JP6641706B2 - Assurance method of gene analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、反応容器、該反応容器を備えた核酸解析装置、および核酸解析方法に関する。 The present invention relates to a reaction container, a nucleic acid analysis device provided with the reaction container, and a nucleic acid analysis method.
疫学的・科学的根拠に基づき患者の持つ遺伝的背景に応じた効果的な治療・投薬方法を提供するという「オーダーメイド医療」は、各個人のQOL(生活の質)を向上させるだけでなく、薬剤の副作用に伴う医療費増加の抑制も期待される。薬剤の効果、副作用等を判定するにあたっては種々の手法が存在するが個人間における遺伝子の違いを解析する遺伝子診断も有効な手法の一つである。オーダーメイド医療は現場で簡便かつ迅速な診断が可能であることが望ましく、それらを実現するための手段として遺伝子を含有する微量の試料溶液を処理する反応装置であるμ−TAS(Total Analysis System)やLab−on−Chipと呼ばれる技術の利用があげられる。 “Made-to-order medicine,” which provides effective treatment and medication according to the patient's genetic background based on epidemiological and scientific evidence, not only improves the quality of life (QOL) of each individual but also It is also expected that the increase in medical costs due to side effects of drugs will be suppressed. There are various methods for determining the effects, side effects, and the like of drugs, but genetic diagnosis, which analyzes differences in genes among individuals, is one of the effective methods. It is desirable that custom-made medical treatment can be performed easily and quickly in the field, and μ-TAS (Total Analysis System), which is a reaction device for processing a small amount of a sample solution containing a gene, as a means for realizing them. And a technology called Lab-on-Chip.
これは、1個のチップやカートリッジに複数の反応室や流路を備えたものであり、複数の検体の解析、あるいは複数種類の項目を同時処理できる。これらの技術はチップ及びカートリッジを小型化することで扱う薬品を少量にすることが出来るなど様々なメリットがある手法である。遺伝子解析の大筋としては患者から採取した血液や口腔粘膜、喀痰などの生体サンプルから遺伝子解析のための核酸を抽出もしくは精製して取り出し、調べたい遺伝子領域や核酸配列をPCRなどで増幅し、遺伝子型などの検査したい対象固有の配列を検出する過程から成る。
特許文献1や特許文献2、非特許文献1には、生体サンプルからの核酸取り出し後に、増幅・検出という工程が全自動で進行される遺伝子診断装置が開示されている。
特許文献10〜12には、核酸増幅工程を行うインキュベーターの位置や形に工夫をほどこした、小型で、反応効率のよい遺伝子診断装置が開示されている。
特許文献9には、全自動で進行される核酸の抽出・精製装置が開示されている。
特許文献3〜7、非特許文献2には、核酸を検出しうる、迅速、高感度、かつ選択的な方法として、非対称シアニン染料による染色方法が開示されている。
非特許文献3には、インベーダー法を活用した核酸検出方法が開示されている。
This is provided with a plurality of reaction chambers and flow paths in one chip or cartridge, and can analyze a plurality of samples or simultaneously process a plurality of types of items. These techniques have various merits such as minimizing the size of the chip and the cartridge so that the amount of chemicals handled can be reduced. The main line of gene analysis is to extract or purify nucleic acids for gene analysis from biological samples such as blood, oral mucosa, and sputum collected from patients, and to extract and purify the gene region or nucleic acid sequence to be examined by PCR, etc. It consists of a process of detecting an array specific to the object to be inspected, such as a type.
Patent Literatures 3 to 7 and
Non-Patent Document 3 discloses a nucleic acid detection method utilizing an invader method.
核酸の抽出工程が以降の増幅および検出の工程から独立している場合、外部の装置を用いた操作で核酸の量を確認できる。しかし、特許文献1や特許文献2、非特許文献1に示される装置では、生体サンプルからの核酸抽出後に増幅・検出という工程が全自動で進行され、得られた核酸の量を確認できない。このため取り出された核酸量は不明確であり、検査対象が遺伝子変異などの検出を目的とした場合は十分ではない。
例えば、癌などに代表される遺伝子変異の場合、全体で99.9%は正常な野生型で、残り0.1%の変異型を検出したいとき、増幅前に必要な核酸の量は1000コピー以上でなければ変異が0.1%であることを担保することはできない。
また、特定の核酸配列の有無や遺伝子多型の解析においてもイレギュラーな結果が出力された際に核酸の量が不足しているのか、あるいは系中に反応阻害物などが混入して起きた現象なのか区別できないことも考えられる。
このように、全自動の遺伝子解析システムでは核酸の量が不明確であり、解析結果の信頼性は検査項目の特性に左右されるケースがある。
When the nucleic acid extraction step is independent of the subsequent amplification and detection steps, the amount of the nucleic acid can be confirmed by an operation using an external device. However, in the devices disclosed in
For example, in the case of a gene mutation typified by cancer or the like, 99.9% in total is a normal wild type, and when it is desired to detect the remaining 0.1% of the mutant type, the amount of nucleic acid required before amplification is 1,000 copies. Otherwise, it cannot be guaranteed that the mutation is 0.1%.
Also, in the analysis of the presence or absence of a specific nucleic acid sequence or gene polymorphism, when the results were output irregularly, the amount of nucleic acid was insufficient, or a reaction inhibitor etc. was mixed in the system It is also conceivable that the phenomenon is indistinguishable.
As described above, in the fully automatic gene analysis system, the amount of the nucleic acid is unclear, and the reliability of the analysis result may depend on the characteristics of the test item in some cases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、全自動遺伝子解析システムにおいて好適に用いられ、生体試料から抽出で得られた核酸の定量と、該核酸の解析とが同一のウェルにて可能な反応容器、該反応容器を備えた核酸解析装置、並びに核酸解析方法の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is suitably used in a fully automatic gene analysis system, in which the quantification of a nucleic acid obtained by extraction from a biological sample and the analysis of the nucleic acid are performed in the same well. An object of the present invention is to provide a possible reaction vessel, a nucleic acid analysis device provided with the reaction vessel, and a nucleic acid analysis method.
(1)反応容器、又は、反応容器を備える核酸解析装置を用いた核酸解析方法であって、
前記反応容器は、
基材に、核酸を特異的に検出可能な定量試薬及び核酸の解析に用いられる核酸解析試薬が配置されている、少なくとも1つ以上のコントロール反応ウェルと、
前記核酸解析試薬が配置されている、その他の複数の反応ウェルと、を備え、
核酸を含有するサンプルが、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルへと分配され得るように構成されており、
b1)核酸を含有するサンプルを前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルに注入する工程と、
b2)前記コントロール反応ウェルにおいて、前記サンプルに含有される核酸と前記定量試薬とを会合させた会合状態を形成させる工程と、
b3)前記会合状態で発せられるシグナルを測定する測定工程と、
b4)前記測定工程で測定されたシグナルから、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得るサンプルに含有される核酸の量を算出する工程と、
からなる核酸定量工程Bと、
工程Bの後に、前記核酸を含有するサンプルを前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルに注入して該コントロール反応ウェル及び該その他の複数の反応ウェルにおいて該核酸の識別を行う核酸解析工程Cと、
を含み、
前記定量試薬の濃度が、前記核酸解析工程Cで行われる反応を阻害しない濃度である核酸解析方法。
(2)前記核酸解析装置は、核酸を抽出する抽出部をさらに備える(1)に記載の核酸解析方法。
(3)前記核酸定量工程Bの前に、生体試料からの核酸抽出を行う核酸抽出工程Aをさらに含み、前記核酸定量工程B及び前記核酸解析工程Cにて定量及び解析される核酸が、前記核酸抽出工程Aにおいて得られた核酸である(1)又は(2)に記載の核酸解析方法。
(4)前記核酸抽出工程Aの後且つ前記核酸定量工程Bの前に、核酸精製工程Pをさらに含む(3)に記載の核酸解析方法。
(5)前記核酸解析装置は、前記核酸を精製する精製部をさらに備える(1)〜(4)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(6)前記核酸定量工程Bの後且つ前記核酸解析工程Cの前に、核酸精製工程Pをさらに含み、前記核酸解析装置は、前記核酸を精製する精製部を、さらに備える(1)〜(3)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(7)前記核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により前記核酸精製工程Pへの移行の可否を判断する工程J´を、該核酸定量工程Bの後且つ該核酸精製工程Pの前にさらに含む(4)又は(6)に記載の核酸解析方法。
(8)前記核酸定量工程Bの後に、該核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により前記核酸解析工程Cにより得られた解析結果の妥当性を判断する工程Dを含む(1)〜(7)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(9)前記核酸定量工程Bによって算出された核酸の量及び前記核酸解析工程Cにより得られた解析結果から、前記解析結果の妥当性を判断する工程Dと同時に、核酸解析装置の不具合を検知する工程Eをさらに含む(1)〜(8)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(10)前記核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により前記核酸解析工程Cへの移行の可否を判断する工程Jを、該核酸定量工程Bの後且つ該核酸解析工程Cの前にさらに含む(1)〜(9)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(11)前記基材は、光透過性を有する樹脂からなる(1)〜(10)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(12)前記基材に、流路と、溶液を注入可能な注入口と、をさらに備え、該流路によって、前記サンプルが含有する核酸が、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルへと分配され得る(1)〜(11)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(13)前記定量試薬が、蛍光物質である(1)〜(12)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(14)前記定量試薬及び/または前記核酸解析試薬が乾燥状態で配置される(1)〜(13)のいずれか一つに記載の核酸解析方法。
(1) A nucleic acid analysis method using a reaction container or a nucleic acid analysis device including the reaction container,
The reaction vessel,
A substrate, on which a nucleic acid analysis reagent used for nucleic acid analysis and a quantitative reagent capable of specifically detecting nucleic acid are arranged, and at least one or more control reaction wells,
And a plurality of other reaction wells in which the nucleic acid analysis reagent is arranged,
The nucleic acid-containing sample is configured to be distributed to the control reaction well and the other plurality of reaction wells,
b1) injecting a sample containing nucleic acids into the control reaction well and the other plurality of reaction wells;
b2) forming an association state in which the nucleic acid contained in the sample and the quantification reagent are associated in the control reaction well;
b3) a measuring step of measuring a signal emitted in the association state;
b4) calculating the amount of nucleic acid contained in the sample that can be analyzed in the control reaction well and the other plurality of reaction wells from the signal measured in the measurement step;
A nucleic acid quantification step B comprising:
After the step B, a nucleic acid analysis step of injecting a sample containing the nucleic acid into the control reaction well and the other plurality of reaction wells to identify the nucleic acid in the control reaction well and the other plurality of reaction wells C and
Only including,
A nucleic acid analysis method , wherein the concentration of the quantitative reagent is a concentration that does not inhibit the reaction performed in the nucleic acid analysis step C.
