JPH0646828A - 格納状態で検出するために液体を介して標的担持固体を移動させるための装置及び方法 - Google Patents
格納状態で検出するために液体を介して標的担持固体を移動させるための装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 格納状態でのPCRの増幅及び検出や、イム
ノアッセイに適当である、現在入手できる検出容器や方
法よりも実施するのに困難が少なく及び/又は安価であ
る検出容器と方法を提供すること。 【構成】 格納状態でPCR増幅や検出等の反応を行う
ための装置(10、30)であって、結合標識試薬と
「遊離」標識試薬との間の分離を行うのに使用される固
体(例えば、ビーズ(16))を、ある領域から別の領
域へ、とりわけ固体から「遊離」標識試薬を洗い落とせ
るような洗浄液を介して移動させる。隔離されたチャン
バーには、仕切り(14)がついており、穴をあけるか
液化すことにより破壊して、固体を移動するための通路
を形成できる。通路は、装置内に格納されたままであ
る。
ノアッセイに適当である、現在入手できる検出容器や方
法よりも実施するのに困難が少なく及び/又は安価であ
る検出容器と方法を提供すること。 【構成】 格納状態でPCR増幅や検出等の反応を行う
ための装置(10、30)であって、結合標識試薬と
「遊離」標識試薬との間の分離を行うのに使用される固
体(例えば、ビーズ(16))を、ある領域から別の領
域へ、とりわけ固体から「遊離」標識試薬を洗い落とせ
るような洗浄液を介して移動させる。隔離されたチャン
バーには、仕切り(14)がついており、穴をあけるか
液化すことにより破壊して、固体を移動するための通路
を形成できる。通路は、装置内に格納されたままであ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PCRの増幅及び検出
用等の反応を格納状態で行うのに有用な装置と方法に関
する。
用等の反応を格納状態で行うのに有用な装置と方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】固体粒子を固定し、そして液体試料と試
薬とを、順次、固定固体粒子を通過させて移動させる反
応容器を用いてPCR増幅及び検出を行うことが知られ
ている。このような反応容器は、例えば、EPA公開第
381,501号に記載されている。このような容器
は、増幅されたDNAが容器から漏れたり、他の試験容
器を汚染するのを防ぐにはよいが、検出に用いられる固
定した固体粒子を取り出すことなく、液状溶液を注意深
くあちらこちらに移動させなければならない点で多少の
欠点がある。その結果、反応容器は、安価で単純な構成
が全くできない方法で慎重に構成されることとなる。即
ち、液体の流れと「固定(fixed)」固体の付着
は、このような固体が読み取り位置から移動しないよう
に維持されなければならない。
薬とを、順次、固定固体粒子を通過させて移動させる反
応容器を用いてPCR増幅及び検出を行うことが知られ
ている。このような反応容器は、例えば、EPA公開第
381,501号に記載されている。このような容器
は、増幅されたDNAが容器から漏れたり、他の試験容
器を汚染するのを防ぐにはよいが、検出に用いられる固
定した固体粒子を取り出すことなく、液状溶液を注意深
くあちらこちらに移動させなければならない点で多少の
欠点がある。その結果、反応容器は、安価で単純な構成
が全くできない方法で慎重に構成されることとなる。即
ち、液体の流れと「固定(fixed)」固体の付着
は、このような固体が読み取り位置から移動しないよう
に維持されなければならない。
【0003】同様に、固体に結合した標的に結合した標
識試薬(「結合(bound)」試薬と呼ばれる)を、
標的とは関連しているが付着していない標識試薬(「遊
離(free)」試薬と呼ばれる)から分離するイムノ
アッセイが知られている。これは、固体を試験装置内に
固定し、そして洗浄液を固定固体を通過させて流したり
固定固体の周囲を流したりすることにより遊離試薬を洗
い流すことによってなされる。典型的には、固形フィル
ター等の媒体を使用して、洗浄工程後に結合試薬を遊離
試薬から分離する。このような方法は、例えば、US−
A─4,921,677号に示されており、上記目的に
は良い結果が得られる。しかしながら、自由液体を通過
させるが、結合試薬を担持している固体を通過させない
濾過媒体を選択するのには注意が必要である。
識試薬(「結合(bound)」試薬と呼ばれる)を、
標的とは関連しているが付着していない標識試薬(「遊
離(free)」試薬と呼ばれる)から分離するイムノ
アッセイが知られている。これは、固体を試験装置内に
固定し、そして洗浄液を固定固体を通過させて流したり
固定固体の周囲を流したりすることにより遊離試薬を洗
い流すことによってなされる。典型的には、固形フィル
ター等の媒体を使用して、洗浄工程後に結合試薬を遊離
試薬から分離する。このような方法は、例えば、US−
A─4,921,677号に示されており、上記目的に
は良い結果が得られる。しかしながら、自由液体を通過
させるが、結合試薬を担持している固体を通過させない
濾過媒体を選択するのには注意が必要である。
【0004】このように、PCR増幅及び検出の両方並
びに前記イムノアッセイにおける手法は、固体粒子を固
定又は非可動化(fix or immobiliz
e)し、液体を移動させるものであった。
びに前記イムノアッセイにおける手法は、固体粒子を固
定又は非可動化(fix or immobiliz
e)し、液体を移動させるものであった。
【0005】また、従来技術では、イムノアッセイ用等
の標的を担持している粒状固体を検出溶液に注いで、未
結合試薬を洗い流すことも、結合試薬/遊離試薬分離と
して公知であった。このような方法は、例えば、エバン
ガ他(Evanga etal.)によるUS−A−
4,743,536号に記載されている。しかしなが
ら、このような固体を検出溶液に注いだり流入させたり
