JPWO2020066474A1 - 核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法、装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
装置（１０）は、算出器（１００）を含んでいる。算出器（１００）は、第１酸化波（Ｏ１）の第１ポテンシャル（Ｅ１）及び第２酸化波（Ｏ２）の第２ポテンシャル（Ｅ２）のポテンシャル差（ΔＥ）を算出するためのものである。第１酸化波（Ｏ１）において、第１ポテンシャル（Ｅ１）は、第１酸化波（Ｏ１）のピーク電流値（Ｉ０）におけるポテンシャル（Ｅｐ０）未満の範囲で第１電流値（Ｉ１）をとる。第２酸化波（Ｏ２）において、第２ポテンシャル（Ｅ２）は、第２酸化波（Ｏ２）のピーク電流値（Ｉ０´）におけるポテンシャル（Ｅｐ０´）未満の範囲で第１電流値（Ｉ１）をとる。
Description
本発明は、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法、装置及びプログラムに関する。
特定の配列を有する核酸（例えば、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）又はリボ核酸（ＲＮＡ））を検出するため、ハイブリダイゼーションが用いられることがある。核酸は、その核酸の配列と相補的な配列を有するプローブにハイブリダイズされる。核酸のハイブリダイゼーション度合は、電気化学的アプローチによって定量的に分析可能である。
非特許文献１には、核酸のハイブリダイゼーション度合を電気化学的アプローチによって定量的に分析する方法の一例が記載されている。この例では、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）を含む試料について、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）によって、ハイブリダイゼーション前のボルタモグラム（酸化波及び還元波）及びハイブリダイゼーション後のボルタモグラム（酸化波及び還元波）を取得している。同一作用電極において、ハイブリダイゼーション前のボルタモグラムのピーク電流値Ｉ０（ハイブリダイゼーション前の酸化波ボルタモグラムは、ポテンシャルＥｐ０においてピーク電流値Ｉ０をとる。）及びハイブリダイゼーション後の酸化波ボルタモグラムのポテンシャルＥｐ０における電流値Ｉを測定すると、電流値Ｉは、ピーク電流値Ｉ０よりも減少する。このため、ピーク電流値Ｉ０に対する電流値Ｉの比Ｉ／Ｉ０を、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための指標として機能させることができる。
Gene sensors based on peptide nucleic acid (PNA) probes: Relationship between sensor sensitivity and probe/target duplex stability. Analyst, 2005, 130, 1478-82.
本発明者は、非特許文献１に記載の指標（ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係）とは異なる新規な指標を用いて、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析することを検討した。例えば、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉがほとんど等しい場合（例えば、各試料内の核酸の量が極めて少ない場合、又はハイブリダイゼーションがほとんど生じていない場合）、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係（例えば、比又は差）を正確に算出することが難しく、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することは困難である。さらに、ピーク電流値Ｉ０を正確に測定することが難しい場合（例えば、ピーク電流値Ｉ０の近傍のボルタモグラムが急峻でないため、ピーク電流値Ｉ０及びピーク電流値Ｉ０の近傍の電流値をとるポテンシャルの範囲が広く、ポテンシャルＥｐ０を一意に定めることが難しい場合）、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係（例えば、比又は差）を正確に算出することが難しく、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することは困難である。
本発明の目的の一例は、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための新規な指標を得ることにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。
本発明の一態様は、
第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出することを含む、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法である。
第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出することを含む、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法である。
本発明の他の態様は、
第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出する算出器を備える、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置である。
第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出する算出器を備える、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置である。
本発明のさらに他の態様は、