(2) The nucleic acid analysis method according to (1), wherein the nucleic acid analysis device further includes an extraction unit for extracting a nucleic acid.
(3) Prior to the nucleic acid quantification step B, the method further includes a nucleic acid extraction step A for extracting nucleic acids from a biological sample, wherein the nucleic acids to be quantified and analyzed in the nucleic acid quantification step B and the nucleic acid analysis step C are: The nucleic acid analysis method according to (1) or (2), which is the nucleic acid obtained in the nucleic acid extraction step A.
(4) The nucleic acid analysis method according to (3), further including a nucleic acid purification step P after the nucleic acid extraction step A and before the nucleic acid quantification step B.
(5) The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to (4), wherein the nucleic acid analysis device further includes a purification unit that purifies the nucleic acid.
(6) After the nucleic acid quantification step B and before the nucleic acid analysis step C, the method further includes a nucleic acid purification step P, and the nucleic acid analysis apparatus further includes a purification unit for purifying the nucleic acid (1) to (1). The nucleic acid analysis method according to any one of 3).
(7) A step J ′ of judging whether or not to shift to the nucleic acid purification step P based on the amount of nucleic acid calculated in the nucleic acid determination step B is performed after the nucleic acid purification step B and before the nucleic acid purification step P. The nucleic acid analysis method according to (4) or (6), further comprising:
(8) After the nucleic acid quantification step B, a step D of judging the validity of the analysis result obtained in the nucleic acid analysis step C based on the amount of the nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B is included (1) to ( The nucleic acid analysis method according to any one of 7).
(9) Based on the amount of nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B and the analysis result obtained in the nucleic acid analysis step C, at the same time with the step D of judging the validity of the analysis result, a defect of the nucleic acid analyzer is detected. The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to (8), further comprising a step E of:
(10) The step J of judging whether or not transfer to the nucleic acid analysis step C is possible based on the amount of nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B is further performed after the nucleic acid quantification step B and before the nucleic acid analysis step C. The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to (9).
( 11 ) The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to ( 10 ), wherein the base material is made of a resin having optical transparency.
( 12 ) The base material further includes a flow path and an injection port through which a solution can be injected, and the flow path allows the nucleic acid contained in the sample to flow through the control reaction well and the other plurality of reaction wells. The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to ( 11 ), which can be distributed into
( 13 ) The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to ( 12 ), wherein the quantification reagent is a fluorescent substance.
( 14 ) The nucleic acid analysis method according to any one of (1) to ( 13 ), wherein the quantification reagent and / or the nucleic acid analysis reagent is arranged in a dry state.
本発明によれば、生体サンプルからの核酸抽出で得られた核酸の量を確認することが可能となり、核酸の解析結果に対する信頼性を向上させることができる。また、核酸解析装置の不具合を検知することが可能となり、装置の保全に役立てることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to confirm the quantity of the nucleic acid obtained by nucleic acid extraction from a biological sample, and it can improve the reliability with respect to the analysis result of a nucleic acid. Further, it is possible to detect a defect of the nucleic acid analyzer, which can be used for maintenance of the apparatus.
≪反応容器≫
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態の反応容器は、基材に、核酸を特異的に検出可能な定量試薬及び核酸の解析に用いられる核酸解析試薬が配置され、核酸を含有するサンプルの核酸の量を定量することと、該サンプルに含有する核酸を解析することが可能である少なくとも1つ以上のコントロール反応ウェルと、前記核酸解析試薬が配置され、前記サンプルに含有する核酸を解析することが可能であるその他の複数の反応ウェルと、を備え、前記サンプルが含有する核酸が、前記コントロール反応ウェルおよび前記その他の複数の反応ウェルへと分配され得るものである。
≪Reaction vessel≫
[First embodiment]
In the reaction vessel of the first embodiment of the present invention, a base material is provided with a quantification reagent capable of specifically detecting nucleic acid and a nucleic acid analysis reagent used for nucleic acid analysis, and the amount of nucleic acid in a sample containing nucleic acid is determined. At least one or more control reaction wells capable of quantifying and analyzing the nucleic acid contained in the sample and the nucleic acid analysis reagent are arranged, and the nucleic acid contained in the sample can be analyzed. A plurality of other reaction wells, and the nucleic acid contained in the sample can be distributed to the control reaction well and the other plurality of reaction wells.
本発明の第一実施形態の反応容器について、図1を参照してさらに詳しく説明する。図1に示すように反応容器10は、核酸の解析に用いられる核酸解析試薬3が配置されており核酸を含有するサンプルを解析することが可能であるその他の複数の反応ウェル1(図1では1つしか記載されていないが、複数あってもかまわない。)と、前記核酸解析試薬3および核酸を特異的に検出可能な定量試薬4が配置されており、前記サンプルに含有される核酸の量の定量と核酸の解析が可能であるコントロール反応ウェル2と、流路5と、溶液を注入可能な注入口6と、が基材7に備えられており、流路5によって、注入口6から流路5へと注入された前記サンプルが、前記コントロール反応ウェル2および前記その他の複数の反応ウェル1へと分配され得る。
The reaction vessel according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a
本発明において、「核酸」とは、DNA、RNA又はその類縁体を指し、天然のものであってもよく、合成されたものであってもよい。前記類縁体としては、PNA、LNA等の人工核酸が挙げられる。天然の核酸として、例えば、生物から回収されたゲノムDNA、mRNA、tRNA、rRNA、hnRNA等がある。また、合成された核酸として、β−シアノエチルホスフォロアミダイト法DNA固相合成法等の公知の化学的合成法により合成されたDNAや、PCR等の公知の核酸増幅法により合成された核酸、逆転写反応により合成されたcDNA等がある。 In the present invention, “nucleic acid” refers to DNA, RNA or an analog thereof, and may be natural or synthetic. Examples of the analog include artificial nucleic acids such as PNA and LNA. Natural nucleic acids include, for example, genomic DNA, mRNA, tRNA, rRNA, hnRNA and the like recovered from living organisms. Examples of the synthesized nucleic acid include DNA synthesized by a known chemical synthesis method such as a β-cyanoethyl phosphoramidite DNA solid phase synthesis method, nucleic acid synthesized by a known nucleic acid amplification method such as PCR, and inversion. Examples include cDNA synthesized by a transcription reaction.