するときには、例外なく、固体を保持しているチャンバ
ーのふたをとり流体を流す。このようにふたをとること
は、PCR増幅に必要とされる格納状態が失われるの
で、PCRの検出スキームには全く許容できないことで
ある。固体をばらで流す(bulk flow)には、
それぞれの区画間に相当の大きさの流路の開口部を必要
とするので、従来における単にばらで流す行為は、PC
R反応生成物の格納状態を維持するには望ましくなかっ
た。
の標的を担持している粒状固体を検出溶液に注いで、未
結合試薬を洗い流すことも、結合試薬/遊離試薬分離と
して公知であった。このような方法は、例えば、エバン
ガ他(Evanga etal.)によるUS−A−
4,743,536号に記載されている。しかしなが
ら、このような固体を検出溶液に注いだり流入させたり
するときには、例外なく、固体を保持しているチャンバ
ーのふたをとり流体を流す。このようにふたをとること
は、PCR増幅に必要とされる格納状態が失われるの
で、PCRの検出スキームには全く許容できないことで
ある。固体をばらで流す(bulk flow)には、
それぞれの区画間に相当の大きさの流路の開口部を必要
とするので、従来における単にばらで流す行為は、PC
R反応生成物の格納状態を維持するには望ましくなかっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、格納状態(while confined)で
のPCRの増幅及び検出や、イムノアッセイに適当な、
現在入手できる検出容器や方法よりも、提供するための
困難が少なく及び/又は安価である検出容器と方法を提
供することである。即ち、本発明の目的は、汚染を生じ
るような増幅位置を大気に開放することなく、格納位置
間、即ち、増幅位置から検出位置に、ばらの固体(bu
lk solids)を流すことのできる装置と方法を
提供することである。
目的は、格納状態(while confined)で
のPCRの増幅及び検出や、イムノアッセイに適当な、
現在入手できる検出容器や方法よりも、提供するための
困難が少なく及び/又は安価である検出容器と方法を提
供することである。即ち、本発明の目的は、汚染を生じ
るような増幅位置を大気に開放することなく、格納位置
間、即ち、増幅位置から検出位置に、ばらの固体(bu
lk solids)を流すことのできる装置と方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題を克服する装置と方法を考案した。
題を克服する装置と方法を考案した。
【0008】より詳細には、本発明の一態様によれば、
本発明の目的は、標識試薬を担持した試料標的と固体を
格納状態で反応させるための装置であって、前記装置
が、a)試料標的を粒状固体に付着せしめるための第一
格納領域を形成している第一手段と;b)前記固体の一
部から未結合標識試薬を洗い落とすための洗浄液を少な
くとも含有する少なくとも第二格納領域を形成している
第二手段と;c)前記第一格納位置と前記第二格納位置
との間に少なくとも1つの通路を提供して、前記格納位
置間に液体が連通できるようにしている通路手段と;そ
してd)前記通路を開放したときに前記標的試料全体を
前記装置内に格納し収容するための格納手段とを含んで
なる装置により達成される。この装置の改善点は、固体
が装置内を移動でき、そして通路手段が、前記標的試料
全体を前記装置内に格納し収容させたまま、前記固体が
格納位置間を移動でき、液状標識試薬と接触するのに十
分なサイズと分布で構成されていることにある。
本発明の目的は、標識試薬を担持した試料標的と固体を
格納状態で反応させるための装置であって、前記装置
が、a)試料標的を粒状固体に付着せしめるための第一
格納領域を形成している第一手段と;b)前記固体の一
部から未結合標識試薬を洗い落とすための洗浄液を少な
くとも含有する少なくとも第二格納領域を形成している
第二手段と;c)前記第一格納位置と前記第二格納位置
との間に少なくとも1つの通路を提供して、前記格納位
置間に液体が連通できるようにしている通路手段と;そ
してd)前記通路を開放したときに前記標的試料全体を
前記装置内に格納し収容するための格納手段とを含んで
なる装置により達成される。この装置の改善点は、固体
が装置内を移動でき、そして通路手段が、前記標的試料
全体を前記装置内に格納し収容させたまま、前記固体が
格納位置間を移動でき、液状標識試薬と接触するのに十
分なサイズと分布で構成されていることにある。
【0009】本発明の別の態様によれば、本発明の目的
は、標識試薬を担持した試料標的と粒状固体を格納状態
で反応させるための方法であって、前記方法がa)検出
可能にするのに十分な標的の複製を提供する工程と、
b)前記検出可能な標的を少量の粒状固体と相互に影響
させる工程と、そしてc)前記標的及び前記固体上の標
識試薬を検出する工程とを含んでなり、工程a)中及び
工程a)後の全ての工程を単一装置内に格納収容した状
態で行う方法により達成される。この方法の改善点は、
粒状固体が移動可能であり、そして方法が、標識試薬を
担持している試料標的と反応した粒状固体を洗浄液に注
いで未結合標識試薬を除去する工程をさらに含み、この
工程全体を、粒状固体と標的を前記装置内に格納したま
ま行うことにある。
は、標識試薬を担持した試料標的と粒状固体を格納状態
で反応させるための方法であって、前記方法がa)検出
可能にするのに十分な標的の複製を提供する工程と、
b)前記検出可能な標的を少量の粒状固体と相互に影響
させる工程と、そしてc)前記標的及び前記固体上の標
識試薬を検出する工程とを含んでなり、工程a)中及び
工程a)後の全ての工程を単一装置内に格納収容した状
態で行う方法により達成される。この方法の改善点は、
粒状固体が移動可能であり、そして方法が、標識試薬を
担持している試料標的と反応した粒状固体を洗浄液に注
いで未結合標識試薬を除去する工程をさらに含み、この
工程全体を、粒状固体と標的を前記装置内に格納したま
