JP7133867B2 - NUCLEIC ACID DETECTION METHOD AND NUCLEIC ACID DETECTION DEVICE - Google Patents

NUCLEIC ACID DETECTION METHOD AND NUCLEIC ACID DETECTION DEVICE Download PDF

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Description

本発明は、核酸の検知方法及び核酸の検知装置に関する。 The present invention relates to a nucleic acid detection method and a nucleic acid detection device.

遺伝子検査等において、ウイルス及び細菌等の存在を調べるために標的核酸を特異的に検知する方法は非常に重要である。核酸の検知方法としては、ゲル電気泳動、固相プローブ、核酸クロマトグラフィー及びリアルタイムPCR等による方法等が知られている。例えば、特許文献1には、核酸と誘電体微粒子との複合体を誘電泳動により微細電極に捕集し、捕集後の複合体を電気的又は光学的に検出することを特徴とする核酸の検出方法が記載されている。 In genetic testing and the like, methods for specifically detecting target nucleic acids are very important in order to examine the presence of viruses, bacteria, and the like. Known methods for detecting nucleic acids include gel electrophoresis, solid-phase probes, nucleic acid chromatography, real-time PCR, and the like. For example, in Patent Document 1, a complex of a nucleic acid and a dielectric fine particle is collected on a fine electrode by dielectrophoresis, and the collected complex is electrically or optically detected. A detection method is described.

特開2015-109826号公報JP 2015-109826 A

上記特許文献1に開示された核酸の検出方法では、電気機器又は光学機器を用いる必要があり、費用や時間といった面でコストの負担が大きい。このため、よりコストを低減できる簡便な方法が求められていた。 The nucleic acid detection method disclosed in Patent Document 1 requires the use of electrical equipment or optical equipment, which is costly in terms of cost and time. Therefore, there has been a demand for a simple method that can further reduce costs.

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、核酸を簡便に検知することができる核酸の検知方法及び核酸の検知装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nucleic acid detection method and a nucleic acid detection device that can easily detect nucleic acids.

本発明者らは、溶媒中で核酸と磁性粒子との複合体を形成させ、当該溶媒を塩濃度が低い溶媒で置換すると、核酸が結合した磁性粒子と核酸が結合していない磁性粒子とで、磁性粒子に磁力を作用させた場合の分散状態が異なることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors have found that when a complex is formed between a nucleic acid and a magnetic particle in a solvent, and the solvent is replaced with a solvent having a low salt concentration, the magnetic particle with the nucleic acid bound and the magnetic particle with the non-nucleic acid bound. , found that the dispersion state differs when magnetic force is applied to the magnetic particles, and completed the present invention.

本発明の第1の観点に係る核酸の検知方法は、
化ナトリウム水中で核酸と磁性粒子との複合体を形成する工程と、
塩を含まない中における前記複合体に対して磁力を作用させているときの前記複合体の分散状態の変化に基づいて前記核酸を検知する工程と、
を含
The method for detecting nucleic acid according to the first aspect of the present invention comprises
forming a complex between the nucleic acid and the magnetic particles in an aqueous sodium chloride solution ;
a step of detecting the nucleic acid based on a change in the state of dispersion of the complex when a magnetic force is applied to the complex in salt-free water ;
Including .

この場合、前記複合体が、ビオチンで標識された核酸とビオチン結合タンパク質を有する磁性粒子との複合体である、
こととしてもよい。
In this case, the complex is a complex of a biotin-labeled nucleic acid and a magnetic particle having a biotin-binding protein.
You can do it.

また、前記核酸を検知する工程が、目視によって核酸の有無又は濃度を判定する工程を含む、
こととしてもよい。
Further, the step of detecting the nucleic acid includes a step of visually determining the presence or concentration of the nucleic acid,
You can do it.

また、前記複合体を形成する工程では、核酸を増幅するとともに、増幅された前記核酸と前記磁性粒子との複合体を形成する、
こととしてもよい。
Further, in the step of forming the complex, the nucleic acid is amplified and a complex is formed between the amplified nucleic acid and the magnetic particles,
You can do it.

本発明の第2の観点に係る核酸の検知装置は、
核酸と磁性粒子との複合体及び塩化ナトリウム水を収容する容器と、
前記複合体に磁力を作用させる磁石と、
塩を含まないを前記容器に供給する供給部と、
前記が供給された前記容器における前記複合体に対して磁力を作用させているときの前記複合体の分散状態の変化に基づいて前記核酸を検知する検知部と、
を備える
The nucleic acid detection device according to the second aspect of the present invention comprises
a container containing a complex of nucleic acid and magnetic particles and an aqueous sodium chloride solution ;
a magnet that exerts a magnetic force on the composite;
a supply for supplying salt-free water to the container;
a detection unit that detects the nucleic acid based on a change in the dispersed state of the complex when a magnetic force is applied to the complex in the container to which the water is supplied;
Prepare .

本発明によれば、核酸を簡便に検知することができる。 According to the present invention, nucleic acids can be easily detected.

本発明の実施の形態2に係る核酸の検知装置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a nucleic acid detection device according to Embodiment 2 of the present invention; 本発明の実施の形態3に係る核酸の検知装置を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a nucleic acid detection device according to Embodiment 3 of the present invention; 図2に示す核酸の検知装置における検知部のハードウエア構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing the hardware configuration of a detection unit in the nucleic acid detection device shown in FIG. 2. FIG. 図2に示す核酸の検知装置による核酸検知処理のフローチャートを示す図である。3 is a diagram showing a flowchart of nucleic acid detection processing by the nucleic acid detection device shown in FIG. 2. FIG. 実施例1における磁石を近づける前の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 2 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in a hydrophobic container before bringing a magnet close to it in Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例1における磁石を近づけて2.5秒経過後の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in the hydrophobic container after 2.5 seconds have passed since the magnet was brought closer in Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例1における磁石を近づけて5秒経過後の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 5 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in the hydrophobic container after five seconds have passed since the magnet was brought closer in Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例1における磁石を近づけて13.5秒経過後の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in the hydrophobic container after 13.5 seconds have passed since the magnet was brought closer in Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例2における磁石を近づける前の親水性基板上の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the dispersed state of magnetic particles on a hydrophilic substrate before a magnet is brought closer in Example 2; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例2における磁石を近づけて15秒経過後の親水性基板上の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles on the hydrophilic substrate after 15 seconds have passed since the magnet was brought closer in Example 2; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 比較例1における磁石を近づける前の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in a hydrophobic container before bringing a magnet close to it in Comparative Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 比較例1における磁石を近づけて15秒経過後の疎水性容器中の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles in the hydrophobic container after 15 seconds have passed since the magnet was brought closer in Comparative Example 1; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 比較例2における磁石を近づける前の親水性基板上の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing a state of dispersion of magnetic particles on a hydrophilic substrate before a magnet is brought closer in Comparative Example 2; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 比較例2における磁石を近づけて15秒経過後の親水性基板上の磁性粒子の分散状態を示す図である。(A)及び(B)はそれぞれ核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体の分散状態を示す。FIG. 10 is a diagram showing the state of dispersion of magnetic particles on the hydrophilic substrate after 15 seconds have passed since the magnet was brought closer in Comparative Example 2; (A) and (B) show the dispersed state of nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes, respectively. 実施例3における磁石を近づけて数秒経過後の親水性基板上の磁性粒子の分散状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the dispersed state of magnetic particles on the hydrophilic substrate after several seconds have passed since the magnet was brought closer in Example 3;

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

(実施の形態1)
実施の形態1に係る核酸の検知方法は、形成工程と検知工程とを含む。形成工程では、溶媒A(第1の溶媒)中で核酸と磁性粒子との複合体を形成する。
(Embodiment 1)
A nucleic acid detection method according to Embodiment 1 includes a formation step and a detection step. In the forming step, complexes of nucleic acids and magnetic particles are formed in solvent A (first solvent).

本明細書中、核酸とは、五炭糖、リン酸及び塩基を含むヌクレオチド単位が連結した鎖状の高分子化合物をいう。核酸は、デオキシリボ核酸(DNA)であってよく、リボ核酸(RNA)であってよい。核酸は、一本鎖の高分子化合物であってよく、二本鎖の高分子化合物であってよい。核酸は、例えば、cDNA、mRNA、RNA及びcRNA等であってよい。 As used herein, the term "nucleic acid" refers to a chain polymer compound in which nucleotide units containing pentose, phosphoric acid and base are linked. The nucleic acid may be deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA). A nucleic acid may be a single-stranded polymeric compound or a double-stranded polymeric compound. Nucleic acids can be, for example, cDNA, mRNA, RNA, cRNA, and the like.