本発明において、「核酸を含有するサンプル」とは、動物、植物、微生物、培養細胞等の生物から抽出又は精製したものでよく、また、核酸増幅反応により増幅された核酸を含むものでもよい。動物から核酸を抽出する方法としては、フェノール/クロロホルム法等の公知の手法があげられる。核酸増幅反応としては、例えば、PCR法、LAMP法、SMAP法、NASBA法、RCA法等があげられる。増幅された核酸が2本鎖核酸である場合には、熱変性処理や化学変性処理等により、1本鎖化した後に用いることができる。 In the present invention, the “sample containing a nucleic acid” may be a sample extracted or purified from an organism such as an animal, a plant, a microorganism, or a cultured cell, or a sample containing a nucleic acid amplified by a nucleic acid amplification reaction. Known methods such as the phenol / chloroform method can be used to extract nucleic acids from animals. Examples of the nucleic acid amplification reaction include PCR, LAMP, SMAP, NASBA, and RCA. When the amplified nucleic acid is a double-stranded nucleic acid, it can be used after being made single-stranded by heat denaturation treatment or chemical denaturation treatment.
前記「核酸を特異的に検出可能な定量試薬」とは、核酸と会合して会合状態を示すシグナルを発する物質であって、サンプル溶液中の核酸量に応じたシグナルの変化によって、核酸量を定量可能な試薬であれば特に制限されず、核酸特異的に会合して蛍光発光する物質であることが好ましく、二本鎖DNA特異的に会合した後、蛍光発光する物質であることがさらに好ましい。蛍光発光する物質は、300〜800nmの範囲の蛍光発光を示す化合物が好ましい。二本鎖DNA特異的に会合する際の温度は0〜80℃が好ましい。
上記物質としては、例えばSYBRGreen、PicoGreen、EvaGreen、臭化エチジウム、ヘキスト33258(CAS番号23491−45−4;フェノール(4−[5−(4−メチル−1−ピペラジニル)[2,5’−ビ−1H−ベンゾイミダゾール]−2’−イル])−三塩酸)、TOTO−1、YOYO−1、YO−PRO−1、BEBO、BETO、BOXTOなどが挙げられる。
The `` quantitative reagent capable of specifically detecting a nucleic acid '' is a substance that emits a signal indicating an association state with the nucleic acid, and the amount of the nucleic acid is changed by a change in the signal according to the amount of the nucleic acid in the sample solution. The reagent is not particularly limited as long as it is a quantifiable reagent, and is preferably a substance which specifically associates with nucleic acid and emits fluorescence, and more preferably a substance which associates specifically with double-stranded DNA and then emits fluorescence. . As the substance that emits fluorescence, a compound that emits fluorescence in the range of 300 to 800 nm is preferable. The temperature for specifically associating double-stranded DNA is preferably from 0 to 80 ° C.
Examples of the above substances include SYBR Green, Pico Green, Eva Green, ethidium bromide, Hoechst 33258 (CAS No. 23491-45-4; phenol (4- [5- (4-methyl-1-piperazinyl)] [2,5′-bi -1H-benzimidazol] -2'-yl])-trihydrochloride), TOTO-1, YOYO-1, YO-PRO-1, BEBO, BETO, BOXTO and the like.
「核酸の解析」とは、該サンプルに含有される核酸の塩基配列、核酸修飾等の核酸情報を識別することを云い、核酸の塩基配列、核酸修飾そのものを示す情報の他、当該情報を間接的に示す情報を識別することも包含される。当該情報を間接的に示す情報とは、例えば、塩基配列の差異から生じる二本鎖核酸形成の有無の検出などを例示できる。識別される核酸の塩基配列の情報とは、識別対象の核酸の塩基配列を含む配列からなる遺伝子配列であることが好ましく、当該遺伝子の遺伝子変異が識別されることがより好ましい。遺伝子変異とは、同一生物種の個体間において存在する遺伝子の塩基配列の相違であることが好ましい。具体的には、塩基配列中の1又は複数の塩基が置換・欠失・挿入されていることにより、塩基配列の相違は生じる。このような遺伝子変異として、例えば、SNPやCNV(Copy Number variation)多型、塩基欠損変異、塩基挿入変異、転座変異等が挙げられる。また、本発明において遺伝子変異とは、SNP等の遺伝子多型のような先天的な変異に加えて、同一個体中の細胞間において存在する遺伝子の塩基配列の相違である体細胞変異等のように後天的な変異も含む。なお、当該解析においては、解析対象の核酸の増幅が行われることが好ましい。 "Analysis of nucleic acid" refers to the identification of nucleic acid information such as the nucleotide sequence of nucleic acids and nucleic acid modifications contained in the sample. Identification of information to be shown is also included. The information indirectly indicating the information includes, for example, detection of the presence or absence of double-stranded nucleic acid formation resulting from a difference in base sequence, and the like. The information on the nucleotide sequence of the nucleic acid to be identified is preferably a gene sequence composed of a sequence containing the nucleotide sequence of the nucleic acid to be identified, and more preferably a gene mutation of the gene is identified. The gene mutation is preferably a difference in the nucleotide sequence of a gene existing between individuals of the same species. Specifically, one or more bases in the base sequence are substituted / deleted / inserted, resulting in a difference in the base sequence. Such gene mutations include, for example, SNP and CNV (Copy Number Variation) polymorphisms, base deletion mutations, base insertion mutations, translocation mutations, and the like. In addition, in the present invention, a gene mutation refers to a somatic mutation such as a somatic mutation which is a difference in the base sequence of a gene existing between cells in the same individual, in addition to an innate mutation such as a genetic polymorphism such as SNP. Also includes acquired mutations. In the analysis, it is preferable that the nucleic acid to be analyzed is amplified.
「核酸解析試薬」としては、上述の核酸情報の識別に用いられる試薬であれば特に制限されず、識別に際しては、核酸の増幅に用いられる試薬であることが好ましい。該試薬に含まれるものとしては、オリゴプライマーセット、核酸合成酵素、ヌクレオシド等が挙げられ、一般的な核酸の増幅に必要な種々の組み合わせを用いればよい。
また、核酸解析試薬には、核酸の増幅に用いられる分子のほか、二本鎖核酸形成の有無の検出が可能な物質が含有されていてもよい。当該物質としては、上述した核酸を特異的に検出可能な物質もこれに含まれる。
The “nucleic acid analysis reagent” is not particularly limited as long as it is a reagent used for identifying the above-described nucleic acid information, and is preferably a reagent used for nucleic acid amplification for identification. The reagent includes an oligo primer set, a nucleic acid synthase, a nucleoside and the like, and various combinations necessary for general nucleic acid amplification may be used.
In addition, the nucleic acid analysis reagent may contain a substance capable of detecting the presence or absence of double-stranded nucleic acid formation, in addition to the molecule used for nucleic acid amplification. The substance includes a substance capable of specifically detecting the nucleic acid described above.
「試薬が配置される」とは、前記サンプルが含有する核酸が前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも前に、該コントロール反応ウェル又は該その他の複数の反応ウェル中に試薬が配置されていてもよく、前記サンプルが含有する核酸が該コントロール反応ウェル又は該その他の複数の反応ウェルへと分配された後に、該コントロール反応ウェル又は該反応ウェル中に試薬が配置されてもよいことを意味し、前記サンプルが含有する核酸が該コントロール反応ウェル又は該その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも前にあらかじめ配置されていることが好ましい。
前記サンプルが含有する核酸が前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも後に試薬が配置される方法としては、例えば、試薬を収容した各試薬ウェルを、前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルとは別に設け、前記核酸がウェルへと分配された後に各試薬ウェルと前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルとを連通させて、試薬を配置させる方法が挙げられる。
前記サンプルが含有する核酸が前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも前に試薬が配置される方法としては、試薬を前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェル内壁に乾燥固定させる方法が挙げられる。
従って、本実施形態において、前記定量試薬及び/または前記核酸解析試薬が乾燥状態で配置されていることが好ましい。当該試薬が乾燥状態で配置されていることで、当該試薬の劣化を低減できる。
また、試薬に含まれる全ての物質が、前記核酸が前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも前に試薬が配置されていなくともよく、前記核酸が前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと分配されるよりも前と後で分けて配置されてもよい。このような例としては、例えば、核酸解析試薬のうち核酸の増幅に用いられる物質があらかじめ固定された前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルにサンプルを注入し、核酸を増幅させた後、増幅された核酸の量を検出可能な物質を、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルへと注入させることが挙げられる。
“Reagent is disposed” means that the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells before the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells. A reagent may be arranged in a well, and after the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells, the reagent is placed in the control reaction well or the reaction well. It means that the nucleic acid contained in the sample may be arranged beforehand, and is preferably arranged before the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells.
As a method in which the reagent is arranged after the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells, for example, each reagent well containing a reagent may be placed in the control reaction well. Wells or the other plurality of reaction wells are provided separately, and after the nucleic acid is distributed to the wells, each reagent well is communicated with the control reaction well or the other plurality of reaction wells, and reagents are arranged. Method.
As a method in which the reagent is arranged before the nucleic acid contained in the sample is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells, the reagent is placed in the control reaction well or the other plurality of reaction wells. A method of drying and fixing to the inner wall of the well may be used.
Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the quantitative reagent and / or the nucleic acid analysis reagent are arranged in a dry state. Since the reagent is arranged in a dry state, deterioration of the reagent can be reduced.
In addition, all the substances contained in the reagent may not be provided with the reagent before the nucleic acid is distributed to the control reaction well or the other plurality of reaction wells, and the nucleic acid is used in the control reaction. It may be arranged separately before and after distribution into wells or the other plurality of reaction wells. Examples of such a method include, for example, after injecting a sample into the control reaction well and the other plurality of reaction wells in which a substance used for nucleic acid amplification among nucleic acid analysis reagents is preliminarily fixed, and then amplifying the nucleic acid. And injecting a substance capable of detecting the amount of the amplified nucleic acid into the control reaction well and the other plurality of reaction wells.
本実施形態の反応容器は、前記コントロール反応ウェル又は前記その他の複数の反応ウェルへと、前記サンプルが含有する核酸を分配し得る流路を備える。当該流路の分岐の位置、方向等は特に制限されないが、例えば、図2(a)〜(c)に示すような態様を例示できる。生体サンプルからの核酸抽出で得られた核酸量を、該サンプルの解析より前に定量可能であるとの観点から、コントロール反応ウェル2は、その他の複数の反応ウェル1よりも注入口の近くに配置されることが好ましい。これにより、前記その他の複数の反応ウェルへよりも先に前記コントロール反応ウェルへと前記核酸を含むサンプルが分配され易くすることができる。
また、例えば図2(b)又は(c)であれば、コントロール反応ウェルにつながる流路とその他の複数の反応ウェルにつながる流路との分岐点よりもその他の複数の反応ウェル側の流路に、流路の開閉が可能なサンプル溶液の塞ぎ止め手段を設けることで、コントロール反応ウェルにおいて算出される核酸の量によりその他の複数の反応ウェルへの送液の可否を判断し、送液を制御することができる。
The reaction container of the present embodiment includes a flow path that can distribute the nucleic acid contained in the sample to the control reaction well or the other plurality of reaction wells. Although the position, direction, and the like of the branch of the flow path are not particularly limited, for example, embodiments shown in FIGS. 2A to 2C can be exemplified. From the viewpoint that the amount of nucleic acid obtained by nucleic acid extraction from a biological sample can be quantified before analysis of the sample, the control reaction well 2 is closer to the injection port than the
For example, in the case of FIG. 2 (b) or (c), a flow path on a side of a plurality of other reaction wells with respect to a branch point between a flow path connected to a control reaction well and a flow path connected to another plurality of reaction wells. In addition, by providing a blocking means for the sample solution that can open and close the flow path, it is determined whether the liquid can be sent to other reaction wells based on the amount of nucleic acid calculated in the control reaction well, and the liquid sending is performed. Can be controlled.
本実施形態の反応容器の基材7は、光透過性を有する樹脂であることが好ましい。基材7の材料としては、光透過性を有する樹脂を好適に使用することができる。また、前記その他の複数の反応ウェル1又は前記コントロール反応ウェル2内における溶液に対して光学的分析(蛍光測定や比色測定など)をする場合には、基材7の透明性が高いことが好ましい。例えば、基材7の材料は、試料に影響を与えないものであれば特に制限はないが、特にポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルのいずれかを含む樹脂材料を用いれば、良好な可視光透過性を確保することができる。ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレンやポリプロピレンとポリエチレンとのランダム共重合体を使用することができる。また、アクリルとしては、ポリメタクリル酸メチル、または、メタクリル酸メチルとその他のメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレンなどのモノマーとの共重合体を使用することができる。また、これらの樹脂材料を使用する場合、反応容器の耐熱性や強度を確保することもできる。樹脂材料以外としては、アルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮、金等の金属材料を挙げることができる。金属材料を用いた場合、加えて熱伝導率及び封止性能に優れる。
The base material 7 of the reaction container of the present embodiment is preferably a resin having optical transparency. As a material of the base material 7, a resin having light transmittance can be suitably used. In addition, when optical analysis (fluorescence measurement, colorimetric measurement, or the like) is performed on the solution in the other plurality of
なお、基材7の前記その他の複数の反応ウェル1又は前記コントロール反応ウェル2の底部を透明とすることで、蛍光等の検出・分析を外部から行うことができる。なお本実施形態における「透明」及び「光透過性」とは、形成した際の光域(波長230〜780nm)の全平均透過率が70%以上であることが好ましい。
By making the bottom of the other plurality of
基材7の加工方法としては、樹脂材料の場合には、射出成形、真空成形等の各種樹脂成形法や、機械切削などを用いることができる。金属材料の場合には、厚手の基材を用いた研削加工やエッチング、薄手の金属シートにプレス加工や絞り加工を施すことで形成することができる。 As a processing method of the base material 7, in the case of a resin material, various resin molding methods such as injection molding and vacuum molding, mechanical cutting, and the like can be used. In the case of a metal material, it can be formed by grinding or etching using a thick base material, or pressing or drawing a thin metal sheet.
また、基材7の厚みが50μm〜3mmの範囲にある場合、良好な光透過性、耐熱性、強度を確保でき、凹部の加工を確実に行うことができるため好ましい。 Further, when the thickness of the base material 7 is in the range of 50 μm to 3 mm, favorable light transmittance, heat resistance, and strength can be ensured, and processing of the concave portion can be reliably performed, which is preferable.
[第二実施形態]
本実施形態の反応容器は、核酸を特異的に検出可能な定量試薬及び核酸の解析に用いられる核酸解析試薬が配置され、核酸を含有するサンプルの核酸の量を定量することと、該サンプルに含有する核酸を解析することが可能である少なくとも1つ以上のコントロール反応ウェルと、前記核酸解析試薬が配置され、前記サンプルに含有する核酸を解析することが可能であるその他の複数の反応ウェルと、を備え、前記サンプルが含有する核酸が、前記コントロール反応ウェルおよび前記その他の複数の反応ウェルへと分配され得るものである。詳細については、上記、第一実施形態で述べたため省略するが、図3(a)〜(c)に示すような反応容器中にウェルが複数存在し、外形が円形の容器でもよい。
[Second embodiment]
In the reaction container of the present embodiment, a quantification reagent capable of specifically detecting a nucleic acid and a nucleic acid analysis reagent used for analysis of the nucleic acid are arranged, and the amount of the nucleic acid in the sample containing the nucleic acid is quantified. At least one or more control reaction wells capable of analyzing the contained nucleic acid, and the nucleic acid analysis reagent is arranged, and a plurality of other reaction wells capable of analyzing the nucleic acid contained in the sample. Wherein the nucleic acid contained in the sample can be distributed to the control reaction well and the other plurality of reaction wells. Although details are omitted because they have been described in the first embodiment, a reaction vessel having a plurality of wells in a reaction vessel as shown in FIGS. 3A to 3C and having a circular outer shape may be used.