コンピュータを、第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出させる、プログラムである。
コンピュータを、第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出させる、プログラムである。
本発明の上述の態様によれば、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための新規な指標を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
以下に示す説明において、算出器１００、判定器１１０及び記憶器１２０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。算出器１００、判定器１１０及び記憶器１２０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る装置１０を説明するための図である。図１の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図１は、実施形態１に係る装置１０を説明するための図である。図１の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図１を用いて、装置１０の概要を説明する。装置１０は、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出するためのものである。装置１０は、算出器１００を含んでいる。算出器１００は、第１酸化波Ｏ１の第１ポテンシャルＥ１及び第２酸化波Ｏ２の第２ポテンシャルＥ２のポテンシャル差ΔＥを算出するためのものである。第１酸化波Ｏ１において、第１ポテンシャルＥ１は、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０におけるポテンシャルＥｐ０未満の範囲で第１電流値Ｉ１をとる。第２酸化波Ｏ２において、第２ポテンシャルＥ２は、第２酸化波Ｏ２のピーク電流値Ｉ０´におけるポテンシャルＥｐ０´未満の範囲で第１電流値Ｉ１をとる。
上述した構成によれば、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための新規な指標を得ることができる。具体的には、上述した構成によれば、ポテンシャル差ΔＥを算出器１００によって算出することができる。後述するように、ポテンシャル差ΔＥは、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための指標となり得る。
さらに、上述した構成によれば、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０及び第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉ（第２酸化波Ｏ２は、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０におけるポテンシャルＥｐ０において第２電流値（電流値Ｉ）をとる。）がほとんど等しい場合であっても、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係（例えば、比又は差）を算出する必要がない。したがって、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０及び第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉがほとんど等しい場合であっても、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することができる。
一例において、ポテンシャル差ΔＥは、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０及び第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉがほとんど等しく、例えば、第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉが第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の９０％以上１１０％以下であっても、算出可能である。
さらに、上述した構成によれば、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０を正確に測定することが難しい場合（例えば、ピーク電流値Ｉ０の近傍の第１酸化波Ｏ１が急峻でないため、ピーク電流値Ｉ０及びピーク電流値Ｉ０の近傍の電流値をとるポテンシャルの範囲が広く、ポテンシャルＥｐ０を一意に定めることが難しい場合）であっても、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係（例えば、比又は差）を算出する必要がない。したがって、ピーク電流値Ｉ０を正確に測定することが難しい場合であっても、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することができる。
図１を用いて、装置１０の詳細を説明する。
図１に示す例において、測定系２０は、サイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）によって、ボルタモグラムＣ１及びボルタモグラムＣ２を測定している。ボルタモグラムＣ１は、第１酸化波Ｏ１及び第１還元波Ｒ１を含んでいる。ボルタモグラムＣ２は、第２酸化波Ｏ２及び第２還元波Ｒ２を含んでいる。
他の例において、測定系２０は、ＣＶ以外の方法、例えば、微分パルスボルタンメトリ（ＤＰＶ）によって、各ボルタモグラムを測定してもよい。この例においても、各ボルタモグラムは、酸化波を含んでいる。したがって、図１を用いて説明する方法と同様の方法により、ポテンシャル差ΔＥを算出することができる。