核酸は、検知対象の試料中の核酸であってもよいし、事前に増幅された核酸であってもよい。形成工程では、核酸を増幅するとともに、増幅された核酸と磁性粒子との複合体を形成してもよい。すなわち、形成工程において核酸の増幅及び核酸と磁性粒子との複合体の形成が同時に行われてもよい。核酸を増幅する方法は、核酸を増幅できれば特に限定されず、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction、PCR)法、リコンビナーゼポリメラーゼ増幅(Recombinase Polymerase Amplification、RPA)法、核酸配列ベース増幅(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification、NASBA)法、及びループ介在等温増幅(Loop-Mediated Isothermal Amplification、LAMP)法等が挙げられる。 The nucleic acid may be nucleic acid in the sample to be detected or may be pre-amplified nucleic acid. In the forming step, the nucleic acid may be amplified and a complex between the amplified nucleic acid and the magnetic particles may be formed. That is, in the forming step, amplification of the nucleic acid and formation of the complex between the nucleic acid and the magnetic particles may be performed simultaneously. The method for amplifying nucleic acid is not particularly limited as long as it can amplify the nucleic acid. -Based Amplification (NASBA) method, Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP) method, and the like.

溶媒Aは、後述する溶媒Bよりも塩濃度が高ければ特に限定されず、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液及び塩化リチウム水溶液であってよく、各種グッドの緩衝液であってもよい。 Solvent A is not particularly limited as long as it has a higher salt concentration than solvent B, which will be described later.

磁性粒子は、磁場に反応する性質を有していればよく、例えば、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、クロム及び白金等の金属を含むものであってよい。磁性粒子の大きさは特に限定されず、例えば0.1~10μmであってよい。磁性粒子の大きさは、核酸に対する結合性の観点から、好ましくは1~5μmである。 The magnetic particles need only have the property of responding to a magnetic field, and may contain, for example, metals such as iron, manganese, nickel, cobalt, chromium and platinum. The size of the magnetic particles is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 to 10 μm. The size of the magnetic particles is preferably 1 to 5 μm from the viewpoint of binding to nucleic acids.

核酸と磁性粒子との複合体は、核酸と磁性粒子とが一体となっていればよい。複合体は、例えば、検知対象の核酸と磁性粒子とを直接的又は間接的に結合させることで形成することができる。複合体を形成する方法としては、例えば、以下の(i)~(vii)のいずれかの方法であってよい。 The complex of nucleic acid and magnetic particles may be formed by integrating the nucleic acid and the magnetic particles. A complex can be formed, for example, by directly or indirectly binding a nucleic acid to be detected and a magnetic particle. The method for forming the complex may be, for example, any one of the following methods (i) to (vii).

(i)核酸の末端を修飾する化学物質と磁性粒子とを特異的に結合させることで、複合体を形成する方法
(ii)磁性粒子の表面に化学的に核酸プローブを結合させ、当該核酸プローブと核酸とをハイブリダイゼーションさせることで、複合体を形成する方法
(iii)核酸の末端を化学物質で修飾することなく、リン酸基又はヒドロキシル基等を介して磁性粒子と結合させることで、複合体を形成する方法
(iv)核酸の一部(例えば末端ではない部分)に化学物質を結合させ、当該化学物質と磁性粒子とを結合させることで、複合体を形成する方法
(v)物理吸着又は化学吸着を利用して、複合体を形成する方法
(vi)核酸の特定の配列又は構造を認識して核酸に結合する化学物質を、磁性粒子に結合又は吸着させることで、複合体を形成する方法
(vii)磁性粒子上で核酸を合成することで、複合体を形成する方法
(i) a method of forming a complex by specifically binding a chemical substance that modifies the end of a nucleic acid to a magnetic particle; (ii) chemically binding a nucleic acid probe to the surface of a magnetic particle; A method of forming a complex by hybridizing with a nucleic acid (iii) without modifying the end of the nucleic acid with a chemical substance, by binding to magnetic particles via a phosphate group or a hydroxyl group, etc. A method of forming a body (iv) A method of forming a complex by binding a chemical substance to a part of a nucleic acid (for example, a non-terminal part) and binding the chemical substance to magnetic particles (v) Physical adsorption Alternatively, a method of forming a complex using chemisorption (vi) A chemical substance that recognizes a specific sequence or structure of a nucleic acid and binds to the nucleic acid is bound or adsorbed to the magnetic particles to form a complex. (vii) a method of forming a complex by synthesizing nucleic acids on magnetic particles

上記(iv)の方法としては、例えば、塩基配列を認識する制限酵素を利用する方法、及び蛍光色素のように二本鎖の構造を認識する物質(インターカレーター及びマイナー/メジャーグルーブバインダー等)を利用する方法等が挙げられる。すなわち、上記(iv)の方法は、核酸及び制限酵素と、磁性粒子及び抗制限酵素抗体との組み合わせを利用することにより、複合体を形成することができる。 Examples of the method (iv) include a method using a restriction enzyme that recognizes a base sequence, and a method that uses a substance that recognizes a double-stranded structure such as a fluorescent dye (intercalator, minor/major groove binder, etc.). The method of utilization, etc. are mentioned. That is, the above method (iv) can form a complex by using a combination of a nucleic acid and a restriction enzyme with magnetic particles and an anti-restriction enzyme antibody.

上記(v)の方法において、磁性粒子として、例えば、核酸が物理吸着又は化学吸着する磁性粒子を用いることができる。上記(v)の方法は、例えば、磁性粒子と物理吸着又は化学吸着する化学物質を核酸に結合させることで、核酸と磁性粒子との複合体を形成することができる。 In method (v) above, for example, magnetic particles to which nucleic acids physically or chemically adsorb can be used as the magnetic particles. In the above method (v), for example, a complex between the nucleic acid and the magnetic particles can be formed by binding the nucleic acid to a chemical substance that physically or chemically adsorbs to the magnetic particles.

上記(vii)の方法は、核酸を増幅した後に増幅された核酸を磁性粒子に結合させる態様に限定されず、核酸を増幅するのと同時に磁性粒子上に核酸を合成する態様であってもよい。例えば、PCRに使うプライマーの一つを磁性粒子に固定しておき、PCR中にそのプライマーが伸長するように核酸を合成する。核酸を増幅する方法は、PCR法に限定されるものではなく、LAMP法等の他の核酸を増幅する方法であってもよい。 The above method (vii) is not limited to a mode in which the amplified nucleic acid is bound to the magnetic particles after the nucleic acid is amplified, and may be a mode in which the nucleic acid is amplified and the nucleic acid is synthesized on the magnetic particles at the same time. . For example, one of the primers used for PCR is immobilized on magnetic particles, and nucleic acid is synthesized so that the primer is extended during PCR. The method for amplifying nucleic acids is not limited to the PCR method, and other methods for amplifying nucleic acids such as the LAMP method may be used.

形成工程において、核酸の増幅と複合体の形成とを同時に行う場合、例えば、PCR溶液に磁性粒子を投入して、その磁性粒子上に核酸を合成することができる。PCR法で用いられるプライマーの一方を磁性粒子上に固定しておき、核酸合成反応によって磁性粒子上に核酸が合成されるようにする。これによって、核酸を増幅するのと同時に核酸と磁性粒子との複合体を作製することができる。形成工程で、核酸の増幅と複合体の形成とを同時に行うことで、時間を節約できるため、より短時間で核酸を検知することができるようになる。 In the forming step, when nucleic acid amplification and complex formation are performed simultaneously, for example, magnetic particles can be added to a PCR solution to synthesize nucleic acids on the magnetic particles. One of the primers used in the PCR method is immobilized on the magnetic particles so that the nucleic acid is synthesized on the magnetic particles by the nucleic acid synthesis reaction. Thereby, a complex of nucleic acid and magnetic particles can be produced at the same time as the nucleic acid is amplified. In the formation step, amplification of the nucleic acid and formation of the complex are carried out at the same time, so that time can be saved, and the nucleic acid can be detected in a shorter period of time.

形成工程は、例えば15分間で行ってよく、10分間で行ってよく、1~5分間で行ってもよい。 The forming step may be performed, for example, for 15 minutes, may be performed for 10 minutes, or may be performed for 1 to 5 minutes.