反応容器本体21は、反応容器本体21の中心から等距離になるように反応容器本体21の周方向に並べて配置されたその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2と、反応容器本体21上でその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2のそれぞれに連通して設けられた流路23とを有している。本実施形態では20個のその他の複数の反応ウェル1および3個のコントロール反応ウェル2、合計23個のウェルが反応容器本体21に設けられている。
前記コントロール反応ウェル2の数や、反応容器本体21における前記コントロール反応ウェル2をどのウェルにするかは、反応容器10での反応の確認や、解析の方法にあわせて、適宜決定することができる。
The reaction vessel
The number of the
また、反応容器本体21の中央部には、精製された核酸を含有する核酸溶液などをその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2に送液するための注入口26と、注入口26の近傍に形成された出口27とを有している。注入口26及び出口27は、流路23に連通している。さらに、反応容器本体21には、注入口26及び出口27を取り囲むように反応容器本体21の外面から突出して形成された突出壁部28が設けられている。
In addition, an
反応容器本体21の材料は、上述の第一実施形態の基材7と同様の材料でよく、また少なくともその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2の部分において上述の第一実施形態と同様に光透過性を有することが好ましい。
The material of the
流路23は、その他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2よりも径方向内側の反応容器本体21上に凹部が形成されることで設けられている。また、流路23は、主流路24と、分岐流路25とを有している。主流路24は、反応容器本体21の中心と反応容器本体21の径方向外側との間で蛇行しつつ反応容器本体21の周方向に延びて形成されている。分岐流路25は、主流路24と反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2のそれぞれとを連絡するように主流路24から分岐して形成されている。
The
主流路24の一端24Aが注入口26に連通し、主流路24の他端24Bが出口27に連通している。また、主流路24は、反応容器本体21の周方向で隣り合うその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2の間で、中心軸Oに沿って突出する山形24Cを有するように形成されている。反応容器本体21の周方向に隣り合うその他の複数の反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2の間で中心軸線O方向に山形状24Cを有することで、反応容器10を中心軸線O回りに回転させたときに、主流路24に貯留している液体は、山形状24Cの頂点24Dにおいて途切れて反応ウェル1およびコントロール反応ウェル2のそれぞれに液体が送液される。
One
分岐流路25は、主流路24との接続部分において主流路24の流路面積よりも狭く形成されている。分岐流路25の主流路24に接続された部分は、液体が主流路24から分岐流路25に流動することを制限する流動制限部25Aになっている。
The
蓋体29は、反応容器本体21においてその他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2、並びに流路23が形成された側に設けられている。蓋体29が反応容器本体21に貼り付けられることで、その他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2、並びに流路23となる凹部に蓋がされて、独立した反応空間及び流路になっている。
The
蓋体29の材料としては、熱伝導性が高い材料であることが好ましく、例えばアルミニウム、銅、銀、ニッケル、真鍮、及び金などの金属材料を採用することができる。熱伝導性を有する部分は少なくともその他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2が位置する部分にあればよい。また、その他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2内での生化学反応(例えばPCR反応)に十分な速度でその他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2の内部の液体などに熱を伝達可能であれば、上述の反応容器本体21と同様の樹脂材料で形成された薄板材によって蓋体29が構成されていてもかまわない。
The
本実施形態の反応容器10は、反応容器10が中心軸線O回りに回転して生じる遠心力によって、主流路24に貯留された液体を分岐流路25のそれぞれに送液し、分岐流路25を通じてその他の複数の反応ウェル1及びコントロール反応ウェル2のそれぞれに液体を送液する。
The
≪核酸解析装置≫
[第一実施形態]
本実施形態の核酸解析装置は、先に記載の反応容器と、核酸を抽出する抽出部と、抽出部において得られた核酸を精製する精製部とを備えるものである。また、本実施形態の核酸解析装置は、コントロール反応ウェル又はその他の複数の反応ウェル内の溶液を光学的に分析する測定部を備えることが好ましい。当該抽出部および当該精製部は、本発明の反応容器の一部として基材に設けられていてもよいが、反応容器とは別の構成であってもよい。本実施形態の核酸解析装置としては、例えば、特許第5003845号に記載されている自動処理可能な核酸解析装置などが好適に用いられる。
先に記載の反応容器を備えた核酸解析装置は、核酸解析装置内からサンプルを取り出すことなく、抽出部又は精製部において得られたサンプルに含有される核酸量を、容易に、高い信頼度で解析できる。
上記のような解析装置での自動解析だけでなく、例えば図1に記載の実施形態1の反応容器を用いて、手作業の分注によって反応を行い、公知の蛍光測定装置・ソフトで解析することも可能である。
≪Nucleic acid analyzer≫
[First embodiment]
The nucleic acid analyzer of the present embodiment includes the above-described reaction container, an extraction unit for extracting nucleic acids, and a purification unit for purifying nucleic acids obtained in the extraction units. In addition, the nucleic acid analyzer of the present embodiment preferably includes a measurement unit that optically analyzes a solution in a control reaction well or a plurality of other reaction wells. The extraction unit and the purification unit may be provided on the substrate as a part of the reaction vessel of the present invention, but may have a different configuration from the reaction vessel. As the nucleic acid analyzer of the present embodiment, for example, an automatically processable nucleic acid analyzer described in Japanese Patent No. 50038445 is preferably used.
The nucleic acid analyzer equipped with the reaction container described above can easily, with high reliability, measure the amount of nucleic acid contained in the sample obtained in the extraction unit or the purification unit without removing the sample from the nucleic acid analyzer. Can be analyzed.
In addition to the automatic analysis performed by the above-described analyzer, the reaction is performed by manual dispensing using, for example, the reaction container of
≪核酸解析方法≫
[第一実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、先に記載の反応容器、又は、先に記載の核酸解析装置を用いる核酸解析方法であって、b1)前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得る核酸と同一の核酸を含有するサンプルを、前記コントロール反応ウェルに注入する工程と、b2)前記コントロール反応ウェルにおいて、前記サンプルに含有される核酸と前記定量試薬とを会合させた会合状態を形成させる工程と、b3)該会合状態で発せられるシグナルを測定する測定工程と、b4)該測定工程で測定されたシグナルから、前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得るサンプルに含有される核酸の量を算出する工程、を有する核酸定量工程Bを含み、前記核酸定量工程Bの前に、生体試料からの核酸抽出を行う核酸抽出工程Aと、該核酸抽出工程Aの後に、核酸を含有するサンプルを前記その他の複数の反応ウェルに注入して該その他の複数の反応ウェルにおいて前記核酸の識別を行う核酸解析工程Cと、を含み、前記核酸が、前記核酸抽出工程Aにおいて得られた核酸である核酸解析方法である。「前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得る核酸と同一の核酸」とは、前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得る核酸の量を算出可能な程度に同一の組成を有する核酸のことを指す。
≪Nucleic acid analysis method≫
[First embodiment]
The nucleic acid analysis method of the present embodiment is a nucleic acid analysis method using the reaction container described above or the nucleic acid analysis device described above, and b1) the same as the nucleic acid that can be analyzed in the other plurality of reaction wells Injecting a sample containing the nucleic acid into the control reaction well, and b2) forming an association state in which the nucleic acid contained in the sample and the quantitative reagent are associated in the control reaction well, b3) a measuring step of measuring a signal emitted in the associated state; and b4) calculating an amount of a nucleic acid contained in the sample that can be analyzed in the other plurality of reaction wells, from the signal measured in the measuring step. A nucleic acid extraction step A for performing nucleic acid extraction from a biological sample prior to the nucleic acid determination step B; A nucleic acid analysis step C of injecting a sample containing a nucleic acid into the other plurality of reaction wells to identify the nucleic acid in the other plurality of reaction wells after the step A, wherein the nucleic acid is This is a nucleic acid analysis method which is a nucleic acid obtained in the nucleic acid extraction step A. "The same nucleic acid as the nucleic acid that can be analyzed in the other plurality of reaction wells" refers to a nucleic acid having the same composition to the extent that the amount of the nucleic acid that can be analyzed in the other plurality of reaction wells can be calculated. Point.
本発明において、「核酸解析工程」とは、例えばリアルタイムPCR法、Taqman(登録商標)法、Cycleave(登録商標)法、Scopion法、iFRET法、Invader(登録商標)法など、一般的に核酸を解析する際に用いられる手法である。 In the present invention, the “nucleic acid analysis step” generally refers to a nucleic acid analysis method such as a real-time PCR method, a Taqman (registered trademark) method, a Cycleave (registered trademark) method, a Scopion method, an iFRET method, and an Invader (registered trademark) method. This is the method used for analysis.
以下、本実施形態の核酸解析方法を、図5を参照して説明する。まず、生体試料から核酸を抽出し、核酸を得る(工程A)。工程Aで得られた核酸を含有するサンプルを、その他の複数の反応ウェルへと注入し、核酸解析試薬によって核酸の識別を行う(工程C)。同様に、工程Aで得られた核酸を含有するサンプルを、コントロール反応ウェルへと注入する(工程b1)。コントロール反応ウェルへと注入されたサンプルに含有される核酸と定量試薬とが会合し、会合状態を形成させる(工程b2)。次いで、核酸と会合状態となった定量試薬から発せられたシグナルを測定する(工程b3)。測定されたシグナル強度をもとに、工程Cの核酸の増幅が行われる前のサンプルに含有される核酸の量を算出する(工程b4)。 Hereinafter, the nucleic acid analysis method of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a nucleic acid is extracted from a biological sample to obtain a nucleic acid (Step A). The nucleic acid-containing sample obtained in step A is injected into another plurality of reaction wells, and the nucleic acid is identified using a nucleic acid analysis reagent (step C). Similarly, a sample containing the nucleic acid obtained in step A is injected into a control reaction well (step b1). The nucleic acid contained in the sample injected into the control reaction well and the quantification reagent associate to form an associated state (step b2). Next, a signal emitted from the quantification reagent that has become associated with the nucleic acid is measured (step b3). Based on the measured signal intensity, the amount of the nucleic acid contained in the sample before the amplification of the nucleic acid in step C is performed (step b4).
核酸解析方法が、工程Bを含むことで、その他の複数の反応ウェルにおいて実施される核酸解析に用いられる増幅前の核酸量を算出することができ、前記その他の複数の反応ウェルにおいて実施される核酸解析結果の信頼度および正確性を向上させることができる。
特に遺伝子変異の解析においては核酸の量が重要であるため、工程Cの前に核酸の量が十分であることを確認できることは非常に意義がある。
Since the nucleic acid analysis method includes the step B, the amount of the nucleic acid before amplification used for the nucleic acid analysis performed in the other plurality of reaction wells can be calculated, and the nucleic acid analysis method is performed in the other plurality of reaction wells. The reliability and accuracy of the nucleic acid analysis result can be improved.