ま行うことにある。
【0010】
【具体的な態様】以下本明細書では、本発明を、特に、
PCR増幅と検出を管状等の汚染を防止するために格納
環境内で行ういくつかの好ましい実施態様を挙げて説明
する。さらに、本発明は、標的試料(例えば、抗体又は
抗原)が検出可能となるのに十分な量が提供され、固体
が標識試薬内に移動できることを必要とする方法で粒状
固体及び少なくとも液状標識試薬の両方と相互作用する
限り、反応スキームが、PCR増幅であるか、イムノア
ッセイ等のある種の他の反応であるかとは関係なく適用
できる。また、本発明は、格納位置や装置全体の形状と
は無関係に適用できる。
PCR増幅と検出を管状等の汚染を防止するために格納
環境内で行ういくつかの好ましい実施態様を挙げて説明
する。さらに、本発明は、標的試料(例えば、抗体又は
抗原)が検出可能となるのに十分な量が提供され、固体
が標識試薬内に移動できることを必要とする方法で粒状
固体及び少なくとも液状標識試薬の両方と相互作用する
限り、反応スキームが、PCR増幅であるか、イムノア
ッセイ等のある種の他の反応であるかとは関係なく適用
できる。また、本発明は、格納位置や装置全体の形状と
は無関係に適用できる。
【0011】本明細書で用いられる「標識試薬を担持し
た試料標的(sample target beari
ng a label reagent)」は、末端が
標識試薬自体か、続いてアビジン担持標識試薬と反応す
るビオチンである複製されたオリゴヌクレオチド配列で
あることが好ましい。もし配列の末端が標識試薬自体で
あるならば、標識試薬は、検出可能なレベルで螢光を発
する能力を失うことなく95°Cまでの温度上昇の反復
に耐えることができる螢光色素が好ましい。このような
色素としては、例えば、フルオレセインやクマリンが挙
げられる。
た試料標的(sample target beari
ng a label reagent)」は、末端が
標識試薬自体か、続いてアビジン担持標識試薬と反応す
るビオチンである複製されたオリゴヌクレオチド配列で
あることが好ましい。もし配列の末端が標識試薬自体で
あるならば、標識試薬は、検出可能なレベルで螢光を発
する能力を失うことなく95°Cまでの温度上昇の反復
に耐えることができる螢光色素が好ましい。このような
色素としては、例えば、フルオレセインやクマリンが挙
げられる。
【0012】さらに、「標識試薬を担持した試料標的」
は、標識試薬自体を担持している抗体(又は抗原)と複
合した抗原(又は抗体)であるか、続いてアビジン担持
標識試薬と反応するビオチンであることができる。
は、標識試薬自体を担持している抗体(又は抗原)と複
合した抗原(又は抗体)であるか、続いてアビジン担持
標識試薬と反応するビオチンであることができる。
【0013】本明細書で用いられる「標識試薬(lab
el reagent)」は、試料標的の存在を直接又
は間接的に明らかにすることのできる試薬、好ましくは
試薬溶液である。もし標識試薬を外部エネルギーで刺激
することにより標識試薬が検出されることができるなら
ば、例えば、光に当たったときに螢光を発する螢光成分
であるならば、標識試薬は、試料標的の存在を「直接明
らかにする(directly revealin
g)」ものである。一方、もし装置において「検出試薬
(detector reagent)」も必要である
ならば、例えば、もし標識試薬が、装置において、例え
ば、色を生成するために基質を必要とする酵素も含んで
いるならば、標識試薬は、試料標的の存在を「間接的に
明らかにする(indirectly reveali
ng)」ものである。
el reagent)」は、試料標的の存在を直接又
は間接的に明らかにすることのできる試薬、好ましくは
試薬溶液である。もし標識試薬を外部エネルギーで刺激
することにより標識試薬が検出されることができるなら
ば、例えば、光に当たったときに螢光を発する螢光成分
であるならば、標識試薬は、試料標的の存在を「直接明
らかにする(directly revealin
g)」ものである。一方、もし装置において「検出試薬
(detector reagent)」も必要である
ならば、例えば、もし標識試薬が、装置において、例え
ば、色を生成するために基質を必要とする酵素も含んで
いるならば、標識試薬は、試料標的の存在を「間接的に
明らかにする(indirectly reveali
ng)」ものである。
【0014】また、本明細書で用いられる「標的が粒状
固体及び少なくとも液状標識試薬の両方と相互作用する
(interacting the target w
ith both particulate soli
ds and at least a liquid
label reagent」とは、通常のように、試
料標的(例えば、各々順次固体上の抗体と反応し次いで
標識抗体と反応できる2つのエピトープ部位を有する抗
原)上の2箇所の別個の反応部位で順次生じるか、固体
上の抗体に関して、標的抗原が可溶性標識抗原と競争的
に相互作用するときに生じるように同時に生じることを
意味する。
固体及び少なくとも液状標識試薬の両方と相互作用する
(interacting the target w
ith both particulate soli
ds and at least a liquid
label reagent」とは、通常のように、試
料標的(例えば、各々順次固体上の抗体と反応し次いで
標識抗体と反応できる2つのエピトープ部位を有する抗
原)上の2箇所の別個の反応部位で順次生じるか、固体
上の抗体に関して、標的抗原が可溶性標識抗原と競争的
に相互作用するときに生じるように同時に生じることを
意味する。
【0015】特に有用な標識試薬は、ペルオキシダーゼ
や特に西洋ワサビペルオキシダーゼ等のストレプトアビ
ジンに付着した酵素を含んでなるものである。後者の酵
素を使用するとき、有用な基質は、H2 O2 及びUS−
A−4,670,386号及びUS−A−4,089,
747号に記載されているもの等のトリアリールイミダ
