JP2013198443A - Multiple nucleic acid reaction tool, multiple nucleic acid reaction carrier, and multiple nucleic acid reaction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、マルチ核酸反応具、マルチ核酸反応担体およびマルチ核酸反応方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a multinucleic acid reaction tool, a multinucleic acid reaction carrier, and a multinucleic acid reaction method.
現在、遺伝子検査技術の進展に伴い、臨床現場や犯罪捜査など、様々な場面で遺伝子検査が実施されている。これらの遺伝子検査では、複数の対象遺伝子を検出し、それらの結果を総合することで初めて有用なものとなることが多い。例えば、臨床現場では病原菌特定などが行われる。その場合、患者の症状に基づいて感染が疑われる複数種の微生物、または各微生物の型が判定される。それにより、診断が行われる。犯罪捜査現場では、例えば、個人特定などが行われる。その場合、全ての人がそのゲノム上に持っている複数の遺伝子座における繰り返し配列について、繰り返しの回数が特定される。特定された複数の遺伝子座における繰り返し数から総合的に個人を特定する。それにより、高確率で個人を特定することができる。このように複数の対象遺伝子を検出する技術が非常に重要なものとなっている。 Currently, with the advancement of genetic testing technology, genetic testing is being carried out in various situations such as clinical practice and criminal investigation. These genetic tests often become useful only when a plurality of target genes are detected and the results are combined. For example, pathogens are identified in clinical settings. In that case, a plurality of types of microorganisms suspected of being infected or the type of each microorganism is determined based on the patient's symptoms. Thereby, diagnosis is performed. At the crime investigation site, for example, individual identification is performed. In that case, the number of repetitions is specified for the repetitive sequences at a plurality of loci possessed by all persons on the genome. Individuals are comprehensively identified from the number of repetitions at a plurality of identified loci. Thereby, an individual can be specified with high probability. Thus, a technique for detecting a plurality of target genes has become very important.
従来、複数の対象遺伝子を検出する場合、初めに特定の反応容器内で試料核酸の増幅が行われる。その後、得られた増幅産物についての検出が更なる検出用の反応装置内において行われる。 Conventionally, when detecting a plurality of target genes, sample nucleic acid is first amplified in a specific reaction vessel. Thereafter, detection of the obtained amplification product is performed in a reaction apparatus for further detection.
増幅は、主に次の複数または1つの反応容器内で行われる。複数の反応容器内で増幅を行う場合には、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器がそれぞれ用意される。1つの反応容器内で増幅を行う場合には、全ての対象遺伝子を検出するための試薬が1つの反応容器に収納されて、マルチ核酸増幅反応が行われる。検出されるべき核酸の検出は、一般的には、増幅産物をDNAチップや電気泳動などに供することにより行われる。 Amplification takes place mainly in the next plurality or one reaction vessel. When amplification is performed in a plurality of reaction containers, reaction containers for amplifying each target gene are prepared. When amplification is performed in one reaction container, reagents for detecting all target genes are stored in one reaction container, and a multi-nucleic acid amplification reaction is performed. The detection of the nucleic acid to be detected is generally performed by subjecting the amplification product to a DNA chip or electrophoresis.
本発明の課題は、複数種類の標的配列の増幅および/または検出反応を独立して同時に行うことのできるマルチ核酸反応具、反応担体およびマルチ核酸反応方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a multinucleic acid reaction tool, a reaction carrier, and a multinucleic acid reaction method capable of independently and simultaneously performing amplification and / or detection reactions of a plurality of types of target sequences.
実施形態によれば、マルチ核酸反応具は、液相の反応場を支持するように構成された支持体と、前記液相により前記反応場が形成された際に、前記反応場に接する前記支持体の少なくとも1つの面に独立して配置された複数のプライマー固定化領域と、前記複数のプライマー固定化領域に種類毎に遊離可能に独立して固定され、複数種類の標的配列をそれぞれに増幅するように構成された複数種類のプライマーセットと、前記プライマー固定化領域に遊離可能に固定化された増粘剤とを含む。 According to the embodiment, the multi-nucleic acid reaction tool includes a support configured to support a liquid phase reaction field, and the support in contact with the reaction field when the reaction field is formed by the liquid phase. A plurality of primer-immobilized regions that are independently arranged on at least one surface of the body and a plurality of primer-immobilized regions that are independently releasably immobilized for each type and amplify a plurality of types of target sequences, respectively. A plurality of types of primer sets configured to be used, and a thickener releasably immobilized on the primer immobilization region.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
1.定義
「マルチ核酸増幅」とは、増幅されるべき複数種類の標的配列を同時に増幅することをいう。「増幅」とは、プライマーセットを用いて鋳型核酸を連続して複製する工程をいう。使用可能な増幅法は、プライマーセットを用いて標的核酸を増幅する方法であれはよく、これらに限定するものではないが、例えば、PCR増幅、LAMP増幅、RT−LAMP増幅、SMAP増幅およびICAN増幅などを含む。
1. Definitions “Multinucleic acid amplification” refers to the simultaneous amplification of multiple types of target sequences to be amplified. “Amplification” refers to a step of continuously replicating a template nucleic acid using a primer set. The usable amplification method may be a method of amplifying a target nucleic acid using a primer set, and is not limited thereto. For example, PCR amplification, LAMP amplification, RT-LAMP amplification, SMAP amplification and ICAN amplification Etc.
「標的配列」とは、プライマーセットにより増幅しようとする配列をいい、使用されるプライマーが結合する領域をも含む。 “Target sequence” refers to a sequence to be amplified by a primer set, and includes a region to which a primer to be used binds.
「標的核酸」とは、標的配列を少なくとも含む配列であり、使用されるプライマーセットにより鋳型として使用される核酸であり、「鋳型核酸」とも称する。 A “target nucleic acid” is a sequence that includes at least a target sequence, is a nucleic acid that is used as a template by a primer set to be used, and is also referred to as a “template nucleic acid”.