In particular, since the amount of nucleic acid is important in the analysis of gene mutation, it is very significant to be able to confirm that the amount of nucleic acid is sufficient before step C.
[第二実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸抽出工程A及び前記核酸定量工程Bの後に、該核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により核酸解析工程Cにより得られた解析結果の妥当性を判断する工程Dを含む。
したがって、工程Dは、工程A、工程Bおよび工程Cの後に含まれる。工程Dを含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図6に示す。核酸解析方法が、工程Dを含むことで核酸解析結果の妥当性が判断され、誤った解析結果の採択の回避、再解析の必要性の速やかな提示等を実現することができる。
[Second embodiment]
The nucleic acid analysis method of the present embodiment, after the nucleic acid extraction step A and the nucleic acid quantification step B, determines the validity of the analysis result obtained in the nucleic acid analysis step C based on the amount of nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B. Step D of determining is included.
Therefore, Step D is included after Step A, Step B, and Step C. FIG. 6 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including Step D. Since the nucleic acid analysis method includes the step D, the validity of the nucleic acid analysis result is determined, and it is possible to avoid adoption of an incorrect analysis result, promptly indicate the necessity of reanalysis, and the like.
[第三実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸抽出工程A及び前記核酸定量工程Bの後に、該核酸定量工程Bによって算出された核酸の量及び核酸解析工程Cにより得られた解析結果から、前記解析結果の妥当性を判断する工程Dと同時に、核酸解析装置の不具合を検知する工程Eを含む。
したがって、工程Eは、工程A、工程Bおよび工程Cの後に含まれ、前記解析結果の妥当性を判断する工程Dと同時に行われる。工程Eを含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図7に示す。核酸解析方法が、工程Eを含むことで核酸解析装置の不具合が検知され、解析装置の不具合の生じている箇所の断定、不具合に対する速やかな処置等を実現することができる。
[Third embodiment]
After the nucleic acid extraction step A and the nucleic acid quantification step B, the nucleic acid analysis method of the present embodiment performs the analysis based on the amount of nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B and the analysis result obtained in the nucleic acid analysis step C. At the same time as the step D for judging the validity of the result, a step E for detecting a defect of the nucleic acid analyzer is included.
Therefore, the step E is included after the steps A, B and C, and is performed simultaneously with the step D for determining the validity of the analysis result. FIG. 7 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including the step E. Since the nucleic acid analysis method includes the step E, a defect of the nucleic acid analyzer is detected, and it is possible to determine a portion where the defect of the analyzer has occurred, to promptly deal with the defect, and the like.
[第四実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸抽出工程Aの後且つ前記核酸定量工程Bの前に、核酸精製工程Pをさらに含む。工程Pを含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図8に示す。核酸解析方法が、工程Pを含むことでサンプル中の核酸の純度が向上し、より正確な核酸解析が可能となる。
第四実施形態以降は、解析結果判断工程(D)、解析装置不具合検地工程(E)を行うかは任意で良い。
[Fourth embodiment]
The nucleic acid analysis method of the present embodiment further includes a nucleic acid purification step P after the nucleic acid extraction step A and before the nucleic acid quantification step B. FIG. 8 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including the step P. Since the nucleic acid analysis method includes the step P, the purity of the nucleic acid in the sample is improved, and more accurate nucleic acid analysis can be performed.
After the fourth embodiment, whether to perform the analysis result determination step (D) and the analysis device failure detection step (E) may be arbitrary.
[第五実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸解析工程Cが、前記核酸定量工程Bの後に含まれており、前記核酸定量工程Bの後且つ前記核酸解析工程Cの前に、核酸精製工程Pを含む。工程Pを含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図9に示す。前記核酸定量工程Bの後且つ前記核酸解析工程Cの前に、工程Pが含まれることで、工程Cにおいて解析されるサンプルに対してのみ核酸精製が行われるため、核酸精製に必要な試薬等を削減できる。
[Fifth embodiment]
In the nucleic acid analysis method of the present embodiment, the nucleic acid analysis step C is included after the nucleic acid quantification step B, and the nucleic acid purification step P is performed after the nucleic acid quantification step B and before the nucleic acid analysis step C. Including. FIG. 9 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including the step P. Since the step P is included after the nucleic acid quantification step B and before the nucleic acid analysis step C, nucleic acid purification is performed only on the sample analyzed in the step C. Can be reduced.
[第六実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸解析工程Cが、前記核酸定量工程Bの後に含まれており、該核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により該核酸解析工程Cへの移行の可否を判断する工程Jを、該核酸定量工程Bの後且つ該核解析工程Cの前にさらに含む。工程Jを含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図10に示す。該核酸定量工程Bの後且つ該核解析工程Cの前に工程Jが含まれることで、工程Cを行う前に核酸解析の中断を選択でき、不正確な核酸解析結果を得ることを回避できる。また、工程Cに必要な試薬等を削減できる。
[Sixth embodiment]
In the nucleic acid analysis method of the present embodiment, the nucleic acid analysis step C is included after the nucleic acid quantification step B, and the transition to the nucleic acid analysis step C is performed based on the amount of the nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B. A step J of judging whether or not the method is possible is further included after the nucleic acid quantification step B and before the nuclear analysis step C. FIG. 10 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including step J. Since the step J is included after the nucleic acid quantification step B and before the nuclear analysis step C, interruption of the nucleic acid analysis can be selected before performing the step C, and it is possible to avoid obtaining an inaccurate nucleic acid analysis result. . Further, reagents and the like required for the step C can be reduced.
[第七実施形態]
本実施形態の核酸解析方法は、前記核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により前記核酸精製工程Pへの移行の可否を判断する工程J´を、該核酸定量工程Bの後且つ該核酸精製工程Pの前にさらに含む。工程J´を含む本実施形態の核酸解析方法の一例を図11に示す。該核酸定量工程Bの後且つ該核解析工程Pの前に工程J´が含まれることで、工程Pを行う前に核酸解析の中断を選択でき、不正確な核酸解析結果を得ることを回避できる。また、工程Pに必要な試薬等を削減できる。
[Seventh embodiment]
The nucleic acid analysis method according to the present embodiment includes a step J ′ of judging whether or not to shift to the nucleic acid purification step P based on the amount of the nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B, after the nucleic acid quantification step B and the nucleic acid Further included before the purification step P. FIG. 11 shows an example of the nucleic acid analysis method of the present embodiment including the step J ′. Since the step J ′ is included after the nucleic acid quantification step B and before the nuclear analysis step P, interruption of the nucleic acid analysis can be selected before performing the step P, thereby avoiding obtaining an incorrect nucleic acid analysis result. it can. Further, reagents and the like necessary for the process P can be reduced.
前記「前記定量試薬が、前記核酸解析工程Cで行われる反応を阻害しない濃度」とは、核酸定量試薬が、核酸を十分に定量しうる程度の濃度であって、且つ、解析工程で実施される核酸増幅工程及び核酸検出工程にて反応を阻害しない濃度である。
例えば、SYBR Green Iについては、市販の10000×SYBR Green Iを、0.5×SYBR Green I以上2×SYBR Green I未満に希釈したものが好ましい。より好ましくは、1×SYBR Green I以上2×SYBR Green I未満に希釈したものが好ましい。
The "concentration at which the quantification reagent does not inhibit the reaction performed in the nucleic acid analysis step C" is a concentration at which the nucleic acid quantification reagent can sufficiently quantify nucleic acid, and is carried out in the analysis step. The concentration does not inhibit the reaction in the nucleic acid amplification step and the nucleic acid detection step.
For example, with respect to SYBR Green I, it is preferable to dilute commercially available 10000 × SYBR Green I to 0.5 × SYBR Green I or more and less than 2 × SYBR Green I. More preferably, those diluted to 1 × SYBR Green I or more and less than 2 × SYBR Green I are preferable.
次に、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。なお、下記の実施例は、本発明が適用された具体的な一例であり、本発明を何ら限定しない。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following embodiments are specific examples to which the present invention is applied, and do not limit the present invention in any way.
≪解析準備≫
1)定量試薬の選定
定量試薬として、二本鎖DNA特異的に会合する物質であるSYBR Green Iを選定した。SYBR Green Iはシアニン系の非対称蛍光物質であり、二本鎖DNAの塩基間に入り込んだ(インターカレート)際に488nmの励起光を照射されると522nmを極大とする蛍光を発する特徴を有している。
≪Preparation for analysis≫
1) Selection of quantitative reagent As a quantitative reagent, SYBR Green I, which is a substance specifically associated with double-stranded DNA, was selected. SYBR Green I is a cyanine-based asymmetric fluorescent substance, which emits fluorescence having a maximum of 522 nm when irradiated with excitation light of 488 nm when entering between bases of double-stranded DNA (intercalation). are doing.