ゾール色素である。
や特に西洋ワサビペルオキシダーゼ等のストレプトアビ
ジンに付着した酵素を含んでなるものである。後者の酵
素を使用するとき、有用な基質は、H2 O2 及びUS−
A−4,670,386号及びUS−A−4,089,
747号に記載されているもの等のトリアリールイミダ
ゾール色素である。
【0016】本明細書で用いられる「粒状固体(par
ticulate solids)」とは、標的が容易
に結合されることのできるいずれかの固体を称し、比較
的小さな粒子状固体、例えば、最大寸法が300μmを
超えないものが好ましい。特に好ましいものは、サイズ
が0.1〜100μmであるポリスチレンビーズであ
る。
ticulate solids)」とは、標的が容易
に結合されることのできるいずれかの固体を称し、比較
的小さな粒子状固体、例えば、最大寸法が300μmを
超えないものが好ましい。特に好ましいものは、サイズ
が0.1〜100μmであるポリスチレンビーズであ
る。
【0017】本発明の構成要件の組み合わせに関して、
上記で簡単に説明した装置の構成要件a)〜d)は、既
にそれ自体公知である。即ち、これらの要件は上記した
EPA381,501号に包括的に記載されているが、
粒状固体は固定されており、液状薬剤がこれらの粒状固
体上に流れる。
上記で簡単に説明した装置の構成要件a)〜d)は、既
にそれ自体公知である。即ち、これらの要件は上記した
EPA381,501号に包括的に記載されているが、
粒状固体は固定されており、液状薬剤がこれらの粒状固
体上に流れる。
【0018】従って、本発明により構成される装置は、
図1に示すように、PCR増幅に必要な試薬Rと試料S
の全てが適所に配置された後に装置をシールするのに用
いられる取り外しのできるシーリングキャップ14を備
えたチャンバー12により形成される第一格納領域10
を含んでいる。チャンバー12には、「Y」で示されて
いる結合基を担持したビーズ16が予め入れられてい
る。この結合基は、チャンバー12で増幅される標的D
NAにアニーリングするよう設計されたオリゴヌクレオ
チドプローブであることが好ましい。試料Sと増幅に必
要な全ての試薬を装置に添加し、キャップ14を閉め
る。いずれのシール手段を用いることもできるが、好ま
しくは、雄ねじと雌ねじ18、20を含んでなるもので
あり、雄ねじがチャンバー12の上部22にあることが
好ましい。
図1に示すように、PCR増幅に必要な試薬Rと試料S
の全てが適所に配置された後に装置をシールするのに用
いられる取り外しのできるシーリングキャップ14を備
えたチャンバー12により形成される第一格納領域10
を含んでいる。チャンバー12には、「Y」で示されて
いる結合基を担持したビーズ16が予め入れられてい
る。この結合基は、チャンバー12で増幅される標的D
NAにアニーリングするよう設計されたオリゴヌクレオ
チドプローブであることが好ましい。試料Sと増幅に必
要な全ての試薬を装置に添加し、キャップ14を閉め
る。いずれのシール手段を用いることもできるが、好ま
しくは、雄ねじと雌ねじ18、20を含んでなるもので
あり、雄ねじがチャンバー12の上部22にあることが
好ましい。
【0019】チャンバー12は、全ての液体を装置内に
格納したままチャンバー12の内容物を部分30内に注
ぐことのできるように、チャンバー12を、装置の残り
の部分30にしっかりと連結することのできる格納手段
を外部に有する。格納手段は、上部に雄ねじ山26を取
り付けた突起したリップ24を含んでなることが好まし
い。
格納したままチャンバー12の内容物を部分30内に注
ぐことのできるように、チャンバー12を、装置の残り
の部分30にしっかりと連結することのできる格納手段
を外部に有する。格納手段は、上部に雄ねじ山26を取
り付けた突起したリップ24を含んでなることが好まし
い。
【0020】また、試薬Rは、螢光標識を付着した標的
核酸配列のプライマーも含むことが好ましい。
核酸配列のプライマーも含むことが好ましい。
【0021】その後、公知の温度サイクルを用いてPC
R増幅をチャンバー12内で生じさせて、本発明の装置
及び方法の他の部分で容易に検出することのできるよう
な十分なDNA等の標的核酸配列の標識複製を得る。周
知のように、ビーズに対しての早すぎるアニーリングに
より増幅が過度に妨害されないために、ビーズ上のプロ
ーブは、増幅プライマーのTm(融解温度)よりも低い
Tm、即ち、低い融解温度を有するものを選択する。
R増幅をチャンバー12内で生じさせて、本発明の装置
及び方法の他の部分で容易に検出することのできるよう
な十分なDNA等の標的核酸配列の標識複製を得る。周
知のように、ビーズに対しての早すぎるアニーリングに
より増幅が過度に妨害されないために、ビーズ上のプロ
ーブは、増幅プライマーのTm(融解温度)よりも低い
Tm、即ち、低い融解温度を有するものを選択する。
【0022】そのために、ビーズ16によっては、図2
に示すように、「X」で示すような、標的核酸配列を結
合して有している。
に示すように、「X」で示すような、標的核酸配列を結
合して有している。
【0023】この時点で、チャンバー12のビーズ16
は、また螢光媒体を担持した未アニーリングプライマー
を上にゆるく付着して担持している。ビーズによって
は、このようなゆるく付着した未アニーリングプライマ
ーのみを有するものであってもかまわない。
は、また螢光媒体を担持した未アニーリングプライマー
を上にゆるく付着して担持している。ビーズによって
は、このようなゆるく付着した未アニーリングプライマ
ーのみを有するものであってもかまわない。
【0024】次いで図2において、装置の他の部分は、
開口部36を有するカバー34によりふたをした下部壁
33を有するチャンバー32を含んだ第二格納領域30
を含んでなっている。カバー34の中央部38は、接触
するとカバー14を貫通して破壊することのできる孔抜
きプロング40を有している。カバー34の上には、チ
ャンバー12のネジ26と係合させるための雌ネジ44
