JP7317311B2 - Library preparation device - Google Patents

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本発明は、イブラリー調製用デバイスに関する。
The present invention relates to a device for library preparation.

DNAの塩基配列を解読する技術において、検体試料から抽出したDNAから大量の塩基配列データを取得できることから、次世代シーケンサ(NGS)が遺伝子検査等に広く使用されている。特に、近年、次世代シーケンサを用いた極微量のサンプルを高精度で検出するための研究が隆盛している。 2. Description of the Related Art In the technology of decoding DNA base sequences, next-generation sequencers (NGS) are widely used for genetic testing and the like because they can acquire a large amount of base sequence data from DNA extracted from specimen samples. In particular, in recent years, there has been a flourishing of research to detect extremely small amounts of samples with high accuracy using next-generation sequencers.

例えば、微生物の16SrRNA遺伝子を精度よく定量するために、16SrRNA遺伝子を増幅するプライマーにより増幅可能であるが、16SrRNA遺伝子とは明確に識別可能な塩基配列を有する内部標準核酸試料が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, in order to accurately quantify the 16S rRNA gene of microorganisms, an internal standard nucleic acid sample has been proposed that can be amplified with primers that amplify the 16S rRNA gene, but has a base sequence that is clearly distinguishable from the 16S rRNA gene ( For example, see Patent Document 1).

本発明は、解析対象核酸の数が極少数であっても、簡便かつ高精度に解析することができる核酸解析方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a nucleic acid analysis method that enables easy and highly accurate analysis even if the number of nucleic acids to be analyzed is extremely small.

上記課題を解決するための手段としての本発明の核酸解析方法は、特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とを同一系内に含むライブラリーを調製するライブラリー調製工程と、特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき検量線データを作成する検量線データ作成工程と、前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定する解析対象核酸解析工程と、を含む。 The nucleic acid analysis method of the present invention as a means for solving the above problems comprises a library preparation step of preparing a library containing a standard nucleic acid of a specific copy number and a nucleic acid to be analyzed in the same system; a calibration curve data creating step of creating calibration curve data based on the number of copies of the standard nucleic acid; and specifying the base sequence of the nucleic acid to be analyzed and the number of base sequences of the nucleic acid to be analyzed using the calibration curve data. and an analysis target nucleic acid analysis step for specifying.

本発明によると、解析対象核酸の数が極少数であっても、簡便かつ高精度に解析することができる核酸解析方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a nucleic acid analysis method that enables easy and highly accurate analysis even if the number of nucleic acids to be analyzed is extremely small.

図1Aは、本発明のデバイスの一例を示す斜視図である。FIG. 1A is a perspective view showing an example of the device of the present invention. 図1Bは、本発明のデバイスの他の一例を示す斜視図である。FIG. 1B is a perspective view showing another example of the device of the present invention. 図2は、本発明のデバイスの一例を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing an example of the device of the present invention. 図3は、本発明のデバイスにおける核酸を充填するウェルの位置の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of positions of wells filled with nucleic acids in the device of the present invention. 図4は、本発明のデバイスにおける核酸を充填するウェルの位置の他の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of positions of wells filled with nucleic acids in the device of the present invention. 図5は、DNA複製済みの細胞の頻度と、蛍光強度との関係の一例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of DNA-replicated cells and fluorescence intensity. 図6Aは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram showing an example of an electromagnetic valve type ejection head. 図6Bは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram showing an example of a piezo ejection head. 図6Cは、図6Bにおけるピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。FIG. 6C is a schematic diagram of a modification of the piezoelectric ejection head in FIG. 6B. 図7Aは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。FIG. 7A is a schematic diagram showing an example of the voltage applied to the piezoelectric element. 図7Bは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。FIG. 7B is a schematic diagram showing another example of the voltage applied to the piezoelectric element. 図8Aは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 8A is a schematic diagram showing an example of the state of droplets. 図8Bは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 8B is a schematic diagram showing an example of the state of droplets. 図8Cは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 8C is a schematic diagram showing an example of the state of droplets. 図9は、ウェル内に順次液滴を着弾させるための分注装置の一例を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a dispensing device for causing droplets to land sequentially in wells. 図10は、液滴形成装置の一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a droplet forming device. 図11は、図10の液滴形成装置の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating hardware blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. 図12は、図10の液滴形成装置の制御手段の機能ブロックを例示する図である。12 is a diagram illustrating functional blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. 10. FIG. 図13は、液滴形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flow chart showing an example of the operation of the droplet forming device. 図14は、液滴形成装置の変形例を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing a modification of the droplet forming device. 図15は、液滴形成装置の他の変形例を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming device. 図16Aは、飛翔する液滴に2個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図である。FIG. 16A is a diagram illustrating a case where two fluorescent particles are included in a flying droplet. 図16Bは、飛翔する液滴に2個の蛍光粒子が含まれる場合を例示する図である。FIG. 16B is a diagram illustrating a case where two fluorescent particles are included in a flying droplet. 図17は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Liと、実測される輝度値Leとの関係を例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the luminance value Li when particles do not overlap each other and the luminance value Le that is actually measured. 図18は、液滴形成装置の他の変形例を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming device. 図19は、液滴形成装置の他の一例を示す模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram showing another example of the droplet forming device. 図20は、マイクロ流路中を通過してきた細胞をカウントする方法の一例を示す模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of a method of counting cells that have passed through the microchannel. 図21は、吐出ヘッドのノズル部近傍の画像を取得する方法の一例を示す模式図である。FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of a method of acquiring an image near the nozzles of the ejection head. 図22は、確率P(>2)と平均細胞数の関係を表すグラフである。FIG. 22 is a graph showing the relationship between the probability P (>2) and the average number of cells. 図23は、ポアソン分布に基づくばらつきを持ったコピー数と変動係数CVとの関係を示すグラフである。FIG. 23 is a graph showing the relationship between the number of copies with variations based on the Poisson distribution and the coefficient of variation CV. 図24は、核酸解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a nucleic acid analyzer. 図25は、核酸解析装置の機能構成の一例を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an example of the functional configuration of a nucleic acid analyzer. 図26は、核酸解析プログラム処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 26 is a flowchart showing an example of nucleic acid analysis program processing. 図27は、実施例の結果の一例を示すグラフである。FIG. 27 is a graph showing an example of the results of the example. 図28は、実施例の結果の他の一例を示すグラフである。FIG. 28 is a graph showing another example of the results of the example. 図29は、実施例の結果の他の一例を示すグラフである。FIG. 29 is a graph showing another example of the results of the example.

(核酸解析方法及び核酸解析プログラム)
本発明の核酸解析方法は、特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とを同一系内に含むライブラリーを調製するライブラリー調製工程と、特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき検量線データを作成する検量線データ作成工程と、前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定する解析対象核酸解析工程と、を含み、さらに必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の核酸解析プログラムは、同一系内に特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とが調製されたライブラリーに対して、検量線データ作成手段により、特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき、前記標準核酸の検量線データを作成させ、解析対象核酸解析手段により、前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定させる、処理をコンピュータに実行させる、更に必要に応じてその他の処理を実行させる。
核酸解析方法は核酸解析方法に係る核酸解析装置により好適に行うことができ、ライブラリー調製工程はライブラリー調製手段により好適に行うことができ、検量線データ取得工程は検量線データ取得手段により好適に行うことができ、解析対象核酸解析工程は解析対象核酸解析手段により好適に行うことができその他の工程はその他の手段により行うことができる。
(Nucleic acid analysis method and nucleic acid analysis program)
The nucleic acid analysis method of the present invention includes a library preparation step of preparing a library containing a standard nucleic acid with a specific copy number and a nucleic acid to be analyzed in the same system, and calibration based on the copy number of the standard nucleic acid with a specific copy number. a calibration curve data creation step of creating line data; an analysis target nucleic acid analysis step of specifying the base sequence of the analysis target nucleic acid and specifying the number of base sequences of the analysis target nucleic acid using the calibration curve data; and optionally other steps.
The nucleic acid analysis program of the present invention generates a specific number of copies of a standard nucleic acid and a nucleic acid to be analyzed in a library prepared in the same system by means of a calibration curve data creation means. Based on the number, the standard curve data of the standard nucleic acid is created, the base sequence of the analysis target nucleic acid is specified by the analysis target nucleic acid analysis means, and the number of base sequences of the analysis target nucleic acid using the calibration curve data is specified, the computer is caused to execute processing, and other processing is executed as necessary.
The nucleic acid analysis method can be suitably performed by a nucleic acid analysis apparatus according to the nucleic acid analysis method, the library preparation step can be suitably performed by the library preparation means, and the calibration curve data acquisition step can be suitably performed by the calibration curve data acquisition means. The analysis target nucleic acid analysis step can be preferably carried out by the analysis target nucleic acid analysis means, and the other steps can be carried out by other means.

本発明者らは、解析対象核酸が、複数種かつ数が極少数であっても、簡便かつ高精度に解析することができる核酸解析方法について検討したところ、以下の知見を得た。
従来技術では、既知の濃度の試料は核酸そのものの濃度を計測した値であって、使用時には、段階希釈をすることで定量解析における標準試料を作製していたため、希釈倍率が高い(希釈回数の多い)極少量の標準試料においては、正確に目的のコピー数の希釈溶液が作製されている保証がなく、解析対象核酸が極少量の場合における正確な定量を行うことが困難であった。本発明は上記の知見に基づくものである。
さらに、微生物の16S rRNA遺伝子定量用内部標準遺伝子については、解析対象核酸が極少量の場合において正確な定量を行うことができるか否かが不明であるという知見に基づくものである。
The inventors of the present invention have studied a nucleic acid analysis method that enables easy and highly accurate analysis even if the number of nucleic acids to be analyzed is very small and of a plurality of types, and obtained the following findings.
In the prior art, a sample with a known concentration is a value obtained by measuring the concentration of the nucleic acid itself, and when used, a standard sample for quantitative analysis was prepared by serially diluting it. In the case of an extremely small amount of standard sample, there is no guarantee that a diluted solution with the desired copy number is accurately prepared, and it has been difficult to perform accurate quantification when the amount of nucleic acid to be analyzed is extremely small. The present invention is based on the above findings.
Furthermore, with respect to the internal standard gene for quantifying the 16S rRNA gene of microorganisms, it is based on the finding that it is unclear whether or not accurate quantification can be performed when the amount of nucleic acid to be analyzed is very small.

本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置は、本発明の核酸解析プログラムを読み出して実行することで、本発明の核酸解析方法を実行する装置として動作する。すなわち、本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置は、本発明の核酸解析方法と同様の機能をコンピュータに実行させる本発明の核酸解析プログラムを有する。なお、本発明の核酸解析プログラムは、本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置によって実行されることに限定されるものではない。例えば、本発明の核酸解析プログラムは、他のコンピュータ又はサーバによって実行されてもよく、本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置、他のコンピュータ、及びサーバのいずれかが協働して実行されてもよい。
つまり、本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置は、本発明の核酸解析方法を実施することと同義であるので、主に本発明の核酸解析方法の説明を通じて本発明の核酸解析方法に係る核酸解析装置の詳細についても明らかにする。また、本発明の核酸解析プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明の核酸解析方法に係る核酸解析方法として実現させることから、本発明の核酸解析方法の説明を通じて本発明の核酸解析プログラムの詳細についても明らかにする。
The nucleic acid analysis apparatus according to the nucleic acid analysis method of the present invention operates as an apparatus for executing the nucleic acid analysis method of the present invention by reading and executing the nucleic acid analysis program of the present invention. That is, the nucleic acid analysis apparatus according to the nucleic acid analysis method of the present invention has the nucleic acid analysis program of the present invention that causes a computer to perform the same functions as the nucleic acid analysis method of the present invention. The nucleic acid analysis program of the present invention is not limited to being executed by the nucleic acid analysis apparatus according to the nucleic acid analysis method of the present invention. For example, the nucleic acid analysis program of the present invention may be executed by another computer or server, and any of the nucleic acid analysis apparatus, other computer, and server according to the nucleic acid analysis method of the present invention may be executed in cooperation. may
In other words, the nucleic acid analysis apparatus according to the nucleic acid analysis method of the present invention is synonymous with carrying out the nucleic acid analysis method of the present invention. Details of the nucleic acid analyzer will also be clarified. In addition, since the nucleic acid analysis program of the present invention is realized as a nucleic acid analysis method according to the nucleic acid analysis method of the present invention by using a computer or the like as hardware resources, the present invention can be understood through the explanation of the nucleic acid analysis method of the present invention. The details of the nucleic acid analysis program will also be clarified.

<ライブラリー調製工程及びライブラリー調製手段>
ライブラリー調製工程は、特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とを同一系内に配し、ライブラリーを調製する工程である。ライブラリー調製工程は、ライブラリー調製手段により好適に実行される。
<Library Preparation Step and Library Preparation Means>
The library preparation step is a step of preparing a library by arranging a standard nucleic acid with a specific number of copies and a nucleic acid to be analyzed in the same system. The library preparation step is preferably performed by library preparation means.

ライブラリーとは、解析対象核酸を核酸解析が可能な状態に処理した核酸を含むものを意味する。ライブラリーに含まれる解析対象核酸としては、1以上が好ましく、2以上がより好ましい。ライブラリーに含まれる解析対象核酸が2以上であると、例えば、生物種を特定する環境調査において好適に使用することができる。 A library means a library containing nucleic acids obtained by treating nucleic acids to be analyzed so that nucleic acid analysis is possible. The number of nucleic acids to be analyzed contained in the library is preferably 1 or more, more preferably 2 or more. When the number of nucleic acids to be analyzed contained in the library is two or more, it can be suitably used, for example, in environmental surveys for identifying species.

標準核酸とは、核酸の解析において、後述する検量線データを取得するために用いる特定コピー数の核酸を意味する。解析とは、塩基配列を特定すること、塩基配列ごとのコピー数を特定することを含むことを意味する。なお、特定コピー数については、後述する本発明の核酸解析方法に用いられるデバイスの説明にて詳細に行うため、説明を省略する。
解析対象核酸とは、試料である解析の対象となる核酸(塩基配列)を意味し、その種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、その数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
解析対象核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DNA、RNA、cDNAなどが挙げられる。解析対象核酸には、異なる塩基配列を有する核酸(断片)が2以上含まれていてもよい。
A standard nucleic acid means a nucleic acid of a specific copy number used for obtaining calibration curve data, which will be described later, in nucleic acid analysis. Analysis means identifying the base sequence and identifying the number of copies for each base sequence. Note that the specific copy number will be described in detail later in the description of the device used in the nucleic acid analysis method of the present invention, so the description is omitted.
The nucleic acid to be analyzed means a nucleic acid (nucleotide sequence) to be analyzed, which is a sample. may be used, or two or more may be used in combination. Moreover, the number thereof is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. One type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The nucleic acid to be analyzed is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include DNA, RNA and cDNA. The nucleic acid to be analyzed may contain two or more nucleic acids (fragments) having different base sequences.

核酸解析が可能な状態に、解析対象核酸を処理するとは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アダプター配列を結合させる処理、核酸増幅を行う処理などが挙げられる。 There is no particular limitation on treating the nucleic acid to be analyzed so that it is ready for nucleic acid analysis, and it can be appropriately selected depending on the purpose. .

アダプター配列を結合させる処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、解析対象核酸の5’末端及び3’末端の少なくともいずれかにオリゴヌクレオチドを結合させる処理、解析対象核酸の5’末端及び3’末端の少なくともいずれかに結合させるオリゴヌクレオチドを結合させる処理、ペプチド又はタンパク質を結合させる処理などが挙げられる。
オリゴヌクレオチドを結合させる処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、標準核酸及び解析対象核酸に対して同一のプライマーを用いてライブラリーを調製する方法、標準核酸及び解析対象核酸に対して異なるプライマーを用いてライブラリーを調製する方法などが挙げられる。標準核酸及び解析対象核酸に対して同一のプライマーを用いてライブラリーを調製する方法を用いることによって、増幅効率の差をほとんど無視することができる。さらに、標準核酸及び解析対象核酸に対して異なるプライマーを用いてライブラリーを調製する方法を用いることによって解析対象核酸の塩基配列に依存せずに、プライマーを選択することができるため、汎用性を向上させることができる。
その他のオリゴヌクレオチドを結合させる処理としては、例えば、トランスポゾンを使用する方法、ライゲースを使用する方法、相同組み換えを使用する方法などがあげられる。その他のオリゴヌクレオチドを結合させる処理としては、例えば、http://www.epibio.com/docs/default-source/forum-archive/forum-16-3---nextera-technology-for-ngs-dna-library-preparation---simultaneous-fragmentation-and-tagging-by-in-vitro-transposition.pdf?sfvrsn=4に記載の方法などを好適に用いることができる。
The treatment for binding the adapter sequence is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. A treatment for binding an oligonucleotide to at least one of the 5′ end and the 3′ end of the nucleic acid to be analyzed, a treatment for binding a peptide or protein, and the like are included.
The treatment for binding oligonucleotides is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a method of preparing a library using different primers for the nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed. By using the method of preparing the library using the same primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed, the difference in amplification efficiency can be almost ignored. Furthermore, by using a method of preparing a library using different primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed, primers can be selected without depending on the base sequence of the nucleic acid to be analyzed, so versatility is improved. can be improved.
Treatments for binding other oligonucleotides include, for example, a method using a transposon, a method using a ligase, a method using homologous recombination, and the like. As a treatment for binding other oligonucleotides, for example, http://www. epibio. com/docs/default-source/forum-archive/forum-16-3---nextera-technology-for-ngs-dna-library-preparation---simultaneous-fragmentation-and-tagging-by-in- in vitro transportation. pdf? The method described in sfvrsn=4 and the like can be preferably used.

ペプチド又はタンパク質を結合させる処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、MinION(Oxford Nanopore Technologies社)のRapid Sequencing Kitなどが挙げられる。
ペプチド又はタンパク質を結合させる処理としては、例えば、https://store.nanoporetech.com/catalog/product/view/id/219/s/rapid-sequencing-kit/category/28/に記載の方法などを好適に用いることができる。
アダプター配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The treatment for binding peptides or proteins is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include Rapid Sequencing Kit of MinION (Oxford Nanopore Technologies).
As processing for binding peptides or proteins, for example, https://store. nanopore tech. com/catalog/product/view/id/219/s/rapid-sequencing-kit/category/28/ and the like can be preferably used.
The adapter sequence is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

核酸増幅を行う処理としては、試料中に含まれる解析対象核酸のなかで、着目する特定の塩基配列(例えば、遺伝子など)を増幅することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The treatment for nucleic acid amplification is not particularly limited as long as it can amplify a specific base sequence of interest (for example, a gene) among the nucleic acids to be analyzed contained in the sample, and can be appropriately selected according to the purpose. can do.

本発明の核酸解析方法においては、標準核酸及び解析対象核酸を同一系内で増幅することにより、標準核酸の数が特定されているため、解析対象核酸の結果の信頼性を向上させることができる。
ここで、標準核酸及び解析対象核酸を同一系内に含む場合には、異なる塩基配列を有する標準核酸を同一系内に含む態様と、同一の塩基配列を有する標準核酸を異なる系内に含む態様が挙げられる。
異なる塩基配列を有する標準核酸を同一系内に含む態様においては、異なる塩基配列を有する標準核酸を、同一系内において、互いに異なる特定コピー数で含む、即ち、同一系内に2種類以上の標準核酸を、互いに異なる特定コピー数で含むことを意味し、解析対象核酸の解析結果の信頼性を向上させることができる。同一系内において、互いに異なる特定コピー数で含むとは、例えば、互いに異なる塩基配列であるA、B、及びCにおいて、塩基配列Aは1個(コピー)、塩基配列Bは10個(コピー)、塩基配列Cは50個(コピー)の3水準を同一系内で増幅することなどが挙げられる。「水準」とは、ある特定コピー数を「1」としたとき、他の特定コピー数を「10」、その他の特定コピー数を「50」としたとき、「3水準」と表現することを意味する。
同一の塩基配列を有する標準核酸を異なる系内に含む態様においては、同一の塩基配列を有する標準核酸を用いること、即ち、標準核酸の水準毎(特定コピー数毎)に系が存在し、各系内に同一の解析対象核酸が含むことを意味している。同一の塩基配列を有する標準核酸を用いることにより、使用する標準核酸の種類を少なくすることができる。
In the nucleic acid analysis method of the present invention, since the number of standard nucleic acids is specified by amplifying the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed in the same system, the reliability of the results of the nucleic acid to be analyzed can be improved. .
Here, when the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed are included in the same system, a mode in which standard nucleic acids having different base sequences are included in the same system and a mode in which standard nucleic acids having the same base sequence are included in different systems. are mentioned.
In the embodiment in which standard nucleic acids having different base sequences are included in the same system, the standard nucleic acids having different base sequences are included in the same system in specific copy numbers different from each other, that is, two or more types of standard nucleic acids are included in the same system. It means that the nucleic acids are contained in specific copy numbers different from each other, and the reliability of the analysis result of the nucleic acid to be analyzed can be improved. In the same system, including a specific copy number different from each other means, for example, in A, B, and C, which are base sequences different from each other, the base sequence A is 1 (copy) and the base sequence B is 10 (copies). , 3 levels of 50 (copies) of base sequence C are amplified in the same system. "Level" means that when a certain specific copy number is "1", another specific copy number is "10", and another specific copy number is "50", it is expressed as "3 levels". means.
In an aspect in which standard nucleic acids having the same base sequence are included in different systems, standard nucleic acids having the same base sequence are used, that is, a system exists for each level of the standard nucleic acid (for each specific number of copies), and each It means that the same nucleic acid to be analyzed is contained within the system. By using standard nucleic acids having the same base sequence, the number of types of standard nucleic acids to be used can be reduced.

なお、ライブラリー調製工程については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、illumina社が公開している次世代シークエンサにおける解析方法(https://www.adres.ehime-u.ac.jp/news/NGS1.pdf)、非特許文献1、ナノポアデバイスを用いたシークエンスにおける解析方法(Oxford Nanopore Technologies.)、PacBio RS II/Sequel システムを用いたシークエンスにおける解析方法(Pacific BioSciences社)、Ion TorrentTM半導体シーケンスシステムシリーズにおける解析方法(ThermoFisher SCIENTIFIC社)などを参照することができる。 The library preparation process is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. -u.ac.jp/news/NGS1.pdf), Non-Patent Document 1, Analysis Method in Sequence Using Nanopore Device (Oxford Nanopore Technologies.), Analysis Method in Sequence Using PacBio RS II/Sequel System (Pacific BioSciences, Inc.), analysis methods in the Ion Torrent semiconductor sequence system series (ThermoFisher SCIENTIFIC, Inc.), and the like can be referred to.

ここで、本発明の核酸解析方法において標準核酸の特定コピー数が特定されていることについて、詳細に説明する。本発明の核酸解析方法においては、標準核酸の特定コピー数が特定されているデバイスを用いることを前提としている。 Here, the fact that the specific copy number of the standard nucleic acid is specified in the nucleic acid analysis method of the present invention will be described in detail. The nucleic acid analysis method of the present invention is premised on using a device in which a specific copy number of a standard nucleic acid is specified.

-デバイス-
本発明の核酸解析方法に用いられるデバイスは、少なくとも1つの充填部位を有し、少なくとも1つの前記充填部位内の標準核酸が特定コピー数含まれる。
-device-
The device used in the nucleic acid analysis method of the present invention has at least one filling site, and contains a specific number of copies of the standard nucleic acid in at least one filling site.

本発明の核酸解析方法に用いられるデバイスを用いると、解析対象核酸の数が極少数であっても、高精度に解析(定量)することができる。なお、本発明において「極少量」とは、核酸の「数が極めて少ないこと」を意味し、例えば、1,000以下を意味する。 By using the device used in the nucleic acid analysis method of the present invention, even if the number of nucleic acids to be analyzed is extremely small, it is possible to analyze (quantify) them with high accuracy. In the present invention, the term "extremely small amount" means "extremely small amount" of nucleic acids, for example, 1,000 or less.

特定コピー数とは、前記充填部位に含まれる標準核酸中の標的もしくは特定の核酸(又は塩基配列)の数を意味している。
標的の塩基配列とは、少なくともプライマー領域の塩基配列が決まっているものを指し、特に、塩基配列の全長が定められているものを特定の塩基配列とも呼称する。
特定の数とは、核酸(塩基配列)の数のうち、標的の核酸(塩基配列)の数が一定以上の精度で特定されていることを意味する。
すなわち、実際に充填部位に含まれている標的の核酸(塩基配列)の数として既知ということができる。つまり、本願における特定コピー数は、従来の系列希釈により得られる所定の数(算出推定値)よりも、数としての精度、信頼性が高く、特に、1,000以下の極少量領域であってもポアソン分布によらない制御された値となる。制御された値は、概ね、不確かさを表す変動係数CVが平均特定コピー数xに対し、CV<1/√xもしくはCV≦20%のどちらかの値の大きさの中に収まっていることが好ましい。それゆえ、当該特定コピー数の標的の核酸(塩基配列)を含む充填部位を有するデバイスを用いることで、従来よりも正確に標的の核酸(塩基配列)を有する試料の定性的、定量的な検査を行うことが可能となる。
なお、ここで標的の塩基配列ごとのコピーの数とその配列を有する核酸の分子数とが一致する場合には、「特定コピー数」は、「分子数」が対応付けられる場合もある。
具体的には、例えば、ノロウイルスの場合は、ウイルスの個数=1なら核酸分子数=1、コピー数=1で、GI期の酵母の場合は、酵母数=1なら核酸分子数(同一の染色体数)=1、コピー数=1で、G0/GI期のヒト細胞の場合は、ヒト細胞数=1なら核酸分子数(同一の染色体数)=2、コピー数=2である。
さらに、標的の塩基配列を2箇所に導入したGI期の酵母の場合は、酵母数=1なら核酸分子数(同一の染色体数)=1、コピー数=2となる。
また、本発明においては、核酸の特定コピー数は、核酸の所定数又は絶対数と称することもある。
核酸の特定コピー数は、1(コピー)以上1,000(コピー)以下が好ましく、100(コピー)以下が好ましく、20(コピー)以下がより好ましく、10(コピー)以下がさらに好ましい。
核酸の特定コピー数は、異なる2種類以上の整数であることが好ましい。
核酸の特定コピー数の組み合わせとしては、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10の場合、1、3、5、7、9の場合、2、4、6、8、10の場合などが挙げられる。
また、核酸の特定コピー数の組み合わせは、例えば、1、10、100、1,000の4水準の場合、1、10、50、100、500としてもよい。複数の異なる特定コピー数の組み合わせによる本発明の核酸解析方法におけるデバイスを用いて、検量線の作成を行うことができる。
複数の異なる特定コピー数の核酸を含む充填部位は同一であってもよいし、異なっていてもよい。ただし、核酸を含む充填部位が複数存在する場合には、各充填部位に同一の解析対象核酸を添加する必要がある。
A specific copy number means the number of target or specific nucleic acids (or base sequences) in the standard nucleic acid contained in the filling site.
The target base sequence refers to at least the base sequence of the primer region that has been determined, and in particular, the base sequence of which the full length has been determined is also referred to as a specific base sequence.
A specific number means that the number of target nucleic acids (base sequences) among the number of nucleic acids (base sequences) is specified with a certain or more accuracy.
That is, it can be said that it is known as the number of target nucleic acids (base sequences) actually contained in the filling site. That is, the specific copy number in the present application has higher accuracy and reliability as a number than the predetermined number (calculated estimated value) obtained by conventional serial dilution, is also a controlled value independent of the Poisson distribution. The controlled value is that the coefficient of variation CV, which represents the uncertainty, falls within the magnitude of either CV < 1/√x or CV ≤ 20% with respect to the average specific copy number x. is preferred. Therefore, by using a device having a filling site containing the specific copy number of the target nucleic acid (base sequence), the sample having the target nucleic acid (base sequence) can be tested more accurately than before qualitatively and quantitatively. It is possible to do
Here, when the number of copies for each base sequence of the target and the number of molecules of the nucleic acid having that sequence match, the "specific number of copies" may be associated with the "number of molecules".
Specifically, for example, in the case of norovirus, if the number of viruses = 1, the number of nucleic acid molecules = 1 and the number of copies = 1. In the case of yeast in the GI stage, if the number of yeast = 1, the number of nucleic acid molecules (same chromosome number) = 1, copy number = 1, and in the case of G0/GI phase human cells, if the human cell number = 1, then the nucleic acid molecule number (identical chromosome number) = 2, copy number = 2.
Furthermore, in the case of yeast in the GI stage into which the target base sequence has been introduced at two sites, if the number of yeast = 1, the number of nucleic acid molecules (the number of identical chromosomes) = 1 and the number of copies = 2.
In addition, in the present invention, the specific copy number of a nucleic acid is also referred to as the predetermined number or absolute number of the nucleic acid.
The specific copy number of the nucleic acid is preferably 1 (copy) or more and 1,000 (copy) or less, preferably 100 (copy) or less, more preferably 20 (copy) or less, and even more preferably 10 (copy) or less.
The specific copy number of a nucleic acid is preferably two or more different integers.
Combinations of specific copy numbers of nucleic acids include, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8, 10 and the like.
Further, the combination of specific copy numbers of nucleic acids may be, for example, 1, 10, 50, 100, and 500 in the case of four levels of 1, 10, 100, and 1,000. A calibration curve can be prepared using the device in the nucleic acid analysis method of the present invention that combines a plurality of different specific copy numbers.
Filling sites containing multiple different specific copy numbers of nucleic acid may be the same or different. However, when there are a plurality of filling sites containing nucleic acids, it is necessary to add the same nucleic acid to be analyzed to each filling site.

なお、ライブラリー調製工程にて調製したライブラリーを、特定コピー数の標準核酸を有するデバイスに配する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ライブラリーの系列希釈によって作製された複数水準の溶液・分散液を規定量充填するか、前記微小領域内の核酸分子数が既知である微小領域及び担体の個数計測に基づいて充填することが好ましいい。これらの選択は、各水準に求められる充填精度や充填時間によって最良の方法を選択することが好ましい。各充填部位に値付けられる不確かさは、前述の充填方法や系列希釈の作製方法によって適切に算出されることが好ましい。 The method of disposing the library prepared in the library preparation step in a device having a specific number of copies of the standard nucleic acid is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. It is preferable to fill a specified amount of multiple levels of solutions/dispersions prepared by serial dilution of the above, or to fill based on counting the number of microregions and carriers in which the number of nucleic acid molecules in the microregions is known. . For these selections, it is preferable to select the best method according to the filling accuracy and filling time required for each level. The uncertainty assigned to each filling site is preferably calculated appropriately by the above-described filling method or serial dilution preparation method.

核酸の特定コピー数に関する情報としては、デバイスにおける核酸に関わる情報であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、不確かさの情報、後述する担体の情報、核酸の情報などが挙げられる。 The information on the specific copy number of the nucleic acid is not particularly limited as long as it is information on the nucleic acid in the device, and can be appropriately selected according to the purpose. information, etc.