「プライマーセット」とは、1つの標的核酸を増幅するために必要なプライマーの集合体である。例えば、PCR増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、1つの標的核酸を増幅するための1種類のフォワードプライマーと1種類のリバースプライマーとを含めばよい。また例えば、LAMP増幅用のプライマーセットの場合、1つのプライマーセットは、少なくとも1つの標的核酸を増幅するためのFIPプライマー、BIPプライマーを含めばよく、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、LPプライマー、即ち、LFプライマーおよび/またはLBプライマーを含んでもよい。 A “primer set” is a collection of primers necessary for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for PCR amplification, one primer set may include one kind of forward primer and one kind of reverse primer for amplifying one target nucleic acid. For example, in the case of a primer set for LAMP amplification, one primer set may include an FIP primer and a BIP primer for amplifying at least one target nucleic acid, and an F3 primer, a B3 primer, and an LP primer as necessary. That is, an LF primer and / or an LB primer may be included.
2.マルチ核酸反応具
<第1の実施形態>
マルチ核酸反応具の1例を図1(a)および(b)を参照しながら説明する。このマルチ核酸反応具は、複数種類の標的核酸をマルチ増幅するためのマルチ核酸増幅反応具の例である。
2. Multi-Nucleic Acid Reactor <First Embodiment>
An example of the multi-nucleic acid reaction tool will be described with reference to FIGS. 1 (a) and (b). This multi-nucleic acid reaction tool is an example of a multi-nucleic acid amplification reaction tool for multi-amplifying a plurality of types of target nucleic acids.
図1(a)は、マルチ核酸増幅反応具の1例の斜視図である。図1(a)に記載のマルチ核酸増幅反応具1は、容器形状の支持体2を有する。支持体2の底面には、互いに独立した複数の固定化領域3が配置される。図1(b)は固定化領域3の部分を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つの固定化領域3には1つの種類のプライマーセット4が固定される。複数の固定化領域3のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット4がそれぞれ固定される。
FIG. 1A is a perspective view of an example of a multi-nucleic acid amplification reaction tool. A multi-nucleic acid
プライマーセット4は、目的とする複数の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類が用意される。1つの固定化領域3には、特定の1つの標的核酸を増幅するための1種類のプライマーセット4が固定される。例えば、PCR増幅用の反応具の場合には、1つの固定化領域に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なフォワードプライマーとリバースプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。また、LAMP増幅用の反応具の場合には、1つの固定化領域に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なFIPプライマー、BIPプライマー、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、及びLPプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。
Plural types of primer sets 4 are prepared for amplifying a plurality of target nucleic acids. One kind of primer set 4 for amplifying one specific target nucleic acid is fixed to one
プライマーセット4は、反応場を提供するための液相と接触して遊離するように遊離可能な状態で固定化領域3に固定される。プライマーセット4の固定化領域3への固定化は、例えば、1組のプライマーセットを含む溶液を1つの固定化領域3に滴下し、その後乾燥させることにより達成することが可能である。更に、同様に、他の固定化領域3について、それぞれ所望のプライマーセット4を含む溶液を滴下および乾燥し、所望する数の複数のプライマーセットを支持体2に固定すればよい。これにより、支持体2の1つの面に独立して配置される全ての固定化領域3にプライマーセット4が固定される。しかしながら、プライマーセット4の固定化領域3への固定化は、反応場を提供するための液相と接触して遊離可能な状態で固定されればよい。従って、そのような固定化が可能なそれ自身公知の何れの固定化法が使用されてもよい。プライマーセットを含む溶液を滴下する方法の場合、プライマーセットを含む溶液は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤などであってよい。
The primer set 4 is fixed to the
支持体2に配置される複数の固定化領域3は、互いに独立して配置されればよい。独立して配置されるとは、反応場においてプライマーセット毎に開始および/または進行される増幅を妨げることのない間隔で配置されることである。例えば、隣り合う固定化領域3は、互いに接して配置されてもよく、僅かな距離を隔てて互いに近傍に配置されてもよく、或いは、通常使用される所謂DNAチップなどの検出装置において固定化されるプローブと同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。例えば、隣り合う固定化領域3の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは100μm〜10mmであってよい。
The plurality of
反応場を提供するための液相は、固定されたプライマーが遊離された後に、それらを用いて増幅反応を進行できる液相であればよく、例えば、所望の増幅に必要な反応液であってよい。 The liquid phase for providing the reaction field only needs to be a liquid phase that allows the amplification reaction to proceed after the immobilized primers are released. For example, the reaction phase is a reaction liquid necessary for the desired amplification. Good.
容器形態の支持体は、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートなどであってよい。また支持体の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。また、容器形態の支持体は、商業的に入手可能な何れの容器を利用してもよい。 The support in the form of a container may be, for example, a tube, a well, a chamber, a flow path, a cup and a dish, and a plate including a plurality of them, such as a multiwell plate. The material of the support may be any material that does not itself participate in the reaction, and any material that can perform the amplification reaction there may be used. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal. Further, any commercially available container may be used as the support in the container form.
図1では、固定化領域3が支持体2の底面に配置された例を示したが、これに限定するものではなく、支持体2の内部側面の少なくとも一部分に配置されてもよく、底面および内部側面、天井面のいずれか、または全てに配置されてもよい。
In FIG. 1, the example in which the
<マルチ核酸増幅反応具を用いた核酸の増幅反応>
図2には、第1の実施形態と同様のマルチ核酸増幅反応具21を用いた核酸増幅反応の様子を示す図である。図2(a)は反応前のマルチ核酸増幅反応具21である。支持体22の底面に配置された複数の固定化領域23に複数のプライマーセット24がそれぞれ固定されている。マルチ核酸増幅反応具21に反応液26を添加し、それを収容した状態を図2(b)に示す。
<Nucleic acid amplification reaction using multi-nucleic acid amplification reaction tool>
FIG. 2 is a diagram showing a state of a nucleic acid amplification reaction using the same multi-nucleic acid
反応液26は、所望の増幅反応に必要な成分を含めばよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含んでよい。
The
反応液は、固定されたプライマーセットが遊離された後に、プライマーセットと標的核酸との間の増幅反応が可能な液相であればよい。この反応液は、プライマーが固定化されている反応場(最初は空気で満たされている)に対し、増幅反応開始前に機械的に若しくは人為的に、何らかの手法で注入されればよい。固定化されたプライマーが遊離された後に局所的な拡散に留まるように、増幅反応を阻害しない増粘剤を含む反応液であることが好ましい。増粘剤についての詳細は後述する。 The reaction solution may be a liquid phase in which an amplification reaction between the primer set and the target nucleic acid is possible after the fixed primer set is released. This reaction solution may be injected into the reaction field (initially filled with air) where the primer is immobilized by some method mechanically or artificially before starting the amplification reaction. It is preferable that the reaction solution contains a thickener that does not inhibit the amplification reaction so that the immobilized primer stays in the local diffusion after being released. Details of the thickener will be described later.