を備えたスリーブ42がある。ネジ44及び26を最初
に係合するときに、カバー14を、上の想像線14’の
位置で示したように、プロング40と接触せず離れて配
置している。しかしながら、チャンバー12をさらにス
リーブ42内にねじ込むと、プロング40がカバー14
に入り込み、固体16及びそれに担持されているいずれ
の試薬も通過するに十分な通路が提供される。チャンバ
ー32の液体内容物は、少なくとも洗浄液である。洗浄
液の効果は、ビーズが力「F」により下部壁33に落ち
るときに、ゆるく「付着(attached)」した未
アニーリング標識プライマーをビーズから洗い落とすこ
とである。このように洗い落とされたプライマーは、洗
浄液の表面「S’」近くにとどまる。力「F」は、重力
としてか、遠心力としてのどちらかで供給できる。
開口部36を有するカバー34によりふたをした下部壁
33を有するチャンバー32を含んだ第二格納領域30
を含んでなっている。カバー34の中央部38は、接触
するとカバー14を貫通して破壊することのできる孔抜
きプロング40を有している。カバー34の上には、チ
ャンバー12のネジ26と係合させるための雌ネジ44
を備えたスリーブ42がある。ネジ44及び26を最初
に係合するときに、カバー14を、上の想像線14’の
位置で示したように、プロング40と接触せず離れて配
置している。しかしながら、チャンバー12をさらにス
リーブ42内にねじ込むと、プロング40がカバー14
に入り込み、固体16及びそれに担持されているいずれ
の試薬も通過するに十分な通路が提供される。チャンバ
ー32の液体内容物は、少なくとも洗浄液である。洗浄
液の効果は、ビーズが力「F」により下部壁33に落ち
るときに、ゆるく「付着(attached)」した未
アニーリング標識プライマーをビーズから洗い落とすこ
とである。このように洗い落とされたプライマーは、洗
浄液の表面「S’」近くにとどまる。力「F」は、重力
としてか、遠心力としてのどちらかで供給できる。
【0025】次に下部壁33に到達するものは、ビーズ
と、増幅プロセス(ビーズにアニーリングした)による
標的DNAの一部分である標識試薬のみである。螢光性
のために、標識試薬は、次に、チャンバー32の底領域
(矢印50)で適当な波長の光を発することにより検出
されることができる。
と、増幅プロセス(ビーズにアニーリングした)による
標的DNAの一部分である標識試薬のみである。螢光性
のために、標識試薬は、次に、チャンバー32の底領域
(矢印50)で適当な波長の光を発することにより検出
されることができる。
【0026】このように、移送機構が、固体を第一領域
10から第二領域30に移送することが一つとしてあ
り、単に液体だけを移送するのではないときでさえも、
増幅と、洗浄と、検出は、全て、シールされた格納装置
内で生じることができる。
10から第二領域30に移送することが一つとしてあ
り、単に液体だけを移送するのではないときでさえも、
増幅と、洗浄と、検出は、全て、シールされた格納装置
内で生じることができる。
【0027】上記したように、標識試薬は、螢光成分で
ある必要はなく、代わりに基質との組み合わせで検出可
能な色を生じる酵素を含んでなることができる。この場
合、図3及び図4に示すような、3チャンバー装置が好
ましい。上記したのと同様の部分については、同じ参照
数字で示してあるが、区別をつけるために接尾辞「A」
を付けてある。
ある必要はなく、代わりに基質との組み合わせで検出可
能な色を生じる酵素を含んでなることができる。この場
合、図3及び図4に示すような、3チャンバー装置が好
ましい。上記したのと同様の部分については、同じ参照
数字で示してあるが、区別をつけるために接尾辞「A」
を付けてある。
【0028】即ち、この装置は、2つの共同格納部10
A及び30Aを有している。共同格納部10A及び30
Aにはそれぞれネジ26A及び44Aがついており、そ
れらを係合することにより、上記したようにカバー14
Aに穴があけられるようになっている。(カバー14A
は、上記した実施態様と同様にネジをつけることができ
る。)しかしながら、追加の格納領域70は、チャンバ
ー32Aの壁を延長し、バリヤー手段74上に領域70
を挿入して、バリヤー手段74とカバー34Aとの間に
位置する第三チャンバー72を作成することにより追加
される。
A及び30Aを有している。共同格納部10A及び30
Aにはそれぞれネジ26A及び44Aがついており、そ
れらを係合することにより、上記したようにカバー14
Aに穴があけられるようになっている。(カバー14A
は、上記した実施態様と同様にネジをつけることができ
る。)しかしながら、追加の格納領域70は、チャンバ
ー32Aの壁を延長し、バリヤー手段74上に領域70
を挿入して、バリヤー手段74とカバー34Aとの間に
位置する第三チャンバー72を作成することにより追加
される。
【0029】この構成において、チャンバー72の内容
物の液体は、チャンバー12Aで得られた標的核酸配列
と反応するように化学的に改質した酵素を含んでなる。
(もしイムノアッセイが含まれるのであれば、酵素の化
学的改質により、標的抗原に複合した抗体と反応でき
る。)好ましくは、酵素と化学的に反応するアビチンが
使用され、この場合、標的核酸配列の末端は、ビオチン
である。領域70の液体のとりわけ好ましい例は、スト
レプトアビジン西洋ワサビペルオキシダーゼである。
物の液体は、チャンバー12Aで得られた標的核酸配列
と反応するように化学的に改質した酵素を含んでなる。
(もしイムノアッセイが含まれるのであれば、酵素の化
学的改質により、標的抗原に複合した抗体と反応でき
る。)好ましくは、酵素と化学的に反応するアビチンが
使用され、この場合、標的核酸配列の末端は、ビオチン
である。領域70の液体のとりわけ好ましい例は、スト
レプトアビジン西洋ワサビペルオキシダーゼである。
【0030】もし酵素がペルオキシダーゼであるなら
ば、チャンバー72の部分30Aには、H2 O2 も含ま