「不確かさ」とは、「測定の結果に付随した、合理的に測定量に結びつけられ得る値のばらつきを特徴づけるパラメータ」であるとISO/IEC Guide99:2007[国際計量計測用語-基本及び一般概念並びに関連用語(VIM)]に定義されている。
ここで、「合理的に測定量に結びつけられ得る値」とは、測定量の真の値の候補を意味する。即ち、不確かさとは、測定対象の製造に係る操作、機器などに起因する測定結果のばらつきの情報を意味する。不確かさが大きいほど、測定結果として予想されるばらつきが大きくなる。
不確かさとしては、例えば、測定結果から得られる標準偏差であってもよく、真の値が所定の確率以上で含まれている値の幅として表す信頼水準の半分の値としてもよい。
不確かさを算出する方法としては、Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(GUM:ISO/IEC Guide98-3)、及びJapan Accreditation Board Note 10 試験における測定の不確かさに関するガイドラインなどに基づき算出することができる。不確かさを算出する方法としては、例えば、測定値などの統計を用いたタイプA評価法と、校正証明書、製造者の仕様書、公表されている情報などから得られる不確かさの情報を用いたタイプB評価法の2つの方法を適用することができる
不確かさは、操作及び測定などの要因から得られる不確かさを全て標準不確かさに変換することにより、同じ信頼水準で表現することができる。標準不確かさとは、測定値から得られた平均値のばらつきを示す。
不確かさを算出する方法の一例としては、例えば、不確かさを引き起こす要因を抽出し、それぞれの要因の不確かさ(標準偏差)を算出する。さらに、算出したそれぞれの要因の不確かさを平方和法により合成し、合成標準不確かさを算出する。合成標準不確かさの算出において、平方和法を用いるため、不確かさを引き起こす要因の中で不確かさが十分に小さい要因については無視することができる。
ISO/IEC Guide 99:2007 [International metrological terminology-basic and general Concept and Related Terms (VIM)].
Here, "a value that can reasonably be associated with a measurand" means a candidate for the true value of the measurand. In other words, uncertainty means information about variations in measurement results due to operations, equipment, and the like involved in manufacturing the object to be measured. The greater the uncertainty, the greater the expected variability of the measurement results.
The uncertainty may be, for example, the standard deviation obtained from the measurement results, or may be half the confidence level expressed as the range of values in which the true value is included with a predetermined probability or more.
Uncertainty can be calculated based on the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM: ISO/IEC Guide 98-3), and the Japan Accreditation Board Note 10 Guideline on Uncertainty of Measurement in Tests. . Methods for calculating uncertainty include, for example, the Type A evaluation method using statistics such as measured values, and uncertainty information obtained from calibration certificates, manufacturer's specifications, published information, etc. Uncertainty can be expressed with the same level of confidence by converting all uncertainties derived from factors such as operation and measurement into standard uncertainties. . Standard uncertainty refers to the scatter of the mean value obtained from the measurements.
As an example of a method of calculating uncertainty, for example, factors causing uncertainty are extracted and the uncertainty (standard deviation) of each factor is calculated. Furthermore, the calculated uncertainty of each factor is combined by the sum of squares method to calculate the combined standard uncertainty. Since the sum of squares method is used to calculate the combined standard uncertainty, factors with sufficiently small uncertainty among the factors that cause uncertainty can be ignored.

さらに、本発明のデバイスにおいては、不確かさの情報としては、充填部位内に充填される核酸の変動係数を用いてもよい。
変動係数とは、核酸を凹部に充填する際に生じる各凹部に充填される核酸数のばらつきの相対値を意味する。即ち、変動係数とは、凹部に充填した核酸の数の充填精度を意味する。変動係数とは、標準偏差σを核酸の数の平均値xで除した値である。ここでは、標準偏差σを核酸の数の平均コピー数(平均充填コピー数)xで除した値を変動係数CVとすると、下記式1の関係式になる。
Furthermore, in the device of the present invention, the coefficient of variation of the nucleic acid loaded into the loading site may be used as uncertainty information.
The coefficient of variation means the relative value of the variation in the number of nucleic acids filled in each recess that occurs when nucleic acids are filled into the recesses. That is, the coefficient of variation means the filling accuracy of the number of nucleic acids filled in the recesses. The coefficient of variation is a value obtained by dividing the standard deviation σ by the average x of the number of nucleic acids. Here, if the coefficient of variation CV is the value obtained by dividing the standard deviation σ by the average number of copies of the number of nucleic acids (average number of filled copies) x, the relational expression of Equation 1 below is obtained.

一般的に、核酸は分散液中でポアソン分布のランダムな分布状態を取っている。そのため、段階希釈法、即ち、ポアソン分布におけるランダムな分布状態では、標準偏差σは、核酸の数の平均コピー数xと下記式2の関係式を満たすとみなすことができる。これより、核酸の分散液を段階希釈法により希釈した場合、標準偏差σと核酸の数の平均コピー数xとから核酸の数の平均コピー数xの変動係数CV(CV値)を、上記式1及び式2から導出された下記式3を用いて求めると、表1及び図23に示すようになる。なお、ポアソン分布に基づくばらつきを持ったコピー数の変動係数のCV値は図23から求めることができる。 In general, nucleic acids are randomly distributed in a Poisson distribution in a dispersion. Therefore, in the serial dilution method, that is, in the state of random distribution in the Poisson distribution, the standard deviation σ can be considered to satisfy the relational expression of the following formula 2 with the average copy number x of the number of nucleic acids. From this, when the nucleic acid dispersion is diluted by the serial dilution method, the coefficient of variation CV (CV value) of the average number of nucleic acid copies x is calculated from the standard deviation σ and the average copy number x of the number of nucleic acids by the above formula. 3 derived from 1 and 2, the results are shown in Table 1 and FIG. Note that the CV value of the copy number variation coefficient having variation based on the Poisson distribution can be obtained from FIG.

Figure 0007317311000004
Figure 0007317311000004

表1及び図23の結果から、例えば、充填部位に100(コピー数)の核酸を段階希釈法により充填する場合には、最終的に反応溶液中に充填される標準核酸(塩基配列)の平均コピー数はその他の精度を無視しても、少なくとも10%の変動係数(CV値)を持つことがわかる。 From the results of Table 1 and FIG. 23, for example, when 100 (copy number) nucleic acids are filled in the filling site by a serial dilution method, the average of the standard nucleic acid (base sequence) finally filled in the reaction solution It can be seen that the copy number has a coefficient of variation (CV value) of at least 10%, ignoring other accuracies.

核酸の特定コピー数としては、変動係数のCV値と、核酸の平均特定コピー数xとが、次式、CV<1/√xを満たすことが好ましく、CV<1/2√xを満たすことがより好ましい。 As the specific copy number of the nucleic acid, the CV value of the coefficient of variation and the average specific copy number x of the nucleic acid preferably satisfy the following formula, CV < 1/√x, and CV < 1/2 √x. is more preferred.

不確かさの情報としては、核酸を含むウェルが複数存在し、充填部位に含まれる核酸の特定コピー数に基づく、デバイス全体としての不確かさの情報を有することが好ましい。 As for the uncertainty information, it is preferable to have uncertainty information for the device as a whole, based on the specific number of copies of the nucleic acid contained in the filling sites, where there are multiple wells containing the nucleic acid.

不確かさを引き起こす要因としてはいくつか考えられ、例えば、目的の核酸を細胞に導入して当該細胞を計数及び分注して作製する場合には、細胞内の核酸の数、細胞をデバイスに配置する手段(インクジェット装置、又はその装置の動作のタイミングなどの装置における各部位の動作による結果を含む。)、細胞がデバイスの適切な位置に配置された頻度、細胞が細胞懸濁液中で破壊されることにより核酸が細胞懸濁液中に混入することによるコンタミネーション(夾雑物の混入、以下、「コンタミ」と記載することがある)などが挙げられる。 There are several factors that cause uncertainty. (including the inkjet device, or the results of the operation of each part of the device such as the timing of the operation of the device), the frequency with which the cells are placed in the proper position of the device, the cell breakage in the cell suspension. Contamination (contamination of contaminants, hereinafter sometimes referred to as "contamination") due to contamination of the cell suspension with nucleic acids due to the addition of the cell suspension.

核酸の情報としては、例えば、核酸の数に関する情報としては、デバイスに含まれる核酸の数の不確かさの情報などが挙げられる。 Information on nucleic acids includes, for example, information on the number of nucleic acids, including information on the uncertainty of the number of nucleic acids contained in the device.

<充填部位>
充填部位は、その形状、数、容積、材質、色などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。充填部位は、ウェルと同義と扱われることもある。
充填部位の形状としては、核酸などを配することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平底、丸底、U底、V底等の凹部、基板上の区画などが挙げられる。充填部位の形状としては、一般的なサーマルサイクラーの金型の形状に一致することが好ましい。
充填部位の数は、少なくとも1つであり、2以上の複数であることが好ましく、5以上がより好ましく、50以上が更に好ましい。
充填部位の数が1つであるものとしては、例えば、PCRチューブなどが挙げられる。
充填部位の数が2以上であるものとしては、例えば、マルチウェルプレートが好適に用いられる。
マルチウェルプレートとしては、例えば、24、48、96、384、又は1,536のウェルプレートが挙げられる。
充填部位の容積としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、一般的な核酸検査装置に用いられる試料量を考慮すると、1μL以上1,000μL以下が好ましい。
充填部位の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
充填部位の色としては、例えば、透明、半透明、着色、完全遮光などが挙げられる。
充填部位の濡れ性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、撥水性であることが好ましい。充填部位の濡れ性が、撥水性であると、充填部位内壁への核酸の吸着を低減化できる。また、充填部位の濡れ性が、撥水性であると、充填部位内の核酸及びプライマー、増幅試薬を溶液状態で移動することができる。
充填部位内壁の撥水化の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ふっ素系樹脂被膜を形成する方法、ふっ素プラズマ処理、エンボス加工が挙げられる。特に、接触角が100°以上となる撥水化処理を施すことで、液体の取りこぼしによる核酸の減少及び不確かさ(又は変動係数)の増大のリスクを抑えることができる。
<Filling part>
There are no particular restrictions on the shape, number, volume, material, color, etc. of the filling sites, and they can be appropriately selected according to the purpose. A fill site is sometimes treated synonymously with a well.
The shape of the filling site is not particularly limited as long as nucleic acid or the like can be placed thereon, and can be appropriately selected according to the purpose. divisions, etc. The shape of the filling site preferably matches the shape of a mold for a general thermal cycler.
The number of filling sites is at least one, preferably two or more, more preferably five or more, and still more preferably fifty or more.
For example, a PCR tube or the like can be given as an example of a tube having one filling site.
A multi-well plate, for example, is suitably used as one having two or more filling sites.
Multiwell plates include, for example, 24, 48, 96, 384, or 1,536 well plates.
The volume of the filling site is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Considering the sample volume used in a general nucleic acid testing apparatus, for example, it is preferably 1 μL or more and 1,000 μL or less.
The material of the filling portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. mentioned.
Examples of the color of the filling site include transparent, translucent, colored, and completely shaded.
The wettability of the filled portion is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, it is preferably water repellent. When the wettability of the filling site is water repellent, adsorption of nucleic acid to the inner wall of the filling site can be reduced. In addition, when the wettability of the filling site is water repellent, the nucleic acid, primer, and amplification reagent in the filling site can move in a solution state.
The method for imparting water repellency to the inner wall of the filling portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. In particular, by applying a water-repellent treatment that provides a contact angle of 100° or more, it is possible to reduce the risk of a decrease in nucleic acids and an increase in uncertainty (or coefficient of variation) due to spillage of the liquid.

<基材>
デバイスは、充填部位が基材に設けられたプレート状のものが好ましいが、8連チューブ等の連結タイプのウェルチューブ、連結されていないウェルを組合せたものであってもよい。
基材としては、その材質、形状、大きさ、構造などについて特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体、セラミックス、金属、ガラス、石英ガラス、プラスチックスなどが挙げられる。これらの中でも、プラスチックスが好ましい。
プラスチックスとしては、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ふっ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。
基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、板状、プレート状などが好ましい。
基材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単層構造であっても複数層構造であっても構わない。
<Base material>
The device is preferably plate-shaped with filling sites provided on a substrate, but may be a combination of connected well tubes such as octet tubes and unconnected wells.
The material, shape, size, structure, etc. of the substrate are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
The material of the substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include semiconductors, ceramics, metals, glass, quartz glass, and plastics. Among these, plastics are preferred.
Examples of plastics include polystyrene, polypropylene, polyethylene, fluorine resin, acrylic resin, polycarbonate, polyurethane, polyvinyl chloride, and polyethylene terephthalate.
The shape of the substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The structure of the base material is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, it may be a single layer structure or a multi-layer structure.

<識別手段>
デバイスは、核酸の特定コピー数及びその不確かさの情報を識別可能な識別手段を有することが好ましい。
識別手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メモリ、ICチップ、バーコード、QRコード(登録商標)、Radio Frequency Identifier(以下、「RFID」とも称することがある)、色分け、印刷などが挙げられる。
識別手段を設ける位置及び識別手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
識別手段に記憶させる情報としては、核酸の特定コピー数及びその不確かさの情報以外にも、例えば、分析結果(活性値、発光強度等)、核酸の数(例えば、細胞の数)、細胞の生死、特定塩基配列のコピー数、複数の充填部位のうちどの充填部位に核酸が充填されているのか、核酸の種類、測定日時、測定者の氏名などが挙げられる。
識別手段に記憶された情報は、各種読取手段を用いて読み取ることができ、例えば、識別手段がバーコードであれば読取手段としてバーコードリーダーが用いられる。
<Identification Means>
Preferably, the device has identification means capable of identifying the specific copy number of the nucleic acid and the uncertainty information thereof.
The identification means is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. ), color coding, printing, etc.
The positions at which the identification means are provided and the number of identification means are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
Information to be stored in the identification means includes, in addition to information on the specific copy number of nucleic acid and its uncertainty, for example, analysis results (activity value, luminescence intensity, etc.), number of nucleic acids (e.g., number of cells), number of cells Life and death, the number of copies of a specific nucleotide sequence, which filling site of a plurality of filling sites is filled with nucleic acid, the type of nucleic acid, the date and time of measurement, the name of the measurer, and the like.
Information stored in the identification means can be read using various reading means. For example, if the identification means is a barcode, a barcode reader is used as the reading means.

識別手段に情報を書き込む方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、手入力、充填部位に核酸を分注する際に核酸の個数を計数する液滴形成装置から直接データを書き込む方法、サーバに保存されているデータの転送、クラウドに保存されているデータの転送などが挙げられる。 The method of writing information in the identification means is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include a method of writing data directly from the device, transfer of data stored in a server, transfer of data stored in the cloud, and the like.

<その他の部材>
その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、密閉部材などが挙げられる。
<Other parts>
The other member is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a sealing member.

-密閉部材-
デバイスは、充填部位への異物混入は充填物の流出などを防ぐために、密閉部材を有することが好ましい。
密閉部材としては、少なくとも1つの充填部位を密閉可能であり、1つ1つの充填部位を個別に密閉乃至開封できるように、切り取り線により切り離し可能に構成することが好ましい。
密閉部材の形状としては、充填部位内壁径と一致するキャップ状、又はウェル開口部を被覆するフィルム状であることが好ましい。
密閉部材の材質としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
密閉部材としては、全ての充填部位を一度に密閉可能なフィルム状であることが好ましい。また、使用者の誤使用を低減化できるように再開封が必要な充填部位と不必要な充填部位との接着強度が異なるように構成されていることが好ましい。
-sealing member-
The device preferably has a sealing member to prevent contamination of the filling site, leakage of the filling material, and the like.
It is preferable that the sealing member is configured to be capable of sealing at least one filling site and to be separable by a perforation line so that each filling site can be individually sealed or unsealed.
As for the shape of the sealing member, it is preferable to have a cap-like shape that matches the inner wall diameter of the filling site, or a film-like shape that covers the well opening.
Examples of materials for the sealing member include polyolefin resin, polyester resin, polystyrene resin, and polyamide resin.
The sealing member is preferably in the form of a film that can seal all the filled portions at once. In addition, it is preferable that the adhesive strength is different between a filling portion that requires re-opening and an unnecessary filling portion so that misuse by the user can be reduced.

前記充填部位は、プライマー及び増幅試薬の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
プライマーは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)において、鋳型DNAに特異的な18塩基~30塩基の相補的塩基配列を持つ合成オリゴヌクレオチドであり、増幅したい領域を挟むようにフォワードプライマーとリバースプライマーとの2か所(一対)設定される。
増幅試薬としては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)において、例えば、酵素としてDNAポリメラーゼ、基質として4種の塩基(dGTP、dCTP、dATP、dTTP)、Mg2+(2mMの塩化マグネシウム)、最適pH(pH7.5~9.5)を保持するバッファーなどが挙げられる。
The filling site preferably contains at least one of primers and amplification reagents.
Primers are synthetic oligonucleotides having 18 to 30 base complementary base sequences specific to the template DNA in the polymerase chain reaction (PCR). One place (pair) is set.
Examples of amplification reagents in polymerase chain reaction (PCR) include DNA polymerase as an enzyme, four types of bases (dGTP, dCTP, dATP, dTTP) as substrates, Mg 2+ (2 mM magnesium chloride), and optimum pH (pH 7.0). 5 to 9.5), and the like.

デバイスは、核酸が0コピーのネガティブコントロールの充填部位、核酸が10コピー以上のポジティブコントロールの充填部位を有していることが好ましい。
ネガティブコントロールで検出が検知されたとき、及びポジティブコントロールで不検出が検知されたときは、検出系(試薬や装置)に異常があることが示唆される。ネガティブコントロール及びポジティブコントロールを設けておくことにより、問題が生じたときにユーザーは直ちにそれに気づくことができ、測定を中止して問題がどこにあるかの点検を行うことができる。
Preferably, the device has a negative control loading site with 0 copies of the nucleic acid and a positive control loading site with 10 or more copies of the nucleic acid.
When detection is detected in the negative control and when non-detection is detected in the positive control, it is suggested that there is an abnormality in the detection system (reagent or device). By providing a negative control and a positive control, the user can immediately notice when a problem occurs, stop the measurement, and check where the problem lies.

前記充填部位内の核酸、プライマー、及び増幅試薬の状態は、特に限定はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、溶液又は固体のいずれかの状態であってもよい。使用性の観点からは、特に、溶液状態であることが好ましい。溶液状態であると、使用者はすぐに試験に用いることができる。輸送上の観点からは、特に、固体状態であることが好ましく、乾燥状態がより好ましい。固体乾燥状態であると、分解酵素等による増幅試薬可能な試薬の分解の反応速度を低減化することができ、核酸、プライマー、及び増幅試薬の保存性を向上させることができる。
また、固体乾燥状態のデバイスの使用直前に、バッファーや水に溶解させることで、すぐに反応液として用いることができるよう、適正量の核酸、プライマー、及び増幅試薬が充填されていることが望ましい。
乾燥方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、凍結乾燥、加熱乾燥、熱風乾燥、真空乾燥、蒸気乾燥、吸引乾燥、赤外線乾燥、バレル乾燥、スピン乾燥などが挙げられる。
The states of the nucleic acids, primers, and amplification reagents in the filling site are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, they may be in either a solution or solid state. From the viewpoint of usability, it is particularly preferable to be in a solution state. Being in solution, it is ready for testing by the user. From the viewpoint of transportation, the solid state is particularly preferable, and the dry state is more preferable. In the solid dry state, the reaction rate of decomposition of reagents that can be used as amplification reagents by degrading enzymes or the like can be reduced, and the storage stability of nucleic acids, primers, and amplification reagents can be improved.
In addition, it is desirable that the solid dry device is filled with appropriate amounts of nucleic acids, primers, and amplification reagents so that it can be used immediately as a reaction solution by dissolving it in a buffer or water immediately before use. .
The drying method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. is mentioned.

ここで、図1Aは、本発明の核酸解析方法に係るデバイス(核酸試料充填容器と称することもある)1の一例を示す斜視図である。図1Bは、本発明の核酸解析方法に係るデバイス1の他の一例を示す斜視図である。図2は、図1Bのデバイス1の側面図である。デバイス1は、基材2に複数の充填部位(ウェル)3が設けられており、充填部位(ウェル)3内(充填部位(ウェル)を構成する充填部位(ウェル)壁面で囲まれる内側の空間領域)に核酸としての核酸4が特定コピー数で充填されている(核酸試料充填部位と称することもある)。このデバイス1は核酸の特定コピー数及び当該核酸の特定コピー数の不確かさの情報が関連付けられている。なお、図1B及び図2はデバイス1が、密閉部材5にて充填部位(ウェル)3の開口部が被われている例を示している。
例えば、図1B及び図2に示すように、各充填部位(ウェル)3に充填する試薬の数とその数の不確かさ(確からしさ)の情報、もしくはこれらの情報と関連付けられた情報を記憶するICチップまたはバーコード(識別手段6)が、密閉部材5と基材2との間で且つ充填部位(ウェル)の開口部以外の位置に配置されている。これは、識別手段の意図しない改変等を防止するのに好適である。
また、デバイスが識別手段を有することで、識別手段を有しない一般の充填部位(ウェル)プレートとの区別可能である。このため、取り違えを防止することが可能である。
Here, FIG. 1A is a perspective view showing an example of a device (also referred to as a nucleic acid sample filling container) 1 according to the nucleic acid analysis method of the present invention. FIG. 1B is a perspective view showing another example of the device 1 according to the nucleic acid analysis method of the present invention. FIG. 2 is a side view of the device 1 of FIG. 1B. In the device 1, a plurality of filling sites (wells) 3 are provided on a base material 2, and the inside of the filling sites (well) 3 (the inner space surrounded by the wall surfaces of the filling sites (wells) constituting the filling sites (wells) region) is filled with a specific copy number of nucleic acid 4 as a nucleic acid (sometimes referred to as a nucleic acid sample filling region). This device 1 is associated with a specific copy number of a nucleic acid and information about the uncertainty of the specific copy number of said nucleic acid. 1B and 2 show an example in which the device 1 covers the opening of the filling site (well) 3 with the sealing member 5. FIG.
For example, as shown in FIGS. 1B and 2, information on the number of reagents to be filled in each filling site (well) 3 and the uncertainty (probability) of the number, or information associated with these information is stored. An IC chip or bar code (identification means 6) is arranged between the sealing member 5 and the substrate 2 and at a position other than the opening of the filling site (well). This is suitable for preventing unintended modification of the identification means.
In addition, the device having the identification means can be distinguished from a general filling site (well) plate having no identification means. Therefore, it is possible to prevent mix-ups.

図3は、本発明の核酸解析方法に係るデバイスの核酸を充填する充填部位(ウェル)の位置の一例を示す図である。図3中の充填部位(ウェル)内の数字は核酸の特定コピー数を表す。図3中の数字が記載していない充填部位(ウェル)は試料やコントロール測定用の充填部位(ウェル)である。
図4は、本発明の核酸解析方法に係るデバイスの核酸を充填する充填部位(ウェル)の位置の他の一例を示す図である。図4中の充填部位(ウェル)内の数字は核酸の特定コピー数を表す。図4中の数字が記載していない充填部位(ウェル)は試料やコントロール測定用の充填部位(ウェル)である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of positions of filling sites (wells) for filling nucleic acids in a device according to the nucleic acid analysis method of the present invention. The numbers within the filling sites (wells) in FIG. 3 represent the specific copy number of the nucleic acid. Filling sites (wells) not numbered in FIG. 3 are filling sites (wells) for sample and control measurements.
FIG. 4 is a diagram showing another example of positions of filling sites (wells) for filling nucleic acids in the device according to the nucleic acid analysis method of the present invention. The numbers within the filling sites (wells) in FIG. 4 represent the specific copy number of the nucleic acid. Filling sites (wells) not numbered in FIG. 4 are filling sites (wells) for sample and control measurements.

-核酸-
核酸とは、プリン又はピリミジンから導かれる含窒素塩基、糖、及びリン酸が規則的に結合した高分子の有機化合物を意味し、核酸の断片、あるいはこれら核酸又はその断片のアナログなども含まれる。
核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、DNA、RNA、cDNAなどが挙げられる。
-nucleic acid-
Nucleic acid means a macromolecular organic compound in which nitrogen-containing bases derived from purines or pyrimidines, sugars, and phosphoric acids are regularly bound, and also includes fragments of nucleic acids, analogs of these nucleic acids or fragments thereof, and the like. .
Nucleic acids are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include DNA, RNA, cDNA and the like.

核酸又は核酸断片としては、生物から得られる天然物又はそれらの加工物であってもよく、また、遺伝子組換技術を利用して製造されたもの、化学的に合成された人工合成核酸などでもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。人工合成核酸とすることにより、不純物が少なくなり、低分子化することが可能となるため、初期反応効率を向上させることができる。
なお、人工合成核酸としては、天然に存在するDNA又はRNAと同様の構成成分(塩基、デオキシリボース、リン酸)からなる核酸を人工的に合成した核酸を意味する。人工合成核酸としては、例えば、タンパク質をコードする塩基配列を有する核酸に限らず、任意の塩基配列を有する核酸を含む。
The nucleic acid or nucleic acid fragment may be a natural product obtained from an organism or a processed product thereof, a product produced using genetic recombination technology, or an artificial synthetic nucleic acid chemically synthesized. good. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. By using an artificially synthesized nucleic acid, impurities can be reduced and the molecular weight can be reduced, so that the initial reaction efficiency can be improved.
The term "artificially synthesized nucleic acid" refers to a nucleic acid obtained by artificially synthesizing a nucleic acid composed of components (bases, deoxyribose, phosphoric acid) similar to those of naturally occurring DNA or RNA. Artificially synthesized nucleic acids include, for example, not only nucleic acids having base sequences encoding proteins, but also nucleic acids having arbitrary base sequences.

核酸又は核酸断片のアナログとしては、核酸又は核酸断片に非核酸成分を結合させたもの、核酸又は核酸断片を蛍光色素や同位元素等の標識剤で標識したもの(例えば、蛍光色素や放射線同位体で標識されたプライマーやプローブ)、核酸又は核酸断片を構成するヌクレオチドの一部の化学構造を変化させた人工核酸(例えば、PNA、BNA、LNAなど)。 Nucleic acid or nucleic acid fragment analogs include nucleic acids or nucleic acid fragments bound to non-nucleic acid components, and nucleic acids or nucleic acid fragments labeled with fluorescent dyes, isotopes, and other labeling agents (e.g., fluorescent dyes, radioactive isotopes, primers and probes labeled with ), and artificial nucleic acids (eg, PNA, BNA, LNA, etc.) in which the chemical structure of some of the nucleotides constituting the nucleic acid or nucleic acid fragment is changed.

核酸の形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二本鎖核酸、一本鎖核酸、部分的に二本鎖又は一本鎖核酸などが挙げられ、環状又は直鎖状のプラスミドも使用することができる。
また、核酸は修飾又は変異されていてもよい。
The form of the nucleic acid is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include double-stranded nucleic acids, single-stranded nucleic acids, partially double-stranded or single-stranded nucleic acids, Circular or linear plasmids can also be used.
Nucleic acids may also be modified or mutated.

核酸は、標的の塩基配列を有することが好ましい。
標的の塩基配列としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、感染症検査に用いられる塩基配列、自然界には存在しない非天然の塩基配列、動物細胞由来の塩基配列、植物細胞由来の塩基配列、真菌の細胞由来の塩基配列、細菌由来の塩基配列、ウイルス由来の塩基配列などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
非天然の塩基配列を用いる場合、GC含有率が標的の塩基配列の30%以上70%以下であることが好ましく、GC含量が一定であることが好ましい(例えば、配列番号6など参照)。
標的の塩基配列の塩基長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、20塩基対(又はmer)以上10,000塩基対(又はmer)以下の塩基長などが挙げられる。
感染症検査に用いられる塩基配列を用いる場合、その感染症特有の塩基配列を含んでいれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、公定法や通知法で指定されている塩基配列を含んでいることが好ましい。
The nucleic acid preferably has a target base sequence.
The target nucleotide sequence is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. sequences, plant cell-derived base sequences, fungal cell-derived base sequences, bacterium-derived base sequences, virus-derived base sequences, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
When a non-natural base sequence is used, the GC content is preferably 30% or more and 70% or less of the target base sequence, and the GC content is preferably constant (see, for example, SEQ ID NO: 6).
The base length of the target base sequence is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. is mentioned.
When using a nucleotide sequence used for infectious disease testing, there is no particular restriction as long as it contains a nucleotide sequence specific to that infectious disease, and it can be selected as appropriate according to the purpose. It preferably contains a nucleotide sequence that is

核酸としては、使用する細胞由来の核酸であってもよく、遺伝子導入により導入された核酸であってもよい。核酸として、遺伝子導入により導入された核酸、及びプラスミドを使用する場合は、1細胞に1コピーの核酸が導入されていることを確認することが好ましい。1コピーの核酸が導入されていることの確認方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シーケンサ、PCR法、サザンブロット法などを用いて確認することができる。 The nucleic acid may be a nucleic acid derived from the cells used, or a nucleic acid introduced by gene transfer. When a nucleic acid introduced by gene transfer or a plasmid is used as the nucleic acid, it is preferable to confirm that one copy of the nucleic acid has been introduced into one cell. The method for confirming that one copy of the nucleic acid has been introduced is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. can.

遺伝子導入により導入される標的の塩基配列を有する核酸の種類は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。なお、遺伝子導入により導入される核酸の数が1種類の場合にも、目的に応じてタンデムに同様の塩基配列を導入してもよい。 The type of nucleic acid having a target base sequence to be introduced by gene transfer may be one type or two or more types. Even when the number of nucleic acids to be introduced by gene introduction is one, similar base sequences may be introduced in tandem depending on the purpose.

遺伝子導入の方法としては、特定の核酸配列が狙いの場所に狙いのコピー数導入できれば特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、相同組換え、CRISPR/Cas9、CRISPR/Cpf1、TALEN、Zinc finger nuclease、Flip-in、Jump-inなどが挙げられる。これらの中でも、酵母菌の場合は、効率の高さ、及び制御のしやすさの点から、相同組換えが好ましい。 The method of gene introduction is not particularly limited as long as the target copy number of a specific nucleic acid sequence can be introduced into the target location, and can be appropriately selected according to the purpose. Cpf1, TALEN, zinc finger nuclease, Flip-in, Jump-in and the like. Among these, in the case of yeast, homologous recombination is preferable from the viewpoint of high efficiency and ease of control.

-担体-
核酸は、担体に担持された状態で扱われることが好ましい。なお、核酸が核酸である場合には、核酸が粒子形状をした担体(担体粒子)に担持(より好ましくは内包)されている態様などが好ましい。
担体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、細胞、樹脂、リポソーム、マイクロカプセル、金属粒子、磁性粒子、セラミック粒子、高分子粒子、タンパク質粒子などが挙げられる。
-Carrier-
Nucleic acids are preferably handled while being carried on a carrier. When the nucleic acid is a nucleic acid, it is preferable that the nucleic acid is supported (more preferably included) in a particle-shaped carrier (carrier particles).
The carrier is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include cells, resins, liposomes, microcapsules, metal particles, magnetic particles, ceramic particles, polymer particles, protein particles and the like. .

--細胞--
細胞は、核酸(例えば、核酸)を有し、生物体を形成する構造的及び機能的単位を意味する。
細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--cell--
Cells refer to structural and functional units that contain nucleic acids (eg, nucleic acids) and form an organism.
Cells are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, all cells can be used regardless of whether they are eukaryotic cells, prokaryotic cells, multicellular biological cells, or unicellular biological cells. . These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

真核細胞としては、特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌、藻類、原生動物などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞、真菌が好ましい。 Eukaryotic cells are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include animal cells, insect cells, plant cells, fungi, algae, and protozoa. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, animal cells and fungi are preferred.

接着性細胞としては、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、組織や器官から直接採取した初代細胞を何代か継代させたものでもよく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。 Adhesive cells may be primary cells directly collected from a tissue or organ, or primary cells directly collected from a tissue or organ that have been subcultured for several generations. Examples include differentiated cells and undifferentiated cells.

分化した細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞;星細胞;クッパー細胞;血管内皮細胞;類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞;繊維芽細胞;骨芽細胞;砕骨細胞;歯根膜由来細胞;表皮角化細胞等の表皮細胞;気管上皮細胞;消化管上皮細胞;子宮頸部上皮細胞;角膜上皮細胞等の上皮細胞;乳腺細胞;ペリサイト;平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞;腎細胞;膵ランゲルハンス島細胞;末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞;軟骨細胞;骨細胞などが挙げられる。 Differentiated cells are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, hepatocytes, which are parenchymal cells of the liver; Endothelial cells such as cells; fibroblasts; osteoblasts; osteoclasts; periodontal ligament-derived cells; epidermal cells such as epidermal keratinocytes; Epithelial cells such as epithelial cells; breast cells; pericytes; muscle cells such as smooth muscle cells and myocardial cells; renal cells; .

未分化の細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞;単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞;iPS細胞などが挙げられる。 The undifferentiated cells are not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Unipotent stem cells such as vascular endothelial progenitor cells having unipotency; iPS cells and the like.

真菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カビ、酵母菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞周期を調節することができ、1倍体を使用することができる点から、酵母菌が好ましい。
細胞周期とは、細胞が増えるとき、細胞分裂が生じ、細胞分裂で生じた細胞(娘細胞)が再び細胞分裂を行う細胞(母細胞)となって新しい娘細胞を生み出す過程を意味する。
The fungus is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include molds, yeasts, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, yeast is preferable because it can regulate the cell cycle and can use a haploid.
The cell cycle means a process in which cell division occurs when cells multiply, and cells (daughter cells) produced by cell division become cells (mother cells) that undergo cell division again to produce new daughter cells.