複合体は、ビオチンで標識された核酸とビオチン結合タンパク質を有する磁性粒子との複合体であってよい。ビオチン結合タンパク質は、例えば、アビジン、ストレプトアビジン及びニュートラアビジン等である。ビオチンで標識された核酸は、ビオチン-アビジン結合を介して磁性粒子と複合体を形成する。 The complex may be a complex of a biotin-labeled nucleic acid and a magnetic particle with a biotin-binding protein. Biotin-binding proteins include, for example, avidin, streptavidin and neutravidin. Biotin-labeled nucleic acids form complexes with magnetic particles via biotin-avidin binding.

検知工程では、溶媒Aよりも低い塩濃度を有する溶媒C(第2の溶媒)中における複合体に対して磁力を作用させたときの複合体の分散状態の変化に基づいて核酸を検知する。例えば、検知工程では、形成工程で得られた複合体を、磁石を用いて分離し、溶媒Cに添加する。続いて、溶媒C中の複合体に磁力を作用させればよい。複合体に対して磁力を作用させる方法としては、例えば、複合体に対して磁石を近づける方法が挙げられる。このような方法としては、例えば、複合体を含む溶媒を収容する容器に磁石を近づける方法、及び複合体を含む溶媒を滴下した基板に磁石を近づける方法等が挙げられる。 In the detection step, the nucleic acid is detected based on changes in the state of dispersion of the complex when a magnetic force is applied to the complex in solvent C (second solvent) having a salt concentration lower than that of solvent A. For example, in the detection step, the complex obtained in the formation step is separated using a magnet and added to solvent C. Subsequently, a magnetic force may be applied to the complex in solvent C. A method of applying a magnetic force to the composite includes, for example, a method of bringing a magnet closer to the composite. Examples of such a method include a method of bringing a magnet closer to a container containing a solvent containing a complex, a method of bringing a magnet closer to a substrate onto which a solvent containing a complex has been dropped, and the like.

溶媒Cは、溶媒Aよりも塩濃度が低ければ特に限定されず、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、又はTEバッファー(Tris/EDTA溶液)であってよく、溶媒Aをイオン交換水等で希釈して塩濃度を低下させたのものであってもよい。 Solvent C is not particularly limited as long as it has a lower salt concentration than solvent A. For example, it may be pure water, ion-exchanged water, distilled water, or TE buffer (Tris/EDTA solution). or the like to reduce the salt concentration.

溶媒Cは、溶媒A中の複合体に対して磁力を作用させながら、溶媒Aの少なくとも一部を溶媒Aよりも低い塩濃度を有する溶媒Bで置換して得てもよい。溶媒Bは、溶媒Aよりも塩濃度が低ければ特に限定されず、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、又はTEバッファー(Tris/EDTA溶液)であってよく、溶媒Aをイオン交換水等で希釈して塩濃度を低下させたのものであってもよい。溶媒Bで置換されるのは、溶媒Aの一部であってもよく、全部であってもよい。 Solvent C may be obtained by replacing at least part of Solvent A with Solvent B having a lower salt concentration than Solvent A while exerting a magnetic force on the complex in Solvent A. Solvent B is not particularly limited as long as it has a lower salt concentration than solvent A. For example, it may be pure water, ion-exchanged water, distilled water, or TE buffer (Tris/EDTA solution). or the like to reduce the salt concentration. Part or all of solvent A may be substituted with solvent B.

溶媒Cを得る方法は、溶媒Aの少なくとも一部を溶媒Bで置換する方法に限定されず、溶媒Aに溶媒Bを投入する方法等であってもよい。このような方法であっても、溶媒Aよりも低い塩濃度を有する溶媒Cを得ることができる。この場合、塩濃度の大小関係は、「溶媒A>溶媒C>溶媒B」となる。「溶媒A>溶媒C」であることから、溶媒C中における複合体の分散状態の変化に基づいて核酸を検知することができる。 The method of obtaining the solvent C is not limited to the method of replacing at least part of the solvent A with the solvent B, and may be a method of adding the solvent B to the solvent A, or the like. Solvent C having a lower salt concentration than Solvent A can be obtained even by such a method. In this case, the magnitude relationship of the salt concentration is "solvent A>solvent C>solvent B". Since "solvent A>solvent C", the nucleic acid can be detected based on the change in the state of dispersion of the complex in solvent C.

溶媒Cの調製において溶媒Aの少なくとも一部を溶媒Bで置換する際、溶媒A中の複合体に対して磁力を作用させることで、磁力の作用により複合体が凝集するため、より容易に溶媒Aを溶媒Bで置換することができる。 When replacing at least part of the solvent A with the solvent B in the preparation of the solvent C, by applying a magnetic force to the complex in the solvent A, the complex aggregates due to the action of the magnetic force. Solvent B can be substituted for A.

複合体の分散状態の変化は、目視によって判断することができる。すなわち、検知工程は、目視によって核酸の有無又は濃度を判定する工程を含んでもよい。例えば、核酸の濃度を判定する工程では、複合体が磁石の近傍に凝集する場合に、核酸の濃度が未知の試料について凝集した部分の色の濃さと参照データとを比較して濃度を判定することができる。あらかじめ作成される参照データには、核酸の濃度を段階希釈した各試料について凝集した部分の色の濃さ又は写真等が含まれる。 Changes in the state of dispersion of the composite can be determined visually. That is, the detection step may include a step of visually determining the presence or concentration of the nucleic acid. For example, in the step of determining the nucleic acid concentration, when the complex aggregates in the vicinity of the magnet, the concentration is determined by comparing the color density of the aggregated portion of a sample with an unknown nucleic acid concentration with reference data. be able to. The reference data prepared in advance includes the color density or photograph of the aggregated portion for each sample obtained by serially diluting the nucleic acid concentration.

溶媒中の複合体の分散状態の変化としては、例えば、溶媒中に分散していた複合体が当該溶媒中の磁石に凝集する現象、複合体を含む溶媒を収容し、周囲に磁石が設置された容器の壁面に複合体が吸着する現象、及び、複合体が分散している溶媒を基板の表面に滴下したときに、複合体が基板の表面に吸着する現象等が挙げられる。 Changes in the state of dispersion of the composite in the solvent include, for example, a phenomenon in which the composite dispersed in the solvent agglomerates on the magnet in the solvent; and a phenomenon in which the complex is adsorbed to the surface of the substrate when the solvent in which the complex is dispersed is dripped onto the surface of the substrate.

本実施の形態に係る核酸の検知方法によれば、核酸と磁性粒子との複合体に対して、複合体を形成させた溶媒Aより塩濃度が低い溶媒C中で磁力を作用させた際の複合体の分散状態の変化に基づいて核酸を検知することができる。これにより、電気機器又は光学機器等を用いずに目視でも核酸を検知できる。よって、核酸を簡便かつ迅速に検知することができる。 According to the nucleic acid detection method according to the present embodiment, when a magnetic force is applied to the complex of the nucleic acid and the magnetic particles in the solvent C having a lower salt concentration than the solvent A in which the complex was formed, Nucleic acids can be detected based on changes in the state of dispersion of complexes. As a result, nucleic acids can be visually detected without using electrical equipment or optical equipment. Therefore, nucleic acids can be detected simply and quickly.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る核酸の検知装置100について説明する。図1は、核酸の検知装置100の構成を模式的に示す。検知装置100は、核酸と磁性粒子との複合体11及び溶媒12(第1の溶媒)を収容する容器10と、溶媒22を収容する容器20と、複合体11に磁力を作用させる磁石30と、容器20に収容された溶媒22を容器10に供給する配管40と、を備える。
(Embodiment 2)
Next, the nucleic acid detection device 100 according to Embodiment 2 will be described. FIG. 1 schematically shows the configuration of a nucleic acid detection device 100 . The detection device 100 includes a container 10 containing a complex 11 of nucleic acid and magnetic particles and a solvent 12 (first solvent), a container 20 containing a solvent 22, and a magnet 30 applying a magnetic force to the complex 11. , and a pipe 40 for supplying the solvent 22 contained in the container 20 to the container 10 .