れる。種々のバリヤー手段74は有用である。図3及び
図4の実施態様において、バリヤー手段74は、温度変
化や遠心力の影響下で液化できることが好ましい。前者
の例としては、酵素を失活するよりも低い温度(例え
ば、60°C未満の温度)に加熱したときに液化するワ
ックスが挙げられる。好ましい例としては、パラフィン
が挙げられる。
ば、チャンバー72の部分30Aには、H2 O2 も含ま
れる。種々のバリヤー手段74は有用である。図3及び
図4の実施態様において、バリヤー手段74は、温度変
化や遠心力の影響下で液化できることが好ましい。前者
の例としては、酵素を失活するよりも低い温度(例え
ば、60°C未満の温度)に加熱したときに液化するワ
ックスが挙げられる。好ましい例としては、パラフィン
が挙げられる。
【0031】遠心力下で液化するバリヤー手段として
は、例えば、高遠心力「CF」、例えば、少なくとも1
0,000Gの力でビーズが通過することのできるチキ
ソトロープゲルが挙げられる。このようなゲルの好まし
い例としては、例えば、通常、シリカとポリエステルを
含んでなる商品名「ゲルモノベット(Gel Mono
vette)」でサーステットコーポレーション(Sa
rstedt Corp)から販売されている管状のゲ
ルが挙げられる。
は、例えば、高遠心力「CF」、例えば、少なくとも1
0,000Gの力でビーズが通過することのできるチキ
ソトロープゲルが挙げられる。このようなゲルの好まし
い例としては、例えば、通常、シリカとポリエステルを
含んでなる商品名「ゲルモノベット(Gel Mono
vette)」でサーステットコーポレーション(Sa
rstedt Corp)から販売されている管状のゲ
ルが挙げられる。
【0032】この実施態様において、格納領域30Aの
液状内容物は、チャンバー72の酵素の基質、例えば、
ロイコ色素の水性溶液を含んでなる。したがって、液状
内容物は、2つの機能を有している。即ち、ビーズが図
4に示すバリヤー手段74を通過して移動するにともな
ってビーズを洗浄して、ビーズに対するアビジン─ビオ
チン結合により反応しないゆるく「結合」した酵素を除
去することと、酵素に対する基質を提供することであ
る。
液状内容物は、チャンバー72の酵素の基質、例えば、
ロイコ色素の水性溶液を含んでなる。したがって、液状
内容物は、2つの機能を有している。即ち、ビーズが図
4に示すバリヤー手段74を通過して移動するにともな
ってビーズを洗浄して、ビーズに対するアビジン─ビオ
チン結合により反応しないゆるく「結合」した酵素を除
去することと、酵素に対する基質を提供することであ
る。
【0033】下部壁33に集まったビーズは、次に、そ
れらの色の変化により検出される。洗い落とされたゆる
く付着した酵素のためにチャンバー30Aの上部80に
生じた色の変化は、壁33Aでのビーズの色の変化とは
空間的に容易に区別できる。
れらの色の変化により検出される。洗い落とされたゆる
く付着した酵素のためにチャンバー30Aの上部80に
生じた色の変化は、壁33Aでのビーズの色の変化とは
空間的に容易に区別できる。
【0034】バリヤー手段74が液化性であることは必
須ではなく、硬質構造体以外であれば何でもよい。即
ち、図5に示すように、下の全てのものからチャンバー
72を切り取ったチャンバー32Aを含んだ壁構造であ
ってもよい。図5では、上記したのと同様の部分につい
ては、同じ参照数字で示してあるが、区別をつけるため
に接尾辞「B」を付けてある。
須ではなく、硬質構造体以外であれば何でもよい。即
ち、図5に示すように、下の全てのものからチャンバー
72を切り取ったチャンバー32Aを含んだ壁構造であ
ってもよい。図5では、上記したのと同様の部分につい
ては、同じ参照数字で示してあるが、区別をつけるため
に接尾辞「B」を付けてある。
【0035】図5に示す装置は、中央領域70B、その
チャンバー72B及び第一格納領域(図示してない)に
関する限りは、バリヤー手段74Bがそのチャンバーか
らのアクセスができないようにチャンバー72Bの壁を
延長したものである薄壁からなっていることを除いて
は、上記した装置と同一である。さらに、スカート90
は、バリヤー手段74Bの下に延長しており、92で内
部にネジ山がつけられている。このとき、第三格納領域
30Bは、上記したような下部壁33Bを有するチャン
バー32Bを含んでなる。但し、領域30Bの上部94
には、カバー34Aと実質的に同一の構成で開口を有す
るカバー34Bと、ネジ山92と噛み合う雌ネジ96が
配置されている。したがって、単にチャンバー32Bを
スカート90内にさらにねじ込むことにより、プロング
40Bは、バリヤー74Bを貫通してそのバリヤーを破
壊するように作用する。どの位置においても、ネジ山9
6によりスカート90にねじ込み係合させることによ
り、装置からの漏れは生じない。プロング40Bがバリ
ヤー壁74Bを貫通して破壊すると、チャンバー72B
内の固体(ビーズ)は、上記したようにしてチャンバー
32B内に流下して、未結合標識試薬を洗い落とし、そ
して結合標識試薬を反応させて、壁33Bに隣接した底
部に発色ビーズを生成する。
チャンバー72B及び第一格納領域(図示してない)に
関する限りは、バリヤー手段74Bがそのチャンバーか
らのアクセスができないようにチャンバー72Bの壁を
延長したものである薄壁からなっていることを除いて
は、上記した装置と同一である。さらに、スカート90
は、バリヤー手段74Bの下に延長しており、92で内
部にネジ山がつけられている。このとき、第三格納領域
30Bは、上記したような下部壁33Bを有するチャン
バー32Bを含んでなる。但し、領域30Bの上部94
には、カバー34Aと実質的に同一の構成で開口を有す
るカバー34Bと、ネジ山92と噛み合う雌ネジ96が
配置されている。したがって、単にチャンバー32Bを
スカート90内にさらにねじ込むことにより、プロング
40Bは、バリヤー74Bを貫通してそのバリヤーを破
壊するように作用する。どの位置においても、ネジ山9