測定系２０は、ボルタモグラムＣ１及びボルタモグラムＣ２を測定するための電極（作用電極）を有している。測定系２０は、複数の電極（複数の作用電極）を有していてもよい。この場合、算出器１００は、複数の電極のそれぞれについて複数のポテンシャル差ΔＥのそれぞれを算出することができる。算出器１００は、複数のポテンシャル差ΔＥを統計的に処理してもよく、例えば、複数のポテンシャル差ΔＥの中央値又は平均値を算出してもよい。
図１に示す例において、第１酸化波Ｏ１は、ハイブリダイゼーション前の一試料の測定の測定結果を示しており、第２酸化波Ｏ２は、ハイブリダイゼーション後の当該一試料の測定結果を示している。ハイブリダイゼーション前の一試料は、測定系の電極（作用電極）に固定されたプローブを含んでいてもよく（ハイブリダイゼーション前の一試料は、核酸を含んでいてもよいし、又は含んでいなくてもよい。）、ハイブリダイゼーション後の当該一試料は、プローブにハイブリダイズされた核酸を含んでいてもよい。
図１に示す例において、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２は、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）の測定結果を示している。このｍｉＲＮＡは、血液から抽出されてもよい。一般に、血液から多量のｍｉＲＮＡを含む試料を得ることは難しい。このため、ｍｉＲＮＡのボルタモグラム（例えば、酸化波）のハイブリダイゼーションによる変化は極めて小さくなり得る。したがって、ピーク電流値Ｉ０及び電流値Ｉの関係（例えば、比又は差）を用いて、ｍｉＲＮＡのハイブリダイゼーション度合を定量的に分析することは困難になり得る。これに対して、図１に示す例によれば、ｍｉＲＮＡのハイブリダイゼーションであっても、ポテンシャル差ΔＥは明瞭に生じ得る。したがって、ｍｉＲＮＡのハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することができる。
他の例において、各酸化波は、ｍｉＲＮＡ以外の核酸の測定結果を示していてもよく、例えば、ＤＮＡの測定結果を示していてもよいし、又はｍｉＲＮＡ以外のＲＮＡの測定結果を示していてもよい。
装置１０の使用者は、各種条件（例えば、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２の関係）に応じて、第１電流値Ｉ１を適当に決定することができる。
一例において、第１電流値Ｉ１は、ポテンシャル差ΔＥのばらつき（例えば、標準偏差）が一定範囲に収まる電流値範囲から選択されてもよく、例えば、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の１０％以上９０％以下にしてもよい（例えば、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の１０％以上９０％以下におけるポテンシャル差ΔＥは、いずれの電流値においても、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の１０％以上９０％以下におけるポテンシャル差ΔＥの平均値から一定の範囲内に収まっている。）。算出器１００は、複数の電流値比Ｉ１／Ｉ０のそれぞれ（例えば、電流値比Ｉ１／Ｉ０につき０．２０、０．３０及び０．４０）についてポテンシャル差ΔＥを算出してもよい。算出器１００は、複数のポテンシャル差ΔＥを統計的に処理してもよく、例えば、複数のポテンシャル差ΔＥの中央値又は平均値を算出してもよい。
図１において、ポテンシャル差ΔＥが生じる理由を説明する。
測定系２０の電極（作用電極）のポテンシャルは、ハイブリダイズされたターゲット核酸によって生じる負の総電荷量ΔＱによって低下し得る。酸化波の測定において、作用電極には、キャパシタンスＣの電気二重層が形成され得る。作用電極のポテンシャルの低下は、ΔＱ／Ｃと見積もることができる。したがって、ハイブリダイゼーション後の酸化波（図１に示す例では、第２酸化波Ｏ２）は、ハイブリダイゼーション前の酸化波（図１に示す例では、第１酸化波Ｏ１）からΔＱ／Ｃだけ高ポテンシャルに向けてシフトし得る。ポテンシャル差ΔＥは、ハイブリダイゼーション前の酸化波（図１に示す例では、第１酸化波Ｏ１）からハイブリダイゼーション後の酸化波（図１に示す例では、第２酸化波Ｏ２）へのシフト量と見積もることができ、ΔＱ／Ｃとおおよそ等しくなり得る。このようにして、ポテンシャル差ΔＥは、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための指標となり得る。
（実施形態２）
図２は、実施形態２に係る装置１０を説明するための図である。実施形態２に係る装置１０は、以下の点を除いて、実施形態１に係る装置１０と同様である。図２の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図２は、実施形態２に係る装置１０を説明するための図である。実施形態２に係る装置１０は、以下の点を除いて、実施形態１に係る装置１０と同様である。図２の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
装置１０は、判定器１１０を含んでいる。判定器１１０は、ポテンシャル差ΔＥに基づいて、核酸のハイブリダイゼーション度合を判定するためのものである。ポテンシャル差ΔＥが生じる理由の上述した説明より、核酸のハイブリダイゼーション度合は、ポテンシャル差ΔＥが大きいほど大きく、ポテンシャル差ΔＥが小さいほど小さいといえる。したがって、判定器１１０は、ポテンシャル差ΔＥが大きいほど核酸のハイブリダイゼーション度合が大きく、ポテンシャル差ΔＥが小さいほど核酸のハイブリダイゼーション度合が小さいと判断してもよい。
装置１０は、記憶器１２０を含んでいる。図３を用いて後述するように、判定器１１０は、ポテンシャル差ΔＥを示すデータを、記憶器１２０に記憶された参照データと比較して、核酸のハイブリダイゼーション度合を判定してもよい。
図３は、図２に示した記憶器１２０に記憶された参照データの一例を説明するための図である。