図2(b)に示すように、反応液26を添加された後のマルチ核酸増幅反応具では、図2(c)に模式的に示すように、底面に固定されたプライマーが遊離し徐々に拡散する。遊離および拡散した領域を模式的に領域27で表す。遊離し、拡散していくプライマーは、その近傍に存在する鋳型核酸、ポリメラーゼおよび基質などの増幅に必要な他の成分と出会い、増幅反応が開始される。種類毎に独立して複数固定化されたプライマーセットは、その種類毎に独立して鋳型核酸について増幅反応を開始および進行することが可能である。それにより、複数種類のプライマーセットを用いた複数の鋳型配列についての増幅が、独立に、且つ同時に達成される。ここにおいて、「反応場」は、理論上、そこにおいて増幅反応の進行が可能な反応液26により規定される領域、即ち、反応液が存在する領域という。また、反応場のうち、実際にそこにおいて増幅反応が開始され進行する領域を「反応領域」という。仮に実際に増幅反応が領域27内のみで進行する場合には、領域27が反応領域と解される。
As shown in FIG. 2 (b), in the multi-nucleic acid amplification reaction tool after the addition of the
上記の例では、プライマーセットのみが支持体に固定化された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセットが種類毎に各固定化領域に固定される条件において、増幅に必要な他の成分、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などをプライマーと共に支持体に固定してもよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーと一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなマルチ核酸増幅反応具において、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。 In the above example, an example in which only the primer set is immobilized on the support is shown. However, the present invention is not limited to this, and other components necessary for amplification, for example, enzymes such as polymerase and reverse transcriptase, substrates, and substrates, under conditions where the primer set is fixed to each immobilization region for each type. And / or a buffer may be fixed to the support together with the primer. In that case, the substance to be fixed may be contained in a desired liquid medium together with the primer, and fixed by dropping, drying or the like in the same manner as described above. In such a multi-nucleic acid amplification reaction tool, when an amplification reaction is performed, the composition of the reaction solution added thereto may be selected according to the immobilized components.
また、増幅反応をより効率的に達成するために、反応液の反応場への添加速度を制御する手段も有効である。例えば、プライマー固定化位置上を流れる反応液の流速は、1mm/秒以上が好ましく、さらには、10mm/秒以上が好ましい。これにより、固定化されたプライマーセットの遊離が影響を受けるため、プライマーセットのより局所的な拡散が可能になる。しかしながら、プライマー固定化位置上を流れる反応液の流速は、反応場を規定する支持体および他の部材により構成される反応部の形状および大きさにより、任意の値を取り得る。 In order to achieve the amplification reaction more efficiently, means for controlling the rate of addition of the reaction solution to the reaction field is also effective. For example, the flow rate of the reaction solution flowing over the primer immobilization position is preferably 1 mm / second or more, and more preferably 10 mm / second or more. Thereby, since the release of the immobilized primer set is affected, the primer set can be diffused more locally. However, the flow rate of the reaction liquid flowing on the primer immobilization position can take an arbitrary value depending on the shape and size of the reaction part constituted by the support and other members that define the reaction field.
上述した第1の実施形態を用いてマルチ増幅反応を行う際に、使用する反応液に増粘剤を含ませることによって、より効率よくマルチ増幅反応を達成することが可能である。 When performing the multi-amplification reaction using the first embodiment described above, it is possible to achieve the multi-amplification reaction more efficiently by including a thickener in the reaction solution to be used.
反応液に増粘剤を含ませる方法は、反応液自体に増粘剤を添加してもよく、或いは、プライマーセットを支持体に固定する際に、プライマーセットを固定するための溶液に増粘剤を含ませることにより、使用されるべきプライマーセットと共にプライマー固定化領域に増粘剤を固定してもよい。或いは、プライマーを固定した後に、プライマー固定化領域に更に増粘剤を被覆することにより固定してもよい。更にまた、フィルム状の増粘剤を貼付するなどの手段でもよく、特に限定されない。 For the method of adding a thickener to the reaction solution, a thickener may be added to the reaction solution itself, or when the primer set is fixed to the support, the solution for fixing the primer set is thickened. By including the agent, the thickener may be fixed to the primer fixing region together with the primer set to be used. Alternatively, after the primer is fixed, the primer fixing region may be further coated with a thickener. Furthermore, means such as attaching a film-like thickener may be used, and there is no particular limitation.
増粘剤を、反応液に含ませることにより、固定されたプライマーセットが反応液に遊離する速度、即ち、溶出速度を低下することが可能である。それにより、プライマーセットは、より長時間に亘り局所に留まる。その結果、固定されたプライマーセット毎の反応効率に左右されずに複数のプライマーセットによるマルチ増幅がより効率的に達成される。 By including a thickener in the reaction solution, it is possible to reduce the rate at which the fixed primer set is released into the reaction solution, that is, the elution rate. Thereby, the primer set remains localized for a longer time. As a result, multi-amplification with a plurality of primer sets can be achieved more efficiently without being influenced by the reaction efficiency of each fixed primer set.