6によりスカート90にねじ込み係合させることによ
り、装置からの漏れは生じない。プロング40Bがバリ
ヤー壁74Bを貫通して破壊すると、チャンバー72B
内の固体(ビーズ)は、上記したようにしてチャンバー
32B内に流下して、未結合標識試薬を洗い落とし、そ
して結合標識試薬を反応させて、壁33Bに隣接した底
部に発色ビーズを生成する。
【0036】
【実施例】以下、実施例により更に本発明を説明する
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。
が、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものでは
ない。
【0037】実施例1 バリヤー手段と洗浄工程が上記した役割を果たすことを
示すために、200(ピコモル)pmol〜0pmol
の濃度範囲で合成DNA試料を調製した。DNAをトリ
ス(ヒドロキシメチル)アミノメタン─エチレンジアミ
ン四酢酸緩衝液に懸濁後、高塩緩衝液を用いて1:30
で希釈した。
示すために、200(ピコモル)pmol〜0pmol
の濃度範囲で合成DNA試料を調製した。DNAをトリ
ス(ヒドロキシメチル)アミノメタン─エチレンジアミ
ン四酢酸緩衝液に懸濁後、高塩緩衝液を用いて1:30
で希釈した。
【0038】DNAプローブを、ポリ〔スチレン─コ─
3─(p─ビニルベンジルチオ)プロピオン酸〕ビーズ
(重量比=95:5)(約1ミクロン)に共有結合し
た。ビーズを、固体0.24%及びセライト(商標)珪
藻土6%の濃度で、ストレプトアビジン─HRP(SA
─HRP)溶液に懸濁した。
3─(p─ビニルベンジルチオ)プロピオン酸〕ビーズ
(重量比=95:5)(約1ミクロン)に共有結合し
た。ビーズを、固体0.24%及びセライト(商標)珪
藻土6%の濃度で、ストレプトアビジン─HRP(SA
─HRP)溶液に懸濁した。
【0039】4,5─ビス(4─ジメチルアミノフェニ
ル)─2─(4─ヒドロキシ─3,5─ジメトキシフェ
ニル)イミダゾールロイコ色素溶液中0.5%アガロー
ス/4%塩化ナトリウム100μLの下部層を含有する
ミクロ遠心管を作成した。第二層は、0.5%アガロー
ス/2%塩化ナトリウム水溶液500μLを含有するも
のであった。
ル)─2─(4─ヒドロキシ─3,5─ジメトキシフェ
ニル)イミダゾールロイコ色素溶液中0.5%アガロー
ス/4%塩化ナトリウム100μLの下部層を含有する
ミクロ遠心管を作成した。第二層は、0.5%アガロー
ス/2%塩化ナトリウム水溶液500μLを含有するも
のであった。
【0040】DNA試料200μLを、95°Cで5分
間変性した。ビーズ/セライト/SA−HRP100μ
Lを試料に添加した。試料を5秒間渦動させた後、試料
100μLを作成したミクロ遠心管に添加して、図3の
実施態様をシミュレーションした。(この際、カバー1
4又は14Aは、使用しなかった。)
間変性した。ビーズ/セライト/SA−HRP100μ
Lを試料に添加した。試料を5秒間渦動させた後、試料
100μLを作成したミクロ遠心管に添加して、図3の
実施態様をシミュレーションした。(この際、カバー1
4又は14Aは、使用しなかった。)
【0041】管を14,000rpmで5分間遠心分離
した後、ペレットの色を観察した。図6のグラフから分
かるように、この方法では、0.05nmol/リット
ルの低濃度の検出ができる。
した後、ペレットの色を観察した。図6のグラフから分
かるように、この方法では、0.05nmol/リット
ルの低濃度の検出ができる。
【0042】実施例2 ビーズの懸濁液の固体濃度が1.2%であり、珪藻土の
代わりに1%ゾニルFSN(デュポン社製非イオン性フ
ッ素化界面活性剤)を用いた以外は、実施例1の操作を
反復した。使用した管は、サーステット「ミクロベット
SCB1000」ゲル管であり、そしアガロースは、ロ
イコ色素溶液とは別個にしておいた。使用した唯一のバ
リヤー手段(図3の74)は、サーステットゲルであっ
た。NaClの濃度は、15%に上昇させた。処理は以
下のようにして行った。即ち、上記で作成した管を1
4,000rpmで1分間遠心分離し、そしてロイコ色
素溶液をバリヤー手段の下に位置させるためのみにイオ
ン交換且つ蒸留したミクロ濾過水ですすいだ。次に、5
%セライトを有するストレプトアビジン─HRP(SA
−HRP)溶液50μLをゲル上に層として設けた。
代わりに1%ゾニルFSN(デュポン社製非イオン性フ
ッ素化界面活性剤)を用いた以外は、実施例1の操作を
反復した。使用した管は、サーステット「ミクロベット
SCB1000」ゲル管であり、そしアガロースは、ロ
イコ色素溶液とは別個にしておいた。使用した唯一のバ
リヤー手段(図3の74)は、サーステットゲルであっ
た。NaClの濃度は、15%に上昇させた。処理は以
下のようにして行った。即ち、上記で作成した管を1
4,000rpmで1分間遠心分離し、そしてロイコ色
素溶液をバリヤー手段の下に位置させるためのみにイオ
ン交換且つ蒸留したミクロ濾過水ですすいだ。次に、5
%セライトを有するストレプトアビジン─HRP(SA
−HRP)溶液50μLをゲル上に層として設けた。
【0043】DNA試料307μLを、95°Cで5分
間変性した。ビーズ/ゾニルFSN34μLを、試料に
添加した。試料を42°Cで5分間インキュベーション
した。その後、試料100μLを、作成した管に添加し
た。
間変性した。ビーズ/ゾニルFSN34μLを、試料に
添加した。試料を42°Cで5分間インキュベーション
した。その後、試料100μLを、作成した管に添加し
た。
【0044】管を14,000rpmで5分間遠心分離
した後、ペレットの色を観察した。図7のグラフから明
らかなように、この方法では、0.3nmol/リット
ル(試料)の低濃度を検出でき、そして試料が存在しな
いときには、色が観察されない。
した後、ペレットの色を観察した。図7のグラフから明
らかなように、この方法では、0.3nmol/リット
ル(試料)の低濃度を検出でき、そして試料が存在しな