酵母菌としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、G0/G1期に同調して同調培養され、G1期で固定されているものが好ましい。
また、酵母菌としては、例えば、細胞周期をG1期に制御するフェロモン(性ホルモン)の感受性が増加したBar-1欠損酵母が好ましい。酵母菌がBar-1欠損酵母であると、細胞周期が制御できていない酵母菌の存在比率を低くすることができるため、充填部位(ウェル)内に収容された細胞の特定の核酸の数の増加等を防ぐことができる。
The yeast is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, yeast that is synchronously cultured in synchronization with the G0/G1 phase and fixed in the G1 phase is preferred.
As the yeast, Bar-1-deficient yeast, which has increased sensitivity to pheromones (sex hormones) that regulate the cell cycle in the G1 phase, is preferred. When the yeast is Bar-1-deficient yeast, the abundance of yeast whose cell cycle is not controlled can be reduced, so the number of specific nucleic acids of cells accommodated in the filling site (well) increase can be prevented.

原核細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、真正細菌、古細菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Prokaryotic cells are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include eubacteria and archaea. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

細胞としては、死細胞が好ましい。死細胞であると、分取後に細胞分裂が起こることを防ぐことができる。
細胞としては、光を受光したときに発光可能な細胞であることが好ましい。光を受光したときに発光可能な細胞であると、細胞の数を高精度に制御して充填部位(ウェル)内に着弾させることができる。
受光とは、光を受けることを意味する。
光学センサとは、人間の目で見ることができる可視光線と、それより波長の長い近赤外線や短波長赤外線、熱赤外線領域までの光のいずれかの光をレンズで集め、対象物である細胞の形状などを画像データとして取得する受動型センサを意味する。
Dead cells are preferred as the cells. Dead cells can prevent cell division after collection.
Cells are preferably cells that can emit light when receiving light. If the cells are capable of emitting light when receiving light, it is possible to control the number of cells with high precision and land them in the filling site (well).
Receiving means receiving light.
An optical sensor uses a lens to collect visible light that can be seen by the human eye, near-infrared rays with longer wavelengths, short-wave infrared rays, and light up to the thermal infrared region, and then picks up the target cells. It means a passive sensor that acquires the shape of the object as image data.

--光を受光したときに発光可能な細胞--
光を受光したときに発光可能な細胞としては、光を受光したときに発光可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、蛍光色素によって染色された細胞、蛍光タンパク質を発現した細胞、蛍光標識抗体により標識された細胞などが挙げられる。
細胞における蛍光色素による染色部位、蛍光タンパク質の発現部位、又は蛍光標識抗体による標識部位としては、特に制限はなく、細胞全体、細胞核、細胞膜などが挙げられる。
--Cells that can emit light upon receiving light--
Cells that can emit light when receiving light are not particularly limited as long as they can emit light when receiving light, and can be appropriately selected depending on the purpose. Protein-expressing cells, cells labeled with fluorescent-labeled antibodies, and the like are included.
A site stained with a fluorescent dye, a site expressing a fluorescent protein, or a site labeled with a fluorescent-labeled antibody in a cell is not particularly limited, and includes whole cells, cell nuclei, cell membranes, and the like.

--蛍光色素--
蛍光色素としては、例えば、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、フルオレセイン類、アゾ類、ローダミン類が好ましく、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン6G、ローダミンB、ローダミン123がより好ましい。
--Fluorescent dye--
Examples of fluorescent dyes include fluoresceins, azos, rhodamines, coumarins, pyrenes, cyanines and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, fluoresceins, azos, and rhodamines are preferred, and eosin, Evans blue, trypan blue, rhodamine 6G, rhodamine B, and rhodamine 123 are more preferred.

蛍光色素としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、商品名:EosinY(和光純薬工業株式会社製)、商品名:エバンスブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:トリパンブルー(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン6G(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミンB(和光純薬工業株式会社製)、商品名:ローダミン123(和光純薬工業株式会社製)などが挙げられる。 Commercially available products can be used as fluorescent dyes, and commercial products include, for example, trade name: EosinY (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), trade name: Evans Blue (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), commercial products Name: Trypan Blue (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Trade Name: Rhodamine 6G (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Trade Name: Rhodamine B (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Trade Name: Rhodamine 123 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

--蛍光タンパク質--
蛍光タンパク質としては、例えば、Sirius、EBFP、ECFP、mTurquoise、TagCFP、AmCyan、mTFP1、MidoriishiCyan、CFP、TurboGFP、AcGFP、TagGFP、Azami-Green、ZsGreen、EmGFP、EGFP、GFP2、HyPer、TagYFP、EYFP、Venus、YFP、PhiYFP、PhiYFP-m、TurboYFP、ZsYellow、mBanana、KusabiraOrange、mOrange、TurboRFP、DsRed-Express、DsRed2、TagRFP、DsRed-Monomer、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRFP1、JRed、KillerRed、mCherry、mPlum、PS-CFP、Dendra2、Kaede、EosFP、KikumeGRなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--fluorescent protein--
Examples of fluorescent proteins include Sirius, EBFP, ECFP, mTurquoise, TagCFP, AmCyan, mTFP1, MidoriishiCyan, CFP, TurboGFP, AcGFP, TagGFP, Azami-Green, ZsGreen, EmGFP, EGFP, GFP2, HyPer, TagYFP, EYFP , Venus , YFP, PhiYFP, PhiYFP-m, TurboYFP, ZsYellow, mBanana, KusabiraOrange, mOrange, TurboRFP, DsRed-Express, DsRed2, TagRFP, DsRed-Monomer, AsRed2, mStrawberry, Turb oFP602, mRFP1, JRed, KillerRed, mCherry, mPlum, PS - CFP, Dendra2, Kaede, EosFP, KikumeGR, etc. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

--蛍光標識抗体--
蛍光標識抗体としては、蛍光標識されていれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CD4-FITC、CD8-PEなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
--Fluorescent-labeled antibody--
The fluorescently labeled antibody is not particularly limited as long as it is fluorescently labeled, and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include CD4-FITC and CD8-PE. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

細胞の体積平均粒径としては、遊離状態において、30μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、7μm以下が特に好ましい。体積平均粒径が、30μm以下であれば、インクジェット法やセルソーターなどの液滴吐出手段に好適に用いることができる。 The volume-average particle size of cells in a free state is preferably 30 μm or less, more preferably 10 μm or less, and particularly preferably 7 μm or less. If the volume average particle diameter is 30 μm or less, it can be suitably used for droplet ejection means such as an inkjet method and a cell sorter.

細胞の体積平均粒径としては、例えば、下記の測定方法で測定することができる。
作製した染色済み酵母分散液から10μL取り出してPMMA製プラスチックスライドに載せ、自動セルカウンター(商品名:Countess Automated Cell Counter、invitrogen社製)を用いることにより体積平均粒径を測定することができる。なお、細胞数も同様の測定方法により求めることができる。
The volume average particle size of cells can be measured, for example, by the following measuring method.
The volume average particle size can be measured by removing 10 μL from the prepared dyed yeast dispersion, placing it on a PMMA plastic slide, and using an automatic cell counter (trade name: Countess Automated Cell Counter, manufactured by Invitrogen). The number of cells can also be obtained by a similar measurement method.

細胞懸濁液における細胞の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5×10個/mL以上5×10個/mL以下が好ましく、5×10個/mL以上5×10個/mL以下がより好ましい。細胞数が、5×10個/mL以上5×10個/mL以下であると、吐出した液滴中に細胞を確実に含むことができる。細胞数としては、体積平均粒径の測定方法と同様にして、自動セルカウンター(商品名:Countess Automated Cell Counter、invitrogen社製)を用いて測定することができる。 The concentration of cells in the cell suspension is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose . 4 or more/mL and 5×10 7 or less/mL are more preferable. When the cell count is 5×10 4 cells/mL or more and 5×10 8 cells/mL or less, cells can be reliably included in the ejected droplet. The number of cells can be measured using an automatic cell counter (trade name: Countess Automated Cell Counter, manufactured by Invitrogen) in the same manner as the method for measuring the volume average particle diameter.

核酸を有する細胞の細胞数は、複数であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 The number of nucleic acid-bearing cells is not particularly limited as long as it is plural, and can be appropriately selected according to the purpose.

-樹脂-
樹脂としては、核酸(例えば、核酸)を担持することができれば、その材質、形状、大きさ、構造については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-resin-
The material, shape, size, and structure of the resin are not particularly limited as long as they can support nucleic acid (for example, nucleic acid), and can be appropriately selected according to the purpose.

-リポソーム-
リポソームとは、脂質分子を含む脂質二重層から形成される脂質小胞体であり、具体的には、脂質分子の疎水性基と親水性基の極性に基づいて生じる脂質二重層により外界から隔てられた空間を有する閉鎖された脂質を含む小胞体を意味する。
リポソームは、脂質を用いた脂質二重膜で形成される閉鎖小胞体であり、その閉鎖小胞の空間内に水相(内水相)を有する。内水相には、水等が含まれる。リポソームはシングルラメラ(単層ラメラ、ユニラメラ、二重層膜が一重)であっても、多層ラメラ(マルチラメラ、タマネギ状の構造をした多数の二重層膜で、個々の層は水様の層で仕切られている)であってもよい。
リポソームとしては、核酸(例えば、核酸)を内包することのできるリポソームが好ましく、その形態は特に限定されない。「内包」とは、リポソームに対して核酸が内水相および膜自体に含まれる形態をとることを意味する。例えば、膜で形成された閉鎖空間内に核酸を封入する形態、膜自体に内包する形態などが挙げられ、これらの組合せでもよい。
リポソームの大きさ(平均粒子径)は、核酸(例えば、核酸)を内包することができれば特に限定されないが、球状またはそれに近い形態をとることが好ましい。
リポソームの脂質二重層を構成する成分(膜成分)は、脂質から選ばれる。脂質として、水溶性有機溶媒及びエステル系有機溶媒の混合溶媒に溶解するものであれば任意に使用することができる。脂質として、具体的には、リン脂質、リン脂質以外の脂質、コレステロール類及びそれらの誘導体等が挙げられる。これらの成分は、単一種又は複数種の成分から構成されてよい。
-Liposomes-
Liposomes are lipid vesicles formed from lipid bilayers containing lipid molecules. means an enclosed lipid-containing endoplasmic reticulum with an open space.
A liposome is a closed endoplasmic reticulum formed of a lipid bilayer membrane using lipids, and has an aqueous phase (inner aqueous phase) within the space of the closed vesicle. The inner water phase includes water and the like. Liposomes can be single lamellar (unilamellar, unilamellar, single bilayer membrane) or multilamellar (multilamellar, many bilayer membranes with an onion-like structure, each of which is a water-like layer). partitioned).
As the liposome, a liposome capable of encapsulating nucleic acid (for example, nucleic acid) is preferable, and the form thereof is not particularly limited. “Encapsulation” means that the liposome takes a form in which the nucleic acid is contained in the internal aqueous phase and the membrane itself. For example, there are a form in which the nucleic acid is enclosed in a closed space formed by a membrane, a form in which the nucleic acid is enclosed in the membrane itself, and the like, and a combination thereof is also possible.
The size (average particle size) of the liposome is not particularly limited as long as it can encapsulate a nucleic acid (for example, nucleic acid), but it is preferably spherical or nearly spherical.
Components (membrane components) that constitute the lipid bilayer of liposomes are selected from lipids. Any lipid can be used as long as it dissolves in a mixed solvent of a water-soluble organic solvent and an ester organic solvent. Specific examples of lipids include phospholipids, lipids other than phospholipids, cholesterols, derivatives thereof, and the like. These components may consist of a single type or multiple types of components.

-マイクロカプセル-
マイクロカプセルとは、壁材と中空構造とを有する微小な粒体を意味し、中空構造に核酸(例えば、核酸)を内包することができる。
マイクロカプセルとしては、特に制限はなく、適宜目的に応じて、壁材、大きさ等を選択することができる。
マイクロカプセルの壁材としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリ尿素、ポリ尿素-ポリウレタン樹脂、尿素-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホンアミド、ポリカーボネート、ポリスルフィネート、エポキシリ、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、ゼラチンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
マイクロカプセルの大きさとしては、核酸(例えば、核酸)を内包することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
マイクロカプセルの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、in-situ法、界面重合法、コアセルベーション法などが挙げられる。
-Micro Capsules-
A microcapsule means a minute particle having a wall material and a hollow structure, and can enclose a nucleic acid (for example, a nucleic acid) in the hollow structure.
The microcapsules are not particularly limited, and the wall material, size, etc. can be appropriately selected depending on the purpose.
Examples of wall materials for microcapsules include polyurethane resins, polyurea, polyurea-polyurethane resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, polyamides, polyesters, polysulfonamides, polycarbonates, polysulfinates, epoxies, acrylic acid esters. , methacrylate, vinyl acetate, and gelatin. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The size of the microcapsules is not particularly limited as long as the nucleic acid (for example, nucleic acid) can be encapsulated, and can be appropriately selected according to the purpose.
The method for producing the microcapsules is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include in-situ method, interfacial polymerization method and coacervation method.

その他の核酸の形態としては、前述の核酸分子の溶液又は微小領域によって微小区画化された分散液であってもよい。溶液又は分散液の媒質としては、水やエタノール、DMSO、アセトン、DMFといった水溶性の溶媒であることが好ましい。微小領域としては、例えば、ドロップレット、エマルジョンなどが挙げられる。 Other forms of nucleic acid may be a solution of the aforementioned nucleic acid molecules or a dispersion micro-compartmentalized by micro-domains. The medium for the solution or dispersion is preferably water or a water-soluble solvent such as ethanol, DMSO, acetone, or DMF. Examples of minute domains include droplets and emulsions.

<デバイスの製造方法>
以下、核酸として特定の核酸を有する細胞を用いたデバイスの製造方法について説明する。
本発明の核酸解析方法に係るデバイスの製造方法は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を生成する細胞懸濁液生成工程と、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりプレートの充填部位(ウェル)内に液滴を順次着弾させる液滴着弾工程と、液滴の吐出後、かつ液滴の充填部位(ウェル)への着弾前に、前記液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する細胞数計数工程と、充填部位(ウェル)内の細胞から核酸を抽出する核酸抽出工程と、を含み、各工程の不確かさを算出する工程、出力工程、記録工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含む。
<Device manufacturing method>
A method for manufacturing a device using cells having a specific nucleic acid as the nucleic acid will be described below.
A method for manufacturing a device according to the nucleic acid analysis method of the present invention includes a cell suspension generation step of generating a cell suspension containing a plurality of cells having a specific nucleic acid and a solvent, and a cell suspension as droplets. A droplet landing step in which droplets are sequentially landed in filling sites (wells) of a plate by discharging; including a cell counting step of counting the number of cells contained by a sensor, and a nucleic acid extraction step of extracting nucleic acid from the cells in the filling site (well), a step of calculating the uncertainty of each step, an output step, and a recording It is preferable to include steps, and further include other steps as necessary.

<<細胞懸濁液生成工程>>
細胞懸濁液生成工程は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含む細胞懸濁液を生成する工程である。
溶剤とは、細胞を分散させるために用いる液体を意味する。
細胞懸濁液における懸濁とは、細胞が溶剤中に分散して存在する状態を意味する。
生成とは、作り出すことを意味する。
<<Cell suspension generation process>>
A cell suspension production step is a step of producing a cell suspension containing a plurality of cells having a specific nucleic acid and a solvent.
Solvent means the liquid used to disperse the cells.
Suspension in a cell suspension means a state in which cells are dispersed in a solvent.
Generate means to produce.

-細胞懸濁液-
細胞懸濁液は、特定の核酸を有する複数の細胞、及び溶剤を含み、添加剤を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の成分を含む。
特定の核酸を有する複数の細胞については、上述したとおりである。
-cell suspension-
A cell suspension contains a plurality of cells having a specific nucleic acid, a solvent, preferably additives, and optionally other components.
Multiple cells with specific nucleic acids are described above.

--溶剤--
溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、培養液、分離液、希釈液、緩衝液、有機物溶解液、有機溶剤、高分子ゲル溶液、コロイド分散液、電解質水溶液、無機塩水溶液、金属水溶液、及びこれらの混合液体などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水、緩衝液が好ましく、水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、Tris-EDTA緩衝液(TE)がより好ましい。
--solvent--
The solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Liquids, aqueous electrolyte solutions, aqueous inorganic salt solutions, aqueous metal solutions, mixed liquids thereof, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, water and buffer solutions are preferable, and water, phosphate-buffered saline (PBS) and Tris-EDTA buffer (TE) are more preferable.

--添加剤--
添加剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、核酸、樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
--Additive--
Additives are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include surfactants, nucleic acids, resins and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

界面活性剤は、細胞同士の凝集を防止し、連続吐出安定性を向上することができる。 Surfactants can prevent aggregation of cells and improve continuous ejection stability.

界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性及び失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。 The surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ionic surfactants and nonionic surfactants. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these surfactants, nonionic surfactants are preferred because they do not denature or inactivate proteins, depending on the amount added.

イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)がより好ましい。 Examples of ionic surfactants include sodium fatty acid, potassium fatty acid, sodium alpha sulfo fatty acid ester, sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkyl sulfate, sodium alkyl ether sulfate, and sodium alpha olefin sulfonate. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, fatty acid sodium is preferred, and sodium dodecyl sulfate (SDS) is more preferred.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル(Brijシリーズ等)、オクチルフェノールエトキシレート(Triton Xシリーズ、Igepal CAシリーズ、Nonidet Pシリーズ、Nikkol OPシリーズ等)、ポリソルベート類(Tween20等のTweenシリーズなど)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。 Examples of nonionic surfactants include alkyl glycosides, alkyl polyoxyethylene ethers (Brij series, etc.), octylphenol ethoxylates (Triton X series, Igepal CA series, Nonidet P series, Nikkol OP series, etc.), polysorbates ( Tween series such as Tween 20), sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, alkylmaltoside, sucrose fatty acid ester, glycoside fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, polysorbates are preferred.

界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、細胞懸濁液全量に対して、0.001質量%以上30質量%以下が好ましい。含有量が、0.001質量%以上であると、界面活性剤の添加による効果を得ることができ、30質量%以下であると、細胞の凝集を抑制することができるため、細胞懸濁液中の核酸のコピー数を厳密に制御することができる。 The content of the surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.001% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the cell suspension. When the content is 0.001% by mass or more, the effect of addition of the surfactant can be obtained, and when it is 30% by mass or less, cell aggregation can be suppressed, so the cell suspension The copy number of nucleic acids in a can be tightly controlled.

核酸としては、検出対象の核酸の検出に影響しないものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ColE1 DNAなどが挙げられる。核酸であると、標的の塩基配列を有する核酸が、充填部位(ウェル)の壁面などに付着することを防ぐことができる。 The nucleic acid is not particularly limited as long as it does not affect the detection of the nucleic acid to be detected, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include ColE1 DNA. If it is a nucleic acid, the nucleic acid having the target base sequence can be prevented from adhering to the wall surface of the filling site (well).

樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンイミドなどが挙げられる。 The resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polyethyleneimide.

--その他の材料--
その他の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、架橋剤、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤、浸透圧調整剤、湿潤剤、分散剤などが挙げられる。
--Other Materials--
Other materials are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. mentioned.

[細胞を分散する方法]
細胞を分散する方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビーズミル等のメディア方式、超音波ホモジナイザー等の超音波方式、フレンチプレス等の圧力差を利用する方式などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから超音波方式がより好ましい。メディア方式では、解砕能力が強く、細胞膜や細胞壁を破壊する可能性やメディアがコンタミネーションとして混入することがある。
[Method for dispersing cells]
The method for dispersing cells is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. method, etc. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these methods, the ultrasonic method is more preferable because it causes little damage to cells. In the media method, the disintegration ability is strong, and the cell membrane and cell wall may be destroyed, and the media may be mixed as contamination.

[細胞のスクリーニング方法]
細胞のスクリーニング方法としては、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿式分級、セルソーター、フィルタによるスクリーニングなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、細胞へのダメージが少ないことから、セルソーター、フィルタによるスクリーニングが好ましい。
[Cell screening method]
The cell screening method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include wet classification, cell sorter, and screening using a filter. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, screening using a cell sorter or a filter is preferred because it causes little damage to cells.

細胞は、細胞の細胞周期を測定することにより、細胞懸濁液に含まれる細胞数から標的の塩基配列を有する核酸の数を推定することが好ましい。
細胞周期を測定するとは、細胞分裂による細胞数を数値化することを意味する。
核酸の数を推定するとは、細胞数から、核酸のコピー数を求めることを意味する。
It is preferable to estimate the number of nucleic acids having the target base sequence from the number of cells contained in the cell suspension by measuring the cell cycle of the cells.
Measuring the cell cycle means quantifying the number of cells due to cell division.
Estimating the number of nucleic acids means determining the number of nucleic acid copies from the number of cells.

計数対象が細胞数ではなく標的の塩基配列が何個入っているかであってもよい。通常は、標的の塩基配列は細胞1個につき1つの領域が入っているものを選択する、あるいは遺伝子組み換えにより導入するため、標的の塩基配列の数は細胞数と等しいと考えてよい。ただし、細胞は特定の周期で細胞分裂を起こすために細胞内で核酸の複製が行われる。細胞周期は細胞の種類によって異なるが、細胞懸濁液から所定量の溶液を抜き取り複数細胞の周期を測定することによって、細胞1個中に含まれる標的の塩基配列数に対する期待値及びその不確かさを算出することが可能である。これは、例えば、核染色した細胞をフローサイトメーターによって観測することによって可能である。
不確かさとは、測定対象の製造に係る操作、機器などに起因する測定結果のばらつきの情報を意味する。
算出とは、計算して求める数値を出すことを意味する。
The object to be counted may be the number of target base sequences, not the number of cells. Usually, the target nucleotide sequence is selected to contain one region per cell or is introduced by genetic recombination, so the number of target nucleotide sequences can be considered to be equal to the number of cells. However, in order for cells to undergo cell division in a specific cycle, nucleic acid replication takes place within the cells. The cell cycle varies depending on the type of cell, but by extracting a predetermined amount of solution from the cell suspension and measuring the cycle of multiple cells, the expected value and uncertainty for the number of target base sequences contained in one cell can be calculated. This is possible, for example, by observing nuclear-stained cells with a flow cytometer.
Uncertainty means information about variations in measurement results due to operations, equipment, and the like involved in the manufacture of the object to be measured.
Calculation means to calculate and obtain a numerical value.

図5は、DNA複製済みの細胞の頻度と、蛍光強度との関係の一例を示すグラフである。図5に示すように、ヒストグラム上で標的の塩基配列の複製有無により2つのピークが現れるため、DNA複製済みの細胞がどの程度の割合で存在するかを算出することが可能である。この算出結果から1細胞中に含まれる平均的な標的の塩基配列数を算出することが可能であり、前述の細胞数計数結果に乗じることにより、標的の塩基配列の推定数を算出することが可能である。
また、細胞懸濁液を作製する前に細胞周期を制御する処理を行うことが好ましく、前述のような複製が起きる前、又は後の状態に揃えることによって、標的の塩基配列の数を細胞数からより精度良く算出することが可能になる。
FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the frequency of DNA-replicated cells and fluorescence intensity. As shown in FIG. 5, two peaks appear on the histogram depending on whether or not the target base sequence is replicated, so it is possible to calculate the percentage of cells that have undergone DNA replication. From this calculation result, it is possible to calculate the average number of target base sequences contained in one cell, and by multiplying the above-mentioned cell count result, it is possible to calculate the estimated number of target base sequences. It is possible.
In addition, it is preferable to perform a treatment to control the cell cycle before preparing the cell suspension. can be calculated more accurately from

推定する特定コピー数は、不確かさを算出することが好ましい。不確かさを算出することにより、これらの数値に基づき不確かさを分散又は標準偏差として表現して出力することが可能である。複数因子の影響を合算する場合には、一般的に用いられる標準偏差の二乗和平方根を用いることが可能である。例えば、因子として吐出した細胞数の正答率、細胞内のDNA数、吐出された細胞が充填部位(ウェル)内に着弾する着弾率などを用いることができる。これらの中で影響の大きい項目を選択して算出することもできる。 It is preferable to calculate the uncertainty of the estimated specific copy number. By calculating the uncertainty, it is possible to express the uncertainty as a variance or standard deviation based on these numerical values and output it. When summing the effects of multiple factors, it is possible to use the commonly used square root sum of squares of standard deviations. For example, it is possible to use the correct answer rate of the number of discharged cells, the number of DNA in the cells, and the landing rate of the discharged cells in the filling site (well) as factors. It is also possible to select and calculate an item having a large influence from among these.

<<液滴着弾工程>>
液滴着弾工程は、細胞懸濁液を液滴として吐出することによりデバイスの充填部位(ウェル)内に液滴を順次着弾させる工程である。
液滴とは、表面張力によりまとまった液体のかたまりを意味する。
吐出とは、細胞懸濁液を液滴として飛翔させることを意味する。
順次とは、次々に順序どおりにすることを意味する。
着弾とは、液滴を充填部位(ウェル)に到達させることを意味する。
<<Droplet landing process>>
The droplet landing step is a step of ejecting the cell suspension as droplets and causing the droplets to land sequentially in filling sites (wells) of the device.
A droplet means a mass of liquid held together by surface tension.
Ejection means ejecting the cell suspension as droplets.
Sequential means in order one after another.
Landing means making the droplet reach the filling site (well).

吐出手段としては、細胞懸濁液を液滴として吐出する手段(以下、「吐出ヘッド」とも称することがある)を好適に用いることができる。 As the ejecting means, means for ejecting the cell suspension as droplets (hereinafter sometimes referred to as "ejection head") can be preferably used.

細胞懸濁液を液滴として吐出する方式としては、例えば、インクジェット法におけるオンデマンド方式、コンティニュアス方式などが挙げられる。これらの中でもコンティニュアス方式の場合、安定的な吐出状態に至るまでの空吐出、液滴量の調整、充填部位(ウェル)間を移動する際にも連続的に液滴形成を行い続ける等の理由から、用いる細胞懸濁液のデッドボリュームが多くなる傾向にある。本発明では細胞数を調整する観点からデッドボリュームによる影響を低減させることが好ましく、そのため上記2つの方式では、オンデマンド方式の方がより好適である。 Examples of methods for ejecting the cell suspension as droplets include an on-demand method and a continuous method in the inkjet method. Among these, in the case of the continuous method, idle ejection until reaching a stable ejection state, adjustment of the droplet amount, continuous droplet formation even when moving between filling sites (wells), etc. For this reason, the cell suspension used tends to have a large dead volume. In the present invention, it is preferable to reduce the influence of dead volume from the viewpoint of adjusting the number of cells. Therefore, the on-demand method is more suitable among the above two methods.

オンデマンド方式としては、例えば、液体に圧力を加えることによって液体を吐出する圧力印加方式、加熱による膜沸騰によって液体を吐出するサーマル方式、静電引力によって液滴を引っ張ることによって液滴を形成する静電方式等の既知の複数の方式などが挙げられる。これらの中でも、以下の理由から、圧力印加方式が好ましい。 The on-demand method includes, for example, a pressure application method in which liquid is ejected by applying pressure to the liquid, a thermal method in which liquid is ejected by film boiling due to heating, and a droplet is formed by pulling the droplet by electrostatic attraction. A plurality of known methods such as an electrostatic method can be used. Among these, the pressure application method is preferable for the following reasons.

静電方式は、細胞懸濁液を保持して液滴を形成する吐出部に対向して電極を設置する必要がある。本発明のプレート生成方法では、液滴を受けるためのプレートが対向して配置されており、プレート構成の自由度を上げるため電極の配置は無いほうが好ましい。
サーマル方式は、局所的な加熱が発生するため生体材料である細胞への影響や、ヒーター部への焦げ付き(コゲーション)が懸念される。熱による影響は、含有物やプレートの用途に依存するため、一概に除外する必要はないが、圧力印加方式は、サーマル方式よりヒーター部への焦げ付きの懸念がないという点から好ましい。
In the electrostatic method, it is necessary to set an electrode so as to face the discharge section that holds the cell suspension and forms droplets. In the plate generation method of the present invention, the plates for receiving droplets are arranged facing each other, and it is preferable that no electrodes be arranged in order to increase the degree of freedom in plate configuration.
Since the thermal method generates localized heating, there are concerns about the effect on the cells, which are biomaterials, and the burning (kogation) of the heater. Since the influence of heat depends on the contents and the application of the plate, it is not necessary to exclude it unconditionally.

圧力印加方式としては、ピエゾ素子を用いて液体に圧力を加える方式、電磁バルブ等のバルブによって圧力を加える方式などが挙げられる。細胞懸濁液の液滴吐出に使用可能な液滴生成デバイスの構成例を図6A~図6Cに示す。
図6Aは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。電磁バルブ方式の吐出ヘッドは、電動機13a、電磁弁112、液室11a、細胞懸濁液300a、及びノズル111aを有する。
電磁バルブ方式の吐出ヘッドとしては、例えば、TechElan社のディスペンサなどを好適に用いることができる。
また、図6Bは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。ピエゾ方式の吐出ヘッドは、圧電素子13b、液室11b、細胞懸濁液300b、及びノズル111bを有する。
ピエゾ方式の吐出ヘッドとしては、Cytena社のシングルセルプリンターなどを好適に用いることができる。
これらの吐出ヘッドのいずれも用いることが可能であるが、電磁バルブによる圧力印加方式では高速に繰り返し液滴を形成することができないため、プレートの生成のスループットを上げるためにはピエゾ方式を用いることが好ましい。また、一般的な圧電素子13bを用いたピエゾ方式の吐出ヘッドでは、沈降によって細胞濃度のムラが発生することや、ノズル詰まりが生じることが問題として生じることがある。
このため、より好ましい構成として図6Cに示した構成などが挙げられる。図6Cは、図6Bにおける圧電素子を用いたピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。図6Cの吐出ヘッドは、圧電素子13c、液室11c、細胞懸濁液300c、及びノズル111cを有する。
図6Cの吐出ヘッドでは、図示していない制御装置からの圧電素子13cに対して電圧印加することにより、紙面横方向に圧縮応力が加わりメンブレンを紙面上下方向に変形させることができる。
Examples of the pressure applying method include a method of applying pressure to the liquid using a piezo element, a method of applying pressure using a valve such as an electromagnetic valve, and the like. 6A to 6C show configuration examples of droplet generation devices that can be used to eject droplets of a cell suspension.
FIG. 6A is a schematic diagram showing an example of an electromagnetic valve type ejection head. The electromagnetic valve type ejection head has an electric motor 13a, an electromagnetic valve 112, a liquid chamber 11a, a cell suspension 300a, and a nozzle 111a.
As the electromagnetic valve type ejection head, for example, a dispenser manufactured by TechElan can be preferably used.
FIG. 6B is a schematic diagram showing an example of a piezo ejection head. The piezoelectric ejection head has a piezoelectric element 13b, a liquid chamber 11b, a cell suspension 300b, and a nozzle 111b.
Cytena's single-cell printer or the like can be suitably used as the piezo-type ejection head.
Any of these ejection heads can be used, but since droplets cannot be formed repeatedly at high speed with the pressure application method using an electromagnetic valve, the piezo method should be used in order to increase the throughput of plate generation. is preferred. In addition, in a piezo-type ejection head using a general piezoelectric element 13b, sedimentation may cause unevenness in cell concentration and nozzle clogging.
Therefore, the configuration shown in FIG. 6C and the like can be cited as a more preferable configuration. FIG. 6C is a schematic diagram of a modification of the piezoelectric ejection head using the piezoelectric element in FIG. 6B. The ejection head of FIG. 6C has a piezoelectric element 13c, a liquid chamber 11c, a cell suspension 300c, and a nozzle 111c.
In the ejection head of FIG. 6C, by applying a voltage to the piezoelectric element 13c from a control device (not shown), compressive stress is applied in the horizontal direction of the paper, and the membrane can be deformed in the vertical direction of the paper.

オンデマンド方式以外の方式としては、例えば、連続的に液滴を形成させるコンティニュアス方式などが挙げられる。コンティニュアス方式では、液滴を加圧してノズルから押し出す際に圧電素子やヒーターによって定期的なゆらぎを与え、それによって微小な液滴を連続的に作り出すことができる。更に、飛翔中の液滴の吐出方向に電圧を印加することによって制御することにより、充填部位(ウェル)に着弾させるか、回収部に回収するかを選ぶことも可能である。このような方式は、セルソーター、又はフローサイトメーターで用いられており、例えば、ソニー株式会社製の装置名:セルソーターSH800を用いることができる。 Methods other than the on-demand method include, for example, a continuous method in which droplets are continuously formed. In the continuous method, when droplets are pressurized and pushed out from a nozzle, periodic fluctuations are given by a piezoelectric element or a heater, thereby making it possible to continuously produce minute droplets. Furthermore, it is also possible to select whether the droplets are landed in the filled portion (well) or collected in the collection portion by controlling the application of a voltage in the discharge direction of the flying droplets. Such a method is used in a cell sorter or a flow cytometer, and for example, a device name: Cell Sorter SH800 manufactured by Sony Corporation can be used.