増粘剤は、その比粘度がプライマーよりも大きい物質であり、且つ核酸増幅反応を阻害しない物質であることが好ましい。増粘剤の例は、樹液に由来する増粘剤、例えば、アーモンドガム、エレミ樹脂、ダンマル樹脂、アラビアガム、カラヤガム、トラガントガム、アラビノガラクタン、ガティガムおよびモモ樹脂など、豆類などの種子に由来する増粘剤、例えば、アマシードガム、グァーガム酵素分解物、タマリンド種子ガム、カシアガム、サイリュームシードガム、タラガム、カロブビーンガム=ローカストビーンガム、サバクヨモギシードガム、トリアカンソスガム、グァーガムおよびセスバニアガムなど、海藻に由来する増粘剤、例えば、アルギン酸、フクロノリ抽出物、ファーセレランおよびカラギナンなど、果実類、葉および地下茎などに由来する増粘剤、例えば、アロエベラ抽出物、キダチアロエ抽出物、ペクチン、オクラ抽出物およびトロロアオイなど、微生物由来の増粘剤、例えば、アエロモナスガム、エンテロバクターガム、納豆菌ガム、アウレオバシジウム培養液、カードラン、プルラン、アゾトバクター・ビネランジーガム、キサンタンガム、マクロホモプシスガム、ウェランガム、ジェランガム、ラムザンガム、エルウイニア・ミツエンシスガム、スクレロガム、レバン、エンテロバクター・シマナスガムおよびデキストラン、並びに、その他増粘安定剤、例えば、酵母細胞膜、キチン、オリゴグルコサミン、微小繊維状セルロース、キトサン、微結晶セルロースおよびグルコサミンなどを含む。更に、増粘剤は、一般に飲食物添加物して使用される、例えば、寒天、大豆多糖類、ナタデココ、澱粉、コンニャクイモ抽出物、ゼラチンなどであってもよい。好ましくは、アガロースなどの寒天および/またはゼラチン、ポリエチレングリコールなどであるが、これらに限定されるものではない。 The thickener is preferably a substance having a specific viscosity greater than that of the primer and does not inhibit the nucleic acid amplification reaction. Examples of thickeners are derived from seeds such as beans, such as thickeners derived from sap, such as almond gum, Elemi resin, dammar resin, gum arabic, Karaya gum, tragacanth gum, arabinogalactan, gati gum and peach resin Thickeners such as ama seed gum, guar gum enzyme degradation product, tamarind seed gum, cassia gum, silum seed gum, tara gum, carob bean gum = locust bean gum, mackerel mugwort seed gum, triacanthus gum, guar gum and sesbania gum Thickeners derived from fruits, leaves, rhizomes, etc., such as aloe vera extract, Kidachi aloe extract, pectin, okra extract and troaroao Thickeners derived from microorganisms, such as Aeromonas gum, Enterobacter gum, Natto gum, Aureobasidium culture solution, curdlan, pullulan, Azotobacter vinelandie gum, xanthan gum, macrohomopsis gum, welan gum, gellan gum, ramzan gum, erwinia Mitsiensis gum, sclerogum, levan, Enterobacter simanas gum and dextran, and other thickening stabilizers such as yeast cell membrane, chitin, oligoglucosamine, microfibrous cellulose, chitosan, microcrystalline cellulose and glucosamine. Furthermore, the thickener is generally used as a food or drink additive, and may be, for example, agar, soybean polysaccharide, nata de coco, starch, konjac potato extract, gelatin or the like. Preferred are agarose such as agarose and / or gelatin, polyethylene glycol and the like, but are not limited thereto.
増粘剤を反応液に添加する場合、反応液の作製時に、反応液を作製するための溶媒に対して増粘剤を直接に溶解してもよい。または、先ず、溶媒に増粘剤を溶解して作製した増粘剤溶液を用意する。別途、反応に必要な他の成分を溶媒に溶解することにより反応液を作製する。得られた増粘剤溶液と反応液とを混合してもよい。溶媒は、水、塩水および緩衝液などであってよい。 When adding a thickener to a reaction liquid, you may melt | dissolve a thickener directly with respect to the solvent for producing a reaction liquid at the time of preparation of a reaction liquid. Alternatively, first, a thickener solution prepared by dissolving a thickener in a solvent is prepared. Separately, a reaction solution is prepared by dissolving other components necessary for the reaction in a solvent. You may mix the obtained thickener solution and reaction liquid. The solvent may be water, brine, buffer solution, and the like.
プライマーセットを固定する溶液に増粘剤を添加する場合、増粘剤の濃度は、室温(25℃)で液体であり、且つ反応場に滴下可能な状態であることが好ましい。増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.05%の範囲が好ましく、3%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。プライマー固定領域に増粘剤を固定する場合も同様であってよい。 When adding a thickener to the solution which fixes a primer set, it is preferable that the density | concentration of a thickener is a state which is a liquid at room temperature (25 degreeC), and can be dripped at a reaction field. The concentration of the thickener may be in the range of about 30% to 0.01% final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, more preferably in the range of 5% to 0.05%, and mixing in the range of 3% to 0.1%. Is more preferable. The same may be applied when a thickener is fixed to the primer fixing region.
また、反応液に増粘剤を添加する場合、増粘剤の濃度は、室温(25℃)で液体であることが好ましい。増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。 Moreover, when adding a thickener to a reaction liquid, it is preferable that the density | concentration of a thickener is a liquid at room temperature (25 degreeC). The concentration of the thickener may be in the range of about 30% to 0.01% final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, and more preferably in the range of 5% to 0.1%.
従来の方法では、それぞれの対象遺伝子を増幅するための反応容器を用意する方法の場合、対象遺伝子数の増加に伴って、必要な反応容器の数や、検査時の作業量が増加する。また、全ての対象遺伝子を検出するための試薬を1つの反応容器に入れる場合、増幅反応効率に偏りが生じるなどの原因から、対象遺伝子数に限界がある。また、従来のマルチ増幅の場合では、複数種のプライマーセットが溶出して拡散した場合、プライマー同士の非特異結合による増幅効率の低下、または、特性の良いプライマーセットのみが優先して増幅する恐れがあり、増幅反応の感度低下、増幅種類の制限などが生じる。このような問題も本実施形態により解消される。 In the conventional method, in the case of preparing a reaction container for amplifying each target gene, the number of necessary reaction containers and the amount of work at the time of testing increase as the number of target genes increases. In addition, when reagents for detecting all target genes are put in one reaction container, the number of target genes is limited due to factors such as bias in amplification reaction efficiency. In addition, in the case of conventional multi-amplification, when multiple types of primer sets are eluted and diffused, there is a risk that amplification efficiency decreases due to non-specific binding between primers, or only primer sets with good characteristics preferentially amplify. There is a decrease in sensitivity of amplification reaction, restriction of amplification type, and the like. Such a problem is also solved by this embodiment.
<第2の実施形態>
上述では、反応液に増粘剤を含ませる例を示したが、反応液に増粘剤を含ませずに、少なくともプライマーセットが固定される領域に増粘剤を固定してもよい。第1の実施形態に増粘剤を固定する例を以下に記す。
<Second Embodiment>
Although the example which contains a thickener in the reaction liquid was shown above, you may fix a thickener to the area | region where a primer set is fixed at least without including a thickener in a reaction liquid. An example of fixing the thickener to the first embodiment will be described below.