2)核酸解析試薬の選定
核酸解析工程として、Invader(登録商標)法とPCR法を組み合わせたInvader Plus法を用いた。Invader Plus法では、予め反応容器にPCR反応用の試薬類とInvader反応用の試薬類とをあわせて配置しておく。発光色素として、Redmond Redを選定した。Redmond Redは、Invader反応において、Cleavase(登録商標)が作用し、蛍光色素及び蛍光消光物質が修飾されたDNA基質であるFRETカセットの該蛍光色素と該蛍光抑制因子が切り離された際に579nmの励起光を照射されると595nmを極大とする蛍光を発する特徴を有している。
2) Selection of nucleic acid analysis reagent As the nucleic acid analysis step, an Invader Plus method combining an Invader (registered trademark) method and a PCR method was used. In the Invader Plus method, reagents for a PCR reaction and reagents for an Invader reaction are previously arranged in a reaction vessel. Redmond Red was selected as the luminescent dye. Redmond Red is 579 nm when the Cleavase (registered trademark) acts in the Invader reaction to separate the fluorescent dye and the fluorescent inhibitor of the FRET cassette which is a DNA substrate modified with a fluorescent dye and a fluorescent quencher. It is characterized in that it emits fluorescence having a maximum at 595 nm when irradiated with excitation light.
3)PCR用プライマーの選定
PCR用プライマーとして、ハウスキーピング遺伝子である(常に発現又は機能している遺伝子)TCF4の多型を含まない領域を増幅するものを選定した。
3) Selection of primer for PCR As a primer for PCR, a primer that amplifies a region that does not contain a polymorphism of TCF4, which is a housekeeping gene (a gene that is constantly expressed or functions), was selected.
4)混合試薬の調整
i)コントロール試薬液(0×SYBR Green I)
20mM MOPS buffer(pH7.5)
0.4mM dNTP
1U/well ポリメラーゼ
50U/well Cleavase(登録商標)
80mM トレハロース
0.8μM アレルプローブオリゴDNA
0.05μM インベーダーオリゴDNA
0.7μM FRETカセットオリゴDNA
0.9μM FプライマーオリゴDNA
0.9μM RプライマーオリゴDNA
ii)低濃度SYBR Green I含有試薬液
20mM MOPS buffer(pH7.5)
0.4mM dNTP
1U/well ポリメラーゼ
50U/well Cleavase(登録商標)
80mM トレハロース
0.8μM アレルプローブオリゴDNA
0.05μM インベーダーオリゴDNA
0.7μM FRETカセットオリゴDNA
0.9μM FプライマーオリゴDNA
0.9μM RプライマーオリゴDNA
低濃度SYBR Green I
※「低濃度SYBER Green I」とは、特許文献9〜12に記載の遺伝子解析装置により、0.1ng/μLゲノムDNAを励起波長488nm、蛍光波長522nmを測定して得られる蛍光強度の値がおよそ160,000となるように調製されたSYBER Green I試薬である。
iii)高濃度SYBR Green I含有試薬液
20mM MOPS buffer(pH7.5)
0.4mM dNTP
1U/well ポリメラーゼ
50U/well Cleavase(登録商標)
80mM トレハロース
0.8μM アレルプローブオリゴDNA
0.05μM インベーダーオリゴDNA
0.7μM FRETカセットオリゴDNA
0.9μM FプライマーオリゴDNA
0.9μM RプライマーオリゴDNA
高濃度SYBR Green I
※「高濃度SYBER Green I」とは、特許文献9〜12に記載の遺伝子解析装置により、0.1ng/μLゲノムDNAを励起波長488nm、蛍光波長522nmを測定して得られる蛍光強度の値がおよそ280,000となるように調製されたSYBER Green I試薬である。
本実施例で使用したオリゴ配列を表1に示した。
4) Preparation of mixed reagent i) Control reagent solution (0 × SYBR Green I)
20 mM MOPS buffer (pH 7.5)
0.4 mM dNTP
1 U / well polymerase 50 U / well Cleavase®
80 mM trehalose 0.8 μM allele probe oligo DNA
0.05μM Invader oligo DNA
0.7μM FRET cassette oligo DNA
0.9μM F primer oligo DNA
0.9 μM R primer oligo DNA
ii) Low concentration SYBR Green I-containing reagent solution 20 mM MOPS buffer (pH 7.5)
0.4 mM dNTP
1 U / well polymerase 50 U / well Cleavase®
80 mM trehalose 0.8 μM allele probe oligo DNA
0.05μM Invader oligo DNA
0.7μM FRET cassette oligo DNA
0.9μM F primer oligo DNA
0.9 μM R primer oligo DNA
Low concentration SYBR Green I
* "Low-concentration SYBER Green I" refers to the value of the fluorescence intensity obtained by measuring 0.1 ng / μL genomic DNA at an excitation wavelength of 488 nm and a fluorescence wavelength of 522 nm using the gene analyzer described in
iii) Highly concentrated SYBR Green I-containing reagent solution 20 mM MOPS buffer (pH 7.5)
0.4 mM dNTP
1 U / well polymerase 50 U / well Cleavase®
80 mM trehalose 0.8 μM allele probe oligo DNA
0.05μM Invader oligo DNA
0.7μM FRET cassette oligo DNA
0.9μM F primer oligo DNA
0.9 μM R primer oligo DNA
High concentration SYBR Green I
* "High-concentration SYBER Green I" refers to the value of the fluorescence intensity obtained by measuring 0.1 ng / μL genomic DNA at an excitation wavelength of 488 nm and a fluorescence wavelength of 522 nm using the gene analyzer described in
The oligo sequences used in this example are shown in Table 1.
5)核酸解析用反応容器(解析チップ)の作製
図3に記載の流路を有する反応容器を使用した。あらかじめ、上記i)〜iii)に示す組成の試薬を、ウェル1、2、3、11、12、13、20、21、22(注入口から近いウェルから順番に番号付けした)の合計9ウェルに配置した3種類の解析チップを作製した。
5) Preparation of Reaction Container for Nucleic Acid Analysis (Analysis Chip) The reaction container having the flow channel shown in FIG. 3 was used. A total of 9 wells of the reagents having the compositions shown in the above i) to iii) were added to
6)サンプルゲノムDNA溶液の調整
抽出工程を経て全血などのサンプルからゲノムDNAを得る場合は、同じ全血からの抽出液であっても、当該工程を実施するたびにゲノムDNAの濃度は異なる。そこで比較が成立するように標準品として市販のゲノムDNAを調整し測定することにした。サンプルゲノムDNA溶液の組成は下記のとおりである。
0.1ng/μL ゲノムDNA
6.25mM MgCl2
15mM NaCl
上記サンプルゲノムDNA溶液を一解析チップあたり270μLずつ解析チップの注入口から送液して、試薬が配置された全てのウェルを満たした。270μLは、それぞれのウェルが溶液を介してつながることのない溶液量である。
6) Preparation of sample genomic DNA solution When genomic DNA is obtained from a sample such as whole blood through the extraction step, the concentration of the genomic DNA differs each time the step is performed, even if the extract is from the same whole blood. . Therefore, a commercially available genomic DNA was prepared and measured as a standard so that the comparison could be established. The composition of the sample genomic DNA solution is as follows.
0.1 ng / μL genomic DNA
6.25 mM MgCl 2
15 mM NaCl
The sample genomic DNA solution was fed from the inlet of the analysis chip by 270 μL per analysis chip to fill all the wells in which the reagents were arranged. 270 μL is the amount of solution that does not allow each well to connect through the solution.
≪解析工程≫
7)核酸定量工程
各解析チップを核酸解析装置(特許文献9〜12参照)にセットし、解析を開始した。まず、解析チップを40℃で2分間加温した。40℃の状態を保ったまま、各解析チップのウェルについて、30秒1サイクルとして5サイクル、合計2.5分間、励起波長488nm、蛍光波長522nmで蛍光測定を行った。検出された蛍光強度の値を表2〜4に示す。
≪Analysis process≫
7) Nucleic acid quantification step Each analysis chip was set on a nucleic acid analyzer (see
8)定量結果
i)については、核酸を定量するための蛍光色素であるSYBER Green Iを含まれないため、522nmの蛍光は検出されなかった。
ii)およびiii)については、核酸を定量するための蛍光色素であるSYBER Green Iを含むため、522nmの蛍光を検出した。特にiii)については、高濃度のSYBER Green Iを含むため、蛍光強度がおよそ280,000と高い値であった。
8) Quantitative result Regarding i), since SYBER Green I, which is a fluorescent dye for quantifying nucleic acid, was not included, fluorescence at 522 nm was not detected.