図7Aは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。また、図7Bは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。図7Aは、液滴を形成するための駆動電圧を示す。電圧(V、V、V)の強弱により、液滴を形成することができる。図7Bは、液滴の吐出を行わずに細胞懸濁液を撹拌するための電圧を示している。 FIG. 7A is a schematic diagram showing an example of the voltage applied to the piezoelectric element. Moreover, FIG. 7B is a schematic diagram showing another example of the voltage applied to the piezoelectric element. FIG. 7A shows drive voltages for droplet formation. Droplets can be formed by varying the strength of the voltages (V A , V B , V C ). FIG. 7B shows voltages for agitating the cell suspension without droplet ejection.

液滴を吐出しない期間中に、液滴を吐出するほどには強くない複数のパルスを入力することによって、液質内の細胞懸濁液を撹拌することが可能であり、細胞沈降による濃度分布の発生を抑制することができる。 By inputting multiple pulses that are not strong enough to eject droplets during the period in which droplets are not ejected, it is possible to stir the cell suspension in the liquid, and the concentration distribution due to cell sedimentation can be changed. can be suppressed.

本発明において使用することができる吐出ヘッドの液滴形成動作に関して、以下に説明する。
吐出ヘッドは、圧電素子に形成された上下電極に、パルス状の電圧を印加することにより液滴を吐出することができる。図8A~図8Cは、それぞれのタイミングにおける液滴の状態を示す模式図である。
図8Aは、まず、圧電素子13cに電圧を印加することにより、メンブレン12cが急激に変形することによって、液室11c内に保持された細胞懸濁液とメンブレン12cとの間に高い圧力が発生し、この圧力によってノズル部から液滴が外に押し出される。
次に、図8Bに示すように、圧力が上方に緩和するまでの時間、ノズル部からの液押し出しが続き液滴が成長する。
最後に、図8Cに示すように、メンブレン12cが元の状態に戻る際に細胞懸濁液とメンブレン12cとの界面近傍の液圧力が低下し、液滴310’が形成される。
The droplet formation operation of the ejection head that can be used in the present invention will be described below.
The ejection head can eject droplets by applying a pulsed voltage to upper and lower electrodes formed on the piezoelectric element. 8A to 8C are schematic diagrams showing states of droplets at respective timings.
In FIG. 8A, first, by applying a voltage to the piezoelectric element 13c, the membrane 12c is rapidly deformed, thereby generating a high pressure between the cell suspension held in the liquid chamber 11c and the membrane 12c. Then, the droplet is pushed out from the nozzle part by this pressure.
Next, as shown in FIG. 8B, the droplet continues to be extruded from the nozzle until the pressure relaxes upward, and the droplet grows.
Finally, as shown in FIG. 8C, when the membrane 12c returns to its original state, the liquid pressure near the interface between the cell suspension and the membrane 12c decreases, forming a droplet 310'.

デバイスの製造方法では、充填部位(ウェル)が形成されたプレートを移動可能なステージ上に固定し、ステージの駆動と吐出ヘッドとからの液滴形成を組み合わせることにより、凹部に順次液滴を着弾させる。ここで、ステージの移動としてプレートを移動させる方法を示したが、当然のことながら吐出ヘッドを移動させてもよい。 In the device manufacturing method, a plate in which filling sites (wells) are formed is fixed on a movable stage, and droplets are sequentially landed in concave portions by combining stage driving and droplet formation from an ejection head. Let Here, the method of moving the plate as the movement of the stage has been shown, but it is a matter of course that the ejection head may be moved.

プレートとしては、特に制限はなく、バイオ分野において一般的に用いられる充填部位(ウェル)が形成されたものを用いることが可能である。
プレートにおける充填部位(ウェル)の数は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単数であってもよく、複数であってもよい。
The plate is not particularly limited, and one having filling sites (wells) generally used in the biotechnology field can be used.
The number of filling sites (wells) in the plate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and may be singular or plural.

図9は、プレートの充填部位(ウェル)内に順次液滴を着弾させるための分注装置400の一例を示す概略図である。
図9に示すように、液滴を着弾させるための分注装置400は、液滴形成装置401と、プレート700と、ステージ800と、制御装置900とを有している。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of a dispensing device 400 for sequentially landing droplets in filling sites (wells) of a plate.
As shown in FIG. 9 , a dispensing device 400 for landing droplets has a droplet forming device 401 , a plate 700 , a stage 800 and a control device 900 .

分注装置400において、プレート700は、移動可能に構成されたステージ800上に配置されている。プレート700には液滴形成装置401の吐出ヘッドから吐出された液滴310が着滴する複数の充填部位(ウェル)710(凹部)が形成されている。制御装置900は、ステージ800を移動させ、液滴形成装置401の吐出ヘッドとそれぞれの充填部位(ウェル)710との相対的な位置関係を制御する。これにより、液滴形成装置401の吐出ヘッドからそれぞれの充填部位(ウェル)710中に順次、蛍光染色細胞350を含む液滴310を吐出することができる。 In the pipetting apparatus 400, the plate 700 is placed on a stage 800 that is movable. The plate 700 is formed with a plurality of filling portions (wells) 710 (concave portions) onto which droplets 310 ejected from the ejection head of the droplet forming device 401 land. The control device 900 moves the stage 800 and controls the relative positional relationship between the ejection head of the droplet forming device 401 and each filling site (well) 710 . As a result, the droplets 310 containing the fluorescently stained cells 350 can be sequentially discharged from the discharge head of the droplet forming device 401 into the filling sites (wells) 710 .

制御装置900は、例えば、CPU、ROM、RAM、メインメモリ等を含む構成とすることができる。この場合、制御装置900の各種機能は、ROM等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現できる。ただし、制御装置900の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御装置900は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。 The control device 900 can be configured to include, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a main memory, and the like. In this case, various functions of the control device 900 can be realized by reading a program recorded in a ROM or the like into a main memory and executing the program by the CPU. However, part or all of the control device 900 may be realized only by hardware. Also, the control device 900 may be physically composed of a plurality of devices or the like.

吐出する液滴としては、充填部位(ウェル)内に細胞懸濁液を着弾させる際に、複数の水準を得るように液滴を充填部位(ウェル)内に着弾させることが好ましい。
複数の水準とは、標準となる複数の基準を意味する。
複数の水準としては、充填部位(ウェル)内に特定の核酸を有する複数の細胞が所定の濃度勾配を有することが好ましい。濃度勾配を有することにより、検量線用試薬として好適に使用することができる。複数の水準は、センサによって計数される値を用いて制御することができる。
As for the droplets to be ejected, it is preferable to land the droplets in the filling sites (wells) so as to obtain a plurality of levels when the cell suspension is landed in the filling sites (wells).
By multiple levels is meant multiple criteria that serve as standards.
As the plurality of levels, it is preferable that a plurality of cells having a specific nucleic acid in the filling site (well) have a predetermined concentration gradient. By having a concentration gradient, it can be suitably used as a calibration curve reagent. Multiple levels can be controlled using values counted by the sensor.

プレートとしては、1穴マイクロチューブ、8連チューブ、96穴、384穴の充填部位(ウェル)プレートなどを用いることが好ましいが、充填部位(ウェル)が複数である場合には、これらのプレートにおける充填部位(ウェル)には同じ個数の細胞を分注することも可能であるし、異なる水準の個数を入れることも可能である。また、細胞が含まれない充填部位(ウェル)が存在していてもよい。例えば、細胞(又は核酸)が、おおよそ1個、2個、4個、8個、16個、32個、64個の7水準で分注したプレートを作製することが考えられる。 As the plate, it is preferable to use a 1-hole microtube, 8-tube, 96-well, or 384-well filling site (well) plate. The filling sites (wells) can contain the same number of cells or different levels of numbers. There may also be filling sites (wells) that do not contain cells. For example, it is conceivable to prepare plates in which cells (or nucleic acids) are dispensed at 7 levels of approximately 1, 2, 4, 8, 16, 32, and 64 cells.

<<細胞数計数工程>>
細胞数計数工程は、液滴の吐出後、かつ液滴の充填部位(ウェル)への着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数する工程である。
センサとは、自然現象や人工物の機械的・電磁気的、熱的、音響的、又は化学的性質、或いはそれらにより示される空間情報・時間情報を、何らかの科学的原理を応用して、人間や機械が扱い易い別媒体の信号に置き換える装置を意味する。
計数とは、数を数えることを意味する。
<<Cell count step>>
The cell counting step is a step of counting the number of cells contained in the droplet by a sensor after the droplet is ejected and before the droplet lands on the filling site (well).
Sensors are used to capture the mechanical, electromagnetic, thermal, acoustic, or chemical properties of natural phenomena and artifacts, or the spatial and temporal information indicated by them, by applying some scientific principles to human beings and human beings. It means a device that replaces a signal of another medium that is easy for a machine to handle.
Counting means counting numbers.

細胞数計数工程としては、液滴の吐出後、かつ液滴の充填部位(ウェル)への着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサによって計数すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を含んでもよい。 The cell counting step is not particularly limited as long as the number of cells contained in the droplet is counted by a sensor after the droplet is ejected and before the droplet lands on the filling site (well). It can be selected as appropriate, and may include a process of observing cells before discharge and a process of counting cells after landing.

液滴の吐出後、かつ液滴の充填部位(ウェル)への着弾前に、液滴に含まれる細胞数の計数としては、液滴がプレートの充填部位(ウェル)に確実に入ることが予測される充填部位(ウェル)開口部の直上の位置にあるタイミングにて液滴中の細胞を観測することが好ましい。 Counting the number of cells contained in the droplet after the droplet is ejected and before the droplet lands on the filling site (well) predicts that the droplet will surely enter the filling site (well) of the plate. It is preferable to observe the cells in the droplet at a timing that is directly above the fill site (well) opening.

液滴中の細胞を観測する方法としては、例えば、光学的に検出する方法、電気的・磁気的に検出方法などが挙げられる。 Methods for observing cells in droplets include, for example, an optical detection method, an electric/magnetic detection method, and the like.

-光学的に検出する方法-
図10、図14、及び図15を用いて、光学的に検出する方法に関して以下に述べる。
図10は、液滴形成装置401の一例を示す模式図である。図14、及び図15は、液滴形成装置401A、401Bの他の一例を示す模式図である。図10に示すように、液滴形成装置401は、吐出ヘッド(液滴吐出手段)10と、駆動手段20と、光源30と、受光素子60と、制御手段70とを有する。
-Method of optical detection-
The optical detection method will be described below with reference to FIGS. 10, 14 and 15. FIG.
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the droplet forming device 401. As shown in FIG. 14 and 15 are schematic diagrams showing other examples of droplet forming devices 401A and 401B. As shown in FIG. 10 , the droplet forming device 401 has an ejection head (droplet ejection means) 10 , driving means 20 , light source 30 , light receiving element 60 and control means 70 .

図10では、細胞懸濁液として細胞を特定の色素によって蛍光染色した後に所定の溶液に分散した液を用いており、吐出ヘッドから形成した液滴に光源から発せられる特定の波長を有する光を照射し細胞から発せられる蛍光を受光素子によって検出することによって計数を行う。このとき、蛍光色素によって細胞を染色する方法に加え、細胞中に元々含まれる分子が発する自家蛍光を利用してもよいし、細胞に蛍光タンパク質(例えば、GFP(Green Fluorescent Protein))を生産するための遺伝子を予め導入しておき細胞が蛍光を発するようにしておいてもよい。
光を照射とは、光をあてることを意味する。
In FIG. 10, a liquid obtained by fluorescently staining cells with a specific dye and then dispersing them in a predetermined solution is used as the cell suspension, and light having a specific wavelength emitted from a light source is applied to droplets formed from the ejection head. Counting is performed by detecting the fluorescence emitted from the irradiated cells with a light-receiving element. At this time, in addition to the method of staining the cells with a fluorescent dye, the autofluorescence emitted by the molecules originally contained in the cells may be used, or the cells may produce a fluorescent protein (e.g., GFP (Green Fluorescent Protein)). A gene for the purpose may be introduced in advance so that the cells emit fluorescence.
Irradiating with light means applying light.

吐出ヘッド10は、液室11と、メンブレン12と、駆動素子13とを有しており、蛍光染色細胞350を懸濁した細胞懸濁液300を液滴として吐出することができる。 The ejection head 10 has a liquid chamber 11, a membrane 12, and a driving element 13, and can eject a cell suspension 300 in which fluorescently stained cells 350 are suspended as droplets.

液室11は、蛍光染色細胞350を懸濁した細胞懸濁液300を保持する液体保持部であり、下面側には貫通孔であるノズル111が形成されている。液室11は、例えば、金属やシリコン、セラミック等から形成することができる。蛍光染色細胞350としては、蛍光色素によって染色された無機微粒子や有機ポリマー粒子などが挙げられる。 The liquid chamber 11 is a liquid holding portion that holds a cell suspension 300 in which fluorescence-stained cells 350 are suspended, and a nozzle 111 that is a through hole is formed on the lower surface side. The liquid chamber 11 can be made of metal, silicon, ceramic, or the like, for example. Examples of the fluorescently-stained cells 350 include inorganic fine particles and organic polymer particles dyed with a fluorescent dye.

メンブレン12は、液室11の上端部に固定された膜状部材である。メンブレン12の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12 is a film-like member fixed to the upper end of the liquid chamber 11 . The planar shape of the membrane 12 can be, for example, circular, but may be elliptical, square, or the like.

駆動素子13は、メンブレン12の上面側に設けられている。駆動素子13の形状は、メンブレン12の形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12の平面形状が円形である場合には、円形の駆動素子13を設けることが好ましい。 The driving element 13 is provided on the upper surface side of the membrane 12 . The shape of the driving element 13 can be designed according to the shape of the membrane 12 . For example, when the planar shape of the membrane 12 is circular, it is preferable to provide circular drive elements 13 .

駆動素子13に駆動手段20から駆動信号を供給することにより、メンブレン12を振動させることができる。メンブレン12の振動により、蛍光染色細胞350を含有する液滴310を、ノズル111から吐出させることができる。 By supplying a driving signal from the driving means 20 to the driving element 13, the membrane 12 can be vibrated. By vibrating the membrane 12 , a droplet 310 containing fluorescently stained cells 350 can be ejected from the nozzle 111 .

駆動素子13として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段20から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わり、メンブレン12を紙面上下方向に振動させることができる。圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)を用いることができる。この他にも、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、或いはこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたもの等、様々な圧電材料を用いることができる。 When a piezoelectric element is used as the driving element 13, for example, a structure in which electrodes for applying a voltage are provided on the upper and lower surfaces of the piezoelectric material can be employed. In this case, by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means 20, a compressive stress is applied in the horizontal direction of the paper, and the membrane 12 can be vibrated in the vertical direction of the paper. For example, lead zirconate titanate (PZT) can be used as the piezoelectric material. Various other piezoelectric materials can be used, such as bismuth iron oxide, metal niobate, barium titanate, or any of these materials plus metals or different oxides.

光源30は、飛翔中の液滴310に光Lを照射する。なお、飛翔中とは、液滴310が液滴吐出手段10から吐出されてから、着滴対象物に着滴するまでの状態を意味する。飛翔中の液滴310は、光Lが照射される位置では略球状となっている。又、光Lのビーム形状は略円形状である。 The light source 30 irradiates the light L onto the droplet 310 in flight. Note that "during flight" means a state from when the droplet 310 is ejected from the droplet ejection unit 10 to when the droplet 310 lands on the droplet-receiving object. The flying droplet 310 has a substantially spherical shape at the position where the light L is irradiated. Also, the beam shape of the light L is substantially circular.

ここで、液滴310の直径に対し、光Lのビーム直径が10倍~100倍程度であることが好ましい。これは、液滴310の位置ばらつきが存在する場合においても、光源30からの光Lを確実に液滴310に照射するためである。 Here, it is preferable that the beam diameter of the light L is about 10 to 100 times the diameter of the droplet 310 . This is to ensure that the droplets 310 are irradiated with the light L from the light source 30 even when the droplets 310 have positional variations.

ただし、液滴310の直径に対し、光Lのビーム直径が100倍を大きく超えることは好ましくない。これは、液滴310に照射される光のエネルギー密度が下がるため、光Lを励起光として発する蛍光Lfの光量が低下し、受光素子60で検出し難くなるからである。 However, it is not preferable that the beam diameter of the light L greatly exceeds 100 times the diameter of the droplet 310 . This is because the energy density of the light with which the droplet 310 is irradiated decreases, so the amount of fluorescence Lf that emits the light L as excitation light decreases, and detection by the light receiving element 60 becomes difficult.

光源30から発せられる光Lはパルス光であることが好ましく、例えば、固体レーザー、半導体レーザー、色素レーザー等が好適に用いられる。光Lがパルス光である場合のパルス幅は10μs以下が好ましく、1μs以下がより好ましい。単位パルス当たりのエネルギーとしては、集光の有無等、光学系に大きく依存するが、概ね0.1μJ以上が好ましく、1μJ以上がより好ましい。 The light L emitted from the light source 30 is preferably pulsed light, and for example, a solid-state laser, a semiconductor laser, a dye laser, or the like is preferably used. When the light L is pulsed light, the pulse width is preferably 10 μs or less, more preferably 1 μs or less. Although the energy per unit pulse largely depends on the optical system such as the presence or absence of light condensing, it is preferably about 0.1 μJ or more, more preferably 1 μJ or more.

受光素子60は、飛翔中の液滴310に蛍光染色細胞350が含有されていた場合に、蛍光染色細胞350が光Lを励起光として吸収して発する蛍光Lfを受光する。蛍光Lfは、蛍光染色細胞350から四方八方に発せられるため、受光素子60は蛍光Lfを受光可能な任意の位置に配置することができる。この際、コントラストを向上するため、光源30から出射される光Lが直接入射しない位置に受光素子60を配置することが好ましい。 The light-receiving element 60 receives fluorescence Lf emitted by the fluorescently-stained cells 350 absorbing the light L as excitation light when the droplet 310 in flight contains the fluorescently-stained cells 350 . Since the fluorescence Lf is emitted in all directions from the fluorescence-stained cells 350, the light-receiving element 60 can be placed at any position where the fluorescence Lf can be received. At this time, in order to improve the contrast, it is preferable to arrange the light receiving element 60 at a position where the light L emitted from the light source 30 does not directly enter.

受光素子60は、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lfを受光できる素子であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、液滴に特定の波長を有する光を照射して液滴内の細胞からの蛍光を受光する光学センサが好ましい。受光素子60としては、例えば、フォトダイオード、フォトセンサ等の1次元素子が挙げられるが、高感度な測定が必要な場合には、光電子増倍管やアバランシェフォトダイオードを用いることが好ましい。受光素子60として、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCD等の2次元素子を用いてもよい。 The light receiving element 60 is not particularly limited as long as it can receive the fluorescence Lf emitted from the fluorescently stained cells 350, and can be appropriately selected according to the purpose. An optical sensor that receives fluorescence from cells within the droplet is preferred. Examples of the light receiving element 60 include one-dimensional elements such as photodiodes and photosensors, but if highly sensitive measurement is required, it is preferable to use a photomultiplier tube or an avalanche photodiode. As the light receiving element 60, for example, a two-dimensional element such as a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a gate CCD may be used.

なお、光源30が発する光Lと比較して蛍光染色細胞350の発する蛍光Lfが弱いため、受光素子60の前段(受光面側)に光Lの波長域を減衰させるフィルタを設置してもよい。これにより、受光素子60において、非常にコントラストの高い蛍光染色細胞350の画像を得ることができる。フィルタとしては、例えば、光Lの波長を含む特定波長域を減衰させるノッチフィルタ等を用いることができる。 Since the fluorescence Lf emitted by the fluorescently stained cells 350 is weaker than the light L emitted by the light source 30, a filter that attenuates the wavelength range of the light L may be provided in front of the light receiving element 60 (on the side of the light receiving surface). . As a result, an image of the fluorescently stained cells 350 with a very high contrast can be obtained in the light receiving element 60 . As the filter, for example, a notch filter or the like that attenuates a specific wavelength range including the wavelength of the light L can be used.

また、前述のように、光源30から発せられる光Lはパルス光であることが好ましいが、光源30から発せられる光Lを連続発振の光としてもよい。この場合には、連続発振の光が飛翔中の液滴310に照射されるタイミングで受光素子60が光を取り込み可能となるように制御し、受光素子60に蛍光Lfを受光させることが好ましい。 Further, as described above, the light L emitted from the light source 30 is preferably pulsed light, but the light L emitted from the light source 30 may be continuous wave light. In this case, it is preferable that the light receiving element 60 is controlled so that it can receive light at the timing when the droplet 310 in flight is irradiated with the continuous wave light, and the light receiving element 60 receives the fluorescence Lf.

制御手段70は、駆動手段20及び光源30を制御する機能を有している。また、制御手段70は、受光素子60が受光した光量に基づく情報を入手し、液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数(ゼロである場合も含む)を計数する機能を有している。以下、図11~図16を参照し、制御手段70の動作を含む液滴形成装置401の動作について説明する。 The control means 70 has a function of controlling the drive means 20 and the light source 30 . The control means 70 also has a function of obtaining information based on the amount of light received by the light receiving element 60 and counting the number of fluorescently stained cells 350 contained in the droplet 310 (including the case where the number is zero). there is The operation of the droplet forming apparatus 401 including the operation of the control means 70 will be described below with reference to FIGS. 11 to 16. FIG.

図11は、図10の液滴形成装置の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図12は、図10の液滴形成装置の制御手段の機能ブロックを例示する図である。図11は、液滴形成装置の動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a diagram illustrating hardware blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. 12 is a diagram illustrating functional blocks of control means of the droplet forming apparatus of FIG. 10. FIG. FIG. 11 is a flow chart showing an example of the operation of the droplet forming device.

図11に示すように、制御手段70は、CPU71と、ROM72と、RAM73と、I/F74と、バスライン75とを有している。CPU71、ROM72、RAM73、及びI/F74は、バスライン75を介して相互に接続されている。 As shown in FIG. 11 , the control means 70 has a CPU 71 , a ROM 72 , a RAM 73 , an I/F 74 and a bus line 75 . The CPU 71 , ROM 72 , RAM 73 and I/F 74 are interconnected via a bus line 75 .

CPU71は、制御手段70の各機能を制御する。記憶手段であるROM72は、CPU71が制御手段70の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるRAM73は、CPU71のワークエリア等として使用される。また、RAM73は、所定の情報を一時的に記憶することができる。I/F74は、液滴形成装置401を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。液滴形成装置401は、I/F74を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。 The CPU 71 controls each function of the control means 70 . The ROM 72, which is storage means, stores programs executed by the CPU 71 to control each function of the control means 70 and various information. A RAM 73, which is a storage means, is used as a work area for the CPU 71 and the like. Also, the RAM 73 can temporarily store predetermined information. The I/F 74 is an interface for connecting the droplet forming device 401 with other devices. The droplet forming device 401 may be connected to an external network or the like via the I/F 74 .

図12に示すように、制御手段70は、機能ブロックとして、吐出制御手段701と、光源制御手段702と、細胞数計数手段(細胞数検知手段)703とを有している。 As shown in FIG. 12, the control means 70 has ejection control means 701, light source control means 702, and cell number counting means (cell number detection means) 703 as functional blocks.

図12及び図13を参照しながら、液滴形成装置401の細胞数(粒子数)計数について説明する。まず、ステップS11において、制御手段70の吐出制御手段701は、駆動手段20に吐出の指令を出す。吐出制御手段701から吐出の指令を受けた駆動手段20は、駆動素子13に駆動信号を供給してメンブレン12を振動させる。メンブレン12の振動により、蛍光染色細胞350を含有する液滴310が、ノズル111から吐出される。 Cell number (particle number) counting of the droplet forming device 401 will be described with reference to FIGS. 12 and 13 . First, in step S<b>11 , the ejection control means 701 of the control means 70 issues an ejection command to the drive means 20 . The driving means 20 that has received the ejection command from the ejection control means 701 supplies a driving signal to the driving element 13 to vibrate the membrane 12 . Vibration of the membrane 12 causes droplets 310 containing fluorescently stained cells 350 to be ejected from the nozzle 111 .

次に、ステップS12において、制御手段70の光源制御手段702は、液滴310の吐出に同期して(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号に同期して)光源30に点灯の指令を出す。これにより、光源30が点灯し、飛翔中の液滴310に光Lを照射する。 Next, in step S12, the light source control means 702 of the control means 70 controls the light source 30 in synchronization with the ejection of the droplets 310 (synchronization with the driving signal supplied from the driving means 20 to the droplet ejection means 10). Issue a turn-on command. As a result, the light source 30 is turned on to irradiate the light L onto the droplet 310 in flight.

なお、ここで、同期するとは、液滴吐出手段10による液滴310の吐出と同時に(駆動手段20が液滴吐出手段10に駆動信号を供給するのと同時に)発光することではなく、液滴310が飛翔して所定位置に達したときに液滴310に光Lが照射されるタイミングで、光源30が発光することを意味する。つまり、光源制御手段702は、液滴吐出手段10による液滴310の吐出(駆動手段20から液滴吐出手段10に供給される駆動信号)に対して、所定時間だけ遅延して発光するように光源30を制御する。 Here, synchronizing does not mean emitting light at the same time as the droplet 310 is ejected by the droplet ejecting means 10 (at the same time as the driving means 20 supplies the driving signal to the droplet ejecting means 10), but droplets. It means that the light source 30 emits light at the timing when the droplet 310 is irradiated with the light L when the droplet 310 flies and reaches a predetermined position. That is, the light source control unit 702 emits light with a delay of a predetermined time with respect to ejection of the droplets 310 by the droplet ejection unit 10 (driving signal supplied from the driving unit 20 to the droplet ejection unit 10). Control the light source 30 .

例えば、液滴吐出手段10に駆動信号を供給した際に吐出する液滴310の速度vを予め測定しておく。そして、測定した速度vに基づいて液滴310が吐出されてから所定位置まで到達する時間tを算出し、液滴吐出手段10に駆動信号を供給するタイミングに対して、光源30が光を照射するタイミングをtだけ遅延させる。これにより、良好な発光制御が可能となり、光源30からの光を確実に液滴310に照射することができる。 For example, the velocity v of the droplets 310 to be ejected when the drive signal is supplied to the droplet ejection means 10 is measured in advance. Then, based on the measured speed v, the time t required for the droplet 310 to reach a predetermined position after being ejected is calculated, and the light source 30 emits light at the timing of supplying the driving signal to the droplet ejecting means 10. delay the timing by t. As a result, good light emission control becomes possible, and the droplet 310 can be reliably irradiated with the light from the light source 30 .

次に、ステップS13において、制御手段70の細胞数計数手段703は、受光素子60からの情報に基づいて、液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数(ゼロである場合も含む)を計数する。ここで、受光素子60からの情報とは、蛍光染色細胞350の輝度値(光量)や面積値である。 Next, in step S13, the cell number counting means 703 of the control means 70 counts the number of fluorescently stained cells 350 contained in the droplet 310 based on the information from the light receiving element 60 (including the case where it is zero). Count. Here, the information from the light receiving element 60 is the brightness value (light amount) and area value of the fluorescently stained cells 350 .

細胞数計数手段703は、例えば、受光素子60が受光した光量と予め設定された閾値とを比較して、蛍光染色細胞350の個数を計数することができる。この場合には、受光素子60として1次元素子を用いても2次元素子を用いても構わない。 The cell number counting means 703 can count the number of fluorescently stained cells 350 by, for example, comparing the amount of light received by the light receiving element 60 with a preset threshold value. In this case, the light receiving element 60 may be a one-dimensional element or a two-dimensional element.

受光素子60として2次元素子を用いる場合は、細胞数計数手段703は、受光素子60から得られた2次元画像に基づいて、蛍光染色細胞350の輝度値或いは面積を算出するための画像処理を行う手法を用いてもよい。この場合、細胞数計数手段703は、画像処理により蛍光染色細胞350の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光染色細胞350の個数を計数することができる。 When a two-dimensional element is used as the light receiving element 60, the cell number counting means 703 performs image processing for calculating the luminance value or area of the fluorescently stained cells 350 based on the two-dimensional image obtained from the light receiving element 60. You may use the method to carry out. In this case, the cell number counting means 703 calculates the brightness value or area value of the fluorescently stained cells 350 by image processing, and compares the calculated brightness value or area value with a preset threshold to determine the fluorescence The number of stained cells 350 can be counted.

なお、蛍光染色細胞350は、細胞や染色細胞であってもよい。染色細胞とは、蛍光色素によって染色された細胞、又は、蛍光タンパク質を発現可能な細胞を意味する。 Note that the fluorescently stained cells 350 may be cells or stained cells. A stained cell means a cell stained with a fluorescent dye or a cell capable of expressing a fluorescent protein.

染色細胞において、蛍光色素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フルオレセイン類、ローダミン類、クマリン類、ピレン類、シアニン類、アゾ類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、エオシン、エバンスブルー、トリパンブルー、ローダミン6G、ローダミンB、ローダミン123がより好ましい。
蛍光タンパク質としては、例えば、Sirius、EBFP、ECFP、mTurquoise、TagCFP、AmCyan、mTFP1、MidoriishiCyan、CFP、TurboGFP、AcGFP、TagGFP、Azami-Green、ZsGreen、EmGFP、EGFP、GFP2、HyPer、TagYFP、EYFP、Venus、YFP、PhiYFP、PhiYFP-m、TurboYFP、ZsYellow、mBanana、KusabiraOrange、mOrange、TurboRFP、DsRed-Express、DsRed2、TagRFP、DsRed-Monomer、AsRed2、mStrawberry、TurboFP602、mRFP1、JRed、KillerRed、mCherry、mPlum、PS-CFP、Dendra2、Kaede、EosFP、KikumeGRなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
In the stained cells, the fluorescent dye is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include fluoresceins, rhodamines, coumarins, pyrenes, cyanines, azos and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, eosin, Evans blue, trypan blue, rhodamine 6G, rhodamine B, and rhodamine 123 are more preferred.
Examples of fluorescent proteins include Sirius, EBFP, ECFP, mTurquoise, TagCFP, AmCyan, mTFP1, MidoriishiCyan, CFP, TurboGFP, AcGFP, TagGFP, Azami-Green, ZsGreen, EmGFP, EGFP, GFP2, HyPer, TagYFP, EYFP , Venus , YFP, PhiYFP, PhiYFP-m, TurboYFP, ZsYellow, mBanana, KusabiraOrange, mOrange, TurboRFP, DsRed-Express, DsRed2, TagRFP, DsRed-Monomer, AsRed2, mStrawberry, Turb oFP602, mRFP1, JRed, KillerRed, mCherry, mPlum, PS - CFP, Dendra2, Kaede, EosFP, KikumeGR, etc. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

このように、液滴形成装置401では、蛍光染色細胞350を縣濁した細胞懸濁液300を保持する液滴吐出手段10に、駆動手段20から駆動信号を供給して、蛍光染色細胞350を含有する液滴310を吐出させ、飛翔中の液滴310に光源30から光Lを照射する。そして、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350が光Lを励起光として蛍光Lfを発し、蛍光Lfを受光素子60が受光する。更に、受光素子60からの情報に基づいて、細胞数計数手段703が、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を計数(カウント)する。 As described above, in the droplet forming apparatus 401 , a driving signal is supplied from the driving means 20 to the droplet discharging means 10 holding the cell suspension 300 in which the fluorescently stained cells 350 are suspended, so that the fluorescently stained cells 350 are produced. The liquid droplets 310 contained therein are ejected, and the light L from the light source 30 is applied to the flying liquid droplets 310 . Then, the fluorescence-stained cells 350 contained in the flying droplet 310 emit fluorescence Lf using the light L as excitation light, and the light receiving element 60 receives the fluorescence Lf. Furthermore, based on the information from the light receiving element 60, the cell number counting means 703 counts the number of fluorescently stained cells 350 contained in the flying droplet 310. FIG.