増粘剤を支持体上に固定する場合、プライマーセットの固定の前であっても、プライマーセットの固定と同時であっても、プライマーセットを固定した後であってもよい。好ましくは、増粘剤は、プライマーセットの固定と同時またはプライマーセットの固定後に支持体に固定される。 When the thickener is fixed on the support, it may be before fixing the primer set, at the same time as fixing the primer set, or after fixing the primer set. Preferably, the thickener is fixed to the support simultaneously with the fixing of the primer set or after the fixing of the primer set.
プライマーセットの固定と同時に増粘剤を支持体に固定する場合、プライマーセットを溶解した液に対して増粘剤を溶解してもよい。或いは、先ず増粘剤を溶媒に溶解して増粘剤溶液を用意し、別途調製されたプライマーセット固定用の溶液と混合してもよい。得られたプライマーセットと増粘剤を含む溶液を、滴下および乾燥などにより固定すればよい。 When the thickener is fixed to the support simultaneously with the fixing of the primer set, the thickener may be dissolved in the solution in which the primer set is dissolved. Alternatively, first, a thickener solution may be prepared by dissolving a thickener in a solvent and mixed with a separately prepared primer set fixing solution. What is necessary is just to fix the solution containing the obtained primer set and thickener by dripping and drying.
プライマーセットの固定化前または後に、増粘剤溶液を固定する場合には、増粘剤を含む溶液を滴下、スプレー、印刷、刷毛で塗布または増粘剤溶液に支持体を浸漬した後に、乾燥などによりプライマー固定化領域を含む支持体表面に固定すればよい。 If the thickener solution is fixed before or after fixing the primer set, the solution containing the thickener is dropped, sprayed, printed, applied by brush or dipped in the thickener solution, and then dried. What is necessary is just to fix to the support body surface containing a primer fixed area | region by the above.
増粘剤溶液、またはプライマーセットと増粘剤とを含む溶液の乾燥方法は、ヒートブロック、ホットプレートおよびインキュベータなどを用いて、室温以上の温度で加熱することによる熱乾燥を行ってもよい。または、常温で放置し、自然乾燥を行ってもよい。或いは、真空乾燥や凍結乾燥を行ってもよい。例えばアガロースを用いる場合は、熱乾燥を行い、乾燥後の状態がフィルム状になっていることが好ましい。 As a method for drying a thickener solution or a solution containing a primer set and a thickener, heat drying may be performed by heating at a temperature of room temperature or higher using a heat block, a hot plate, an incubator, or the like. Alternatively, it may be left at room temperature and dried naturally. Alternatively, vacuum drying or freeze drying may be performed. For example, when agarose is used, it is preferable that heat drying is performed and the state after drying is a film.
固定に用いる増粘剤溶液中の増粘剤の濃度は、固定時の状態が室温(25℃)で液体であり、且つ支持体上に滴下可能な状態であればよい。増粘剤を固定する際の増粘剤の濃度は、例えば、終濃度30%〜0.01%程度の範囲であればよい。例えばアガロースであれば、終濃度10%〜0.01%の範囲であればよく、さらには、5%〜0.05%の範囲が好ましく、3%〜0.1%の範囲で混合することがより好ましい。 The concentration of the thickener in the thickener solution used for fixing may be a state in which the state at the time of fixing is liquid at room temperature (25 ° C.) and can be dropped onto the support. The density | concentration of the thickener at the time of fixing a thickener should just be the range of about 30%-0.01% of final concentration, for example. For example, in the case of agarose, the final concentration may be in the range of 10% to 0.01%, more preferably in the range of 5% to 0.05%, and mixing in the range of 3% to 0.1%. Is more preferable.
さらに、固定に用いる増粘剤溶液には、プライマーセットが含まれてもよく、プライマーセット以外にも、増幅反応に必要な他の物質が含まれていてもよい。 Further, the thickener solution used for fixation may contain a primer set, and may contain other substances necessary for the amplification reaction in addition to the primer set.
増粘剤の使用により、マルチ増幅反応における感度低下、増幅種類の制限などが解消される。 By using a thickener, the sensitivity reduction in the multi-amplification reaction, the limitation on the kind of amplification, etc. are eliminated.
<第3の実施形態>
マルチ核酸増幅反応具の更なる1例を、図3を参照しながら説明する。
<Third Embodiment>
A further example of the multi-nucleic acid amplification reaction tool will be described with reference to FIG.
図3は、マルチ核酸増幅反応具の更なる1例を示す平面図である。図3に記載のマルチ核酸増幅反応具31は、基板を支持体32として用いる例である。支持体32の1つの面には、互いに独立した複数の固定化領域33が配置される。固定化領域33には、図1と同様に、1つの固定化領域33には1つの種類のプライマーセット34が固定される。複数の固定化領域33のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット34がそれぞれ固定される。1つ固定化領域33に含まれるプライマーセット34の構成は、第1の実施形態と同様に1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要な異なる種類のプライマーを含む。更に、固定化領域33には、プライマーセット34を覆うように増粘剤35がコーティングにより固定されている。
FIG. 3 is a plan view showing a further example of a multi-nucleic acid amplification reaction tool. The multi-nucleic acid
第2の実施形態を用いる増幅は、少なくとも支持体32のプライマーセット34が固定化された領域に対して、反応液を載せることにより反応場を形成すればよい。
In the amplification using the second embodiment, a reaction field may be formed by placing the reaction solution on at least the region where the primer set 34 of the
固定化領域33は、支持体32表面に予め形成された凹部面、または凹部により形成される流路の内壁に配置されてもよい。
The immobilization region 33 may be disposed on a concave surface formed in advance on the surface of the
基板を支持体として使用する場合、その材質は、それ自身反応に関与しない材質であればより、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてもよい。また、支持体へのプライマーの固定化は、第1の実施形態と同様に行えばよい。 When the substrate is used as a support, the material may be any material that can perform an amplification reaction there, rather than a material that itself does not participate in the reaction. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal. In addition, the primer may be immobilized on the support in the same manner as in the first embodiment.