容器10は、疎水性の容器であっても、親水性の容器であってもよい。疎水性の容器としては、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリディメチルシロキサン、又はシリコーンゴムの材料を含む容器であってよい。親水性の容器としては、例えば、ガラス等の材料を含む容器であってよい。容器10は、親水性の容器に用いられる材料の表面を疎水化処理したもの、又は、疎水性の容器に用いられる材料の表面を親水化処理したものであってよい。例えば、疎水化処理には、ガラス表面をシランカップリング剤(メチルトリメトキシシラン及びテトラエトキシシラン等)で処理する方法があり、親水化処理には、ガラス表面を酸素プラズマ等で処理する方法がある。 Container 10 may be a hydrophobic container or a hydrophilic container. A hydrophobic container may be, for example, a container comprising a material of polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polydimethylsiloxane, or silicone rubber. The hydrophilic container may be, for example, a container containing a material such as glass. The container 10 may be made of a material used for a hydrophilic container whose surface has undergone a hydrophobic treatment, or a material used for a hydrophobic container whose surface has been given a hydrophilic treatment. For example, hydrophobization includes a method of treating the glass surface with a silane coupling agent (methyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, etc.), and hydrophilization includes a method of treating the glass surface with oxygen plasma or the like. be.

溶媒12は、例えば、後述する溶媒22よりも塩濃度が高い溶媒である。溶媒12としては、例えば、塩化ナトリウム水溶液及び塩化リチウム水溶液であってよく、各種グッドの緩衝液等であってもよい。 The solvent 12 is, for example, a solvent having a salt concentration higher than that of the solvent 22 described below. The solvent 12 may be, for example, an aqueous sodium chloride solution, an aqueous lithium chloride solution, or various Good's buffer solutions.

容器20は、溶媒22(例えば、脱イオン水)を収容する。検知装置100は、容器20から、溶媒22を容器10に供給可能に構成される。すなわち、溶媒22は、容器20から配管40を介して容器10に供給される。なお、溶媒22の供給方法は特に限定されず、本実施の形態のように配管40を供給部として用いてもよい。また、容器20の溶媒22を、容器10内に直接注いでもよい。この場合、第2の容器20が供給部となる。 Container 20 contains solvent 22 (eg, deionized water). The detection device 100 is configured to be able to supply the solvent 22 from the container 20 to the container 10 . That is, the solvent 22 is supplied from the container 20 to the container 10 via the pipe 40 . The method of supplying the solvent 22 is not particularly limited, and the pipe 40 may be used as the supply unit as in the present embodiment. Alternatively, the solvent 22 in the container 20 may be poured directly into the container 10 . In this case, the second container 20 becomes the supply unit.

容器10に溶媒22を供給する前に、容器10から溶媒12の少なくとも一部を除去してもよい。これによって、十分な量の溶媒22を容器10に供給し、容器10内の溶媒中の塩濃度を十分に下げて、高い精度で核酸を検知することができる。磁石30で複合体11に対して磁力を作用させながら、容器10から溶媒12の少なくとも一部を導出してもよい。これによって、溶媒12の導出操作を容易にすることができる。 At least a portion of solvent 12 may be removed from container 10 prior to supplying solvent 22 to container 10 . As a result, a sufficient amount of the solvent 22 is supplied to the container 10, the salt concentration in the solvent in the container 10 is sufficiently lowered, and the nucleic acid can be detected with high accuracy. At least part of the solvent 12 may be drawn out from the container 10 while applying a magnetic force to the composite 11 with the magnet 30 . This can facilitate the derivation operation of the solvent 12 .

容器20は、疎水性の容器であっても、親水性の容器であってもよい。疎水性の容器としては例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリディメチルシロキサン、又はシリコーンゴムの材料を含む容器であってよい。親水性の容器としては、例えば、ガラス等の材料を含む容器であってよい。容器20は、親水性の容器に用いられる材料の表面を疎水化処理したもの、又は、疎水性の容器に用いられる材料の表面を親水化処理したものであってよい。例えば、疎水化処理には、ガラス表面をシランカップリング剤(メチルトリメトキシシラン及びテトラエトキシシラン等)で処理する方法があり、親水化処理には、ガラス表面を酸素プラズマ等で処理する方法がある。 Container 20 may be a hydrophobic container or a hydrophilic container. Hydrophobic containers may be, for example, containers comprising polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polydimethylsiloxane, or silicone rubber materials. The hydrophilic container may be, for example, a container containing a material such as glass. The container 20 may be made of a material used for a hydrophilic container whose surface has been hydrophobized, or a material used for a hydrophobic container whose surface has been given a hydrophilic treatment. For example, hydrophobization includes a method of treating the glass surface with a silane coupling agent (methyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane, etc.), and hydrophilization includes a method of treating the glass surface with oxygen plasma or the like. be.

脱イオン水は、脱イオン処理によって得られた水をいう。脱イオン水は、例えば、イオン交換樹脂を用いてイオンを除去した水であってよい。脱イオン水は、例えば、超純水(抵抗率:15MΩ・cm以上)、純水(抵抗率:0.1~15MΩ・cm)、及び水道水等であってよい。 Deionized water refers to water obtained by a deionization process. Deionized water can be, for example, water from which ions have been removed using an ion exchange resin. Deionized water may be, for example, ultrapure water (resistivity: 15 MΩ·cm or more), pure water (resistivity: 0.1 to 15 MΩ·cm), tap water, or the like.

磁石30は、複合体11に磁力を作用させるために用いられる。磁石30は、磁力を作用させることができるものであれば特に限定されない。磁石30の形状は、円盤状であってよく、棒状であってもよい。磁石30は、容器10の外部において容器10に隣接して配置される。これによって、複合体11に効果的に磁力を作用させることができる。 Magnet 30 is used to apply a magnetic force to composite 11 . The magnet 30 is not particularly limited as long as it can apply magnetic force. The shape of the magnet 30 may be disc-shaped or rod-shaped. Magnet 30 is positioned adjacent container 10 on the exterior of container 10 . Thereby, the magnetic force can be effectively applied to the composite 11 .

検知装置100によれば、容器10において、配管40を介して溶媒22が供給されることで溶媒12よりも低い塩濃度となった溶媒中における複合体11に対して磁力を作用させることができる。これにより、使用者は複合体11の分散状態の変化に基づいて核酸を検知することができる。したがって、検知装置100によって、電気機器又は光学機器等を用いなくても、核酸を簡便に検知することができる。 According to the detection device 100, in the container 10, the solvent 22 is supplied through the pipe 40, so that a magnetic force can be applied to the complex 11 in the solvent whose salt concentration is lower than that of the solvent 12. . Thereby, the user can detect the nucleic acid based on the change in the dispersed state of the complex 11 . Therefore, the detection device 100 can easily detect nucleic acids without using electrical equipment, optical equipment, or the like.

なお、磁石30は、容器10内の溶媒12中に浸漬されていてもよい。また例えば、容器10には、溶媒12を排出する排出部が設けられていてもよい。なお、核酸の検知装置100の説明内容は、核酸の検知方法に適宜適用することができる。また、核酸の検知方法の説明内容も、核酸の検知装置100に適宜適用することができる。 Magnet 30 may be immersed in solvent 12 in container 10 . Further, for example, the container 10 may be provided with a discharge portion for discharging the solvent 12 . The description of the nucleic acid detection device 100 can be appropriately applied to the nucleic acid detection method. In addition, the description of the nucleic acid detection method can also be appropriately applied to the nucleic acid detection device 100 .

容器10内で核酸の増幅と複合体11の形成とを同時に行う場合、供給部は、核酸の増幅に必要なプライマー、酵素及びデオキシヌクレオシド三リン酸等の試薬を容器内10に供給してもよい。 When nucleic acid amplification and complex 11 formation are performed simultaneously in container 10, the supply unit may supply reagents such as primers, enzymes, and deoxynucleoside triphosphates necessary for nucleic acid amplification to container 10. good.

(実施の形態3)
実施の形態3に係る核酸の検知装置200について、実施の形態2に係る検知装置100と異なる点を主に説明する。図2に示すように、検知装置200は、検知装置100の構成に加えて、検知部50をさらに備える。
(Embodiment 3)
The nucleic acid detection device 200 according to the third embodiment will be mainly described in terms of differences from the detection device 100 according to the second embodiment. As shown in FIG. 2 , the detection device 200 further includes a detection unit 50 in addition to the configuration of the detection device 100 .

図3に示すように、検知部50は、カメラ1と、記憶部2と、RAM(Random Access Memory)3と、入力装置4と、表示装置5と、CPU(Central Processing Unit)6と、を備える。カメラ1、記憶部2、RAM3、入力装置4、表示装置5及びCPU6はバス7で通信可能に相互に接続されている。 As shown in FIG. 3, the detection unit 50 includes a camera 1, a storage unit 2, a RAM (Random Access Memory) 3, an input device 4, a display device 5, and a CPU (Central Processing Unit) 6. Prepare. The camera 1, storage unit 2, RAM 3, input device 4, display device 5 and CPU 6 are interconnected via a bus 7 so as to be communicable.