つまり、液滴形成装置401では、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を実際にその場で観察するため、蛍光染色細胞350の個数の計数精度を従来よりも向上することが可能となる。又、飛翔する液滴310に含有された蛍光染色細胞350に光Lを照射して蛍光Lfを発光させて蛍光Lfを受光素子60で受光するため、高いコントラストで蛍光染色細胞350の画像を得ることが可能となり、蛍光染色細胞350の個数の誤計数の発生頻度を低減できる。 In other words, in the droplet forming apparatus 401, the number of fluorescently stained cells 350 contained in the flying droplet 310 is actually observed on the spot, so that the counting accuracy of the number of fluorescently stained cells 350 can be improved more than conventionally. becomes possible. In addition, since the fluorescence-stained cells 350 contained in the flying droplet 310 are irradiated with the light L to emit the fluorescence Lf and the fluorescence Lf is received by the light-receiving element 60, an image of the fluorescence-stained cells 350 can be obtained with high contrast. , and the frequency of erroneous counting of the number of fluorescently stained cells 350 can be reduced.

図14は、図10の液滴形成装置401の変形例を示す模式図である。図14に示すように、液滴形成装置401Aは、受光素子60の前段にミラー40を配置した点が、液滴形成装置401(図10参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 14 is a schematic diagram showing a modification of the droplet forming device 401 of FIG. As shown in FIG. 14, the droplet forming device 401A is different from the droplet forming device 401 (see FIG. 10) in that a mirror 40 is arranged in front of the light receiving element 60. As shown in FIG. Note that the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

このように、液滴形成装置401Aでは、受光素子60の前段にミラー40を配置したことにより、受光素子60のレイアウトの自由度を向上することができる。 As described above, in the droplet forming device 401A, by arranging the mirror 40 in front of the light receiving element 60, the degree of freedom of the layout of the light receiving element 60 can be improved.

例えば、ノズル111と着滴対象物を近づけた際に、図10のレイアウトでは着滴対象物と液滴形成装置401の光学系(特に受光素子60)との干渉が発生するおそれがあるが、図14のレイアウトにすることで、干渉の発生を回避することができる。 For example, when the nozzle 111 and the object to deposit droplets are brought close to each other, interference may occur between the object to deposit droplets and the optical system (especially the light receiving element 60) of the droplet forming device 401 in the layout of FIG. By using the layout of FIG. 14, it is possible to avoid the occurrence of interference.

図14に示すように、受光素子60のレイアウトを変更することにより、液滴310が着滴する着滴対象物とノズル111との距離(ギャップ)を縮めることが可能となり、着滴位置のばらつきを抑制することができる。その結果、分注の精度を向上することが可能となる。 As shown in FIG. 14, by changing the layout of the light-receiving element 60, it becomes possible to reduce the distance (gap) between the nozzle 111 and the object on which the droplet 310 is to be deposited. can be suppressed. As a result, it is possible to improve the accuracy of dispensing.

図22は、図10の液滴形成装置401の他の変形例を示す模式図である。図22に示すように、液滴形成装置401Bは、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lfを受光する受光素子60に加え、蛍光染色細胞350から発せられる蛍光Lfを受光する受光素子61を設けた点が、液滴形成装置401(図10参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 22 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming device 401 of FIG. As shown in FIG. 22, the droplet forming device 401B includes a light receiving element 60 that receives fluorescence Lf1 emitted from the fluorescently stained cells 350, and a light receiving element 61 that receives fluorescence Lf2 emitted from the fluorescently stained cells 350. It is different from the droplet forming device 401 (see FIG. 10) in that it is provided. Note that the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

ここで、蛍光Lf及びLfは、蛍光染色細胞350から四方八方に発せられる蛍光の一部を示している。受光素子60及び61は、蛍光染色細胞350から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる任意の位置に配置することができる。なお、蛍光染色細胞350から異なる方向に発せられる蛍光を受光できる位置に3つ以上の受光素子を配置してもよい。又、各受光素子は同一仕様としてもよいし、異なる仕様としてもよい。 Here, fluorescence Lf 1 and Lf 2 indicate part of the fluorescence emitted in all directions from the fluorescently stained cell 350 . The light-receiving elements 60 and 61 can be arranged at arbitrary positions where they can receive fluorescence emitted in different directions from the fluorescently-stained cells 350 . It should be noted that three or more light receiving elements may be arranged at positions capable of receiving fluorescence emitted from the fluorescently stained cells 350 in different directions. Further, each light receiving element may have the same specifications or may have different specifications.

受光素子が1つであると、飛翔する液滴310に複数個の蛍光染色細胞350が含まれる場合に、蛍光染色細胞350同士が重なることに起因して、細胞数計数手段703が液滴310に含有された蛍光染色細胞350の個数を誤計数する(カウントエラーが発生する)おそれがある。 When the number of light receiving elements is one, when a plurality of fluorescently stained cells 350 are included in the flying droplet 310, the fluorescently stained cells 350 overlap each other. There is a risk of erroneously counting the number of fluorescently stained cells 350 contained in (counting error occurs).

図16A及び図16Bは、飛翔する液滴に2個の蛍光染色細胞が含まれる場合を例示する図である。例えば、図16Aに示すように、蛍光染色細胞350と350とに重なりが発生する場合や、図16Bに示すように、蛍光染色細胞350と350とに重なりが発生しない場合があり得る。受光素子を2つ以上設けることで、蛍光染色細胞が重なる影響を低減することが可能である。 16A and 16B are diagrams illustrating a case where a flying droplet contains two fluorescently stained cells. For example, as shown in FIG. 16A, fluorescently stained cells 350 1 and 350 2 overlap, and as shown in FIG. 16B, fluorescently stained cells 350 1 and 350 2 do not overlap. obtain. By providing two or more light-receiving elements, it is possible to reduce the influence of overlapping fluorescently-stained cells.

前述のように、細胞数計数手段703は、画像処理により蛍光粒子の輝度値或いは面積値を算出し、算出された輝度値或いは面積値と、予め設定された閾値とを比較することにより、蛍光粒子の個数を計数することができる。 As described above, the cell number counting means 703 calculates the brightness value or area value of the fluorescent particles by image processing, and compares the calculated brightness value or area value with a preset threshold to determine the fluorescence. The number of particles can be counted.

受光素子を2つ以上設置する場合,それぞれの受光素子から得られる輝度値或いは面積値のうち、最大値を示すデータを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能である。これに関して、図17を参照して、より詳しく説明する。 When two or more light-receiving elements are installed, it is possible to suppress the occurrence of count errors by adopting data indicating the maximum value among the luminance values or area values obtained from the respective light-receiving elements. This will be explained in more detail with reference to FIG.

図17は、粒子同士の重なりが生じない場合の輝度値Liと、実測される輝度値Leとの関係を例示する図である。図17に示すように、液滴内の粒子同士の重なりがない場合には、Le=Liとなる。例えば、細胞1個の輝度値をLuとすると、細胞数/滴=1個の場合はLe=Luであり、粒子数/滴=n個の場合はLe=nLuである(n:自然数)。 FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the luminance value Li when particles do not overlap each other and the luminance value Le that is actually measured. As shown in FIG. 17, Le=Li when there is no overlap between particles in the droplet. For example, if Lu is the luminance value of one cell, Le=Lu when the number of cells/droplet=1, and Le=nLu when the number of particles/droplet=n (n: natural number).

しかし、実際には、nが2以上の場合には粒子同士の重なりが発生し得るため、実測される輝度値はLu≦Le≦nLu(図16Aの網掛部分)となる。そこで、細胞数/滴=n個の場合、例えば閾値を(nLu-Lu/2)≦閾値<(nLu+Lu/2)と設定することができる。そして、複数の受光素子を設置する場合、それぞれの受光素子から得られたデータのうち最大値を示すものを採択することで、カウントエラーの発生を抑制することが可能となる。なお、輝度値に代えて面積値を用いてもよい。 However, in reality, when n is 2 or more, particles may overlap each other, so the actually measured luminance values are Lu≦Le≦nLu (shaded area in FIG. 16A). Therefore, when the number of cells/droplet=n, for example, the threshold can be set as (nLu−Lu/2)≦threshold<(nLu+Lu/2). When a plurality of light-receiving elements are installed, it is possible to suppress the occurrence of count errors by adopting the data indicating the maximum value among the data obtained from the respective light-receiving elements. Note that an area value may be used instead of the luminance value.

また、受光素子を複数設置する場合、得られる複数の形状データを基に、細胞数を推定するアルゴリズムにより粒子数を決定づけてもよい。
このように、液滴形成装置401Bでは、蛍光染色細胞350が異なる方向に発した蛍光を受光する複数の受光素子を有しているため、蛍光染色細胞350の個数の誤計数の発生頻度を更に低減できる。
Moreover, when installing a plurality of light receiving elements, the number of particles may be determined by an algorithm for estimating the number of cells based on a plurality of obtained shape data.
As described above, since the droplet forming device 401B has a plurality of light receiving elements that receive fluorescence emitted in different directions by the fluorescently stained cells 350, the frequency of erroneous counting of the number of the fluorescently stained cells 350 can be further reduced. can be reduced.

図18は、図10の液滴形成装置401の他の変形例を示す模式図である。図18に示すように、液滴形成装置401Cは、液滴吐出手段10が液滴吐出手段10Cに置換された点が、液滴形成装置401(図10参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。 FIG. 18 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming device 401 of FIG. As shown in FIG. 18, a droplet forming device 401C differs from the droplet forming device 401 (see FIG. 10) in that the droplet discharging means 10 is replaced with a droplet discharging means 10C. Note that the description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

液滴吐出手段10Cは、液室11Cと、メンブレン12Cと、駆動素子13Cとを有している。液室11Cは、液室11C内を大気に開放する大気開放部115を上部に有しており、細胞懸濁液300中に混入した気泡を大気開放部115から排出可能に構成されている。 The droplet ejection means 10C has a liquid chamber 11C, a membrane 12C, and a drive element 13C. The liquid chamber 11</b>C has an air opening portion 115 that opens the interior of the liquid chamber 11</b>C to the atmosphere, and air bubbles mixed in the cell suspension 300 can be discharged from the air opening portion 115 .

メンブレン12Cは、液室11Cの下端部に固定された膜状部材である。メンブレン12Cの略中心には貫通孔であるノズル121が形成されており、液室11Cに保持された細胞懸濁液300はメンブレン12Cの振動によりノズル121から液滴310として吐出される。メンブレン12Cの振動の慣性により液滴310を形成するため、高表面張力(高粘度)の細胞懸濁液300でも吐出が可能である。メンブレン12Cの平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12C is a film-like member fixed to the lower end of the liquid chamber 11C. A nozzle 121, which is a through hole, is formed substantially in the center of the membrane 12C, and the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C is ejected as droplets 310 from the nozzle 121 by vibration of the membrane 12C. Since the droplet 310 is formed by the inertia of vibration of the membrane 12C, even a cell suspension 300 with high surface tension (high viscosity) can be discharged. The planar shape of the membrane 12C can be, for example, circular, but it may be elliptical, square, or the like.

メンブレン12Cの材質としては特に限定はないが、柔らか過ぎるとメンブレン12Cが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。メンブレン12Cの材質としては、例えば、金属材料やセラミック材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。 The material of the membrane 12C is not particularly limited, but if it is too soft, the membrane 12C easily vibrates, and it is difficult to immediately suppress the vibration when not ejecting, so it is preferable to use a material with a certain degree of hardness. . As the material of the membrane 12C, for example, a metal material, a ceramic material, a polymer material having a certain degree of hardness, or the like can be used.

特に、蛍光染色細胞350として細胞を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料であることが好ましい。細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミック(金属酸化物)を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。 In particular, when cells are used as the fluorescently stained cells 350, it is preferable that the material has low adhesion to cells and proteins. Adhesion of cells is generally said to depend on the contact angle of the material with water, and the adhesion of cells is low when the material is highly hydrophilic or highly hydrophobic. Various metal materials and ceramics (metal oxides) can be used as highly hydrophilic materials, and fluorine resins and the like can be used as highly hydrophobic materials.

このような材料の他の例としては、ステンレス鋼やニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができる。これ以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー(例えば、日油株式会社製、Lipidure)によってコーティングすることが可能である。 Other examples of such materials include stainless steel, nickel, aluminum, silicon dioxide, alumina, zirconia, and the like. In addition to this, it is also conceivable to reduce the cell adhesiveness by coating the material surface. For example, the surface of the material can be coated with the aforementioned metal or metal oxide material, or with a synthetic phospholipid polymer that mimics cell membranes (for example, Lipidure manufactured by NOF Corporation).

ノズル121は、メンブレン12Cの略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル121の径としては特に限定はないが、蛍光染色細胞350がノズル121に詰まることを避けるため、蛍光染色細胞350の大きさの2倍以上とすることが好ましい。蛍光染色細胞350が例えば動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは一般的に5μm~50μm程度であるため、ノズル121の径を、使用する細胞に合わせて10μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましい。 It is preferable that the nozzle 121 is formed as a substantially perfect circular through-hole substantially in the center of the membrane 12C. In this case, the diameter of the nozzle 121 is not particularly limited, but in order to avoid clogging the nozzle 121 with the fluorescently-stained cells 350, it is preferably at least twice the size of the fluorescently-stained cells 350. FIG. When the fluorescently stained cells 350 are, for example, animal cells, particularly human cells, the size of human cells is generally about 5 μm to 50 μm, so the nozzle 121 should have a diameter of 10 μm or more according to the cells to be used. It is preferably 100 μm or more, and more preferably 100 μm or more.

一方で、液滴が大きくなり過ぎると微小液滴を形成するという目的の達成が困難となるため、ノズル121の径は200μm以下であることが好ましい。つまり、液滴吐出手段10Cにおいては、ノズル121の径は、典型的には10μm~200μmの範囲となる。 On the other hand, if the droplets are too large, it will be difficult to achieve the purpose of forming minute droplets, so the diameter of the nozzle 121 is preferably 200 μm or less. In other words, the diameter of the nozzle 121 is typically in the range of 10 μm to 200 μm in the droplet discharge means 10C.

駆動素子13Cは、メンブレン12Cの下面側に形成されている。駆動素子13Cの形状は、メンブレン12Cの形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12Cの平面形状が円形である場合には、ノズル121の周囲に平面形状が円環状(リング状)の駆動素子13Cを形成することが好ましい。駆動素子13Cの駆動方式は、駆動素子13と同様とすることができる。 13 C of drive elements are formed in the lower surface side of the membrane 12C. The shape of the drive element 13C can be designed according to the shape of the membrane 12C. For example, when the planar shape of the membrane 12C is circular, it is preferable to form the driving element 13C having an annular planar shape (ring shape) around the nozzle 121 . The driving method of the driving element 13C can be the same as that of the driving element 13. FIG.

駆動手段20は、メンブレン12Cを振動させて液滴310を形成する吐出波形と、液滴310を形成しない範囲でメンブレン12Cを振動させる撹拌波形とを駆動素子13Cに選択的に(例えば、交互に)付与することができる。 The driving means 20 selectively (for example, alternately) applies a discharge waveform for vibrating the membrane 12C to form the droplets 310 and a stirring waveform for vibrating the membrane 12C within a range not forming the droplets 310 to the driving element 13C. ) can be granted.

例えば、吐出波形及び撹拌波形を何れも矩形波とし、吐出波形の駆動電圧よりも撹拌波形の駆動電圧を低くすることで、撹拌波形の印加により液滴310が形成されないようにすることができる。つまり、駆動電圧の高低により、メンブレン12Cの振動状態(振動の程度)を制御することができる。 For example, both the ejection waveform and the agitation waveform are square waves, and the drive voltage for the agitation waveform is set lower than the drive voltage for the ejection waveform. That is, the vibration state (degree of vibration) of the membrane 12C can be controlled by changing the level of the driving voltage.

液滴吐出手段10Cでは、駆動素子13Cがメンブレン12Cの下面側に形成されているため、駆動素子13Cによりメンブレン12が振動すると、液室11Cの下部方向から上部方向への流れを生じさせることが可能である。 In the droplet discharge means 10C, the drive element 13C is formed on the lower surface side of the membrane 12C. Therefore, when the membrane 12 is vibrated by the drive element 13C, it is possible to generate a flow from the bottom direction to the top direction of the liquid chamber 11C. It is possible.

この時、蛍光染色細胞350の動きは下から上への運動となり、液室11C内で対流が発生して蛍光染色細胞350を含有する細胞懸濁液300の撹拌が起きる。液室11Cの下部方向から上部方向への流れにより、沈降、凝集した蛍光染色細胞350が液室11Cの内部に均一に分散する。 At this time, the movement of the fluorescently-stained cells 350 is from bottom to top, and convection occurs in the liquid chamber 11C, causing agitation of the cell suspension 300 containing the fluorescently-stained cells 350 . Due to the flow from the bottom to the top of the liquid chamber 11C, the precipitated and aggregated fluorescently stained cells 350 are uniformly dispersed inside the liquid chamber 11C.

つまり、駆動手段20は、吐出波形を駆動素子13Cに加え、メンブレン12Cの振動状態を制御することにより、液室11Cに保持された細胞懸濁液300をノズル121から液滴310として吐出させることができる。又、駆動手段20は、撹拌波形を駆動素子13Cに加え、メンブレン12Cの振動状態を制御することにより、液室11Cに保持された細胞懸濁液300を撹拌することができる。なお、撹拌時には、ノズル121から液滴310は吐出されない。 In other words, the driving means 20 applies the ejection waveform to the driving element 13C and controls the vibration state of the membrane 12C to eject the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C from the nozzle 121 as droplets 310. can be done. Further, the driving means 20 can stir the cell suspension 300 held in the liquid chamber 11C by applying a stirring waveform to the driving element 13C and controlling the vibration state of the membrane 12C. Note that the droplets 310 are not ejected from the nozzle 121 during stirring.

このように、液滴310を形成していない間に細胞懸濁液300を撹拌することにより、蛍光染色細胞350がメンブレン12C上に沈降、凝集することを防ぐと共に、蛍光染色細胞350を細胞懸濁液300中にムラなく分散させることができる。これにより、ノズル121の詰まり、及び吐出する液滴310中の蛍光染色細胞350の個数のばらつきを抑えることが可能となる。その結果、蛍光染色細胞350を含有する細胞懸濁液300を、長時間連続して安定的に液滴310として吐出することができる。 Thus, by stirring the cell suspension 300 while the droplets 310 are not formed, the fluorescently stained cells 350 are prevented from settling and aggregating on the membrane 12C, and the fluorescently stained cells 350 are prevented from being suspended in the cell suspension. It can be evenly dispersed in the turbid liquid 300 . This makes it possible to suppress clogging of the nozzle 121 and variations in the number of fluorescently stained cells 350 in the ejected droplet 310 . As a result, the cell suspension 300 containing the fluorescently-stained cells 350 can be continuously and stably ejected as droplets 310 for a long period of time.

また、液滴形成装置401Cにおいて、液室11C内の細胞懸濁液300中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、液滴形成装置401Cでは、液室11Cの上部に大気開放部115が設けられているため、細胞懸濁液300中に混入した気泡を、大気開放部115を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴310を形成することが可能となる。 Also, in the droplet forming device 401C, air bubbles may be mixed in the cell suspension 300 in the liquid chamber 11C. Even in this case, since the droplet formation device 401C is provided with the atmosphere opening portion 115 above the liquid chamber 11C, air bubbles mixed in the cell suspension 300 can be discharged to the outside air through the atmosphere opening portion 115. This makes it possible to continuously and stably form droplets 310 without discarding a large amount of liquid for discharging bubbles.

即ち、ノズル121の近傍に気泡が混入した場合や、メンブレン12C上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、メンブレン12C上に混入した気泡は、自然に若しくはメンブレン12Cの振動によって上方に移動するが、液室11Cには大気開放部115が設けられているため、混入した気泡を大気開放部115から排出可能となる。そのため、液室11Cに気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴310を形成することができる。 That is, when air bubbles are mixed in the vicinity of the nozzle 121 or when a large number of air bubbles are mixed on the membrane 12C, the ejection state is affected. Entrained air bubbles must be discharged. Normally, air bubbles entrapped on the membrane 12C move upward naturally or due to vibration of the membrane 12C. Ejection becomes possible. Therefore, even if air bubbles enter the liquid chamber 11C, it is possible to prevent non-ejection from occurring, and the droplets 310 can be continuously and stably formed.

なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲でメンブレン12Cを振動させ、積極的に気泡を液室11Cの上方に移動させてもよい。 It should be noted that the membrane 12C may be vibrated within a range in which droplets are not formed at the timing when the droplets are not formed to positively move the bubbles upward in the liquid chamber 11C.

-電気的又は磁気的な検出する方法-
電気的又は磁気的な検出する方法としては、図19に示すように、液室11’から細胞懸濁液を液滴310’としてプレート700’に吐出する吐出ヘッドの直下に、細胞数計数のためのコイル200がセンサとして設置されている。細胞は特定のタンパク質によって修飾され細胞に接着することが可能な磁気ビーズによって覆うことにより、磁気ビーズが付着した細胞がコイル中を通過する際に発生する誘導電流によって、飛翔液滴中の細胞の有無を検出することが可能である。一般的に、細胞はその表面に細胞特有のタンパク質を有しており、このタンパク質に接着することが可能な抗体を磁気ビーズに修飾することによって、細胞に磁気ビーズを付着させることが可能である。このような磁気ビーズとしては既製品を用いることが可能であり、例えば、株式会社ベリタス製のDynabeads(登録商標)が利用可能である。
-Electrical or magnetic detection method-
As a method of electrical or magnetic detection, as shown in FIG. A coil 200 for is installed as a sensor. Cells are covered with magnetic beads that are modified with specific proteins and can adhere to the cells. When the cells with the magnetic beads attached pass through the coil, the induced current generated by the cells in the flying droplets causes the flow of the cells. It is possible to detect the presence or absence. In general, cells have a cell-specific protein on their surface, and by modifying the magnetic beads with an antibody capable of adhering to this protein, it is possible to attach the magnetic beads to the cells. . As such magnetic beads, off-the-shelf products can be used. For example, Dynabeads (registered trademark) manufactured by Veritas Corporation can be used.

[吐出前に細胞を観測する処理]
吐出前に細胞を観測する処理としては、図20に示すマイクロ流路250中を通過してきた細胞350’をカウントする方法や、図21に示す吐出ヘッドのノズル部近傍の画像を取得する方法などが挙げられる。図20はセルソーター装置において用いられている方法であり、例えば、ソニー株式会社製のセルソーターSH800を用いることができる。図20では、マイクロ流路250中に光源260からレーザー光を照射して散乱光や蛍光を、集光レンズ265を用いて検出器255により検出することによって細胞の有無や、細胞の種類を識別しながら液滴を形成することが可能である。本方法を用いることによって、マイクロ流路250中に通過した細胞の数から所定の充填部位(ウェル)中に着弾した細胞の数を推測することが可能である。
また、図21に示す吐出ヘッド10’としては、Cytena社製のシングルセルプリンターを用いることが可能である。図21では、吐出前において、ノズル部近傍のレンズ265’を介して、画像取得部255’において画像取得した結果からノズル部近傍の細胞350”が吐出されたと推定することや、吐出前後の画像から差分により吐出されたと考えられる細胞の数を推定することによって、所定の充填部位(ウェル)中に着弾した細胞の数を推測することができる。図20に示すマイクロ流路中を通過してきた細胞をカウントする方法では、液滴が連続的に生成されるのに対して、図21は、オンデマンドで液滴形成が可能であるため、より好ましい。
[Processing for Observing Cells Before Ejection]
The processing for observing cells before ejection includes a method of counting cells 350′ passing through a microchannel 250 shown in FIG. 20, a method of acquiring an image near the nozzle portion of the ejection head shown in FIG. 21, and the like. are mentioned. FIG. 20 shows a method used in a cell sorter apparatus. For example, a cell sorter SH800 manufactured by Sony Corporation can be used. In FIG. 20, laser light is irradiated from a light source 260 into a microchannel 250, and scattered light and fluorescence are detected by a detector 255 using a condenser lens 265 to identify the presence or absence of cells and the types of cells. It is possible to form droplets while By using this method, it is possible to estimate the number of cells that have landed in a predetermined filling site (well) from the number of cells that have passed through the microchannel 250 .
A single-cell printer manufactured by Cytena can be used as the ejection head 10' shown in FIG. In FIG. 21, it is estimated that the cells 350″ in the vicinity of the nozzle portion have been ejected from the result of image acquisition by the image acquisition portion 255′ through the lens 265′ in the vicinity of the nozzle portion before ejection, and images before and after ejection are shown. By estimating the number of cells that are considered to have been ejected from the difference from , it is possible to estimate the number of cells that have landed in a predetermined filling site (well). In the method of counting cells, droplets are generated continuously, whereas FIG. 21 is more preferable because droplet formation is possible on demand.

[着弾後の細胞をカウントする処理]
着弾後の細胞をカウントする処理としては、プレートにおける充填部位(ウェル)を蛍光顕微鏡などにより観測することにより、蛍光染色した細胞を検出する方法を取ることが可能である。この方法は、例えば、Sangjun et al.,PLoS One,Volume 6(3),e17455などに記載されている。
[Processing for counting cells after landing]
As processing for counting cells after landing, it is possible to adopt a method of detecting fluorescently-stained cells by observing filling sites (wells) in a plate with a fluorescence microscope or the like. This method is described, for example, in Sangjun et al. , PLoS One, Volume 6(3), e17455.

液滴の吐出前及び着弾後に、細胞を観測する方法では、以下に述べる問題があるが、生成するプレートの種類によっては吐出中の液滴内の細胞を観測することがもっとも好ましい。吐出前に細胞を観測する手法においては、流路中を通過した細胞数や吐出前(及び吐出後)の画像観測から、着弾したと思われる細胞数を計数するため、実際にその細胞が吐出されたのかどうかの確認は行われておらず、思いがけないエラーが発生することがある。例えば、ノズル部が汚れていることにより液滴が正しく吐出せず、ノズルプレートに付着し、それに伴い液滴中の細胞も着弾しない、といったケースが発生する。他にも、ノズル部の狭い領域に細胞が残留することや、細胞が吐出動作によって想定以上に移動し観測範囲外に出てしまうといった問題の発生も起こりうる。
また、着弾後のプレート上の細胞を検出する手法においても問題がある。まず、プレートとして顕微鏡観察が可能であるものを準備する必要がある。観測可能なプレートとして、一般的に底面が透明かつ平坦なプレート、特に底面がガラス製となっているプレートが用いられるが、特殊なプレートとなってしまうため、一般的な充填部位(ウェル)を使用することができなくなる問題がある。また、細胞数が数十個など多いときには、細胞の重なりが発生するため正確な計数ができなくなる問題もある。そのため、液滴の吐出後、かつ液滴の充填部位(ウェル)への着弾前に、液滴に含まれる細胞数をセンサ及び粒子数(細胞数)計数手段によって計数することに加えて、吐出前に細胞を観測する処理、着弾後の細胞をカウントする処理を行うことが好ましい。
Although the method of observing cells before and after the droplets are ejected has the following problems, depending on the type of plate to be produced, it is most preferable to observe the cells in the droplets being ejected. In the method of observing cells before ejection, the number of cells that are thought to have landed is counted based on the number of cells that have passed through the channel and the image observation before (and after) ejection, so the cells are actually ejected. There is no confirmation of whether or not it has been done, and unexpected errors may occur. For example, when the nozzle section is dirty, droplets may not be ejected correctly and may adhere to the nozzle plate, which may cause the cells in the droplets not to land. In addition, problems may occur such as cells remaining in a narrow area of the nozzle portion, and cells moving more than expected due to the discharge operation and leaving the observation range.
There is also a problem with the method of detecting cells on the plate after impact. First, it is necessary to prepare a plate that allows microscopic observation. Plates with transparent and flat bottoms, especially plates with glass bottoms, are generally used as observable plates. I have a problem that makes it unusable. In addition, when the number of cells is large, such as several tens, there is also the problem that the cells overlap, making it impossible to perform accurate counting. Therefore, after the droplet is ejected and before the droplet lands on the filling site (well), the number of cells contained in the droplet is counted by a sensor and particle number (cell number) counting means. It is preferable to perform a process of observing cells before and a process of counting cells after landing.

また、受光素子としては1又は少数の受光部を有する受光素子、例えば、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、光電子増倍管を用いることが可能であるし、その他に2次元アレイ状に受光素子が設けられたCCD(Charge Copuled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、ゲートCCDなど二次元センサを用いることも可能である。
1又は少数の受光部を有する受光素子を用いる際には、蛍光強度から細胞が何個入っているかを予め用意された検量線を用いて決定することも考えられるが、主として飛翔液滴中の細胞有無を二値的に検出することが行われる。細胞懸濁液の細胞濃度が十分に低く、液滴中に細胞が1個又は0個しかほぼ入らない状態で吐出を行う際には、二値的な検出で十分精度よく計数を行うことが可能である。細胞懸濁液中で細胞はランダムに配置していることを前提とすれば、飛翔液滴中の細胞数はポアソン分布に従うと考えられ、液滴中に細胞数が2個以上入る確率P(>2)は下記式(1)で表される。図22は、確率P(>2)と平均細胞数の関係を表すグラフである。ここで、λは液滴中の平均細胞数であり、細胞懸濁液中の細胞濃度に吐出液滴の体積を乗じたものになる。
P(>2)=1-(1+λ)×e-λ ・・・ 式(1)
As the light receiving element, a light receiving element having one or a small number of light receiving portions, such as a photodiode, an avalanche photodiode, or a photomultiplier tube, can be used. It is also possible to use a two-dimensional sensor such as a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), or a gate CCD.
When using a light-receiving element having one or a small number of light-receiving portions, it is conceivable to use a calibration curve prepared in advance to determine how many cells are contained from the fluorescence intensity. Binary detection of the presence or absence of cells is performed. When the cell concentration of the cell suspension is sufficiently low and the liquid droplet contains only 1 or 0 cells, it is possible to perform sufficiently accurate counting by binary detection. It is possible. Assuming that the cells are randomly arranged in the cell suspension, the number of cells in the flying droplet is considered to follow the Poisson distribution, and the probability that two or more cells are included in the droplet is P ( >2) is represented by the following formula (1). FIG. 22 is a graph showing the relationship between the probability P (>2) and the average number of cells. Here, λ is the average number of cells in the droplet, which is the cell concentration in the cell suspension multiplied by the volume of the ejected droplet.
P (>2) = 1 - (1 + λ) x e - λ Expression (1)

二値的な検出で細胞数計数を行う場合には、確率P(>2)が十分小さい値であることが精度を確保する上では好ましく、確率P(>2)が1%以下となるλ<0.15であることが好ましい。光源としては、細胞の蛍光を励起できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水銀ランプやハロゲンランプなどの一般的なランプに特定の波長を照射するようにフィルタをかけたものや、LED(Light Emitting Diode)、レーザーなどを用いることが可能である。ただし、特に1nL以下の微小な液滴を形成するときには、狭い領域に高い光強度を照射する必要があるため、レーザーを用いるのが好ましい。レーザー光源としては、固体レーザーやガスレーザー、半導体レーザーなど一般的に知られている多種のレーザーを用いることが可能である。また、励起光源としては、液滴が通過する領域を連続的に照射したものであってもよいし、液滴の吐出に同期して液滴吐出動作に対して所定時間遅延を付けたタイミングでパルス的に照射するものであってもよい。 When counting the number of cells by binary detection, it is preferable that the probability P (> 2) is a sufficiently small value in order to ensure accuracy, and the probability P (> 2) is 1% or less λ <0.15 is preferred. The light source is not particularly limited as long as it can excite the fluorescence of cells, and can be appropriately selected according to the purpose. A filtered one, an LED (Light Emitting Diode), a laser, or the like can be used. However, especially when forming minute droplets of 1 nL or less, it is necessary to irradiate a narrow region with high light intensity, so it is preferable to use a laser. As a laser light source, various commonly known lasers such as solid lasers, gas lasers, and semiconductor lasers can be used. Further, the excitation light source may continuously irradiate the area through which the droplets pass, or may be synchronized with the ejection of the droplets and at a timing delayed by a predetermined time with respect to the droplet ejection operation. Pulse irradiation may be used.

<<不確かさ算出工程>>
不確かさ算出工程は、細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程などそれぞれの工程における不確かさを算出する工程である。
当該不確かさの算出は、細胞懸濁液生成工程における不確かさと同様に算出することができる。
なお、不確かさの算出タイミングは、細胞数計数工程の次工程で、纏めて算出してもよいし、細胞懸濁液生成工程、液滴着弾工程、及び細胞数計数工程などの各工程の最後に算出し、細胞数計数工程の次工程で各不確かさを合成して算出してもよい。言い換えれば、上記各工程での不確かさは、合成算出までに適宜算出しておけばよい。
<<Uncertainty calculation process>>
The uncertainty calculation step is a step of calculating the uncertainty in each step such as the cell suspension generation step, the droplet landing step, and the cell number counting step.
The uncertainty can be calculated in the same manner as the uncertainty in the cell suspension generation process.
In addition, the calculation timing of the uncertainty may be calculated collectively in the next step of the cell counting step, or at the end of each step such as the cell suspension generation step, the droplet landing step, and the cell counting step. , and each uncertainty may be combined and calculated in the next step of the cell counting step. In other words, the uncertainty in each of the above steps may be appropriately calculated before the composite calculation.