更にまた、第2の実施形態のマルチ核酸増幅反応具を、これを維持できる容器内に配置し、その容器内に反応液を添加することにより反応場を形成してもよい。またこの場合、支持体32の両面にプライマーセット34を固定してもよい。更に、プライマーセット34を覆うように増粘剤35がコーティングにより固定されてもよい。これにより、本マルチ核酸増幅反応具に対してより多くの種類のプライマーセットを固定することが可能になり、より多くの標的配列を増幅することが可能になる。この側面において、マルチ核酸増幅反応具は、少なくとも1表面に複数のプライマーセットを独立して固定した支持体であれば、どのような形状の支持体であってもよい。この場合の支持体の材質およびプライマーの固定化法は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であってよい。このようなマルチ核酸増幅反応具は、基体とその少なくとも1つの表面の互いに独立した固定化領域に種類毎に遊離可能に固定された複数種類のプライマーセットを具備するマルチ核酸増幅反応担体として用いられてもよい。この場合、基体の大きさおよび形状は実施者が任意に選択してよい。例えば、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよい。
Furthermore, the multi-nucleic acid amplification reaction tool of the second embodiment may be arranged in a container capable of maintaining it, and a reaction solution may be added to the container to form a reaction field. In this case, the primer set 34 may be fixed on both surfaces of the
増粘剤の固定は、プライマーセットと同時であっても、プライマーセットの固定化の前であってもよい。また、増粘剤の固定を行わずに、反応時に反応液に増粘剤を含ませてもよい。 The thickener may be fixed at the same time as the primer set or before the primer set is fixed. Moreover, you may make a reaction liquid contain a thickener at the time of reaction, without fixing a thickener.
<第4の実施形態>
(1)マルチ核酸増幅反応具
マルチ核酸増幅反応具の更なる1例を、図4を参照しながら説明する。図4に示すマルチ核酸増幅反応具41は、流路を有する支持体を使用する例である。図4(a)は平面図であり、図4(b)は、線m−m’で切断した断面図である。
<Fourth Embodiment>
(1) Multinucleic acid amplification reaction tool A further example of a multinucleic acid amplification reaction tool will be described with reference to FIG. The multi-nucleic acid
マルチ核酸増幅反応具41は、支持体42の内部に形成された流路44の底面に配置された互いに独立した複数の固定化領域43に、種類毎に遊離可能に固定された複数のプライマーを具備する。
The multi-nucleic acid
このマルチ核酸増幅反応具は、例えば、第1の基板と第2の基板を用いて製造される。まず、第1の基板の予め決定された固定化領域43に、複数のプライマーセット44と増粘剤の混合物45が遊離可能に固定される。プライマーセット44は種類毎に固定される。この固定化は、上述したように行うことが可能である。一方で、第2の基板には、所望の流路に形状に対応させて凹部46を形成する。凹部46の形成は、使用される基板の材質に応じてそれ自身公知の方法により行うことが可能である。また、固定化領域43の配置は、第2の基板に形成された凹部46により形成される流路内に含まれるように決定される。次に、第1の基板と第2の基板を一体化する。一体化により、凹部46の内壁と第1の基板の第2の基板側の面とにより流路形状の反応部47が形成される。この時、第2の基板の凹部46が第1の基板側を向くように一体化される。また、第2の基板の凹部46の一部に貫通孔(図示せず)が設けられてもよい。この貫通孔は、流路への反応液などの出し入れ口として利用されてよい。
This multi-nucleic acid amplification reaction tool is manufactured using, for example, a first substrate and a second substrate. First, a plurality of primer sets 44 and a thickener mixture 45 are releasably fixed to a
第1の基板の材質と第2の基板の材質は同じであっても、異なってよい。また、第1の基板および第2の基板の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。 The material of the first substrate and the material of the second substrate may be the same or different. Further, the material of the first substrate and the second substrate may be any material that does not itself participate in the reaction, and any material that can perform an amplification reaction there may be used. For example, it may be arbitrarily selected from silicon, glass, resin and metal.
この実施形態では、流路を有した支持体の流路底面にプライマーセットを固定した例を示したが、流路の配置および形状はこれに限定されるものではない。また、プローブセットを固定化する面は流路を規定する何れの面であってもよく、流路を規定する全ての面にプローブセットが固定されてもよく、また複数の面に固定されてもよい。 In this embodiment, an example is shown in which the primer set is fixed to the bottom surface of the support body having the flow channel, but the arrangement and shape of the flow channel are not limited to this. In addition, the surface on which the probe set is fixed may be any surface that defines the flow path, the probe set may be fixed to all surfaces that define the flow path, or may be fixed to a plurality of surfaces. Also good.
或いは、予め凹部または溝を形成することにより流路を形成した第1の基板に、その流路の一部の壁面に配置されたプライマー固定化領域に対して、複数のプライマーセットを独立して固定してもよい。その後、シリコンゴムなどの蓋体を取り付けることにより、マルチ核酸増幅反応具が製造されてもよい。 Alternatively, a plurality of primer sets are independently provided on a first substrate on which a channel is formed by forming a recess or a groove in advance, with respect to a primer immobilization region disposed on a part of the wall surface of the channel. It may be fixed. Thereafter, a multi-nucleic acid amplification reaction tool may be manufactured by attaching a lid such as silicon rubber.