カメラ1は、容器10内の複合体11の分散状態を撮像する。記憶部2は、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶媒体を備える。記憶部2は、各種データ及びソフトウェアプログラムの他、検知プログラム8を記憶している。 The camera 1 captures an image of the dispersed state of the composite 11 inside the container 10 . The storage unit 2 includes non-volatile storage media such as ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), and flash memory. The storage unit 2 stores a detection program 8 in addition to various data and software programs.

RAM3は、CPU6のメインメモリとして機能する。CPU6による検知プログラム8の実行に際し、検知プログラム8がRAM3に展開される。RAM3には、カメラ1から入力された画像データが一時的に記憶される。 RAM3 functions as a main memory of CPU6. When the detection program 8 is executed by the CPU 6 , the detection program 8 is developed in the RAM 3 . Image data input from the camera 1 is temporarily stored in the RAM 3 .

入力装置4は、使用者が検知部50にデータを入力するためのハードウエアである。使用者が入力装置4を介して核酸を検知する処理の実行を入力すると、入力装置4は、CPU6に処理の実行を指示するデータを入力する。表示装置5は、検知部50による検知の結果等を表示するためのディスプレイである。 The input device 4 is hardware for the user to input data to the detector 50 . When the user inputs through the input device 4 to execute the process of detecting nucleic acid, the input device 4 inputs data instructing the CPU 6 to execute the process. The display device 5 is a display for displaying the results of detection by the detection unit 50 and the like.

CPU6は、記憶部2に記憶された検知プログラム8をRAM3に読み出して、検知プログラム8を実行することにより、以下に説明する検知部50の機能を実現する。 The CPU 6 reads the detection program 8 stored in the storage unit 2 into the RAM 3 and executes the detection program 8, thereby realizing the functions of the detection unit 50 described below.

検知部50は、容器10において、溶媒12よりも低い塩濃度を有する溶媒中における複合体11に対して磁力を作用させたときの複合体11の分散状態の変化に基づいて核酸を検知する。例えば、入力装置4を介して入力された処理の実行を指示するデータに従って、検知部50は、溶媒12よりも低い塩濃度を有する溶媒中における複合体11に対して磁力を作用させたときの複合体11の分散状態を、カメラ1を介して撮像する。カメラ1からRAM3に画像データが入力されると、検知部50は記憶した画像データを解析し、核酸を検知する。 The detection unit 50 detects nucleic acids based on changes in the dispersion state of the complexes 11 when a magnetic force is applied to the complexes 11 in a solvent having a salt concentration lower than that of the solvent 12 in the container 10 . For example, according to data input via the input device 4 that instructs execution of a process, the detection unit 50 applies a magnetic force to the complex 11 in a solvent having a salt concentration lower than that of the solvent 12. The dispersed state of the complex 11 is imaged via the camera 1 . When image data is input from the camera 1 to the RAM 3, the detector 50 analyzes the stored image data and detects nucleic acids.

画像データの解析では、公知の画像認識技術を用いて分散状態を判定すればよい。例えば、検知部50は、画像内の磁石30の近傍に対応する領域における複合体11の分散状態の変化を画像データの輝度値に基づいて判定する。複合体11が磁石30の近傍に凝集する場合、複合体11の凝集が画像における磁石30の近傍に対応する領域に暗い部分として現れる。検知部50は、当該領域の輝度値が閾値未満であると複合体11が凝集していると判定し、容器10内に核酸が含まれることを検知する。複合体11が磁石30の近傍に凝集せず、核酸に結合していない磁性粒子が磁石30の近傍に凝集する場合、検知部50は、当該領域の輝度値が閾値以上であると凝集がないと判定し、容器10内に核酸が含まれることを検知する。なお、輝度値の閾値は、記憶部2に記憶されており、検知部50は、記憶部2に記憶された閾値を参照し、画像データを解析することで核酸を検知する。 In the image data analysis, the dispersion state may be determined using a known image recognition technique. For example, the detection unit 50 determines a change in the dispersed state of the complex 11 in the area corresponding to the vicinity of the magnet 30 in the image based on the luminance value of the image data. When the composite 11 aggregates near the magnet 30, the aggregate of the composite 11 appears as a dark portion in the region corresponding to the vicinity of the magnet 30 in the image. The detection unit 50 determines that the complexes 11 are aggregated when the brightness value of the region is less than the threshold, and detects that the container 10 contains nucleic acids. When the complex 11 does not aggregate near the magnet 30 and the magnetic particles not bound to the nucleic acid aggregate near the magnet 30, the detection unit 50 determines that there is no aggregation if the luminance value of the region is equal to or greater than the threshold value. , and it is detected that the container 10 contains a nucleic acid. The threshold value of the luminance value is stored in the storage unit 2, and the detection unit 50 refers to the threshold value stored in the storage unit 2 and detects nucleic acids by analyzing the image data.

上述の閾値は、あらかじめ複合体11及び核酸に結合していない磁性粒子の分散状態を撮像した画像を解析及び比較することで適宜設定できる。画像データの解析は、輝度値を使用する方法のみならず公知の方法を採用できる。検知部50は、画像内の磁石30の近傍に対応する領域の明暗又は濃淡を数値化して得られる値に基づいて複合体11の凝集の有無を判定してもよい。また、検知部50は、1個の画像を解析するのではなく、時刻t1に撮像された容器10の画像と時刻t1から所定時間経過した時刻t2に撮像された容器10の画像とを比較して、凝集の有無を判定してもよい。 The above-described threshold value can be appropriately set by analyzing and comparing an image of the dispersed state of the magnetic particles that are not bound to the complex 11 and the nucleic acid in advance. The analysis of image data can employ a known method as well as a method using luminance values. The detection unit 50 may determine the presence or absence of aggregation of the complex 11 based on a value obtained by quantifying the brightness or darkness of the region corresponding to the vicinity of the magnet 30 in the image. In addition, instead of analyzing one image, the detection unit 50 compares the image of the container 10 captured at time t1 with the image of the container 10 captured at time t2, a predetermined time after time t1. may be used to determine the presence or absence of agglomeration.

検知部50は、核酸を検知したこと及び核酸を検知しなかったことの少なくとも一方を、表示装置5を介して使用者に通知する。 The detection unit 50 notifies the user via the display device 5 of at least one of detection of nucleic acid and non-detection of nucleic acid.

図4を参照しながら検知装置200による核酸検知処理について説明する。検知部50は、処理の実行を指示するデータの入力を待つ(ステップS1;No)。処理の実行を指示するデータが入力されると(ステップS1;Yes)、検知部50は、複合体11に対して磁力を作用させたときの複合体11の分散状態を撮像する(ステップS2)。続いて検知部50は、画像データを解析する(ステップS3)。検知部50は、容器10内に核酸が含まれることを検知した場合(ステップS4;Yes)、検知部50は核酸を検知したことを表示装置5に表示し(ステップS5)、核酸検知処理を終了する。一方、検知部50は、容器10内に核酸を検知しなかった場合(ステップS4;No)、検知部50は核酸を検知しなかったことを表示装置5に表示し(ステップS6)、核酸検知処理を終了する。 Nucleic acid detection processing by the detection device 200 will be described with reference to FIG. The detection unit 50 waits for input of data instructing execution of processing (step S1; No). When data instructing execution of processing is input (step S1; Yes), the detection unit 50 captures an image of the dispersion state of the composites 11 when a magnetic force is applied to the composites 11 (step S2). . Subsequently, the detection unit 50 analyzes the image data (step S3). If the detection unit 50 detects that nucleic acid is contained in the container 10 (step S4; Yes), the detection unit 50 displays that the nucleic acid is detected on the display device 5 (step S5), and starts the nucleic acid detection process. finish. On the other hand, when the detection unit 50 does not detect nucleic acid in the container 10 (step S4; No), the detection unit 50 displays on the display device 5 that no nucleic acid has been detected (step S6), and detects nucleic acid. End the process.