参照データは、核酸のハイブリダイゼーション度合（図３の右欄のΔＨ１、ΔＨ２、ΔＨ３、・・・）と対応付けられたポテンシャル差（図３の左欄のΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、・・・）を示す。参照データは、図２に示した測定系２０を用いた測定によって予め生成させることができる。図２に示した判定器１１０は、測定系２０から取得したポテンシャル差ΔＥを、図３に示す参照データと比較してもよい。判定器１１０は、この比較に基づいて、核酸のハイブリダイゼーション度合を判定してもよい。
図４は、装置１０のハードウエア構成を示す図である。装置１０は、バス１１、プロセッサ１２、メモリ１３、ストレージデバイス１４及びネットワークインタフェース１５を含んでいる。
バス１１は、プロセッサ１２、メモリ１３、ストレージデバイス１４及びネットワークインタフェース１５が相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１２、メモリ１３、ストレージデバイス１４及びネットワークインタフェース１５を互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
プロセッサ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）といった演算装置である。メモリ１３は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む主記憶装置である。ストレージデバイス１４は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）又はメモリカードを含む補助記憶装置である。
ストレージデバイス１４は、装置１０の各機能（例えば、算出器１００、判定器１１０又は記憶器１２０）を実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１２は、各プログラムモジュールをメモリ１３に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。
ネットワークインタフェース１５は、装置１０をＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）といった通信網に接続するためのインタフェースである。装置１０は、ネットワークインタフェース１５を介して通信網に接続することで、測定系２０と通信することができる。装置１０は、無線ネットワークを介して測定系２０に接続されてもよいし、又は有線ネットワークを介して測定系２０に接続されてもよい。他の例において、測定系２０において取得されたデータ（例えば、図１に示したボルタモグラムＣ１及びボルタモグラムＣ２）をストレージデバイス（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ）に記憶させてもよく、装置１０は、ストレージデバイスに記憶されたデータを分析してもよい。
図５は、図１の第１の変形例を示す図である。図５の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図５に示すように、装置１０は、測定系２０を含んでいてもよい。図５に示す例において、装置１０は、ポテンシャル差ΔＥの分析だけでなく、ボルタモグラムＣ１及びボルタモグラムＣ２の測定も実施することができる。
図６は、図１の第２の変形例を示す図である。図６の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図６に示す例は、測定系２０内のグラフについて、図１に示す例と異なっている。図６に示すように、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０及び第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉ（第２酸化波Ｏ２は、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０におけるポテンシャルＥｐ０において電流値Ｉをとる。）の差が大きい場合であっても、算出器１００は、図１を用いて説明した方法と同様にして、ポテンシャル差ΔＥを算出することができる。
図７は、図１の第３の変形例を示す図である。図７の測定系２０内のグラフにおいて、縦軸はボルタモグラムの電流（ｎＡ）を示しており、横軸はボルタモグラムのポテンシャル（Ｖ）を示している。
図７に示すように、装置１０は、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２に代えて第１還元波Ｒ１及び第２還元波Ｒ２を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出することもできる。装置１０は、算出器１００を含んでいる。算出器１００は、第１還元波Ｒ１の第１ポテンシャル‘Ｅ１及び第２還元波Ｒ２の第２ポテンシャル‘Ｅ２のポテンシャル差‘ΔＥを算出するためのものである。第１還元波Ｒ１において、第１ポテンシャル‘Ｅ１は、第１還元波Ｒ１のピーク電流値‘Ｉ０におけるポテンシャル‘Ｅｐ０超の範囲で第１電流値‘Ｉ１をとる。第２還元波Ｒ２において、第２ポテンシャル‘Ｅ２は、第２還元波Ｒ２のピーク電流値‘Ｉ０´におけるポテンシャル‘Ｅｐ０´超の範囲で第１電流値`Ｉ１をとる。
第１還元波Ｒ１及び第２還元波Ｒ２に関するポテンシャル差‘ΔＥは、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２に関するポテンシャル差ΔＥと同様にして、ハイブリダイゼーション前の還元波（図７に示す例では、第１還元波Ｒ１）からハイブリダイゼーション後の還元波（図７に示す例では、第２還元波Ｒ２）へのシフト量と見積もることができる。したがって、第１還元波Ｒ１及び第２還元波Ｒ２に関するポテンシャル差‘ΔＥは、第１酸化波Ｏ１及び第２酸化波Ｏ２に関するポテンシャル差ΔＥと同様にして、核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に分析するための指標となり得る。
図７に示すグラフにおいて、第２還元波Ｒ２は、第１還元波Ｒ１のピーク電流値‘Ｉ０におけるポテンシャル‘Ｅｐ０において電流値‘Ｉをとっている。