(2)プライマー
当該プライマーの長さは、これに制限されるものではないが、約5塩基以上、約6塩基以上、約7塩基以上、約8塩基以上、約9塩基以上、約10塩基以上、約15塩基以上、約20塩基以上、約25塩基以上、約30塩基以上、約35塩基以上、約40塩基以上、約45塩基以上または約55塩基以上であってよく、約80塩基以下、約75塩基以下、約70塩基以下、約65塩基以下、約60塩基以下、約55塩基以下、約50塩基以下、約45塩基以下、約40塩基以下、約35塩基以下、約30塩基以下、約25塩基以下、約20塩基以下、約25塩基以下または約20塩基以下であってもよく、これらの下限上限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。例えば、好ましい塩基長の例は、約10塩基〜約60塩基、約13〜40塩基、約10〜30塩基などであってよい。また、1つの支持体に同時に固定されるプライマーの長さは、全てのプライマーで同じであってもよく、全てのプライマーで異なっていてもよく、一部のプライマーが同じ長さであってもよく、一部のプライマーが異なる長さであってもよい。また、プライマーセット毎に異なってもよい。また、1つの領域に固定されるプライマーセットが、種類毎に異なる長さであってもよく、1つの領域に固定されるプライマーセットが全て同じ長さであってもよい。
(2) Primer The length of the primer is not limited to this, but about 5 bases or more, about 6 bases or more, about 7 bases or more, about 8 bases or more, about 9 bases or more, about 10 bases or more. About 15 bases or more, about 20 bases or more, about 25 bases or more, about 30 bases or more, about 35 bases or more, about 40 bases or more, about 45 bases or about 55 bases or more, about 80 bases or less, About 75 bases or less, about 70 bases or less, about 65 bases or less, about 60 bases or less, about 55 bases or less, about 50 bases or less, about 45 bases or less, about 40 bases or less, about 35 bases or less, about 30 bases or less, About 25 bases or less, about 20 bases or less, about 25 bases or less, or about 20 bases or less may be sufficient, and the range which combined either of these minimums and upper limits may be sufficient. For example, examples of preferable base length may be about 10 bases to about 60 bases, about 13 to 40 bases, about 10 to 30 bases, and the like. In addition, the length of the primer simultaneously fixed to one support may be the same for all primers, may be different for all primers, or may be the same length for some primers. Well, some primers may have different lengths. Moreover, you may differ for every primer set. In addition, the primer sets fixed in one region may have different lengths for each type, and all the primer sets fixed in one region may have the same length.
(3)マルチ核酸増幅と検出
図5に示すように、マルチ核酸増幅反応具51は、支持体としてのチューブ52と、チューブ52の内面に独立して固定された複数のプライマーセットを備える。このようなチューブ型のマルチ核酸増幅反応具51においても複数種類の標的核酸を増幅することが可能である。その後に、得られた増幅産物を異なる複数の核酸プローブ56を固定したDNAチップ55などの装置に加え検出を行うことが可能である。このように実施形態に例を示したマルチ核酸増幅反応具は、検出用サンプルの調製を従来に比べてより簡便に且つ複数の増幅を独立して行うことが可能である。
(3) Multinucleic Acid Amplification and Detection As shown in FIG. 5, the multinucleic acid
(4)マルチ核酸増幅法
例として上述したようなマルチ核酸増幅反応具を使用して、複数の標的核酸を増幅する方法も1つの実施形態として提供される。
(4) Multi-nucleic acid amplification method A method for amplifying a plurality of target nucleic acids using a multi-nucleic acid amplification reaction tool as described above as an example is also provided as one embodiment.
また、特定の容器、チューブ、ディッシュまたは流路を形成した基板などの支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程を含むマルチ核酸増幅反応も更なる実施形態として提供される。 In addition, multiple types of primer sets designed to amplify multiple types of target nucleic acids are released to at least one surface of a support such as a substrate on which a specific container, tube, dish or flow path is formed. A multi-nucleic acid amplification reaction comprising a possible immobilization step is also provided as a further embodiment.
そのようなマルチ核酸増幅反応は、例えば、所望の支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、複数種類のプライマーセットが1つの反応場に含まれるように増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと、当該プライマーが固定された支持体を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うこととを具備してよい。 Such a multi-nucleic acid amplification reaction, for example, releasably immobilizes a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired support. And a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as a polymerase, and a deoxynucleoside triphosphate necessary for forming a new polynucleotide chain starting from a primer so that a plurality of primer sets are included in one reaction field. When a substrate such as an acid and reverse transcription are simultaneously performed, a reaction solution containing a buffer such as reverse transcriptase and a substrate necessary for the reverse transcriptase and salts for maintaining an appropriate amplification environment is added. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as adjusting the temperature by heating or cooling the support on which the primer is fixed; It may comprise and performing a multi-nucleic acid amplification reaction by Les.
具体的な増幅反応は、増幅反応の種類に応じてそれ自身公知の技術を利用して行われてよい。 A specific amplification reaction may be performed using a technique known per se according to the type of the amplification reaction.
更に、マイクロビーズ、板小片または棒などの基体の表面に対して複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程を含むマルチ核酸増幅反応も更なる実施形態として提供される。 Furthermore, a multi-nucleic acid amplification reaction including a step of releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on the surface of a substrate such as a microbead, a plate piece, or a rod. Provided as a further embodiment.
そのようなマルチ核酸増幅反応は、例えば、所望の基体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、基体を、増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液内に配置することと、反応液を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うこととを具備する。 Such multi-nucleic acid amplification reaction includes, for example, releasably immobilizing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired substrate. When a substrate is used as a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as polymerase, a substrate such as deoxynucleoside triphosphate necessary for forming a new polynucleotide chain starting from a primer, and reverse transcription at the same time Such as reverse transcriptase and its necessary substrates, and further placing it in a reaction solution containing a buffer such as salts to maintain an appropriate amplification environment, and adjusting the temperature by heating or cooling the reaction solution, etc. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction and thereby performing the multi-nucleic acid amplification reaction.
<第5の実施形態>
(1)マルチ核酸増幅検出反応具
マルチ核酸反応具は、マルチ核酸増幅検出反応具として提供されてもよい。マルチ核酸増幅検出反応具は、上述のような第1の実施形態〜第4の実施形態に加えて、更にプローブ固定化領域およびそこに固定されたプローブ核酸を備える。マルチ核酸増幅検出反応具の例を次に説明する。
<Fifth Embodiment>
(1) Multi-nucleic acid amplification detection reaction tool The multi-nucleic acid reaction detection tool may be provided as a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool. In addition to the first to fourth embodiments as described above, the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool further includes a probe-immobilized region and a probe nucleic acid immobilized thereon. Next, an example of the multinucleic acid amplification detection reaction tool will be described.
マルチ核酸増幅検出反応具の1例を図6(a)、(b)および(c)を参照しながら説明する。 One example of the multinucleic acid amplification detection reaction tool will be described with reference to FIGS. 6 (a), (b) and (c).