本実施の形態に係る核酸の検知装置200は、検知部50を備えることで、目視によらずとも核酸を簡便に検知することができる。検知対象である複数の試料について、多穴プレートを用いて分散状態の変化を解析することで多数の試料について迅速及び簡便に核酸を検知できる。 The nucleic acid detection device 200 according to the present embodiment includes the detection unit 50, so that the nucleic acid can be easily detected without visual observation. Nucleic acids can be rapidly and easily detected in a large number of samples by analyzing changes in the state of dispersion of a plurality of samples to be detected using a multi-well plate.

なお、検知部50は、溶媒12よりも低い塩濃度を有する溶媒中における複合体11に対して磁力を作用させたときの複合体11の分散状態の変化に基づいて核酸の濃度を判定してもよい。例えば、複合体11が磁石30の近傍に凝集する場合、検知部50は、検知対象の試料に係る画像内の磁石30の近傍に対応する領域の輝度値を取得し、核酸の濃度を段階希釈した各試料に対する輝度値を測定して作成した検量線を参照することで、検知対象の試料中の核酸の濃度を検出することができる。また、検知部50は、画像における磁石30の近傍に対応する領域の暗い部分の面積に基づいて濃度を検出してもよい。なお、検量線のデータは、記憶部2にあらかじめ記憶させてもよい。 Note that the detection unit 50 determines the concentration of the nucleic acid based on the change in the dispersion state of the complexes 11 when a magnetic force is applied to the complexes 11 in a solvent having a salt concentration lower than that of the solvent 12. good too. For example, when the complex 11 aggregates in the vicinity of the magnet 30, the detection unit 50 acquires the luminance value of the region corresponding to the vicinity of the magnet 30 in the image of the sample to be detected, and serially dilutes the concentration of the nucleic acid. The concentration of nucleic acid in the sample to be detected can be detected by referring to the calibration curve prepared by measuring the brightness value of each sample. Further, the detection unit 50 may detect the density based on the area of the dark portion of the region corresponding to the vicinity of the magnet 30 in the image. The calibration curve data may be stored in the storage unit 2 in advance.

また、検知部50は、カメラ1が撮像した画像を表示装置5に表示してもよい。表示装置5を介して画像を見ることで、使用者は分散状態の変化を確認できるため、利便性が高い。 Further, the detection unit 50 may display the image captured by the camera 1 on the display device 5 . By viewing the image through the display device 5, the user can confirm the change in the dispersed state, which is highly convenient.

また、検知装置200では、検知部50が上記の供給部及び排出部を制御してもよい。例えば、供給部は配管40に接続された分注システムを備え、検知部50は、供給部を介して容器20から吸引した溶媒22を容器10に供給する。この場合、供給部が容器20から溶媒22を容器10に供給したことを契機に、検知部50がカメラ1を介して複合体11の分散状態を撮像するようにしてもよい。また、排出部は吸引手段を備え、検知部50は、排出部を介して容器10から溶媒12を排出してもよい。この場合、排出部が容器10から溶媒12を排出したことを契機に、供給部が容器20から溶媒22を容器10に供給してもよい。 Further, in the detection device 200, the detection unit 50 may control the supply unit and the discharge unit. For example, the supply unit comprises a dispensing system connected to the pipe 40, and the detection unit 50 supplies the container 10 with the solvent 22 sucked from the container 20 via the supply unit. In this case, when the supply unit supplies the solvent 22 from the container 20 to the container 10 , the detection unit 50 may take an image of the dispersion state of the composite 11 via the camera 1 . Further, the discharge section may include suction means, and the detection section 50 may discharge the solvent 12 from the container 10 via the discharge section. In this case, when the discharge unit discharges the solvent 12 from the container 10 , the supply unit may supply the solvent 22 from the container 20 to the container 10 .

検知プログラム8は、コンピュータを検知部50として機能させるプログラムとして提供されてもよい。検知プログラム8は、溶媒12中で形成された核酸と磁性粒子との複合体11に、溶媒12よりも低い塩濃度を有する溶媒中で磁力を作用させたときの複合体11の分散状態の変化に基づいて核酸を検知する検知部50としてコンピュータを機能させる。 The detection program 8 may be provided as a program that causes a computer to function as the detection unit 50 . The detection program 8 detects changes in the dispersed state of the complexes 11 when a magnetic force is applied to the complexes 11 of nucleic acid and magnetic particles formed in the solvent 12 in a solvent having a salt concentration lower than that of the solvent 12. The computer functions as a detection unit 50 that detects nucleic acids based on.

検知装置200で用いられる検知プログラム8及び各種ソフトウェアプログラムは、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、光磁気ディスク(Magneto-Optical Disc)、USB(Universal Serial Bus)メモリ、メモリカード及びHDD等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することが可能である。そして、検知プログラム8及び各種ソフトウェアプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを検知装置200として機能させることが可能である。また、検知プログラム8及び各種ソフトウェアプログラムをインターネット上の他のサーバが有する記憶装置に格納しておき、当該サーバから検知プログラム8及び各種ソフトウェアプログラムがダウンロードされるようにしてもよい。 The detection program 8 and various software programs used in the detection device 200 are stored in CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), magneto-optical disc (Magneto-Optical Disc), USB (Universal Serial Bus) memory. , memory cards, HDDs, and other computer-readable recording media for distribution. By installing the detection program 8 and various software programs in a specific or general-purpose computer, the computer can function as the detection device 200 . Alternatively, the detection program 8 and various software programs may be stored in a storage device of another server on the Internet, and the detection program 8 and various software programs may be downloaded from the server.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

〔実施例1:疎水性容器中の磁性粒子の分散状態の変化〕
(核酸の増幅)
核酸として391bpの真菌の二本鎖DNA(以下、391bpDNAともいう)を用いた。391bpDNAは、pUC19DNA(Takara bio社製)を鋳型にし、PCR法により増幅し、ゲル電気泳動から切り出して精製した。PCR法に用いたプライマーは以下のとおりであった。
プライマー1:5’-TTGCCGGGAAGCTAGAGTAA(配列番号1)
プライマー2:5’-GCTATGTGGCGCGGTATTAT(配列番号2)
[Example 1: Change in dispersion state of magnetic particles in hydrophobic container]
(Amplification of nucleic acid)
A 391 bp fungal double-stranded DNA (hereinafter also referred to as 391 bp DNA) was used as the nucleic acid. The 391 bp DNA was amplified by PCR using pUC19 DNA (manufactured by Takara Bio) as a template, excised from gel electrophoresis and purified. The primers used in the PCR method were as follows.
Primer 1: 5'-TTGCCGGGAAGCTAGAGTAA (SEQ ID NO: 1)
Primer 2: 5'-GCTATGTGGCGCGGTATTAT (SEQ ID NO: 2)

プライマー1は、5’末端がビオチンで修飾されている。そのため、後述のStreptavidin修飾磁気粒子(直径2.8μm)にビオチン-アビジン結合を介して391bpDNAを結合させることができる。 Primer 1 is modified with biotin at the 5' end. Therefore, 391 bp DNA can be bound to Streptavidin-modified magnetic particles (diameter 2.8 μm) described later via biotin-avidin binding.

(複合体の形成)
Streptavidin修飾磁気粒子(Dynabeads M-280 Streptavidin、Life Technologies社製、直径2.8μm、3.25×103個/μl)と、PCR法によって増幅した391bpDNA(1.5ng/μl=3.5×109個/μl)を反応溶液(5mM Tris-HCl(pH7.5)、0.5mM EDTA、1M NaCl)に懸濁した。そして、15分間室温で結合反応させ、核酸と磁性粒子との複合体(以下、「核酸-磁性粒子複合体」ともいう)を得た。次いで、磁石を用いて核酸-磁性粒子複合体を分離し、イオン交換水に懸濁した後、核酸-磁性粒子複合体を含むイオン交換水をポリプロピレン製マイクロチューブに入れた。
(Formation of complex)
Streptavidin-modified magnetic particles (Dynabeads M-280 Streptavidin, manufactured by Life Technologies, diameter 2.8 μm, 3.25×10 particles/μl) and 391 bp DNA amplified by PCR (1.5 ng/μl=3.5×10 cells/μl) was suspended in a reaction solution (5 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.5 mM EDTA, 1 M NaCl). Then, the binding reaction was carried out at room temperature for 15 minutes to obtain a complex of nucleic acid and magnetic particles (hereinafter also referred to as "nucleic acid-magnetic particle complex"). Next, the nucleic acid-magnetic particle complexes were separated using a magnet, suspended in ion-exchanged water, and the ion-exchanged water containing the nucleic acid-magnetic particle complexes was placed in a polypropylene microtube.