<<出力工程>>
出力工程は、充填部位(ウェル)内に着弾した細胞懸濁液に含まれる細胞数を、センサにより測定された検出結果に基づいて粒子数計数手段にて計数された値を出力する工程である。
計数された値とは、センサにより測定された検出結果から、粒子数計数手段にて当該充填部位(ウェル)に含まれる細胞数を意味する。
出力とは、原動機、通信機、計算機などの装置が入力を受けて計数された値を外部の計数結果記憶手段としてのサーバに電子情報として送信することや、計数された値を印刷物として印刷することを意味する。
<<Output process>>
The output step is a step of outputting the number of cells contained in the cell suspension that landed in the filling site (well) by the particle number counting means based on the detection result measured by the sensor. .
The counted value means the number of cells contained in the filling site (well) by the particle counting means based on the detection result measured by the sensor.
Output means transmission of counted values to a server as external counting result storage means as electronic information, or printing of counted values as printed matter. means that

出力工程は、プレートの生成時に、プレートにおける各充填部位(ウェル)の細胞数又は核酸数を観察又は推測し、観測値又は推測値、外部の記憶部に出力する。
出力は、細胞数計数工程と同時に行ってもよく、細胞数計数工程の後に行ってもよい。
The output step observes or estimates the number of cells or the number of nucleic acids in each filling site (well) in the plate when the plate is generated, and outputs the observed value or estimated value to an external storage unit.
The output may be performed at the same time as the cell number counting process, or may be performed after the cell number counting process.

<<記録工程>>
記録工程は、出力工程において、出力された観測値又は推測値を記録する工程である。
記録工程は、記録部において好適に実施することができる。
記録は、出力工程と同時に行ってもよく、出力工程の後に行ってもよい。
記録とは、記録媒体に情報を付与することだけでなく、記録部に情報を保存することも含む意味である。
<<Recording process>>
The recording step is a step of recording the output observed value or estimated value in the output step.
The recording process can be preferably carried out in the recording section.
Recording may be performed simultaneously with the output process, or may be performed after the output process.
Recording means not only giving information to a recording medium, but also storing information in a recording unit.

<<核酸抽出工程>>
核酸抽出工程は、充填部位(ウェル)内の細胞から核酸を抽出する工程である。
抽出とは、細胞膜や細胞壁などを破壊し、核酸をぬき出すことを意味する。
<<Nucleic acid extraction step>>
The nucleic acid extraction step is a step of extracting nucleic acids from the cells in the filling site (well).
Extraction means destroying cell membranes, cell walls, etc., and drawing out nucleic acids.

細胞から核酸を抽出する方法としては、90℃~100℃で熱処置する方法が知られている。90℃以下で熱処理するとDNAが抽出されない可能性があり、100℃以上で熱処理するとDNAが分解される可能性がある。このとき界面活性剤を添加し熱処理することが好ましい。 As a method for extracting nucleic acids from cells, a method of heat treatment at 90° C. to 100° C. is known. Heat treatment at 90° C. or lower may not extract DNA, and heat treatment at 100° C. or higher may degrade DNA. At this time, it is preferable to add a surfactant and heat-treat.

界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、添加量にもよるが、タンパク質を変性・失活させない点から、非イオン性界面活性剤が好ましい。 The surfactant is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include ionic surfactants and nonionic surfactants. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these surfactants, nonionic surfactants are preferred because they do not denature or inactivate proteins, depending on the amount added.

イオン性界面活性剤としては、例えば、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウムなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、脂肪酸ナトリウムが好ましく、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)がより好ましい。 Examples of ionic surfactants include sodium fatty acid, potassium fatty acid, sodium alpha sulfo fatty acid ester, sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkyl sulfate, sodium alkyl ether sulfate, and sodium alpha olefin sulfonate. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, fatty acid sodium is preferred, and sodium dodecyl sulfate (SDS) is more preferred.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルグリコシド、アルキルポリオキシエチレンエーテル(Brijシリーズ等)、オクチルフェノールエトキシレート(Totiton Xシリーズ、Igepal CAシリーズ、Nonidet Pシリーズ、Nikkol OPシリーズ等)、ポリソルベート類(Tween20等のTweenシリーズなど)、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、アルキルマルトシド、ショ糖脂肪酸エステル、グリコシド脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリソルベート類が好ましい。 Examples of nonionic surfactants include alkyl glycosides, alkyl polyoxyethylene ethers (Brij series, etc.), octylphenol ethoxylates (Totiton X series, Igepal CA series, Nonidet P series, Nikkol OP series, etc.), polysorbates ( Tween series such as Tween 20), sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, alkylmaltoside, sucrose fatty acid ester, glycoside fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, polysorbates are preferred.

界面活性剤の含有量としては、充填部位(ウェル)中の細胞懸濁液全量に対して、0.01質量%以上5.00質量%以下が好ましい。含有量が、0.01質量%以上であると、DNA抽出に対して効果を発揮でき、5.00質量%以下であると、PCRの際に増幅の阻害を防止することができるため、両方の効果を得られる数値範囲として上記0.01質量%以上5.00質量%以下が好適である。
細胞壁を保有している細胞に関しては、上記の方法で十分にDNA抽出されないことがある。その場合、例えば、浸透圧ショック法、凍結融解法、酵素消化法、DNA抽出用キットの使用、超音波処理法、フレンチプレス法、ホモジナイザーなどの方式などが挙げられる。これらの中でも、抽出DNAのロスが少ないことから、酵素消化法が好ましい。
The content of the surfactant is preferably 0.01% by mass or more and 5.00% by mass or less with respect to the total amount of the cell suspension in the filling site (well). When the content is 0.01% by mass or more, it can exert an effect on DNA extraction, and when it is 5.00% by mass or less, it is possible to prevent inhibition of amplification during PCR. As a numerical range in which the effect of (1) can be obtained, the above range of 0.01% by mass or more and 5.00% by mass or less is preferable.
With respect to cells that have cell walls, DNA may not be sufficiently extracted by the above method. In that case, for example, the osmotic shock method, the freeze-thaw method, the enzymatic digestion method, the use of a DNA extraction kit, the sonication method, the French press method, a method such as a homogenizer, and the like can be used. Among these methods, the enzymatic digestion method is preferable because loss of the extracted DNA is small.

<<その他の工程>>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酵素失活工程などが挙げられる。
<<Other processes>>
Other steps are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include an enzyme deactivation step.

-酵素失活工程-
酵素失活工程は、酵素を失活させる工程である。
酵素としては、例えば、DNase、RNase、核酸抽出工程において核酸を抽出するために使用した酵素などが挙げられる。
酵素を失活させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の方法を好適に用いることができる。
-Enzyme deactivation step-
The enzyme deactivation step is a step of deactivating the enzyme.
Enzymes include, for example, DNase, RNase, enzymes used to extract nucleic acids in the nucleic acid extraction step, and the like.
The method for deactivating the enzyme is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and known methods can be suitably used.

上述のような方法により、本発明の核酸解析方法に用いるデバイスを製造することができる。 A device for use in the nucleic acid analysis method of the present invention can be manufactured by the method described above.

<検量線データ作成工程及び検量線データ作成部>
検量線データ作成工程は、特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき、前記標準核酸の検量線データを作成する工程である。検量線データ作成工程は、検量線データ作成部、及び検量線データ作成手段により好適に実行される。
検量線データとは、標準核酸の塩基配列の数(コピー数)に関するデータを意味しており、作成したデータそのものであってもよく、データから導き出される検量線そのものを含むことを意味する。
検量線とは、解析に用いる量及び活性などが予め既知の物質における量及び活性などのパラメータと、そのパラメータとは異なるパラメータとの関係式を意味する。パラメータとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特定の塩基配列の「コピー数(コピー)」、特定の塩基配列の「リード数」などが挙げられる。
検量線データは、検量線データ作成手段により取得されたライブラリー中の標準核酸のコピー数のデータから作成することができる。検量線データとしては、後述する解析機器により取得されたライブラリー中の標準核酸のコピー数に関するデータであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。特定コピー数の標準核酸から検量線データを作成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特定コピー数の標準核酸を核酸増幅法に増幅し、その増幅結果ともとの特定コピー数との関係を関係式として表す方法などが挙げられる。
本発明の核酸解析方法は、検量線データ作成工程において、標準核酸の特定コピー数の標準核酸を用いることにより、解析対象核酸の数が極少数であっても、高精度に解析(定量)することができる。
<Calibration curve data creation process and calibration curve data creation unit>
The calibration curve data creation step is a step of creating calibration curve data of the standard nucleic acid based on the copy number of the standard nucleic acid having a specific copy number. The calibration curve data creation step is preferably performed by the calibration curve data creation unit and the calibration curve data creation means.
The calibration curve data means data relating to the number (copy number) of the base sequence of the standard nucleic acid, and may be the prepared data itself, and includes the calibration curve itself derived from the data.
A calibration curve means a relational expression between a parameter such as the amount and activity of a substance whose amount and activity to be used for analysis is known in advance and a parameter different from the parameter. The parameter is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include "copy number (copy)" of a specific base sequence, "read number" of a specific base sequence, and the like.
The calibration curve data can be prepared from the copy number data of the standard nucleic acids in the library obtained by the calibration curve data preparation means. The calibration curve data is not particularly limited as long as it is data relating to the copy number of the standard nucleic acid in the library obtained by the analysis equipment described later, and can be appropriately selected according to the purpose. The method for preparing calibration curve data from a standard nucleic acid with a specific copy number is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include a method of expressing the relationship between the amplification result and the original specific copy number as a relational expression.
The nucleic acid analysis method of the present invention uses a standard nucleic acid with a specific number of copies of the standard nucleic acid in the calibration curve data preparation step, so that even if the number of nucleic acids to be analyzed is extremely small, analysis (quantification) can be performed with high accuracy. be able to.

検量線データ作成工程においては、特定コピー数の標準核酸を、2以上の異なる系内において、互いに異なる特定コピー数で含み、取得する前記標準核酸の前記検量線データを正規化し合一して検量線を作成することが好ましい。特定コピー数の標準核酸を、2以上の異なる系内において、互いに異なる特定コピー数で含み、取得する前記標準核酸の前記検量線データを正規化し合一して検量線を作成することにより、使用する標準核酸の種類を少なくすることができる。 In the calibration curve data creation step, a standard nucleic acid with a specific copy number is included in two or more different systems with a specific copy number different from each other, and the calibration curve data of the obtained standard nucleic acid is normalized and combined for calibration. It is preferable to create lines. A standard nucleic acid with a specific copy number is included in two or more different systems with a specific copy number different from each other, and the standard curve data of the obtained standard nucleic acid is normalized and combined to create a standard curve. It is possible to reduce the number of types of standard nucleic acids to be used.

<解析対象核酸解析工程及び解析対象核酸解析部>
解析対象核酸解析工程は、解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、解析対象核酸の塩基配列の数を特定する工程である。解析対象核酸解析工程は、解析対象核酸解析部により好適に実行される。
解析対象核酸の塩基配列を特定するとは、当該解析対象核酸の塩基配列を読取ること意味する。
解析対象核酸の塩基配列の数を特定するとは、解析対象核酸に含まれる塩基配列のコピー数を、前記検量線データ作成工程で作成した検量線を用いて解析対象核酸の測定値(リード数など)から計数することを意味する。解析対象核酸に、異なる塩基配列を有する核酸(断片)が2以上含まれている場合においては、解析対象核酸に含まれる塩基配列ごとに、塩基配列の特定、及び塩基配列の数の特定を行う。読み取った解析対象核酸のデータを、塩基配列ごとに「リード数」という単位で管理することもある。
解析対象核酸の数としては、「コピー数」、「分子数」などと称することがある。
なお、解析対象下記酸解析工程は、上述の検量線データ作成工程と並列して行う(処理する)こともできる。
<Analysis target nucleic acid analysis step and analysis target nucleic acid analysis part>
The analysis target nucleic acid analysis step is a step of specifying the base sequence of the analysis target nucleic acid and specifying the number of base sequences of the analysis target nucleic acid. The analysis target nucleic acid analysis step is preferably performed by the analysis target nucleic acid analysis unit.
Identifying the base sequence of the nucleic acid to be analyzed means reading the base sequence of the nucleic acid to be analyzed.
Specifying the number of base sequences of the nucleic acid to be analyzed means that the number of copies of the base sequence contained in the nucleic acid to be analyzed is obtained by using the calibration curve prepared in the calibration curve data preparation step to obtain the measured value (number of reads, etc.) of the nucleic acid to be analyzed. ) means counting from When the nucleic acid to be analyzed contains two or more nucleic acids (fragments) having different base sequences, the base sequence and the number of base sequences are identified for each base sequence contained in the nucleic acid to be analyzed. . The read data of the nucleic acid to be analyzed may be managed in units of "read number" for each base sequence.
The number of nucleic acids to be analyzed is sometimes referred to as "copy number", "molecule number", and the like.
The analysis target acid analysis step below can also be performed (processed) in parallel with the calibration curve data creation step described above.

なお、解析対象核酸解析工程については、例えば、illumina社が公開している次世代シークエンサにおける解析方法(https://www.adres.ehime-u.ac.jp/news/NGS1.pdf)、非特許文献1、ナノポアデバイスを用いたシークエンスにおける解析方法(Oxford Nanopore Technologies.)、PacBio RS II/Sequel システムを用いたシークエンスにおける解析方法(Pacific BioSciences社)、Ion TorrentTM半導体シーケンスシステムシリーズにおける解析方法(ThermoFisher SCIENTIFIC社)に記載の方法などを参照することができ、それぞれの解析方法に用いられる解析機器により行うことができる。
解析機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、illumina社製のシークエンサ、ナノポアデバイス、PacBio社製の1分子シーケンサ、ThermoFisher SCIENTIFIC社製のIon TorrentTM半導体シーケンサなどが挙げられる。解析機器としては、市販品を用いることができ、市販品としては、例えば、Miseq(illumina社製);MiION、GridION、PromethION、(Oxford Nanopore Technologies.製);PacBio RS II(Pacific BioSciences社製)、Ion Gene Studio S5(ThermoFisher SCIENTIFIC社)などが挙げられる。
Regarding the analysis target nucleic acid analysis step, for example, the analysis method in the next-generation sequencer published by Illumina (https://www.address.ehime-u.ac.jp/news/NGS1.pdf), non- Patent Document 1, an analysis method in sequencing using a nanopore device (Oxford Nanopore Technologies.), an analysis method in sequencing using a PacBio RS II/Sequel system (Pacific BioSciences), an analysis method in the Ion Torrent TM semiconductor sequencing system series ( (ThermoFisher SCIENTIFIC)) can be referred to, and the analysis can be performed using the analysis equipment used for each analysis method.
The analysis equipment is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. etc. Commercially available products can be used as analytical instruments, and examples of commercially available products include Miseq (manufactured by Illumina); MiION, GridION, PromethION (manufactured by Oxford Nanopore Technologies); PacBio RS II (manufactured by Pacific BioSciences). , Ion Gene Studio S5 (ThermoFisher SCIENTIFIC), and the like.

本発明の核酸解析プログラムによる処理は、核酸解析装置を構成する制御部を有するコンピュータを用いて実行することができる。
以下、核酸解析装置のハードウェア構成、及び機能構成について説明する。
The processing by the nucleic acid analysis program of the present invention can be executed using a computer having a controller that constitutes a nucleic acid analysis apparatus.
The hardware configuration and functional configuration of the nucleic acid analysis apparatus will be described below.

<核酸解析装置のハードウェア構成>
図24は、核酸解析装置100のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図24で示すように、核酸解析装置100は、CPU(Central Processing Unit)101、主記憶装置102、補助記憶装置103、出力装置104、入力装置105の各部を有する。これらの各部は、バス106を介してそれぞれ接続されている。
CPU101は、種々の制御や演算を行う処理装置である。CPU101は、主記憶装置102などが記憶するOS(Operating System)やプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。即ち、CPU101は、本実施例では、核酸解析プログラムを実行することにより、核酸解析装置100の制御部130として機能する。
また、CPU101は、核酸解析装置100全体の動作を制御する。尚、本実施例では、核酸解析装置100全体の動作を制御する装置をCPU101としたが、これに限ることなく、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)などとしてもよい。
<Hardware Configuration of Nucleic Acid Analyzer>
FIG. 24 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the nucleic acid analysis device 100. As shown in FIG.
As shown in FIG. 24 , the nucleic acid analysis apparatus 100 has CPU (Central Processing Unit) 101 , main storage device 102 , auxiliary storage device 103 , output device 104 and input device 105 . Each of these units is connected via a bus 106 .
The CPU 101 is a processing device that performs various controls and calculations. The CPU 101 implements various functions by executing an OS (Operating System) and programs stored in the main storage device 102 or the like. That is, in this embodiment, the CPU 101 functions as the control section 130 of the nucleic acid analysis apparatus 100 by executing the nucleic acid analysis program.
Also, the CPU 101 controls the operation of the entire nucleic acid analysis apparatus 100 . In this embodiment, the CPU 101 is used as a device for controlling the operation of the entire nucleic acid analysis apparatus 100, but it is not limited to this, and may be, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array).

核酸解析プログラムや各種データベースは、必ずしも主記憶装置102や、補助記憶装置103などに記憶されていなくともよい。インターネット、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などを介して、核酸解析装置100に接続される他の情報処理装置などに核酸解析プログラムや各種データベースを記憶させてもよい。核酸解析装置100がこれら他の情報処理装置から核酸解析プログラムや各種データベースを取得して実行するようにしてもよい。
主記憶装置102は、各種プログラムを記憶し、各種プログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。
主記憶装置102は、図示しない、ROM(Reed Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)と、を有する。
ROMは、BIOS(Basic Input/Output System)等の各種プログラムなどを記憶している。
RAMは、ROMに記憶された各種プログラムがCPU101により実行される際に展開される作業範囲として機能する。RAMとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。RAMとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)などが挙げられる。
補助記憶装置103としては、各種情報を記憶できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブなどが挙げられる。また、補助記憶装置103は、例えば、CD(Compact Disc)ドライブ、DVD(Digital Versatile Disc)ドライブ、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)ドライブなどの可搬記憶装置としてもよい。
The nucleic acid analysis program and various databases do not necessarily have to be stored in the main storage device 102, the auxiliary storage device 103, or the like. The nucleic acid analysis program and various databases may be stored in another information processing apparatus connected to the nucleic acid analysis apparatus 100 via the Internet, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), or the like. The nucleic acid analysis device 100 may acquire and execute a nucleic acid analysis program and various databases from these other information processing devices.
The main storage device 102 stores various programs, and stores data and the like necessary for executing the various programs.
The main memory device 102 has ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory), which are not shown.
The ROM stores various programs such as BIOS (Basic Input/Output System).
The RAM functions as a working range expanded when various programs stored in the ROM are executed by the CPU 101 . The RAM is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of RAM include DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory).
The auxiliary storage device 103 is not particularly limited as long as it can store various types of information, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include solid state drives and hard disk drives. Also, the auxiliary storage device 103 may be a portable storage device such as a CD (Compact Disc) drive, a DVD (Digital Versatile Disc) drive, or a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc) drive.

出力装置104は、ディスプレイやスピーカーなどを用いることができる。ディスプレイとしては、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイが挙げられる。
入力装置105は、核酸解析装置100に対する各種要求を受け付けることができれば、特に制限はなく、適宜公知のものを用いることができ、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなどが挙げられる。
以上のようなハードウェア構成によって、核酸解析装置100の処理機能を実現することができる。
A display, a speaker, or the like can be used as the output device 104 . The display is not particularly limited, and any known display can be used as appropriate. Examples thereof include liquid crystal displays and organic EL displays.
The input device 105 is not particularly limited as long as it can receive various requests to the nucleic acid analysis apparatus 100, and any known device can be used as appropriate. Examples thereof include a keyboard, a mouse, and a touch panel.
The processing functions of the nucleic acid analysis apparatus 100 can be realized by the hardware configuration as described above.

<核酸解析装置の機能構成>
図25は、核酸解析装置100の機能構成の一例を示す図である。
この図25に示すように、核酸解析装置100は、入力部110、出力部120、制御部130、記憶部140、を有する。
制御部130は、ライブラリー調製部131、検量線データ作成部132と、解析対象核酸解析部133と、を有する。制御部130は、核酸解析装置100全体を制御する。
記憶部140は、検量線データベース141と、解析対象核酸解析データベース142と、を有する。以下、「データベース」を「DB」と称することもある。なお、記憶部に保存するデータは、揮発性及び不揮発性のいずれのメモリに記憶してもよい。メモリは「M」と称することもあり、「DB」と同様の意味で用いることもある。
<Functional Configuration of Nucleic Acid Analyzer>
FIG. 25 is a diagram showing an example of the functional configuration of the nucleic acid analysis device 100. As shown in FIG.
As shown in FIG. 25, the nucleic acid analysis apparatus 100 has an input section 110, an output section 120, a control section 130, and a storage section 140.
The control unit 130 has a library preparation unit 131 , a calibration curve data creation unit 132 , and an analysis target nucleic acid analysis unit 133 . The control unit 130 controls the nucleic acid analysis apparatus 100 as a whole.
The storage unit 140 has a calibration curve database 141 and an analysis target nucleic acid analysis database 142 . Hereinafter, "database" may be referred to as "DB". Note that the data to be saved in the storage unit may be stored in either volatile or nonvolatile memory. Memory is sometimes referred to as "M" and is sometimes used interchangeably with "DB."

ライブラリー調製部131は、入力部110から入力された解析対象核酸に関する情報に基づき、ライブラリー調製の反応条件を調節する。
検量線データ作成部132は、特定コピー数の標準核酸のコピー数のデータに基づき、標準核酸の検量線データを作成する。制御部130は、係る取得した検量線データを、検量線M141へ記憶する。
解析対象核酸解析部133は、解析対象核酸の塩基配列を記憶部140の解析対象核酸解析M142で記憶されている解析対象核酸解析のデータを用い、前記解析対象核酸解析の塩基配列を特定するとともに、前記解析対象核酸の塩基配列の数を検量線M141のデータと比較することによって分析する。
The library preparation unit 131 adjusts the reaction conditions for library preparation based on the information about the nucleic acid to be analyzed input from the input unit 110 .
The calibration curve data creation unit 132 creates calibration curve data of the standard nucleic acid based on the copy number data of the specific copy number of the standard nucleic acid. The control unit 130 stores the acquired calibration curve data in the calibration curve M141.
The analysis-target nucleic acid analysis unit 133 uses the analysis-target nucleic acid analysis data stored in the analysis-target nucleic acid analysis M142 of the storage unit 140 for the base sequence of the analysis-target nucleic acid, and identifies the base sequence of the analysis-target nucleic acid analysis. , by comparing the number of base sequences of the nucleic acid to be analyzed with the data of the calibration curve M141.

次に、本発明の核酸解析プログラムの処理手順を示す。図26は、核酸解析装置100の制御部130における核酸解析プログラムの処理手順の一例を示すフローチャートである。 Next, the processing procedure of the nucleic acid analysis program of the present invention is shown. FIG. 26 is a flow chart showing an example of the processing procedure of the nucleic acid analysis program in the control section 130 of the nucleic acid analysis apparatus 100. As shown in FIG.

ステップS101では、核酸解析装置100の制御部130のライブラリー調製部131は、入力部110から入力された標準核酸及び解析対象核酸に関する情報に基づき、ライブラリー調製における反応条件を出力部120へ出力して調節し、処理をS102へ移行する。
ステップS102では、核酸解析装置100の制御部130の検量線データ作成部132は、特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき、前記標準核酸の検量線データを作成し検量線M141に取得した結果を記録し、処理をS103へ移行する。検量線データとして、系内の標準核酸の「リード数」などを用いることができる。
ステップS103では、核酸解析装置100の制御部130の解析対象核酸解析部133は、解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、検量線M141から取得した作成した検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定し、解析対象核酸M142に解析したデータを記録し、本処理を終了する。
なお、S102及びS103の処理は、並列して行ってもよい。
In step S101, the library preparation unit 131 of the control unit 130 of the nucleic acid analysis apparatus 100 outputs the reaction conditions for library preparation to the output unit 120 based on the information about the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed input from the input unit 110. , and the process proceeds to S102.
In step S102, the calibration curve data creation unit 132 of the control unit 130 of the nucleic acid analysis apparatus 100 creates calibration curve data of the standard nucleic acid based on the copy number of the standard nucleic acid of the specific copy number, and acquires the calibration curve M141. The result is recorded, and the process proceeds to S103. As the standard curve data, the "read number" of the standard nucleic acid in the system can be used.
In step S103, the analysis target nucleic acid analysis unit 133 of the control unit 130 of the nucleic acid analysis apparatus 100 identifies the base sequence of the analysis target nucleic acid, and uses the calibration curve data created from the calibration curve M141 to analyze the analysis target nucleic acid. is specified, the analyzed data is recorded in the analysis target nucleic acid M142, and this process is terminated.
Note that the processes of S102 and S103 may be performed in parallel.

本発明の核酸解析方法に係るデバイスは、バイオ関連産業、ライフサイエンス産業、及び医療産業等において幅広く使用され、例えば、装置校正や検量線作成、検査装置の精度管理、PCR装置の精度評価、塩基配列解析機器の精度管理などに好適に用いることができる。
デバイスとしては、感染症に対して実施する場合は公定法や通知法などに定められている方法に適用することができる。
Devices related to the nucleic acid analysis method of the present invention are widely used in bio-related industries, life science industries, medical industries, etc. It can be suitably used for accuracy control of sequence analysis equipment and the like.
As a device, the method stipulated in the official method, the notification method, etc. can be applied when it is carried out for infectious diseases.

(ライブラリー調製用デバイス)
本発明のライブラリー調製用デバイスは、本発明の核酸解析方法に用いられるライブラリー調製用として特に好適に用いられ、特定コピー数の標準核酸を有する。
本発明のライブラリー調製用デバイスは、本発明の核酸解析方法に用いられるデバイスと同様のものであるため、説明を省略する。
本発明のライブラリー調製用デバイスは、次世代シークエンサを含む核酸解析において好適に用いることができる。
また、本発明のライブラリー調製用デバイスは、前記標準核酸が前記特定コピー数である不確かさを平均特定コピー数で除した変動係数CV値と、前記標準核酸の平均特定コピー数xとにより表される、次式、CV<1/√xを満たすことが好ましい。
(device for library preparation)
The library preparation device of the present invention is particularly suitable for library preparation used in the nucleic acid analysis method of the present invention, and has standard nucleic acids of a specific copy number.
Since the library preparation device of the present invention is the same as the device used in the nucleic acid analysis method of the present invention, description thereof will be omitted.
The library preparation device of the present invention can be suitably used in nucleic acid analysis involving next-generation sequencers.
In addition, the library preparation device of the present invention is represented by the coefficient of variation CV value obtained by dividing the uncertainty of the specific copy number of the standard nucleic acid by the average specific copy number, and the average specific copy number x of the standard nucleic acid. It is preferable to satisfy the following formula, CV<1/√x.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<ライブラリー調製用デバイスの作製>
以下のようにして、ライブラリー調製用デバイスを作製した。
-標準核酸の調製-
--人工塩基配列の設計--
人工塩基配列として濃厚核酸試料 DNA600-G(国立研究開発法人産業技術総合研究所製、NMIJ CRM 6205-a、配列番号6参照)に、選択マーカーとしたURA3がタンデムに並ぶように作出したプラスミドを作製した。
また、GC含有率を50%、且つ、60℃において高次構造を取らず、繰り返し配列をもたない130bpの塩基配列の両末端にプライマーMiFish-U(非特許文献1参照、製造会社名:ファスマック株式会社、配列番号7及び8参照)と相補的な塩基配列を有するように核酸合成した人工塩基配列(配列番号1~5参照)を組み込んだプラスミドを作製した。このように、人工塩基配列の両末端にプライマーMiFish-Uと相補的な塩基配列を有していることにより、解析対象核酸に含まれる魚類の12S rRNAを解析する際に、同じ塩基配列を有するプライマーを用いて標準核酸及び解析対象核酸を解析することができる。
(Example 1)
<Fabrication of device for library preparation>
A device for library preparation was fabricated as follows.
-Preparation of standard nucleic acid-
--Design of artificial nucleotide sequences--
As an artificial base sequence, a concentrated nucleic acid sample DNA600-G (manufactured by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, NMIJ CRM 6205-a, see SEQ ID NO: 6) was prepared with a plasmid in which URA3 as a selection marker was arranged in tandem. made.
In addition, primers MiFish-U (see Non-Patent Document 1, manufacturer name: Fasmac Co., Ltd., see SEQ ID NOS: 7 and 8), a plasmid incorporating an artificial nucleotide sequence (see SEQ ID NOS: 1 to 5) synthesized to have a complementary nucleotide sequence was prepared. Thus, by having a base sequence complementary to the primer MiFish-U at both ends of the artificial base sequence, when analyzing the fish 12S rRNA contained in the nucleic acid to be analyzed, it has the same base sequence Standard nucleic acids and target nucleic acids can be analyzed using primers.

--遺伝子組換え酵母--
出芽酵母YIL015W BY4741(ATCC社製、ATCC4001408)を1コピーの特定核酸配列のキャリア細胞として組換え体の作製に使用した。作製した上述のプラスミドと、キャリア細胞のBAR1領域とを相同組換えにより、1コピーの特定人工核酸配列を酵母ゲノムDNAに導入し、遺伝子組換え酵母を作製した。なお、DNA600-Gには、DNA600-Gの製品情報として、核酸濃度に関する不確かさ情報を有している。
--Genetically modified yeast--
Saccharomyces cerevisiae YIL015W BY4741 (manufactured by ATCC, ATCC4001408) was used as a carrier cell for one copy of the specific nucleic acid sequence for preparation of the recombinant. By homologous recombination between the plasmid prepared above and the BAR1 region of the carrier cell, one copy of the specific artificial nucleic acid sequence was introduced into the yeast genomic DNA to prepare a genetically modified yeast. In addition, DNA600-G has uncertainty information regarding nucleic acid concentration as product information of DNA600-G.

--培養及び細胞周期制御--
50g/LのYPD培地(タカラバイオ株式会社製、CLN-630409)で培養した遺伝子組換え酵母を90mL分取した三角フラスコに、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、14190-144、以下、「DPBS」と称する)を用いて500μg/mLとなるように調製したα1-Mating Factor acetate salt(Sigma-Aldrich社製、T6901-5MG、以下、「αファクター」という)を900μL添加した。
次いで、バイオシェイカー(タイテック株式会社製、BR-23FH)を用いて、振盪速度:250rpm、温度:28℃にて2時間インキュベートし、酵母をG0/G1期に同調して酵母懸濁液を得た。
--Culture and cell cycle control--
Dulbecco's phosphate-buffered saline (manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd., 14190-144, hereinafter referred to as “DPBS”) was adjusted to 500 μg/mL α1-Mating Factor acetate salt (manufactured by Sigma-Aldrich, T6901-5MG, hereinafter referred to as “α factor”). 900 μL was added.
Next, using a bioshaker (BR-23FH, manufactured by Taitec Co., Ltd.), shaking speed: 250 rpm, temperature: 28 ° C. Incubate for 2 hours to synchronize the yeast to the G0 / G1 phase to obtain a yeast suspension. rice field.

-固定化-
同調確認済み酵母懸濁液を遠心管(アズワン株式会社製、VIO-50R)に45mL移し、遠心分離機(株式会社日立製作所製、F16RN)を用いて、回転速度:3000rpmにて5分間遠心し、上澄み液を除去して酵母ペレットを得た。
得られた酵母ペレットにホルマリン(和光純薬工業株式会社製、062-01661)を4mL添加し、5分間静置後、遠心して上澄み液を除去し、エタノールを10mL添加して懸濁させることにより、固定化済みの酵母懸濁液を得た。
-Immobilization-
Transfer 45 mL of the synchronized yeast suspension to a centrifuge tube (manufactured by AS ONE Corporation, VIO-50R) and centrifuge at a rotation speed of 3000 rpm for 5 minutes using a centrifuge (manufactured by Hitachi, Ltd., F16RN). , the supernatant was removed to obtain a yeast pellet.
4 mL of formalin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 062-01661) is added to the resulting yeast pellet, allowed to stand for 5 minutes, centrifuged to remove the supernatant, and 10 mL of ethanol is added to suspend. , to obtain an immobilized yeast suspension.

