The results when using various specimen solutions and cleaning solutions are shown in FIG. This is a graph showing the influence of the level of each control factor on the SN ratio when the concentration of the probe fixed in the through hole is 40 pmol / μL. The obtained S / N ratio decreases depending on the salt concentration of the sample solution, tends to decrease when the surfactant concentration of the sample solution exceeds 0.03% by mass, and the salt concentration of the cleaning solution is 0.11M. There was a tendency for it to become higher by making it higher.

1 配列固定器具
11 孔部
21 多孔板
31 中空繊維
41 板状物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Array fixing tool 11 Hole 21 Perforated plate 31 Hollow fiber 41 Plate-shaped object

Claims (3)

複数の貫通孔を有し、当該貫通孔内にアレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープが20〜50pmol/μLの濃度で固定化された、モノマー濃度が2 質量%以上のゲルを有する、マイクロアレイ。A microarray having a plurality of through-holes and having a gel with a monomer concentration of 2 % by mass or more, in which the allergen protein or an epitope of the allergen protein is immobilized in the through-hole at a concentration of 20 to 50 pmol / μL. 下記工程を含む、マイクロアレイの製造方法。
(1)複数本の中空繊維を中空繊維の各繊維軸が同一方向となるように3次元に配列し、その配列を樹脂で固定することにより、中空繊維束を製造する工程
(2)アレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープを含むモノマー 濃度が2質量%以上のゲル前駆体溶液を中空繊維束の各中空繊維の中空部に導入する工程(3)中空繊維束の中空部に導入したモノマー濃度が2質量%以上のゲル前駆体溶液を反応させ、アレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープが固定化されたゲルを中空繊維の中空部に保持する工程
(4)中空繊維束を繊維の長手方向に交叉する方向で切断して薄片化する工程
A method for producing a microarray, comprising the following steps.
(1) Step of producing a hollow fiber bundle by arranging a plurality of hollow fibers in a three-dimensional manner so that the fiber axes of the hollow fibers are in the same direction, and fixing the arrangement with a resin (2) Allergen protein Alternatively, a step of introducing a gel precursor solution having a monomer concentration containing an epitope of the allergen protein of 2% by mass or more into the hollow portion of each hollow fiber bundle (3) The monomer concentration introduced into the hollow portion of the hollow fiber bundle is 2 mass% or more gel precursor solution is reacted, step epitopes of allergen protein or the allergen protein retains the immobilized gel into the hollow portion of the hollow fibers (4) crossing the hollow fiber bundle in the longitudinal direction of the fibers Cutting in the direction of cutting
請求項記載のマイクロアレイと検体とを接触させることにより、マイクロアレイに固定化されたアレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープと検体中の標的物質とを結合させる工程、及び、
当該アレルゲンタンパク質又は当該アレルゲンタンパク質のエピトープに結合している標的物質の量を定量する工程
を含む、生体関連物質の検出方法。
A step of bringing the microarray according to claim 1 into contact with the specimen to bind the allergen protein immobilized on the microarray or an epitope of the allergen protein to a target substance in the specimen; and
Comprising the step of quantifying the amount of target substance bound to an epitope of the allergen protein or the allergen protein, method for detecting a biological substance.
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