これとは別に、核酸が結合していない上述のStreptavidin修飾磁性粒子(以下、「核酸未結合磁性粒子」ともいう)をイオン交換水に懸濁して、ポリプロピレン製マイクロチューブに入れ、比較対照として用いた。 Separately, the above-described Streptavidin-modified magnetic particles to which nucleic acid is not bound (hereinafter also referred to as “nucleic acid-unbound magnetic particles”) were suspended in ion-exchanged water, placed in a polypropylene microtube, and used as a control. board.

(磁力の作用による分散状態の変化)
各ポリプロピレン製マイクロチューブの外壁面に磁石を近づけ、イオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体及び核酸未結合磁性粒子について、磁力の作用による分散状態の変化を観察した。結果を図5~8に示す。
(Change in dispersed state due to action of magnetic force)
A magnet was brought close to the outer wall surface of each polypropylene microtube, and changes in the dispersion state of the nucleic acid-magnetic particle complex and nucleic acid-unbound magnetic particles in the deionized water due to the action of magnetic force were observed. The results are shown in Figures 5-8.

図5(A)及び図5(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づける前における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 5(A) and 5(B) are photographs of nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid-magnetic particle complexes in ion-exchanged water, respectively, before a magnet is brought close to the back of a polypropylene microtube. indicates

図6(A)及び図6(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づけて2.5秒経過後における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 6(A) and 6(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid- A photograph of a magnetic particle composite is shown.

図7(A)及び図7(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づけて5秒経過後における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 7(A) and 7(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid-magnetic particles in ion-exchanged water 5 seconds after a magnet is brought close to the back of a polypropylene microtube. A photograph of the composite is shown.

図8(A)及び図8(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づけて13.5秒経過後における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 8(A) and 8(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid- A photograph of a magnetic particle composite is shown.

図5~図8に示すように、核酸未結合磁性粒子は磁石の近傍に凝集した。これに対し、核酸-磁性粒子複合体は磁石の近傍に凝集せず、ポリプロピレン製マイクロチューブの壁面に吸着した。このように、核酸未結合磁性粒子と核酸-磁性粒子複合体とでは磁力を作用させた場合の分散状態が異なっていた。したがって、分散状態の変化に基づいて核酸を検知できることが確認された。 As shown in FIGS. 5 to 8, nucleic acid-unbound magnetic particles aggregated near the magnet. In contrast, the nucleic acid-magnetic particle complex did not aggregate near the magnet, but was adsorbed to the walls of the polypropylene microtube. As described above, the nucleic acid-unbound magnetic particles and the nucleic acid-magnetic particle complex differed in dispersion state when a magnetic force was applied. Therefore, it was confirmed that nucleic acids can be detected based on changes in the state of dispersion.

〔実施例2:親水性基板上の磁性粒子の分散状態の変化〕
実施例1と同様にして得られた核酸-磁性粒子複合体を含むイオン交換水を、ガラス製血液反応板(血液反応板二ツ穴、東新理興社製)上に滴下した。なお、実施例1で用いた核酸未結合磁性粒子をイオン交換水に懸濁して、ガラス製血液反応板上に滴下し、比較対照として用いた。
[Example 2: Change in dispersion state of magnetic particles on hydrophilic substrate]
Ion-exchanged water containing the nucleic acid-magnetic particle complex obtained in the same manner as in Example 1 was dropped onto a glass blood reaction plate (blood reaction plate with two holes, manufactured by Toshin Riko Co., Ltd.). The nucleic acid-unbound magnetic particles used in Example 1 were suspended in ion-exchanged water, dropped onto a glass blood reaction plate, and used as a control.

ガラス製血液反応板の下面に磁石を近づけ、イオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体及び核酸未結合磁性粒子について、磁力の作用による分散状態の変化を観察した。結果を図9及び図10に示す。 A magnet was brought close to the lower surface of the glass blood reaction plate, and changes in the dispersed state of the nucleic acid-magnetic particle complexes and nucleic acid-unbound magnetic particles in the deionized water due to the action of magnetic force were observed. The results are shown in FIGS. 9 and 10. FIG.

図9(A)及び図9(B)は、それぞれ、ガラス製血液反応板の背面に磁石を近づける前における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 Figures 9(A) and 9(B) show nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid-magnetic particle complexes in ion-exchanged water, respectively, before the magnet is brought close to the back surface of the glass blood reaction plate. Show pictures.

図10(A)及び図10(B)は、それぞれ、ガラス製血液反応板の下面に磁石を近づけて15秒経過後における、イオン交換水中の核酸未結合磁性粒子及びイオン交換水中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 10(A) and 10(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in ion-exchanged water and nucleic acid-magnetism in ion-exchanged water 15 seconds after the magnet was brought close to the lower surface of the glass blood reaction plate. A photograph of a particle composite is shown.

図9及び図10に示すように、核酸未結合磁性粒子は磁石の近傍に凝集せず、ガラス製血液反応板の表面に吸着していた。これに対し、核酸-磁性粒子複合体は磁石の近傍に凝集していた。このように、核酸-磁性粒子複合体と核酸未結合磁性粒子とでは磁力を作用させた場合の分散状態が異なっていた。したがって、分散状態の変化に基づいて核酸を検知できることが示された。 As shown in FIGS. 9 and 10, the nucleic acid-unbound magnetic particles did not aggregate in the vicinity of the magnet, but were adsorbed to the surface of the glass blood reaction plate. In contrast, the nucleic acid-magnetic particle complexes aggregated near the magnet. As described above, the nucleic acid-magnetic particle complexes and the nucleic acid-unbound magnetic particles differed in dispersion state when a magnetic force was applied. Therefore, it was shown that nucleic acids can be detected based on changes in the state of dispersion.

〔比較例1:疎水性容器中の磁性粒子の分散状態の変化〕
イオン交換水に懸濁しないこと以外は、実施例1と同様にして、反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体及び核酸未結合磁性粒子について、磁力の作用による分散状態の変化を観察した。結果を図11及び図12に示す。
[Comparative Example 1: Change in dispersion state of magnetic particles in hydrophobic container]
The nucleic acid-magnetic particle complex and nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution were observed for changes in the state of dispersion due to the action of magnetic force in the same manner as in Example 1, except that they were not suspended in ion-exchanged water. The results are shown in FIGS. 11 and 12. FIG.

図11(A)及び図11(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づける前における、反応溶液中の核酸未結合磁性粒子及び反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 Figures 11(A) and 11(B) are photographs of the nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution and the nucleic acid-magnetic particle complex in the reaction solution, respectively, before the magnet is brought close to the back of the polypropylene microtube. indicates

図12(A)及び図12(B)は、それぞれ、ポリプロピレン製マイクロチューブの背面に磁石を近づけて15秒経過後における、反応溶液中の核酸未結合磁性粒子及び反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 Figures 12(A) and 12(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution and nucleic acid-magnetic particles in the reaction solution 15 seconds after the magnet was brought close to the back of the polypropylene microtube. A photograph of the composite is shown.

図11及び図12に示すように、核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体は、ともに、磁石の近傍に凝集した。このように、イオン交換水に懸濁しない場合には、核酸未結合磁性粒子と核酸-磁性粒子複合体とでは磁力を作用させた場合の分散状態が異ならなかった。 As shown in FIGS. 11 and 12, both the nucleic acid-unbound magnetic particles and the nucleic acid-magnetic particle complex aggregated near the magnet. As described above, when not suspended in ion-exchanged water, there was no difference in the dispersed state between the nucleic acid-unbound magnetic particles and the nucleic acid-magnetic particle complex when a magnetic force was applied.

〔比較例2:親水性基板上の磁性粒子の分散状態の変化〕
イオン交換水に懸濁しないこと以外は、実施例2と同様にして、反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体及び核酸未結合磁性粒子について、磁力の作用による分散状態の変化を観察した。結果を図13及び図14に示す。
[Comparative Example 2: Change in dispersion state of magnetic particles on hydrophilic substrate]
The nucleic acid-magnetic particle complex and nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution were observed for changes in the state of dispersion due to the action of magnetic force in the same manner as in Example 2, except that they were not suspended in ion-exchanged water. The results are shown in FIGS. 13 and 14. FIG.