-核染色-
固定化済み酵母懸濁液を200μL分取し、DPBSで1回洗浄した後、480μLのDPBSに再懸濁した。
次に、20μLの20mg/mL RNase A(株式会社ニッポンジーン製、318-06391)を添加後、バイオシェイカーを用いて37℃で2時間インキュベートした。
次に、25μLの20mg/mLプロテイナーゼK(タカラバイオ株式会社製、TKRー9034)を添加し、プチクール(ワケンビーテック株式会社製、プチクール MiniT-C)を用いて、50℃で2時間インキュベートした。
最後に、6μLの5mM SYTOX Green Nucleic Acid Stain(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製、S7020)を加えて、遮光下で30分間染色した。
-Nuclear staining-
A 200 μL aliquot of the immobilized yeast suspension was taken, washed once with DPBS, and then resuspended in 480 μL of DPBS.
Next, 20 μL of 20 mg/mL RNase A (manufactured by Nippon Gene Co., Ltd., 318-06391) was added, followed by incubation at 37° C. for 2 hours using a bioshaker.
Next, 25 μL of 20 mg/mL proteinase K (Takara Bio Inc., TKR-9034) was added, and Petit Cool (Waken Bee Tech Co., Ltd., Petit Cool MiniT-C) was used to incubate at 50° C. for 2 hours. .
Finally, 6 μL of 5 mM SYTOX Green Nucleic Acid Stain (manufactured by Thermo Fisher Scientific, S7020) was added and stained for 30 minutes in the dark.

-分散-
染色済みの酵母懸濁液を超音波ホモジナイザー(ヤマト科学株式会社製、LUH150)を用いて、出力:30%、10秒間分散処理して、酵母懸濁インクを得た。
-dispersion-
The dyed yeast suspension was dispersed using an ultrasonic homogenizer (LUH150, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) at an output of 30% for 10 seconds to obtain a yeast suspension ink.

-分注及び細胞計測-
以下のようにして、液滴中の酵母菌の数を計数(カウント)して、各ウェルに1細胞ずつ吐出して細胞数が既知のプレートを作製した。具体的には、図15に示す液滴形成装置を用いて、96プレート(商品名:MicroAmp 96-well Reaction plate、Thermofisher社製)の各ウェルに、液滴吐出手段として圧電印加方式の吐出ヘッド(社内製)を用いて10Hzにて酵母懸濁インクを順次吐出した。
吐出された液滴中の酵母の受光手段としては高感度カメラ(東京インスツルメンツ株式会社製、sCMOS pco.edge)を用いて撮影した。光源としてはYAGレーザー(スペクトラ・フィジックス社製、Explorer ONE-532-200-KE)を用い、撮影した画像の粒子数計数手段として画像処理ソフトウェアであるImage Jを用いて画像処理して細胞数を計数し、1細胞数の既知プレートを作製した。
-Dispensing and cell counting-
The number of yeast cells in the droplet was counted in the following manner, and one cell was discharged into each well to prepare a plate with a known number of cells. Specifically, using the droplet forming apparatus shown in FIG. 15, a piezoelectric application type ejection head as a droplet ejection means is applied to each well of a 96 plate (trade name: MicroAmp 96-well Reaction plate, manufactured by Thermofisher). (manufactured in-house) was used to sequentially eject yeast suspension ink at 10 Hz.
A high-sensitivity camera (manufactured by Tokyo Instruments Co., Ltd., sCMOS pco.edge) was used as a light-receiving means for the yeast in the ejected droplets. YAG laser (manufactured by Spectra Physics, Explorer ONE-532-200-KE) is used as the light source, and image processing is performed using Image J, which is image processing software, as a means for counting the number of particles in the photographed image to determine the number of cells. Counted and made a known plate of 1 cell number.

-核酸抽出-
Tris-EDTA(TE) Bufferを用いてColE1 DNA(和光純薬工業株式会社製、312-00434)を5ng/μLとなるようにColE1/TEを調製し、ColE1/TEを用いてZymolyase(R) 100T(ナカライテスク株式会社製、07665-55)を1mg/mLとなるようにZymolyase溶液を調製した。
作製した細胞数既知プレートの各ウェルにZymolyase溶液を4μL添加し、37.2℃にて30分間インキュベートすることにより、細胞壁溶解(核酸抽出)後、95℃で2分間熱処理して、参照デバイス(ライブラリー調製用デバイス)を作製した。
-Nucleic acid extraction-
ColE1 DNA (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 312-00434) was adjusted to 5 ng/μL using Tris-EDTA (TE) Buffer to prepare ColE1/TE, and Zymolyase (R) was added using ColE1/TE. A Zymolyase solution was prepared so that 100T (Nacalai Tesque, 07665-55) was 1 mg/mL.
Add 4 μL of the Zymolyase solution to each well of the prepared plate with a known number of cells and incubate at 37.2° C. for 30 minutes to lyse the cell wall (nucleic acid extraction), followed by heat treatment at 95° C. for 2 minutes to obtain a reference device ( A library preparation device) was prepared.

次に、細胞数既知プレートから得られる結果の信頼性を考慮するために、1細胞数既知プレートを製造し、1細胞数における不確かさを算出する。なお、特定コピー数毎に以下に示す方法を用いることにより、様々なコピー数における不確かさを算出することができる。 Next, in order to consider the reliability of the results obtained from the plate with a known number of cells, a plate with a known number of 1 cell is manufactured and the uncertainty in the number of 1 cell is calculated. By using the method described below for each specific copy number, the uncertainty at various copy numbers can be calculated.

-不確かさの算出-
本実施例では、不確かさの要因として、液滴中の細胞数、細胞中の核酸のコピー数、ウェル内の細胞数、コンタミネーションを用いた。
液滴中の細胞数は、吐出手段より吐出された液滴の画像を解析し計数した液滴中の細胞数と、吐出手段で吐出した液滴をスライドガラスに着弾させ着弾した液滴毎に顕微鏡観察し得られた細胞数とを用いた。
細胞中の核酸コピー数(細胞周期)は、細胞周期のG1期に該当する細胞の割合(99.5%)、G2期に該当する細胞の割合(0.5%)とを用いて算出した。
ウェル内の細胞数は、吐出した液滴がウェル内に着弾する数を計数したが、96サンプルの計数においてすべての液滴がウェル内に着弾していたため、ウェル内の細胞数の要因は不確かさの計算から除外した。
コンタミネーションは、インクのろ液4μLをリアルタイムPCRで細胞中の核酸以外の核酸がインク液中に混入していないか3回の試行を行い確認した。その結果、3回すべてにおいて検出下限値となったため、コンタミネーションの要因についても不確かさの掲載から除外した。
不確かさは各要因の測定値から標準偏差を求め、感度係数を乗じて測定量の単位に統一した標準不確かさを平方和法により合成標準不確かさを求める。合成標準不確かさでは、正規分布の約68%の範囲の値しか含まれないため、合成標準不確かさを2倍した拡張不確かさとすることにより正規分布の約95%の範囲を考慮した不確かさを得ることができる。下記表2のバジェットシートに結果を示す。
-Calculation of uncertainty-
In this example, the number of cells in a droplet, the copy number of nucleic acids in cells, the number of cells in a well, and contamination were used as factors of uncertainty.
The number of cells in a droplet is obtained by analyzing the image of the droplet ejected by the ejection means and counting the number of cells in the droplet. The number of cells obtained by microscopic observation was used.
Nucleic acid copy number in cells (cell cycle) was calculated using the proportion of cells corresponding to the G1 phase of the cell cycle (99.5%) and the proportion of cells corresponding to the G2 phase (0.5%). .
The number of cells in the well was counted by the number of ejected droplets that landed in the well, but all the droplets landed in the well in the counting of 96 samples, so the factor of the number of cells in the well is uncertain. were excluded from the calculation of thickness.
For contamination, 4 μL of the filtrate of the ink was subjected to real-time PCR to confirm whether or not nucleic acid other than nucleic acid in the cells was mixed in the ink liquid by three trials. As a result, the lower limit of detection was obtained in all three tests, so the factor of contamination was also excluded from the uncertainty.
For uncertainty, the standard deviation is obtained from the measured value of each factor, multiplied by the sensitivity coefficient, and the combined standard uncertainty is obtained by the sum of squares method of the standard uncertainty standardized in the unit of the measured quantity. Since the combined standard uncertainty only includes values in the range of about 68% of the normal distribution, the expanded uncertainty is double the combined standard uncertainty to obtain the uncertainty that takes into account the range of about 95% of the normal distribution. Obtainable. Results are shown in the budget sheet in Table 2 below.

Figure 0007317311000005
Figure 0007317311000005

表2中、「記号」とは、不確かさの要因に対応付けた任意の記号を意味する。
表2中、「値(±)」とは、平均値の実験標準偏差であり、算出した実験標準偏差をデータの数の平方根の値で除したものである。
表2中、「確率分布」とは、不確かさの要因がもつ確率分布であり、Aタイプの不確かさ評価の場合には空欄とし、Bタイプの不確かさ評価には、正規分布又は矩形分布のいずれかを記入する。本実施例においてはAタイプの不確かさ評価のみを行っているため、確率分布の欄は空欄となっている。
表2中、「除数」とは、それぞれ要因から得られる不確かさを正規化する数を意味する。
表2中、「標準不確かさ」とは「値(±)」を「除数」で除した値である。
表2中、「感度係数」とは、測定量の単位に統一するために用いられる値を意味する。
In Table 2, "symbol" means an arbitrary symbol associated with an uncertainty factor.
In Table 2, "value (±)" is the experimental standard deviation of the average value, which is obtained by dividing the calculated experimental standard deviation by the square root of the number of data.
In Table 2, "probability distribution" is the probability distribution of the factors of uncertainty. In the case of A-type uncertainty evaluation, it is blank, and in the B-type uncertainty evaluation, normal distribution or rectangular distribution Enter one. In this embodiment, only the A-type uncertainty evaluation is performed, so the probability distribution column is blank.
In Table 2, "divisor" means a number that normalizes the uncertainty obtained from each factor.
In Table 2, "standard uncertainty" is a value obtained by dividing "value (±)" by "divisor".
In Table 2, "sensitivity coefficient" means a value used for unifying the unit of measurement quantity.

次に、ウェルに充填した標準核酸(塩基配列)の平均特定コピー数及び不確かさを算出した。結果を表3に示す。変動係数CV値は不確かさの値を平均特定コピー数で除することにより算出した。 Next, the average specific copy number and uncertainty of the standard nucleic acid (nucleotide sequence) filled in the wells were calculated. Table 3 shows the results. Coefficient of variation CV values were calculated by dividing the uncertainty value by the mean specific copy number.

Figure 0007317311000006
Figure 0007317311000006

インクジェット方式において、標準核酸の特定コピー数が1、即ち、1コピーの標準核酸(塩基配列)(1つの酵母)をウェルに分注する精度は、±0.1281コピーであることが得られた。ウェルに1コピー以上を充填する場合には、特定コピー数の標準核酸(塩基配列)が充填される精度は、この精度の積み重ねにより決定される。 In the inkjet method, the specific copy number of the standard nucleic acid was 1, that is, the accuracy of dispensing one copy of the standard nucleic acid (base sequence) (one yeast) into the well was ±0.1281 copies. . When filling wells with more than one copy, the precision with which a specific number of copies of a standard nucleic acid (base sequence) is filled is determined by this precision stack.

以上の結果から、得られた拡張不確かさを測定のばらつきの指標として、デバイスのデータとして記憶させることで、実験で使用する者が不確かさの指標をウェル毎の測定結果の信頼性の判断基準として用いることができる。上記の信頼性の判断基準を用いることにより、分析検査の性能評価を高精度に行うことができる。 From the above results, by storing the expanded uncertainty obtained as an index of measurement variability as data in the device, the person using the experiment can use the uncertainty index as a criterion for the reliability of the measurement results for each well. can be used as By using the reliability criteria described above, it is possible to highly accurately evaluate the performance of the analytical test.

-各充填部位への不確かさの値付け-
前述の算出された不確かさ(又は変動係数)を各ウェルへ値付けした。
以上より、低濃度核酸試料系列の平均特定コピー数とその不確かさ及び変動係数を算出し、各ウェルへの値付けをすることができた。
- Uncertainty pricing for each filling site -
The uncertainties (or coefficients of variation) calculated above were assigned to each well.
From the above, the average specific copy number of the series of low-concentration nucleic acid samples, its uncertainty, and the coefficient of variation were calculated, and values were assigned to each well.

(実施例2)
<核酸解析方法の実施1:魚類筋肉組織の12S rRNAコピー数の算出>
実施例2では、魚類筋肉組織より抽出したDNA試料を用いたNGS解析を行った。
まず、魚類筋肉組織としてマダイ(Pagrus major)、サーモン(Oncorhynchus mykiss)、マイワシ(Sardinops melanostictus)の3種を用意し、DNeasy Blood&Tissue Kit(QIAGEN社)を用いてDNAを抽出した。これを解析対象核酸とした。
(Example 2)
<Implementation of Nucleic Acid Analysis Method 1: Calculation of 12S rRNA Copy Number of Fish Muscle Tissue>
In Example 2, NGS analysis was performed using a DNA sample extracted from fish muscle tissue.
First, three types of fish muscle tissues, red sea bream (Pagrus major), salmon (Oncorhynchus mykiss), and sardine (Sardinops melanoticus) were prepared, and DNA was extracted using DNeasy Blood & Tissue Kit (QIAGEN). This was used as the nucleic acid to be analyzed.

-1stPCR反応-
ウェルに前記実施例1で設計した人工塩基配列(標準核酸)1~3の魚類12S rRNA配列(配列番号1~3参照)の3種類を用いて、核酸コピー数が1コピーのウェル(1個の酵母細胞を含む)と5コピーのウェル(5個の酵母細胞を含む)、10コピーのウェル(10個の酵母細胞を含む)、50コピーのウェル(50個の酵母細胞を含む)をそれぞれ用意した。それぞれのウェルには各3種ずつの人工塩基配列(以降、人工12S配列と称することがある)を充填した。すなわち、核酸コピー数が1コピーのウェルには配列番号1を含む酵母細胞1個、配列番号2を含む酵母細胞1個、配列番号3を含む酵母細胞が1個、それぞれ含まれる。他のウェルも同様である。その後、前記解析対象核酸を、各前記試料充填用ウェルに5.0μL充填した。その後、前記解析対象核酸と前記人工塩基配列の魚類12S rRNA配列とを同一のウェル内で、PCR法による増幅反応に供した。反応液の組成は、以下の通りである。
-1st PCR reaction-
Three types of fish 12S rRNA sequences (see SEQ ID NOs: 1 to 3) of artificial base sequences (standard nucleic acids) 1 to 3 designed in Example 1 were used in the wells, and wells with a nucleic acid copy number of 1 copy (1 well yeast cells), 5 copy wells (containing 5 yeast cells), 10 copy wells (containing 10 yeast cells), and 50 copy wells (containing 50 yeast cells), respectively. prepared. Each well was filled with three types of artificial base sequences (hereinafter sometimes referred to as artificial 12S sequences). That is, a well with a nucleic acid copy number of 1 copy contains 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 1, 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 2, and 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 3, respectively. Other wells are similar. After that, 5.0 μL of the nucleic acid to be analyzed was filled into each of the sample filling wells. After that, the nucleic acid to be analyzed and the fish 12S rRNA sequence of the artificial base sequence were subjected to an amplification reaction by the PCR method in the same well. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 1.6μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 12.0μL
・1stPCR用プライマーF(10μM) 0.7μL
・1stPCR用プライマーR(10μM) 0.7μL
・魚類筋肉組織由来抽出DNA(試料) 5.0μL
・酵母DNA(人工塩基配列1~3及びZymolyase0.4Uを含む)4.0μL
計 24.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 1.6 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 12.0 μL
・1 st PCR primer F (10 μM) 0.7 μL
・1 st PCR primer R (10 μM) 0.7 μL
・Fish muscle tissue-derived extracted DNA (sample) 5.0 μL
・ Yeast DNA (including artificial base sequences 1 to 3 and Zymolyase 0.4 U) 4.0 μL
Total 24.0 μL

stPCR用プライマーは、MiFish-U(非特許文献1参照)に2ndPCR用のプライマーがアニーリング反応を行える配列を付加したものである。 核酸増幅はT100TM Thermal Cycler(Bio-rad社)を用い、PCRで行った。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、65℃で15秒間、72℃で15秒間の3ステップからなる35回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 The 1 st PCR primer is MiFish-U (see Non-Patent Document 1) to which a sequence that allows the annealing reaction of the 2 nd PCR primer is added. Nucleic acid amplification was performed by PCR using T100 Thermal Cycler (Bio-rad). First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 35 temperature cycles consisting of 3 steps of 98° C. for 20 seconds, 65° C. for 15 seconds, and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-2ndPCR反応:アダプター配列の結合- 得られた1stPCRの増幅産物の両端に、シーケンス用にサンプルを区別するタグと、シーケンス反応に供するためのアダプター配列を付加するPCR反応を行い、2ndPCR反応産物を得た。反応液の組成は、以下の通りである。 -2 nd PCR reaction: Binding of adapter sequence- A PCR reaction is performed to add a tag for distinguishing samples for sequencing and an adapter sequence for subjecting to a sequencing reaction to both ends of the obtained 1st PCR amplified product, A 2 nd PCR reaction product was obtained. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 6.0μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix(2X) 12.0μL
・2ndPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・2ndPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・1 st PCR産物 2.0μL
計20.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 6.0 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 12.0 μL
2nd PCR primer F (10 μM) 1.0 μL
2nd PCR primer R (10 μM) 1.0 μL
・ 2.0 μL of 1 st PCR product
Total 20.0 μL

核酸の増幅はT100TM Thermal Cycler(Bio-rad社)を用い、PCRで行った。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、72℃で15秒間の2ステップからなる12回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 Amplification of nucleic acids was performed by PCR using T100 Thermal Cycler (Bio-rad). First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 12 temperature cycles consisting of two steps of 98° C. for 20 seconds and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

アガロースゲル電気泳動によるPCR産物の精製 2%アガロースゲルを用いて100V、20分間の電気泳動を行った。330~400bpまでにみられたバンドを切り出し、FastGene Gel/PCR Extraction Kit(日本ジェネティクス株式会社製)を用いてPCR産物の生成を行った。 Purification of PCR products by agarose gel electrophoresis Electrophoresis was performed at 100 V for 20 minutes using a 2% agarose gel. A band observed from 330 to 400 bp was excised, and a PCR product was generated using FastGene Gel/PCR Extraction Kit (manufactured by Nippon Genetics Co., Ltd.).

-核酸試料の濃度測定- バイオアナライザー2100(アジレントテクノロジー社製)を用いて2ndPCR産物の定量を行った。キットはAgilent DNA7500キットを用いた。定量結果をもとに、2ndPCR産物が10ng/μLになるようTEで希釈した。4つのウェルから得られた前記希釈した2ndPCR産物を同一の反応液に混合した。 -Measurement of Concentration of Nucleic Acid Sample- 2 nd PCR products were quantified using Bioanalyzer 2100 (manufactured by Agilent Technologies). The kit used was the Agilent DNA7500 kit. Based on the quantitative results, the 2 nd PCR product was diluted with TE to 10 ng/μL. The diluted 2nd PCR products obtained from 4 wells were mixed in the same reaction solution.

-次世代シークエンサ(NGS)によるシーケンス反応- 次世代シークエンサ(装置名:Miseq、illumina社製)を用いて、得られた2ndPCR産物を解析した。次世代シークエンサにより得られたデータを、配列処理によって解析し、塩基配列とリード数の情報を得た。得られたデータを表4に示す。表中の数値はリード数を示す。 -Sequencing reaction by next-generation sequencer (NGS)- Using a next-generation sequencer (device name: Miseq, manufactured by Illumina), the obtained 2nd PCR product was analyzed. The data obtained by the next-generation sequencer was analyzed by sequence processing to obtain information on the base sequence and the number of reads. The data obtained are shown in Table 4. Numerical values in the table indicate the number of reads.

Figure 0007317311000007
Figure 0007317311000007

-リードの正規化- 前記人工12S配列以外のリードの総和を10万リードとして正規化したものを表5に示した。表中の数値はリード数を示す。

Figure 0007317311000008
--Normalization of Reads-- Table 5 shows normalized reads, with the sum of reads other than the artificial 12S sequence being 100,000 reads. Numerical values in the table indicate the number of reads.
Figure 0007317311000008

表5の人工12S配列1、2、及び3のリード数をもとにコピー数(x)と出力リード数(y)の関係式を導くとy=31.343xという式を得た(決定計数R=0.9612)。この式をもとに各魚種のコピー数を推定し、表6を得た。表中の数値はコピー数を示す。

Figure 0007317311000009
Based on the read numbers of the artificial 12S sequences 1, 2, and 3 in Table 5, a relational expression between the copy number (x) and the output read number (y) was derived, and the formula y = 31.343x was obtained (determined count R2 = 0.9612). Based on this formula, the copy number of each fish species was estimated, and Table 6 was obtained. Numerical values in the table indicate copy numbers.
Figure 0007317311000009

(実施例3)
<核酸解析方法の実施2:環境DNAを用いた魚類相の計測>
実施例3では、相模川における環境DNAを用いた魚類相の計測を行った。
まず、相模川より水のサンプルを採取し、フィルターを用いてろ過をした。ろ過したフィルターから、DNA抽出キット(商品名:DNeasy Blood & Tissue kit、QIAGEN社製)を用いてDNAを抽出した。抽出したDNA試料(解析対象核酸)はQubit 3 フルオロメーター(InvitrogenTM)を用いて核酸の濃度を定量した。
(Example 3)
<Implementation of nucleic acid analysis method 2: Measurement of fish fauna using environmental DNA>
In Example 3, fish fauna was measured using environmental DNA in the Sagami River.
First, a water sample was collected from the Sagami River and filtered using a filter. DNA was extracted from the filtered filter using a DNA extraction kit (trade name: DNeasy Blood & Tissue kit, manufactured by QIAGEN). The nucleic acid concentration of the extracted DNA sample (analyzed nucleic acid) was quantified using a Qubit 3 fluorometer (Invitrogen ).

-1stPCR反応-
ウェルに前記実施例1で設計した人工塩基配列(標準核酸)1~5の魚類12S rRNA配列(配列番号1~5参照)の5種類を用いて、人工塩基配列1である魚類12S rRNA配列(配列番号1参照)を含む酵母を1個(コピー)、人工塩基配列2である魚類12S rRNA配列(配列番号2参照)を含む酵母を10個(コピー)、人工塩基配列3である魚類12S rRNA配列(配列番号3参照)を含む酵母を50個(コピー)、人工塩基配列4である魚類12S rRNA配列(配列番号4参照)を含む酵母を100個(コピー)、人工塩基配列5である魚類12S rRNA配列(配列番号5参照)を含む酵母を500個(コピー)ずつ前記実施例1と同様の方法で充填した。相模川より水のサンプルから採取した、抽出したDNA試料を前記ウェルに2.0μL(0.25ng/μL)充填し、5水準の標準核酸が配されたデバイスを作製した。その後、前記ウェル内で、前記抽出したDNA試料と、前記人工塩基配列1~5とを同一のウェル内で、PCR法による増幅反応に供した。反応液の組成は、以下の通りである。
-1st PCR reaction-
Five fish 12S rRNA sequences (see SEQ ID NOs: 1 to 5) of the artificial base sequences (standard nucleic acids) 1 to 5 designed in Example 1 were used in the wells, and artificial base sequence 1, the fish 12S rRNA sequence ( 1 (copy) of yeast containing artificial base sequence 2 (see SEQ ID NO: 1), 10 yeast (copy) containing fish 12S rRNA sequence (see SEQ ID NO: 2) that is artificial base sequence 2, and fish 12S rRNA that is artificial base sequence 3 50 (copies) of yeast containing the sequence (see SEQ ID NO: 3), 100 (copies) of yeast containing the fish 12S rRNA sequence (see SEQ ID NO: 4) that is the artificial base sequence 4, and the fish that is the artificial base sequence 5 500 copies (copy) of yeast containing the 12S rRNA sequence (see SEQ ID NO: 5) were packed in the same manner as in Example 1 above. 2.0 μL (0.25 ng/μL) of an extracted DNA sample collected from a water sample from the Sagami River was filled in the wells to prepare a device in which 5 levels of standard nucleic acids were arranged. Thereafter, the extracted DNA sample and the artificial base sequences 1 to 5 were subjected to an amplification reaction by PCR in the same well. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 1.6μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix(2X) 12.0μL
・1stPCR用プライマーF(10μM) 0.7μL
・1stPCR用プライマーR(10μM) 0.7μL
・相模川由来環境DNA抽出物(試料) 5.0μL
・酵母DNA(人工塩基配列1~5及びZymolyase0.4Uを含む)4.0μL
計 24.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 1.6 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 12.0 μL
・1 st PCR primer F (10 μM) 0.7 μL
・1 st PCR primer R (10 μM) 0.7 μL
・ Sagami River-derived environmental DNA extract (sample) 5.0 μL
・ Yeast DNA (including artificial base sequences 1 to 5 and Zymolyase 0.4 U) 4.0 μL
Total 24.0 μL

stPCR用プライマーは、MiFish-U(非特許文献1参照)に2ndPCR用のプライマーがアニーリング反応を行える配列を付加したものである。
標準核酸(人工塩基配列1~5)の増幅は、Thermal Cycler(装置名:T100TM、Bio-rad社製)を用い、PCRを行った。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、65℃で15秒間、72℃で15秒間の3ステップからなる35回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。
The 1 st PCR primer is MiFish-U (see Non-Patent Document 1) to which a sequence that allows the annealing reaction of the 2 nd PCR primer is added.
Amplification of standard nucleic acids (artificial base sequences 1 to 5) was carried out by PCR using a Thermal Cycler (apparatus name: T100 , manufactured by Bio-rad). First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 35 temperature cycles consisting of 3 steps of 98° C. for 20 seconds, 65° C. for 15 seconds, and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-ビーズによるPCR産物の生成-
AMPure XP試薬(ベックマン・コールター社)を用いてPCR産物の生成を行った。まず、AMPure XP試薬を使用前に30分以上室温で静置した。AMPure XP試薬を1分以上転倒混和したのち、PCR反応を行った各ウェルに、AMPure XP試薬を20μLずつ加えた。ピペッティングを10回繰り返し、PCR反応溶液とAMPure XP試薬を十分混和した。その後、室温で5分間静置した。PCR反応を行った各ウェルをMagnet Plateに設置し、2分間静置した。PCR反応を行った各ウェルをMagnet Plateに設置したまま、AM Pure XP試薬に含まれていた磁性ビーズに触れないようにピペットを用いてPCR反応溶液を取り除いた。各ウェルに200μLの70%エタノールを添加し、30秒間静置した。エタノールを取り除き、磁性ビーズを洗浄した。前記洗浄工程をもう一度繰り返した。前記洗浄工程は各ウェルをMagnet Plateに設置したまま行った。各ウェルをMagnet Plateから外し、20μLの溶出バッファ(精製水、トリス酢酸pH 8.0、又はTris/EDTA溶液)を各ウェルに添加し、ピペッティングを10回繰り返し、磁性ビーズと溶出バッファを十分に混和した。各ウェルを Magnet Plateに設置し、1分間静置した。各ウェルをMagnet Plateに設置したまま、溶出バッファを回収し、別の容器へ移し替えた。この際、次の工程のためにPCR反応容器に移し替えることが好ましい。
-Generation of PCR products by beads-
PCR product generation was performed using AMPure XP reagent (Beckman Coulter). First, the AMPure XP reagent was allowed to stand at room temperature for 30 minutes or longer before use. After mixing the AMPure XP reagent by inversion for 1 minute or more, 20 μL of the AMPure XP reagent was added to each well in which the PCR reaction was performed. The pipetting was repeated 10 times to thoroughly mix the PCR reaction solution and the AMPure XP reagent. After that, it was allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Each well in which the PCR reaction was performed was placed on a Magnet Plate and allowed to stand for 2 minutes. The PCR reaction solution was removed using a pipette so as not to touch the magnetic beads contained in the AM Pure XP reagent while each well in which the PCR reaction was performed was placed on the Magnet Plate. 200 μL of 70% ethanol was added to each well and allowed to stand for 30 seconds. Ethanol was removed to wash the magnetic beads. The washing step was repeated once more. The washing step was performed while each well was placed on the Magnet Plate. Remove each well from the Magnet Plate, add 20 μL of elution buffer (purified water, Tris acetate pH 8.0, or Tris/EDTA solution) to each well, repeat pipetting 10 times, and remove magnetic beads and elution buffer sufficiently. mixed in. Each well was placed on the Magnet Plate and allowed to stand for 1 minute. With each well still on the Magnet Plate, the elution buffer was collected and transferred to another container. At this time, it is preferable to transfer to a PCR reaction vessel for the next step.

-2ndPCR反応:アダプター配列の結合-
得られた1stPCRの増幅産物の両端に、シーケンス用にサンプルを区別するタグと、シーケンス反応に供するためのアダプター配列を付加するPCR反応を行い、2ndPCR反応産物を得た。反応液の組成は、以下の通りである。
-2 nd PCR reaction: Binding of adapter sequences-
A PCR reaction was performed in which a tag for distinguishing samples for sequencing and an adapter sequence for sequencing reaction were added to both ends of the obtained 1st PCR amplification product to obtain a 2nd PCR reaction product. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 6.0μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix(2X) 10.0μL
・2ndPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・2ndPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・1 st PCR産物 2.0μL
計20.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 6.0 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 10.0 μL
2nd PCR primer F (10 μM) 1.0 μL
2nd PCR primer R (10 μM) 1.0 μL
2.0 μL of 1st PCR product
Total 20.0 μL

ndPCR産物の増幅はThermal Cycler(装置名:T100TM、Bio-rad社製)を用いた。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、72℃で15秒間の2ステップからなる12回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 A Thermal Cycler (apparatus name: T100 , manufactured by Bio-rad) was used for amplification of the 2nd PCR product. First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 12 temperature cycles consisting of two steps of 98° C. for 20 seconds and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-ビーズによるPCR産物の精製-
stPCR後に行った工程と同一であるため省略する。
-Purification of PCR products by beads-
Since it is the same as the step performed after 1st PCR, it is omitted.

-核酸試料の濃度測定-
バイオアナライザー2100(アジレントテクノロジー社製)を用いて2ndPCR産物の定量を行った。キットはAgilent DNA7500キットを用いた。定量結果をもとに、2ndPCR産物が10ng/μLになるようTEで希釈した。
-Concentration measurement of nucleic acid sample-
The 2 nd PCR product was quantified using Bioanalyzer 2100 (manufactured by Agilent Technologies). The kit used was the Agilent DNA7500 kit. Based on the quantitative results, the 2 nd PCR product was diluted with TE to 10 ng/μL.

-次世代シークエンサ(NGS)によるシーケンス反応-
次世代シークエンサ(装置名:Miseq、illumina社製)を用いて、得られた2ndPCR産物を解析した。次世代シークエンサにより得られたデータを、配列処理によって解析し、塩基配列とリード数の情報を得た。得られたデータを表7に示す。
- Sequencing reaction by next-generation sequencer (NGS) -
The obtained 2 nd PCR product was analyzed using a next-generation sequencer (device name: Miseq, manufactured by Illumina). The data obtained by the next-generation sequencer were analyzed by sequence processing to obtain information on the base sequence and the number of reads. The data obtained are shown in Table 7.