いときには、色が観察されない。
【0045】本明細書に開示した本発明は、本明細書に
おいて具体的にに開示されていないいずれの要素なしに
実施してもかまわない。
おいて具体的にに開示されていないいずれの要素なしに
実施してもかまわない。
【0046】
【発明の効果】本発明では、格納状態での反応及び格納
装置において、流動性であり且つ固定された液体まで移
動させるのは固体であるので(液体を移動させるのでは
ない)、検出可能な固体が読み取り位置から移動するの
を防止する際の注意は必要としない技術的効果が得られ
る。さらに、これに関連した技術的効果として、結合試
薬と遊離試薬の両方を担持している固体を洗浄液に入れ
て、密閉格納環境に保持したまま結合試薬/遊離試薬分
離をすることができ、汚染を防止できることが挙げられ
る。本発明のさらなる技術的効果としては、固体粒子を
固定しそれに対して液体を移動させる装置に特有の処理
上の困難が避けられる装置と方法を提供することが挙げ
られる。
装置において、流動性であり且つ固定された液体まで移
動させるのは固体であるので(液体を移動させるのでは
ない)、検出可能な固体が読み取り位置から移動するの
を防止する際の注意は必要としない技術的効果が得られ
る。さらに、これに関連した技術的効果として、結合試
薬と遊離試薬の両方を担持している固体を洗浄液に入れ
て、密閉格納環境に保持したまま結合試薬/遊離試薬分
離をすることができ、汚染を防止できることが挙げられ
る。本発明のさらなる技術的効果としては、固体粒子を
固定しそれに対して液体を移動させる装置に特有の処理
上の困難が避けられる装置と方法を提供することが挙げ
られる。
【図1】本発明の装置の第一格納領域の断面の分解部分
概略立面図である。
概略立面図である。
【図2】図1と同様であるが、第一格納領域とともにさ
らに第二格納領域も示し、さらに本発明による処理中に
標的を格納するための手段も示したものである。
らに第二格納領域も示し、さらに本発明による処理中に
標的を格納するための手段も示したものである。
【図3】図2と同様であるが、種々の格納領域の格納部
を貫通して通路を設ける前の本発明の別の実施態様を示
したものである。
を貫通して通路を設ける前の本発明の別の実施態様を示
したものである。
【図4】図3に示した格納部の通路の開口部に続く、装
置の下半分のみの断面の部分立面図である。
置の下半分のみの断面の部分立面図である。
【図5】図3の下半分の別の実施態様を示したものであ
る。
る。
【図6】アッセイ感度を示したグラフである。
【図7】アッセイ感度を示したグラフである。
10…第一格納領域 10A…共同格納部 12…チャンバー 12A…チャンバー 14…シーリングキャップ 14A…カバー 14’…想像線 16…ビーズ 18…ネジ山 20…ネジ山 22…チャンバー上部 24…リップ 26…ネジ山 26A…ネジ山 30…第二格納領域 30A…共同格納部 30B…第三格納領域 32…チャンバー 32A…チャンバー 32B…チャンバー 33…下部壁 33A…壁 33B…下部壁 34…カバー 34A…カバー 34B…カバー 36…開口部 38…カバー中央部 40…プロング 40B…プロング 42…スリーブ 44…ネジ山 44A…ネジ山 50…矢印 70…追加格納領域 70B…中央領域 72…チャンバー 72B…チャンバー 74…バリヤー手段 74B…バリヤー手段 80…上部 90…スカート 92…ネジ山 94…上部 96…ネジ山 CF…高遠心力 F…力 S’…洗浄液の表面 X…標的核酸配列 Y…結合基
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレッド テリー オークス アメリカ合衆国,ニューヨーク 14617, ロチェスター,スタントン レーン 216
Claims (2)
- 【請求項1】 標識試薬を担持した試料標的と固体を格
納状態で反応させるための装置であって、前記装置が、
a)試料標的を粒状固体に付着せしめるための第一格納
領域を形成している第一手段と;b)前記固体の一部か
ら未結合標識試薬を洗い落とすための洗浄液を少なくと
も含有する少なくとも第二格納領域を形成している第二
手段と;c)前記第一格納位置と前記第二格納位置との
間に少なくとも1つの通路を提供して、前記格納位置間
に液体が連通できるようにしている通路手段と;そして
d)前記通路を開放したときに前記標的試料全体を前記
装置内に格納し収容するための格納手段とを含んでなる
装置において、 前記一部の固体が前記装置内を移動でき、そして前記通
路手段が、前記標的試料全体を前記装置内に格納し収容
させたまま、前記固体が前記領域間を移動でき、前記液
体標識試薬及び前記洗浄液と接触するのに十分なサイズ
と分布で構成されていることを特徴とする装置。 - 【請求項2】 標識試薬を担持した試料標的と粒状固体
を格納状態で反応させるための方法であって、前記方法
がa)検出可能にするのに十分な標的の複製を提供する
工程と、b)前記検出可能な標的を少量の粒状固体と相
互に影響させる工程と、そしてc)前記標的及び前記固
体上の標識試薬を検出する工程とを含んでなり、工程
a)中及び工程a)後の全ての工程を単一装置内に格納
収容した状態で行う方法において、 前記粒状固体が移動可能であり、そして前記方法が、標
識試薬を担持している試料標的と反応した粒状固体を洗
浄液に注いで未結合標識試薬を除去する工程を含み、こ
の工程全体を、粒状固体と標的を前記装置内に格納収容
したまま行うことを特徴とする方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US891517 | 1992-06-01 |
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JPH0646828A true JPH0646828A (ja) | 1994-02-22 |
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