図８は、電流値比Ｉ／Ｉ０を用いてのｍｉＲＮＡのハイブリダイゼーションの分析及びポテンシャル差ΔＥを用いてのｍｉＲＮＡのハイブリダイゼーションの分析の相関を示す図である。図８のグラフにおいて、縦軸は、電流値比Ｉ／Ｉ０を示しており、横軸は、ポテンシャル差ΔＥを示している。
図８に示す例では、７４個の測定系２０（作用電極）のそれぞれにおいて、以下の条件で、ピーク電流比Ｉ／Ｉ０及びポテンシャル差ΔＥを算出した。
第１酸化波Ｏ１：ｍｉＲＮＡハイブリダイゼーション前の酸化波（測定用溶液：０．２５ｍＭ リン酸バッファ＋０．５ｍＭ ＮａＣｌＯ４、マーカ：１ｍＭ ［Ｆｅ（ＣＮ）６］４−）
第２酸化波Ｏ２：ｍｉＲＮＡハイブリダイゼーション後の酸化波（測定用溶液：０．２５ｍＭ リン酸バッファ＋０．５ｍＭ ＮａＣｌＯ４、マーカ：１ｍＭ ［Ｆｅ（ＣＮ）６］４−）
ＣＶ掃引速度：５００ｍＶ／ｓｅｃ
第１電流値Ｉ１：３ｎＡ（各第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の約２０％）
第１酸化波Ｏ１：ｍｉＲＮＡハイブリダイゼーション前の酸化波（測定用溶液：０．２５ｍＭ リン酸バッファ＋０．５ｍＭ ＮａＣｌＯ４、マーカ：１ｍＭ ［Ｆｅ（ＣＮ）６］４−）
第２酸化波Ｏ２：ｍｉＲＮＡハイブリダイゼーション後の酸化波（測定用溶液：０．２５ｍＭ リン酸バッファ＋０．５ｍＭ ＮａＣｌＯ４、マーカ：１ｍＭ ［Ｆｅ（ＣＮ）６］４−）
ＣＶ掃引速度：５００ｍＶ／ｓｅｃ
第１電流値Ｉ１：３ｎＡ（各第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０の約２０％）
電流値比Ｉ／Ｉ０の中央値は、１．０２０５であった。つまり、第２酸化波Ｏ２の電流値Ｉは、第１酸化波Ｏ１のピーク電流値Ｉ０とほとんど等しかった。したがって、電流値比Ｉ／Ｉ０を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することは困難となり得る。
ポテンシャル差ΔＥの中央値は、３５ｍＶであった。つまり、ポテンシャル差ΔＥは、明瞭に表れているといえる。したがって、ポテンシャル差ΔＥを用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を定量的に高い精度で分析することができるといえる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
この出願は、２０１８年９月２８日に出願された日本出願特願２０１８−１８３４３９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０ 装置
１１ バス
１２ プロセッサ
１３ メモリ
１４ ストレージデバイス
１５ ネットワークインタフェース
２０ 測定系
１００ 算出器
１１０ 判定器
１２０ 記憶器
１１ バス
１２ プロセッサ
１３ メモリ
１４ ストレージデバイス
１５ ネットワークインタフェース
２０ 測定系
１００ 算出器
１１０ 判定器
１２０ 記憶器
Claims (9)
- 第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出することを含む、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。 - 前記ポテンシャル差に基づいて、核酸のハイブリダイゼーション度合を判定することを含む、請求項１に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。
- 核酸のハイブリダイゼーション度合を判定することは、前記ポテンシャル差を示すデータと、核酸のハイブリダイゼーション度合と対応付けられたポテンシャル差を示す参照データと、を比較することを含む、請求項２に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。
- 前記第１酸化波は、ハイブリダイゼーション前の一試料の測定結果を示しており、
前記第２酸化波は、ハイブリダイゼーション後の前記一試料の測定結果を示している、請求項１から３のいずれか一項に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。 - 前記第２酸化波は、前記第１酸化波の前記ピーク電流値における前記ポテンシャルにおいて第２電流値をとり、
前記第２酸化波の前記第２電流値は、前記第１酸化波の前記ピーク電流値の９０％以上１１０％以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。 - 前記核酸は、ＲＮＡ又はＤＮＡである、請求項１から５のいずれか一項に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。
- 前記核酸は、ｍｉＲＮＡである、請求項６に記載の核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する方法。
- 第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置であって、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出する算出器を備える、核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置。 - コンピュータを、第１酸化波及び第２酸化波を用いて核酸のハイブリダイゼーション度合を検出する装置として機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１酸化波において、前記第１酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で第１電流値をとる第１ポテンシャルと、前記第２酸化波において、前記第２酸化波のピーク電流値におけるポテンシャル未満の範囲で前記第１電流値をとる第２ポテンシャルと、のポテンシャル差を算出させる、プログラム。
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