Figure 0007317311000010
Figure 0007317311000010

-検量線の作成及び定量-
表7に示す標準核酸である人工配列(人工塩基配列)1~5の増幅結果に基づき、検量線を作成した。作成した検量線を図27に示す。図27は、縦軸がMiseqのリード数、横軸が解析対象核酸及び標準核酸(DNA)の数(コピー数/ウェル)を表す。四角で表した点は添加した人工配列であり、それぞれ1コピー、10コピー、50コピー、100コピー、500コピーである。この5点(5水準)をもとに検量線を作成した。丸で表した点は標準核酸から得られたリード数を前記検量線上にプロットしたものである。図27に示すように、ヌマチチブが相模川の優占種であり、サンプル全体の7割のリードを占めていた。それ以外の魚種に関して、500コピーのリード数である4778リードよりも少なく、内挿での定量が可能(検量線で用いた数値範囲を用いた信頼性のある定量が可能)であった。検量線から推定したそれぞれの魚種のコピー数は表7に記載した。
-Preparation and quantification of calibration curve-
Based on the results of amplification of artificial sequences (artificial base sequences) 1 to 5, which are standard nucleic acids shown in Table 7, a calibration curve was prepared. The prepared calibration curve is shown in FIG. In FIG. 27, the vertical axis represents the number of Miseq reads, and the horizontal axis represents the number of nucleic acids to be analyzed and standard nucleic acids (DNA) (copy number/well). The points represented by squares are the added artificial sequences, which are 1 copy, 10 copies, 50 copies, 100 copies and 500 copies, respectively. Based on these 5 points (5 levels), a calibration curve was created. Circled points are the number of reads obtained from standard nucleic acids plotted on the standard curve. As shown in FIG. 27, Numatitibu was the dominant species in the Sagami River and accounted for 70% of all samples. For other fish species, the number of reads was less than 4778, which is the number of reads of 500 copies, and quantification by interpolation was possible (reliable quantification using the numerical range used in the calibration curve was possible). The copy number of each fish species estimated from the standard curve is shown in Table 7.

(実施例4)
<核酸解析方法の実施3:環境DNAを用いた魚類相の計測>
実施例4では、相模川における環境DNAを用いた魚類相の計測を行った。
まず、相模川より水のサンプルを採取し、フィルターを用いてろ過をした。ろ過したフィルターから、DNA抽出キット(商品名:DNeasy Blood & Tissue kit、QIAGEN社製)を用いてDNAを抽出した。抽出したDNA試料(解析対象核酸)はQubit 3 フルオロメーター(InvitrogenTM)を用いて核酸の濃度を定量した。
(Example 4)
<Implementation of nucleic acid analysis method 3: Measurement of fish fauna using environmental DNA>
In Example 4, fish fauna was measured using environmental DNA in the Sagami River.
First, a water sample was collected from the Sagami River and filtered using a filter. DNA was extracted from the filtered filter using a DNA extraction kit (trade name: DNeasy Blood & Tissue kit, manufactured by QIAGEN). The nucleic acid concentration of the extracted DNA sample (analyzed nucleic acid) was quantified using a Qubit 3 fluorometer (Invitrogen ).

-1stPCR反応-
ウェルに前記実施例1で設計した人工塩基配列(標準核酸)1~3の魚類12S rRNA配列(配列番号1~3参照)の3種類を用いて、核酸コピー数が1コピーのウェル(1個の酵母細胞を含む)と5コピーのウェル(5個の酵母細胞を含む)、10コピーのウェル(10個の酵母細胞を含む)、50コピーのウェル(50個の酵母細胞を含む)をそれぞれ用意した。それぞれのウェルには各3種ずつの人工12S配列を充填した。すなわち、核酸コピー数が1コピーのウェルには配列番号1を含む酵母細胞1個、配列番号2を含む酵母細胞1個、配列番号3を含む酵母細胞が1個、それぞれ含まれる。他のウェルも同様である。その後、前記解析対象核酸を、各前記試料充填用ウェルに5.0μL充填した。その後、前記解析対象核酸と前記人工12Sとを同一のウェル内で、PCR法による増幅反応に供した。反応液の組成は、以下の通りである。
-1st PCR reaction-
Using three types of fish 12S rRNA sequences (see SEQ ID NOs: 1 to 3) of artificial base sequences (standard nucleic acids) 1 to 3 designed in Example 1 above, wells with a nucleic acid copy number of 1 copy (1 well yeast cells), 5 copy wells (containing 5 yeast cells), 10 copy wells (containing 10 yeast cells), and 50 copy wells (containing 50 yeast cells), respectively. prepared. Each well was filled with triplicate artificial 12S sequences. That is, a well with a nucleic acid copy number of 1 copy contains 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 1, 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 2, and 1 yeast cell containing SEQ ID NO: 3, respectively. Other wells are similar. After that, 5.0 μL of the nucleic acid to be analyzed was filled into each of the sample filling wells. After that, the nucleic acid to be analyzed and the artificial 12S were subjected to an amplification reaction by the PCR method in the same well. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 1.6μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X)12.0μL
・1stPCR用プライマーF(10μM) 0.7μL
・1stPCR用プライマーR(10μM) 0.7μL
・相模川由来環境DNA抽出物(試料) 5.0μL
・酵母DNA(人工塩基配列1~3及びZymolyase(登録商標)0.4Uを含む)4.0μL
計 24.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 1.6 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 12.0 μL
・1 st PCR primer F (10 μM) 0.7 μL
・1 st PCR primer R (10 μM) 0.7 μL
・ Sagami River-derived environmental DNA extract (sample) 5.0 μL
・ Yeast DNA (including artificial base sequences 1 to 3 and Zymolyase (registered trademark) 0.4 U) 4.0 μL
Total 24.0 μL

stPCR用プライマーは、MiFish-U(非特許文献1参照)に2ndPCR用のプライマーがアニーリング反応を行える配列を付加したものである。
核酸増幅はT100TM Thermal Cycler(Bio-rad社)を用い、PCRで行った。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、65℃で15秒間、72℃で15秒間の3ステップからなる35回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。
The 1 st PCR primer is MiFish-U (see Non-Patent Document 1) to which a sequence that allows the annealing reaction of the 2 nd PCR primer is added.
Nucleic acid amplification was performed by PCR using T100 Thermal Cycler (Bio-rad). First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 35 temperature cycles consisting of 3 steps of 98° C. for 20 seconds, 65° C. for 15 seconds, and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-2ndPCR反応:アダプター配列の結合-
得られた1stPCRの増幅産物の両端に、シーケンス用にサンプルを区別するタグと、シーケンス反応に供するためのアダプター配列を付加するPCR反応を行い、2ndPCR反応産物を得た。反応液の組成は、以下の通りである。
-2 nd PCR reaction: Binding of adapter sequence-
A PCR reaction was performed in which a tag for distinguishing samples for sequencing and an adapter sequence for sequencing reaction were added to both ends of the obtained 1st PCR amplification product to obtain a 2nd PCR reaction product. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 6.0μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix(2X) 10.0μL
・2ndPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・2ndPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・1 st PCR産物 2.0μL
計20.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 6.0 μL
・KAPA HiFi HotStart ReadyMix (2X) 10.0 μL
2nd PCR primer F (10 μM) 1.0 μL
2nd PCR primer R (10 μM) 1.0 μL
2.0 μL of 1st PCR product
Total 20.0 μL

核酸の増幅はT100TM Thermal Cycler(Bio-rad社)を用い、PCRで行った。まず、95℃で3分間のインキュベートを行った。その後、98℃で20秒間、72℃で15秒間の2ステップからなる12回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 Amplification of nucleic acids was performed by PCR using T100 Thermal Cycler (Bio-rad). First, incubation was performed at 95°C for 3 minutes. After that, 12 temperature cycles consisting of two steps of 98° C. for 20 seconds and 72° C. for 15 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-アガロースゲル電気泳動によるPCR産物の精製-
2%アガロースゲルを用いて100V、20分間の電気泳動を行った。330~400bpまでにみられたバンドを切り出し、FastGene Gel/PCR Extraction Kit(日本ジェネティクス株式会社)を用いてPCR産物の生成を行った。
-Purification of PCR products by agarose gel electrophoresis-
Electrophoresis was performed at 100 V for 20 minutes using a 2% agarose gel. A band observed from 330 to 400 bp was excised, and a PCR product was generated using FastGene Gel/PCR Extraction Kit (Nippon Genetics Co., Ltd.).

-核酸試料の濃度測定-
バイオアナライザー2100(アジレントテクノロジー社製)を用いて2ndPCR産物の定量を行った。キットはAgilent DNA7500キットを用いた。定量結果をもとに、2ndPCR産物が10ng/μLになるようTEで希釈した。4つのウェルから得られた前記希釈した2ndPCR産物を同一の反応液に混合した。
-Concentration measurement of nucleic acid sample-
The 2 nd PCR product was quantified using Bioanalyzer 2100 (manufactured by Agilent Technologies). The kit used was the Agilent DNA7500 kit. Based on the quantitative results, the 2 nd PCR product was diluted with TE to 10 ng/μL. The diluted 2nd PCR products obtained from 4 wells were mixed in the same reaction solution.

-次世代シークエンサ(NGS)によるシーケンス反応-
次世代シークエンサ(装置名:Miseq、illumina社製)を用いて、得られた2ndPCR産物を解析した。次世代シークエンサにより得られたデータを、配列処理によって解析し、塩基配列とリード数の情報を得た。得られたデータを表8に示す。表中の数値はリード数を示す。
- Sequencing reaction by next-generation sequencer (NGS) -
The obtained 2 nd PCR product was analyzed using a next-generation sequencer (device name: Miseq, manufactured by Illumina). The data obtained by the next-generation sequencer were analyzed by sequence processing to obtain information on the base sequence and the number of reads. The data obtained are shown in Table 8. Numerical values in the table indicate the number of reads.

Figure 0007317311000011
Figure 0007317311000011

-リードの正規化-
前記人工12S以外のリードの総和を10万リードとして正規化したものを表9に示した。表中の数値はリード数を示す。また、人工12S配列1、2、及び3について平均値と変動係数CVを計算したものを表10に示した。表10中の平均値、変動係数CVを用いて適宜解析の精度管理を実施できる。
- Read normalization -
Table 9 shows the normalized sum total of reads other than artificial 12S as 100,000 reads. Numerical values in the table indicate the number of reads. In addition, Table 10 shows the calculated mean values and coefficient of variation CV for the artificial 12S sequences 1, 2, and 3. Using the average value and the coefficient of variation CV in Table 10, accuracy control of the analysis can be appropriately performed.

Figure 0007317311000012
Figure 0007317311000012

Figure 0007317311000013
Figure 0007317311000013

表9の人工12S配列1、2、及び3のリード数をもとにコピー数(x)と出力リード数(y)の関係式を導くとy=1239.9xという式を得た(決定係数R=0.9884)。この式をもとに各魚種のコピー数を推定し、表12を得た。表中の数値はコピー数を示す。得られた検量線の決定係数Rを用いて適宜解析の精度管理を実施できる。また、作成した検量線を図29に示した。なお、図29に示した魚種は簡単のため、4つのウェルの平均を用い、1コピー以下と推定された魚種は除いてある。参考のため表11に図29作成時に用いた各魚種のリード数とコピー数を示した。 Based on the number of reads of the artificial 12S sequences 1, 2, and 3 in Table 9, a relational expression between the number of copies (x) and the number of output reads (y) was derived. R2 = 0.9884). Based on this formula, the copy number of each fish species was estimated, and Table 12 was obtained. Numerical values in the table indicate copy numbers. Using the coefficient of determination R2 of the obtained calibration curve, the accuracy of the analysis can be appropriately controlled. Moreover, the prepared calibration curve is shown in FIG. For the sake of simplification, the fish species shown in FIG. 29 are averaged from four wells, and fish species estimated to have 1 copy or less are excluded. For reference, Table 11 shows the number of reads and the number of copies of each fish species used when creating FIG.

Figure 0007317311000014
Figure 0007317311000014
Figure 0007317311000015
Figure 0007317311000015

(実施例5)
<核酸解析方法の実施4:微生物の混合DNA試料を用いた微生物叢の計測>
実施例5では、微生物の混合DNA試料(ZymoBIOMICS Microbial Community DNA Standard(Zymo Reseach社製))を用いた微生物叢の計測を行った。
実施例3では解析対象核酸である核酸試料を配したウェルと同一のウェル内に標準核酸である人工塩基配列1~5を配したが、実施例5においては、異なるウェルに標準核酸であるDNA600-Gの人工塩基配列を有する核酸を配し、その増幅結果を総合して検量線を作成した。
(Example 5)
<Implementation of nucleic acid analysis method 4: Measurement of microbiota using a mixed DNA sample of microorganisms>
In Example 5, microbial flora was measured using a mixed microbial DNA sample (ZymoBIOMICS Microbial Community DNA Standard (manufactured by Zymo Research)).
In Example 3, artificial base sequences 1 to 5, which are standard nucleic acids, were placed in the same well as the well in which the nucleic acid sample, which is the nucleic acid to be analyzed, was placed. A nucleic acid having an artificial base sequence of -G was arranged, and the amplification results were integrated to prepare a calibration curve.

-解析対象核酸(核酸試料)の準備-
ウェルに前記実施例1で作製したDNA600-Gを含む酵母を前記実施例1と同様の方法で充填した。前記酵母を、4つのウェルにそれぞれ1個(コピー)、5個(コピー)、10個(コピー)、50個(コピー)ずつ4水準異なるウェルに分注した。次に、前記DNA600-Gの人工塩基配列を有する核酸が配されたウェルに、手技により前記微生物の混合DNA試料を2.0μL(0.5pg/μL)ずつ充填した。その後、前記ウェル内で、前記微生物の混合DNA試料と前記DNA600-Gとを同一のウェル内で、PCR法による増幅反応に供した。反応液の組成は、以下の通りである。
- Preparation of nucleic acid to be analyzed (nucleic acid sample) -
The wells were filled with yeast containing DNA600-G prepared in Example 1 in the same manner as in Example 1 above. The yeast was dispensed into 4 wells with 1 (copy), 5 (copies), 10 (copies) and 50 (copies), respectively, into 4 different wells. Next, 2.0 μL (0.5 pg/μL) of the mixed DNA sample of the microorganism was manually filled into the wells containing the nucleic acid having the artificial base sequence of DNA600-G. After that, in the well, the mixed DNA sample of the microorganism and the DNA600-G were subjected to an amplification reaction by the PCR method in the same well. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 6.3μL
・10x Ex Taq buffer 2.0μL
・dNTP(2.5mM) 1.6μL
・微生物16S増幅用1stPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・微生物16S増幅用1stPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・600G増幅用1stPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・600G増幅用1stPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・解析対象核酸(微生物の混合DNA試料) 2.0μL
・Ex Taq(5unit/μL) 0.1μL
・標準核酸(DNA600-G、Zymolyase0.4Uを含む) 4.0μL
計20.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 6.3 μL
・10x Ex Taq buffer 2.0 μL
・dNTP (2.5 mM) 1.6 μL
・ 1 st PCR primer F (10 μM) for microbial 16S amplification 1.0 μL
・ 1 st PCR primer R (10 μM) for microbial 16S amplification 1.0 μL
・ 1 st PCR primer F (10 μM) for 600 G amplification 1.0 μL
1st PCR primer R for 600G amplification (10 μM) 1.0 μL
・ Nucleic acid to be analyzed (mixed DNA sample of microorganisms) 2.0 μL
・Ex Taq (5 units/μL) 0.1 μL
・Standard nucleic acid (including DNA600-G, Zymolyase 0.4U) 4.0μL
Total 20.0 μL

解析対象核酸(微生物の混合DNA試料)及び標準核酸(DNA600-G、人工配列6)の増幅はThermal Cycler(装置名:T100TM、Bio-rad社製)を用い、PCRで行った。まず、94℃で2分間のインキュベートを行った。その後、94℃で30秒間、50℃で30秒間、72℃で30秒間の3ステップからなる23回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 The nucleic acid to be analyzed (mixed DNA sample of microorganisms) and the standard nucleic acid (DNA600-G, artificial sequence 6) were amplified by PCR using a Thermal Cycler (device name: T100 , Bio-rad). First, incubation was performed at 94°C for 2 minutes. After that, 23 temperature cycles consisting of 3 steps of 94° C. for 30 seconds, 50° C. for 30 seconds, and 72° C. for 30 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-ビーズによるPCR産物の生成-
AMPure XP試薬(ベックマン・コールター社)を用いてPCR産物の生成を行った。まず、AMPure XP試薬を使用前に30分以上室温で静置した。AMPure XP試薬を1分以上転倒混和したのち、PCR反応を行った各ウェルに20μLずつ加えた。ピペッティングを10回繰り返し、PCR反応溶液とAMPure XP試薬を十分混和した。その後、室温で5分間静置した。PCR反応を行った各ウェルをMagnet Plateに設置し、2分間静置した。PCR反応を行った各ウェルをMagnet Plateに設置したまま、AM Pure XP試薬に含まれていた磁性ビーズに触れないようにピペットを用いてPCR反応溶液を取り除いた。各ウェルに200μLの70%エタノールを添加し、30秒間静置した。エタノールを取り除き、磁性ビーズを洗浄した。前記洗浄工程をもう一度繰り返した。前記洗浄工程は各ウェルをMagnet Plateに設置したまま行った。各ウェルをMagnet Plateから外し、20 uLの溶出バッファ(精製水、トリス酢酸pH 8.0、又はTris/EDTA溶液)を各ウェルに添加し、ピペッティングを10回繰り返し、磁性ビーズと溶出バッファを十分に混和した。各ウェルを Magnet Plateに設置し、1分間静置した。各ウェルをMagnet Plateに設置したまま、溶出バッファを回収し、別の容器へ移し替えた。この際、次の工程のためにPCR反応容器に移し替えることが好ましい。
-Generation of PCR products by beads-
PCR product generation was performed using AMPure XP reagent (Beckman Coulter). First, the AMPure XP reagent was allowed to stand at room temperature for 30 minutes or longer before use. After mixing the AMPure XP reagent by inversion for 1 minute or longer, 20 μL of the reagent was added to each well in which the PCR reaction was performed. The pipetting was repeated 10 times to thoroughly mix the PCR reaction solution and the AMPure XP reagent. After that, it was allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Each well in which the PCR reaction was performed was placed on a Magnet Plate and allowed to stand for 2 minutes. The PCR reaction solution was removed using a pipette so as not to touch the magnetic beads contained in the AM Pure XP reagent while each well in which the PCR reaction was performed was placed on the Magnet Plate. 200 μL of 70% ethanol was added to each well and allowed to stand for 30 seconds. Ethanol was removed to wash the magnetic beads. The washing step was repeated once more. The washing step was performed while each well was placed on the Magnet Plate. Remove each well from the Magnet Plate, add 20 uL of elution buffer (purified water, Tris acetate pH 8.0, or Tris/EDTA solution) to each well, repeat pipetting 10 times, and remove the magnetic beads and elution buffer. well mixed. Each well was placed on the Magnet Plate and allowed to stand for 1 minute. With each well still on the Magnet Plate, the elution buffer was collected and transferred to another container. At this time, it is preferable to transfer to a PCR reaction vessel for the next step.

-2ndPCR反応:アダプター配列の結合-
得られた1stPCRの増幅産物の両端に、シーケンス用にサンプルを区別するタグと、シーケンス反応に供するためのアダプター配列を付加するPCR反応を行い、2ndPCR反応産物を得た。反応液の組成は、以下の通りである。
-2 nd PCR reaction: Binding of adapter sequence-
A PCR reaction was performed in which a tag for distinguishing samples for sequencing and an adapter sequence for sequencing reaction were added to both ends of the obtained 1st PCR amplification product to obtain a 2nd PCR reaction product. The composition of the reaction solution is as follows.

[反応液組成]
・Distilled water 10.3μL
・10x Ex Taq buffer 2.0μL
・dNTP(2.5mM) 1.6μL
・2ndPCR用プライマーF(10μM) 1.0μL
・2ndPCR用プライマーR(10μM) 1.0μL
・1stPCR産物 4.0μL
・Ex Taq(5unit/μL) 0.1μL
計20.0μL
[Reaction liquid composition]
・Distilled water 10.3 μL
・10x Ex Taq buffer 2.0 μL
・dNTP (2.5 mM) 1.6 μL
2nd PCR primer F (10 μM) 1.0 μL
2nd PCR primer R (10 μM) 1.0 μL
・ 4.0 μL of 1 st PCR product
・Ex Taq (5 units/μL) 0.1 μL
Total 20.0 μL

ndPCR産物の増幅はThermal Cycler(装置名:T100TM、Bio-rad社製)を用いた。まず、94℃で2分間のインキュベートを行った。その後、94℃で30秒間、50℃で30秒間、72℃で30秒間の3ステップからなる8回の温度サイクルを行った。最後に72℃で5分間インキュベートした後、4℃まで冷却し、反応を終了させた。 A Thermal Cycler (apparatus name: T100 , manufactured by Bio-rad) was used for amplification of the 2nd PCR product. First, incubation was performed at 94°C for 2 minutes. After that, 8 temperature cycles consisting of 3 steps of 94° C. for 30 seconds, 50° C. for 30 seconds and 72° C. for 30 seconds were performed. After a final incubation at 72°C for 5 minutes, the reaction was terminated by cooling to 4°C.

-ビーズによるPCR産物の精製-
stPCR後に行った工程と同一であるため省略する。
-Purification of PCR products by beads-
Since it is the same as the step performed after 1st PCR, it is omitted.

-核酸試料の濃度測定-
バイオアナライザー2100(アジレントテクノロジー社製)を用いて2ndPCR産物の定量を行った。キットはAgilent DNA7500キットを用いた。定量結果をもとに、2ndPCR産物が10ng/μLになるようTEで希釈した。4つのウェルから得られた2ndPCR産物の希釈液を同一の反応液に混合した。
-Concentration measurement of nucleic acid sample-
The 2 nd PCR product was quantified using Bioanalyzer 2100 (manufactured by Agilent Technologies). The kit used was the Agilent DNA7500 kit. Based on the quantitative results, the 2 nd PCR product was diluted with TE to 10 ng/μL. Dilutions of the 2 nd PCR products obtained from 4 wells were mixed in the same reaction solution.

-次世代シークエンサ(NGS)によるシーケンス反応-
次世代シークエンサ(装置名:Miseq、illumina社製)を用いて、前記2ndPCR産物を解析した。次世代シークエンサにより得られたデータを、配列処理によって解析し、塩基配列とリード数の情報を得た。前記リード数を、100万リード得られたとして正規化した。4サンプルの正規化済リードの和を表13に示す。
- Sequencing reaction by next-generation sequencer (NGS) -
The 2 nd PCR product was analyzed using a next-generation sequencer (device name: Miseq, manufactured by Illumina). The data obtained by the next-generation sequencer were analyzed by sequence processing to obtain information on the base sequence and the number of reads. The number of reads was normalized as 1 million reads obtained. The sum of normalized reads for the 4 samples is shown in Table 13.

-検量線の作成及び定量-
表13に示す標準核酸であるDNA600-G(人工配列6)の増幅結果に基づき、検量線を作成した。作成した検量線を図28に示す。図28は、縦軸が、Miseqのリード数を各ウェル100万リード得られたとして正規化したリード数を4ウェル分足し合わせたリード数、横軸が、DNAの数(コピー数/4ウェル)を表す。四角で表した点は各ウェルに添加した人工配列であり、それぞれ1コピー、5コピー、10コピー、50コピーである。この4点(4水準)をもとに検量線を引いた。丸で表した点は核酸サンプルから得られたリードを正規化したリード数をもとに前記検量線上にプロットしたものである。解析対象核酸である微生物の混合DNA試料に含まれる8種類の微生物に関して、50コピーのリード数である92919リードよりも少なく、内挿での定量が可能(検量線で用いた数値範囲を用いた信頼性のある定量が可能)であった。検量線から推定したそれぞれの微生物のコピー数は表13に記載した。
-Preparation and quantification of calibration curve-
A standard curve was prepared based on the results of amplification of the standard nucleic acid DNA600-G (artificial sequence 6) shown in Table 13. The prepared calibration curve is shown in FIG. In FIG. 28, the vertical axis is the number of reads obtained by adding the number of reads obtained by normalizing the number of reads of Miseq to 1 million reads per well for 4 wells, and the horizontal axis is the number of DNA (copy number/4 wells). ). Square dots represent artificial sequences added to each well, 1 copy, 5 copies, 10 copies, and 50 copies, respectively. Based on these 4 points (4 levels), a calibration curve was drawn. Circled points are plotted on the standard curve based on the number of normalized reads obtained from nucleic acid samples. Regarding the 8 types of microorganisms contained in the mixed DNA sample of microorganisms that are nucleic acids to be analyzed, the number of reads is less than 92919 reads of 50 copies, and quantification by interpolation is possible (using the numerical range used in the calibration curve Reliable quantification was possible). The copy number of each microorganism estimated from the standard curve is listed in Table 13.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とを同一系内に含むライブラリーを調製するライブラリー調製工程と、
特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき検量線データを作成する検量線データ作成工程と、
前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定する解析対象核酸解析工程と、を含むことを特徴とする核酸解析方法である。
<2> 異なる塩基配列を有する標準核酸を、同一系内において、互いに異なる特定コピー数で含む前記<1>に記載の核酸解析方法である。
<3> 前記標準核酸を、2以上の異なる系内において、互いに異なる特定コピー数で含み、
取得する前記標準核酸の前記検量線データを正規化し合一する前記<1>から<2>のいずれかに記載の核酸解析方法である。
<4> 前記標準核酸が、DNAである前記<1>から<3>のいずれかに記載の核酸解析方法である。
<5> 前記解析対象核酸が、DNA及びcDNAの少なくともいずれかである前記<1>から<4>のいずれかに記載の核酸解析方法である。
<6> 前記ライブラリーの調製が、前記標準核酸及び前記解析対象核酸に対して同一のプライマーを用いて行われる前記<1>から<5>のいずれかに記載の核酸解析方法である。
<7> 前記ライブラリーの調製が、前記標準核酸及び前記解析対象核酸に対して異なるプライマーを用いて行われる前記<1>から<5>のいずれかに記載の核酸解析方法である。
<8> 同一系内に特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とが調製されたライブラリーに対して、
検量線データ作成手段により、特定コピー数の前記標準核酸のデータに基づき、前記標準核酸の検量線データを作成させ、
解析対象核酸解析手段により、前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定させる、処理をコンピュータに実行させることを特徴とする核酸解析プログラムである。
<9> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の核酸解析方法に用いられるライブラリー調製用デバイスであって、
特定コピー数の標準核酸を有することを特徴とするライブラリー調製用デバイスである。
<10> 前記標準核酸が前記特定コピー数である不確かさを平均特定コピー数で除した変動係数CV値と、前記標準核酸の平均特定コピー数xとにより表される、次式、CV<1/√xを満たす前記<9>に記載のライブラリー調製用デバイスである。
<11> 前記特定コピー数の前記標準核酸がインクジェット方式により配される前記<9>から<10>のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイスである。
Embodiments of the present invention are, for example, as follows.
<1> A library preparation step of preparing a library containing a standard nucleic acid with a specific number of copies and a nucleic acid to be analyzed in the same system;
a calibration curve data creation step of creating calibration curve data based on the number of copies of the standard nucleic acid with a specific number of copies;
a nucleic acid analysis step of specifying the base sequence of the analysis target nucleic acid and specifying the number of base sequences of the analysis target nucleic acid using the calibration curve data. .
<2> The nucleic acid analysis method according to <1> above, wherein the standard nucleic acids having different base sequences are contained in the same system at different specific copy numbers.
<3> comprising the standard nucleic acid with different specific copy numbers in two or more different systems,
The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <2>, wherein the calibration curve data of the standard nucleic acids to be obtained are normalized and combined.
<4> The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <3>, wherein the standard nucleic acid is DNA.
<5> The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <4>, wherein the nucleic acid to be analyzed is at least one of DNA and cDNA.
<6> The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <5>, wherein the library is prepared using the same primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed.
<7> The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <5>, wherein the preparation of the library is performed using different primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed.
<8> For a library in which a standard nucleic acid with a specific number of copies and a nucleic acid to be analyzed are prepared in the same system,
creating standard curve data for the standard nucleic acid based on the data for the standard nucleic acid of a specific number of copies by the standard curve data creating means;
A computer is caused to execute a process of specifying the base sequence of the nucleic acid to be analyzed by means for analyzing the nucleic acid to be analyzed and specifying the number of base sequences of the nucleic acid to be analyzed using the calibration curve data. It is a nucleic acid analysis program.
<9> A library preparation device for use in the nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <7>,
A library preparation device characterized by having a specific copy number of a standard nucleic acid.
<10> The following formula, represented by the coefficient of variation CV value obtained by dividing the uncertainty that the standard nucleic acid is the specific copy number by the average specific copy number, and the average specific copy number x of the standard nucleic acid, CV < 1 The device for library preparation according to <9> above, which satisfies /√x.
<11> The device for library preparation according to any one of <9> to <10>, wherein the standard nucleic acid of the specific number of copies is arranged by an inkjet method.

前記<1>から<7>のいずれかに記載の核酸解析方法、前記<8>に記載の核酸解析プログラム、及び前記<9>から<11>のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイスは、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The nucleic acid analysis method according to any one of <1> to <7>, the nucleic acid analysis program according to <8>, and the library preparation device according to any one of <9> to <11>, , the above-mentioned problems in the conventional art can be solved and the object of the present invention can be achieved.

1 デバイス
2 基材
3 ウェル
4 核酸
5 密閉部材
1 device 2 substrate 3 well 4 nucleic acid 5 sealing member

特開2015-204813号公報JP 2015-204813 A

MiFish, a set of universal PCR primers for metabarcoding environmental DNA from fishes: detection of more than 230 subtropical marine species.Miya,et. al.,2015MiFish, a set of universal PCR primers for metabarcoding environmental DNA from fishes: detection of more than 230 subtropical marine species. Miya, et. al. , 2015

Claims (7)

特定コピー数の標準核酸と、解析対象核酸とを同一系内に含むライブラリーを調製するライブラリー調製工程と、
特定コピー数の前記標準核酸のコピー数に基づき検量線データを作成する検量線データ作成工程と、
前記解析対象核酸の塩基配列を特定するとともに、前記検量線データを用いて前記解析対象核酸の塩基配列の数を特定する解析対象核酸解析工程と、を含み、
前記特定コピー数が、1,000以下であってもポアソン分布によらない制御された値である核酸解析方法に用いられるライブラリー調製用デバイスであって、
特定コピー数の標準核酸を有し、
前記標準核酸が前記特定コピー数である不確かさを平均特定コピー数で除した変動係数CV値と、前記標準核酸の平均特定コピー数xとにより表される、次式、CV<1/√xを満たし、
前記標準核酸が、細胞周期が整えられた細胞のゲノムに組み込まれたことを特徴とするライブラリー調製用デバイス
A library preparation step of preparing a library containing a standard nucleic acid with a specific copy number and a nucleic acid to be analyzed in the same system;
a calibration curve data creation step of creating calibration curve data based on the number of copies of the standard nucleic acid with a specific number of copies;
an analysis target nucleic acid analysis step of specifying the base sequence of the analysis target nucleic acid and specifying the number of base sequences of the analysis target nucleic acid using the calibration curve data,
A library preparation device used in a nucleic acid analysis method in which the specific copy number is a controlled value that does not depend on Poisson distribution even if it is 1,000 or less,
having a specific copy number of a standard nucleic acid,
The following formula, represented by the coefficient of variation CV value obtained by dividing the uncertainty that the standard nucleic acid is the specific copy number by the average specific copy number, and the average specific copy number x of the standard nucleic acid, CV < 1/√x The filling,
A device for library preparation, wherein the standard nucleic acid is integrated into the genome of a cell whose cell cycle has been arranged .
異なる塩基配列を有する標準核酸を、同一系内において、互いに異なる特定コピー数で含む請求項1に記載のライブラリー調製用デバイス 2. The device for library preparation according to claim 1, wherein standard nucleic acids having different base sequences are included in the same system in specific copy numbers different from each other. 前記標準核酸を、2以上の異なる系内において、互いに異なる特定コピー数で含み、
取得する前記標準核酸の前記検量線データを正規化し合一する請求項1に記載のライブラリー調製用デバイス
comprising the standard nucleic acid at specific copy numbers different from each other in two or more different systems;
2. The device for library preparation according to claim 1, wherein the calibration curve data of the standard nucleic acids to be obtained are normalized and combined.
前記標準核酸が、DNAである請求項1から3のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイス 4. The library preparation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the standard nucleic acid is DNA. 前記解析対象核酸が、DNA及びcDNAの少なくともいずれかである請求項1から4のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイス 5. The library preparation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the nucleic acid to be analyzed is at least one of DNA and cDNA. 前記ライブラリーの調製が、前記標準核酸及び前記解析対象核酸に対して同一のプライマーを用いて行われる請求項1から5のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイス6. The library preparation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the library is prepared using the same primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed. 前記ライブラリーの調製が、前記標準核酸及び前記解析対象核酸に対して異なるプライマーを用いて行われる請求項1から5のいずれかに記載のライブラリー調製用デバイス6. The library preparation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the library is prepared using different primers for the standard nucleic acid and the nucleic acid to be analyzed.
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