図13(A)及び図13(B)は、それぞれ、ガラス製血液反応板の背面に磁石を近づける前における、反応溶液中の核酸未結合磁性粒子及び反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 Figures 13(A) and 13(B) show the nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution and the nucleic acid-magnetic particle complexes in the reaction solution, respectively, before the magnet is brought close to the back surface of the glass blood reaction plate. Show pictures.

図14(A)及び図14(B)は、それぞれ、ガラス製血液反応板の下面に磁石を近づけて15秒経過後における、反応溶液中の核酸未結合磁性粒子及び反応溶液中の核酸-磁性粒子複合体の写真を示す。 14(A) and 14(B) show, respectively, nucleic acid-unbound magnetic particles in the reaction solution and nucleic acid-magnetism in the reaction solution 15 seconds after the magnet was brought close to the lower surface of the glass blood reaction plate. A photograph of a particle composite is shown.

図13及び図14に示すように、核酸未結合磁性粒子及び核酸-磁性粒子複合体は、ともに、磁石の近傍に凝集していた。このように、イオン交換水に懸濁しない場合には、核酸-磁性粒子複合体と核酸未結合磁性粒子とでは磁力を作用させた場合の分散状態が異ならなかった。 As shown in FIGS. 13 and 14, both nucleic acid-unbound magnetic particles and nucleic acid-magnetic particle complexes aggregated near the magnet. Thus, when not suspended in ion-exchanged water, the nucleic acid-magnetic particle complexes and the nucleic acid-unbound magnetic particles did not differ in dispersion state when a magnetic force was applied.

〔実施例3:新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の検出〕
(核酸の増幅)
核酸としてSARS-CoV-2遺伝子である2019-nCoV_N_Positive Control(IDT社製)を用いた。PCR法に用いたプライマーは以下のとおりであった。なお、プライマーFは、5’末端がビオチンで修飾されている。
プライマーF(NIID_2019-nCOV_N_F2):5’-AAATTTTGGGGACCAGGAAC(配列番号3)
プライマーR(NIID_2019-nCOV_N_R2):5’-TGGCAGCTGTGTAGGTCAAC(配列番号4)
[Example 3: Detection of novel coronavirus (SARS-CoV-2)]
(Amplification of nucleic acid)
2019-nCoV_N_Positive Control (manufactured by IDT), which is the SARS-CoV-2 gene, was used as the nucleic acid. The primers used in the PCR method were as follows. The 5' end of primer F is modified with biotin.
Primer F (NIID_2019-nCOV_N_F2): 5'-AAATTTTGGGGACCAGGAAC (SEQ ID NO: 3)
Primer R (NIID_2019-nCOV_N_R2): 5'-TGGCAGCTGTGTAGGTCAAC (SEQ ID NO: 4)

PCR用酵素には、GoTaq Probe qPCR Master Mix(Promega社製)を用いた。PCR反応液(GoTaq Master mix(1x)、プライマーF(0.5μM)、プライマーR(0.7μM)、2019-nCoV_N_Positive Control、反応液量 20μl)を調製し、サーマルサイクル(95℃で2分、95℃で15秒及び60℃で60秒を1サイクルとして40サイクル)を実施した。 GoTaq Probe qPCR Master Mix (manufactured by Promega) was used as an enzyme for PCR. Prepare a PCR reaction solution (GoTaq Master mix (1x), primer F (0.5 μM), primer R (0.7 μM), 2019-nCoV_N_Positive Control, reaction volume 20 μl), thermal cycle (2 minutes at 95 ° C., 40 cycles of 15 seconds at 95° C. and 60 seconds at 60° C. were performed.

(複合体の形成)
サーマルサイクル終了後、PCR反応液をストレプトアビジン修飾磁気微粒子(Dynabeads M-280Streptavidin(ThermoFisher Scientific社製))を含む溶液と混合し、室温で15分間反応させた。反応終了後、磁気微粒子を脱イオン水100μlに再懸濁し、血液反応板(ソーダライムガラス製、二ツ穴、サイズ:5mm×26mm×76mm、穴サイズ:φ22×1.6mm、0-1841-01、アズワン社製)に滴下した。血液反応板を永久磁石(NE025ネオジム φ5×5(N40)、二六製作所製)の上に置き、磁気微粒子の凝集を観察した。
(Formation of complex)
After completion of the thermal cycle, the PCR reaction solution was mixed with a solution containing streptavidin-modified magnetic microparticles (Dynabeads M-280 Streptavidin (manufactured by ThermoFisher Scientific)) and allowed to react at room temperature for 15 minutes. After completion of the reaction, the magnetic fine particles were resuspended in 100 μl of deionized water, and a blood reaction plate (made of soda lime glass, two holes, size: 5 mm×26 mm×76 mm, hole size: φ22×1.6 mm, 0-1841- 01, manufactured by AS ONE). The blood reaction plate was placed on a permanent magnet (NE025 neodymium φ5×5 (N40), manufactured by Niroku Seisakusho) to observe aggregation of the magnetic microparticles.

図15に示すように、PCR反応液に添加したSARS-CoV-2遺伝子数を10~10個の場合、遺伝子を添加しなかった場合(non-target control;NTC)と比べて明確に差が生じた。遺伝子を含んでいた場合の磁気微粒子の凝集は数秒であった。以上のことから、本手法を用いて少なくとも100個のSARS-CoV-2を検出することが可能であることが示された。 As shown in FIG. 15, when the number of SARS-CoV-2 genes added to the PCR reaction solution is 10 5 to 10 2 , there is a clear difference compared to when no gene is added (non-target control; NTC). There is a difference. Aggregation of the magnetic microparticles, when containing genes, took a few seconds. From the above, it was shown that at least 100 SARS-CoV-2 can be detected using this method.

上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。 The embodiments described above are for the purpose of explaining the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. That is, the scope of the present invention is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and within the meaning of equivalent inventions are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、核酸の検知に好適である。 The present invention is suitable for detecting nucleic acids.

1 カメラ、2 記憶部、3 RAM、4 入力装置、5 表示装置、6 CPU、7 バス、8 検知プログラム、10,20 容器、11 複合体、12,22 溶媒、30 磁石、40 配管、50 検知部、100,200 検知装置 1 camera, 2 storage unit, 3 RAM, 4 input device, 5 display device, 6 CPU, 7 bus, 8 detection program, 10, 20 container, 11 complex, 12, 22 solvent, 30 magnet, 40 pipe, 50 detection Part, 100, 200 detection device

Claims (5)

化ナトリウム水中で核酸と磁性粒子との複合体を形成する工程と、
塩を含まない中における前記複合体に対して磁力を作用させているときの前記複合体の分散状態の変化に基づいて前記核酸を検知する工程と、
を含む、
核酸の検知方法。
forming a complex between the nucleic acid and the magnetic particles in an aqueous sodium chloride solution ;
a step of detecting the nucleic acid based on a change in the state of dispersion of the complex when a magnetic force is applied to the complex in salt-free water ;
including
A method for detecting nucleic acids.
前記複合体が、ビオチンで標識された核酸とビオチン結合タンパク質を有する前記磁性粒子との複合体である、
請求項1に記載の方法。
The complex is a complex of a biotin-labeled nucleic acid and the magnetic particles having a biotin-binding protein,
The method of claim 1.
前記核酸を検知する工程が、目視によって核酸の有無又は濃度を判定する工程を含む、
請求項1又は2に記載の方法。
The step of detecting the nucleic acid comprises visually determining the presence or concentration of the nucleic acid,
3. A method according to claim 1 or 2.
前記複合体を形成する工程では、核酸を増幅するとともに、増幅された前記核酸と前記磁性粒子との複合体を形成する、
請求項1~のいずれか一項に記載の方法。
In the step of forming the complex, the nucleic acid is amplified and a complex is formed between the amplified nucleic acid and the magnetic particles;
The method according to any one of claims 1-3 .
核酸と磁性粒子との複合体及び塩化ナトリウム水を収容する容器と、
前記複合体に磁力を作用させる磁石と、
塩を含まないを前記容器に供給する供給部と、
前記が供給された前記容器における前記複合体に対して磁力を作用させているときの前記複合体の分散状態の変化に基づいて前記核酸を検知する検知部と、
を備える
核酸の検知装置。
a container containing a complex of nucleic acid and magnetic particles and an aqueous sodium chloride solution ;
a magnet that exerts a magnetic force on the composite;
a supply for supplying salt-free water to the container;
a detection unit that detects the nucleic acid based on a change in the dispersed state of the complex when a magnetic force is applied to the complex in the container to which the water is supplied;
comprising
Nucleic acid detector.
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