Regarding ii) and iii), fluorescence at 522 nm was detected because it contains SYBER Green I, which is a fluorescent dye for quantifying nucleic acids. In particular, for iii), since high concentration of SYBER Green I was included, the fluorescence intensity was a high value of about 280,000.
9)核酸増幅工程
i)〜iii)の試薬を含む解析チップについて、前記定量工程を経た後に次に示す条件で各々PCRを行った。
初期変性95℃:2分間
(変性95℃:30秒間、伸長72℃:16秒)×35サイクル
PCR停止99℃:2分間
9) Nucleic acid amplification step PCR was performed on the analysis chip containing the reagents of i) to iii) under the following conditions after the quantification step.
Initial denaturation 95 ° C: 2 minutes (denaturation 95 ° C: 30 seconds, extension 72 ° C: 16 seconds) x 35 cycles PCR stop 99 ° C: 2 minutes
10)核酸解析工程
前記増幅工程を経た後に63℃の状態に保ったまま、各解析チップのウェル部分に対して、30秒1サイクルとして20サイクル、合計10分間、励起波長579nm、蛍光波長595nmで蛍光測定を行った。i)〜iii)の試薬を含む解析チップについて、検出された蛍光強度の値をまとめてプロットしたものを図12に示す。
10) Nucleic acid analysis step After passing through the amplification step, while maintaining the temperature at 63 ° C, the well part of each analysis chip was subjected to 20 cycles as one cycle of 30 seconds, a total of 10 minutes, at an excitation wavelength of 579 nm and a fluorescence wavelength of 595 nm. A fluorescence measurement was performed. FIG. 12 shows collectively plotted values of the detected fluorescence intensities of the analysis chips including the reagents of i) to iii).
11)解析結果
i)ii)については、Redmond Redの595nmの蛍光が検出されたが、iii)についてはRedmond Redの595nmの蛍光が検出されなかった(図12参照。なお、図12において、i)コントロール試薬液は黒い丸、ii)低濃度SYBER Green I含有試薬液は白い四角、iii)高濃度SYBER Green I含有試薬液は白い三角でプロットされた曲線である)。SYBR Green Iの濃度が高く、核酸増幅工程を阻害したためであると考えられる。
また、ii)のように至適濃度の核酸定量試薬及び核酸増幅試薬を含むウェルを反応容器中に少なくとも1つ以上含めることで、核酸解析工程のコントロールとしての役割を果たし、解析結果の妥当性の判断及び解析装置の不具合を検知することが可能となる。
11) Analysis results Regarding i) ii), 595 nm fluorescence of Redmond Red was detected, but for iii), fluorescence of 595 nm of Redmond Red was not detected (see FIG. 12, and in FIG. 12, i ) Control reagent solution is a curve plotted by a black circle, ii) Low concentration SYBER Green I-containing reagent solution is a white square, and iii) High concentration SYBER Green I-containing reagent solution is a curve plotted by a white triangle). This is probably because the concentration of SYBR Green I was high and the nucleic acid amplification step was inhibited.
In addition, by including at least one well containing the optimal concentration of the nucleic acid quantification reagent and the nucleic acid amplification reagent in the reaction vessel as in ii), it serves as a control of the nucleic acid analysis step, and the validity of the analysis results It is possible to detect the malfunction of the determination and analysis device.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照し、実施例を交えて詳述したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings and examples, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and a design within a range not departing from the gist of the present invention. Changes are also included.
本発明の反応容器、核酸解析装置、核酸解析方法によれば、生体試料から取り出された核酸の定量工程及び該生体試料を用いた核酸解析工程を同一ウェルで処理することにより、解析結果の妥当性の判断及び解析装置の不具合の検知が可能である。そのため、生体試料から得られた核酸の量を確認することの難しい全自動遺伝子解析システムにおいて好適に用いられる。また、医療分野、創薬分野等に広く活用される可能性があり、オーダーメイド医療の質の向上が期待される。 According to the reaction container, the nucleic acid analysis device, and the nucleic acid analysis method of the present invention, the analysis result is validated by processing the nucleic acid analysis step using the biological sample and the nucleic acid analysis step using the biological sample in the same well. It is possible to judge the gender and detect the malfunction of the analyzer. Therefore, it is suitably used in a fully automatic gene analysis system in which it is difficult to confirm the amount of nucleic acid obtained from a biological sample. In addition, there is a possibility that it will be widely used in the medical field, drug discovery field, and the like, and improvement in the quality of personalized medicine is expected.
1 反応ウェル
2 コントロール反応ウェル
3 核酸解析試薬
4 定量試薬
5 流路
6 注入口
7 基材
10 反応容器
21 反応容器本体
23 流路
24 主流路
24A 一端
24B 他端
24C 山形状
24D 頂点
25 分岐流路
25A 流動性制限部
26 注入口
27 出口
28 突出壁部
29 蓋体
O 中心軸線(回転軸)
REFERENCE SIGNS
Claims (14)
前記反応容器は、
基材に、核酸を特異的に検出可能な定量試薬及び核酸の解析に用いられる核酸解析試薬が配置されている、少なくとも1つ以上のコントロール反応ウェルと、
前記核酸解析試薬が配置されている、その他の複数の反応ウェルと、を備え、
核酸を含有するサンプルが、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルへと分配され得るように構成されており、
b1)核酸を含有するサンプルを前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルに注入する工程と、
b2)前記コントロール反応ウェルにおいて、前記サンプルに含有される核酸と前記定量試薬とを会合させた会合状態を形成させる工程と、
b3)前記会合状態で発せられるシグナルを測定する測定工程と、
b4)前記測定工程で測定されたシグナルから、前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルにおいて解析され得るサンプルに含有される核酸の量を算出する工程と、
からなる核酸定量工程Bと、
工程Bの後に、前記核酸を含有するサンプルを前記コントロール反応ウェル及び前記その他の複数の反応ウェルに注入して該コントロール反応ウェル及び該その他の複数の反応ウェルにおいて該核酸の識別を行う核酸解析工程Cと、
を含み、
前記定量試薬の濃度が、前記核酸解析工程Cで行われる反応を阻害しない濃度である核酸解析方法。 A reaction container, or a nucleic acid analysis method using a nucleic acid analysis device including the reaction container,
The reaction vessel,
A substrate, on which a nucleic acid analysis reagent used for nucleic acid analysis and a quantitative reagent capable of specifically detecting nucleic acid are arranged, and at least one or more control reaction wells,
And a plurality of other reaction wells in which the nucleic acid analysis reagent is arranged,
The nucleic acid-containing sample is configured to be distributed to the control reaction well and the other plurality of reaction wells,
b1) injecting a sample containing nucleic acids into the control reaction well and the other plurality of reaction wells;
b2) forming an association state in which the nucleic acid contained in the sample and the quantification reagent are associated in the control reaction well;
b3) a measuring step of measuring a signal emitted in the association state;
b4) calculating the amount of nucleic acid contained in the sample that can be analyzed in the control reaction well and the other plurality of reaction wells from the signal measured in the measurement step;
A nucleic acid quantification step B comprising:
After the step B, a nucleic acid analysis step of injecting a sample containing the nucleic acid into the control reaction well and the other plurality of reaction wells to identify the nucleic acid in the control reaction well and the other plurality of reaction wells C and
Only including,
A nucleic acid analysis method , wherein the concentration of the quantitative reagent is a concentration that does not inhibit the reaction performed in the nucleic acid analysis step C.
前記核酸定量工程B及び前記核酸解析工程Cにて定量及び解析される核酸が、前記核酸抽出工程Aにおいて得られた核酸である請求項1又は2に記載の核酸解析方法。 Prior to the nucleic acid quantification step B, the method further includes a nucleic acid extraction step A of extracting nucleic acid from a biological sample,
The nucleic acid analysis method according to claim 1 or 2, wherein the nucleic acids quantified and analyzed in the nucleic acid quantification step B and the nucleic acid analysis step C are the nucleic acids obtained in the nucleic acid extraction step A.
前記核酸解析装置は、前記核酸を精製する精製部を、さらに備える請求項1〜3のいずれか一項に記載の核酸解析方法。 After the nucleic acid quantification step B and before the nucleic acid analysis step C, the method further includes a nucleic acid purification step P,
The nucleic acid analysis method according to any one of claims 1 to 3, wherein the nucleic acid analysis device further includes a purification unit that purifies the nucleic acid.
該核酸定量工程Bによって算出された核酸の量により前記核酸解析工程Cにより得られた解析結果の妥当性を判断する工程Dを含む請求項1〜7のいずれか一項に記載の核酸解析方法。 After the nucleic acid quantification step B,
The nucleic acid analysis method according to any one of claims 1 to 7, comprising a step D of judging the validity of the analysis result obtained in the nucleic acid analysis step C based on the amount of the nucleic acid calculated in the nucleic acid quantification step B. .
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