図6(a)は、マルチ核酸増幅検出反応具の1例の斜視図である。図6(a)に記載のマルチ核酸増幅検出反応具61は、容器形状の支持体62を有する。支持体62の底面63には、互いに独立した複数のプライマー固定化領域64が配置される。複数のプライマー固定化領域64に近接して、またそれぞれのプライマー領域に対応して複数のプローブ固定化領域65が配置される。
FIG. 6A is a perspective view of an example of a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool. The multi-nucleic acid amplification
図1(b)はプライマー固定化領域64の断面を拡大した模式図である。そこに示されるように、1つのプライマー固定化領域64には1つの種類のプライマーセット66が固定される。複数のプライマー固定化領域64のそれぞれには、種類毎に複数のプライマーセット64がそれぞれ固定される。 FIG. 1B is an enlarged schematic view of the cross section of the primer immobilization region 64. As shown there, one kind of primer set 66 is fixed to one primer fixing region 64. In each of the plurality of primer immobilization regions 64, a plurality of primer sets 64 are fixed for each type.
プライマーセット66は、目的とする複数の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類が用意される。1つのプライマー固定化領域64には、特定の1つの標的核酸を増幅するための1種類のプライマーセット66が固定される。例えば、PCR増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なフォワードプライマーとリバースプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。また、LAMP増幅用の反応具の場合には、1つのプライマー固定化領域に、1種類の特定の標的核酸を増幅するために必要なFIPプライマー、BIPプライマー、必要に応じてF3プライマー、B3プライマー、及びLPプライマーがそれぞれ複数本で含まれる。 Plural types of primer sets 66 are prepared for amplifying a plurality of target nucleic acids. One primer set 66 for amplifying one specific target nucleic acid is fixed to one primer fixing region 64. For example, in the case of a PCR amplification reaction tool, a plurality of forward primers and reverse primers necessary for amplifying one type of specific target nucleic acid are included in one primer-immobilized region. In the case of a LAMP amplification reaction tool, one primer-immobilized region has an FIP primer, a BIP primer, and an F3 primer and a B3 primer as necessary to amplify one specific target nucleic acid. , And a plurality of LP primers.
プライマーセット66は、反応場を提供するための液相と接触して遊離するように遊離可能な状態でプライマー固定化領域64に固定される。プライマーセット66のプライマー固定化領域64への固定化は、例えば、1組のプライマーセットを含む溶液を1つのプライマー固定化領域64に滴下し、その後乾燥させることにより達成することが可能である。更に、同様に、他のプライマー固定化領域64について、それぞれ所望のプライマーセット66を含む溶液を滴下および乾燥し、所望する数の複数のプライマーセットを支持体62に固定すればよい。これにより、支持体62の1つの面に独立して配置される全ての固定化領域64にプライマーセット66が固定される。しかしながら、プライマーセット66の固定化領域64への固定化は、反応場を提供するための液相と接触して遊離可能な状態で固定されればよい。従って、そのような固定化が可能なそれ自身公知の何れの固定化法が使用されてもよい。プライマーセットを含む溶液を滴下する方法の場合、プライマーセットを含む溶液は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤などであってよい。
The primer set 66 is fixed to the primer immobilization region 64 in a releasable state so as to be released in contact with a liquid phase for providing a reaction field. Immobilization of the primer set 66 to the primer immobilization region 64 can be achieved, for example, by dropping a solution containing one set of primer sets onto one primer immobilization region 64 and then drying. Further, similarly, a solution containing a desired primer set 66 may be dropped and dried for each of the other primer immobilization regions 64, and a desired number of primer sets may be fixed to the
支持体62に配置される複数のプライマー固定化領域64は、互いに独立して配置されればよい。独立して配置されるとは、反応場においてプライマーセット毎に開始および/または進行される増幅を妨げることのない間隔で配置されることである。例えば、隣り合うプライマー固定化領域64は、互いに接して配置されてもよく、僅かな距離を隔てて互いに近傍に配置されてもよく、或いは、通常使用される所謂DNAチップなどの検出装置において固定化されるプローブ核酸と同様な距離を隔てて互いに配置されてもよい。
The plurality of primer immobilization regions 64 arranged on the
例えば、隣り合うプライマー固定化領域64の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。 For example, the distance between adjacent primer immobilization regions 64 may be 0.1 μm to 1 μm, 1 μm to 10 μm, 10 μm to 100 μm, 100 μm to 1 mm, 1 mm to 10 mm, or more, preferably 100 μm to 10 mm It may be.
反応場を提供するための液相は、固定されたプライマーが遊離された後に、それらを用いて増幅反応を進行できる液相であればよく、例えば、所望の増幅に必要な反応液であってよい。 The liquid phase for providing the reaction field only needs to be a liquid phase that allows the amplification reaction to proceed after the immobilized primers are released. For example, the reaction phase is a reaction liquid necessary for the desired amplification. Good.
容器形態の支持体62は、例えば、チューブ、ウェル、チャンバー、流路、カップおよびディッシュ並びにそれらを複数個備えたプレート、例えば、マルチウェルプレートなどであってよい。また支持体の材質は、それ自身反応に関与しない材質であればよく、そこにおいて増幅反応を行うことが可能な材質であればよい。例えば、シリコン、ガラス、樹脂および金属などから任意に選択されてよい。また、容器形態の支持体は、商業的に入手可能な何れの容器を利用してもよい。
The container-shaped
図1では、プライマー固定化領域64が支持体62の底面63に配置された例を示したが、これに限定するものではなく、支持体62の内部側面の少なくとも一部分に配置されてもよく、底面および内部側面、被覆体により規定される天井面のいずれか、または全てに配置されてもよい。
In FIG. 1, the example in which the primer immobilization region 64 is disposed on the
図6(c)には、プライマー固定化領域64に近接して配置されたプローブ固定化領域65の拡大図である。プローブ固定化領域65には、検出されるべき所望の配列の相補配列を含むプローブ核酸67が複数で固定される。
FIG. 6C is an enlarged view of the
検出されるべき所望の配列は、目的配列であってよい。プローブ固定化領域65は、プローブ核酸67と目的配列鎖とのハイブリダイズ信号が、複数のプローブ固定化領域65間で独立して検出されるように配置される。
The desired sequence to be detected may be the target sequence. The
プローブ核酸67のプローブ固定化領域65への固定は、それ自身公知の所謂DNAチップにおいて基板表面に対してプローブ核酸を固定する一般的な何れの技術を利用してもよい。プローブ核酸67の固定した後にプライマー66を固定してもよく、プライマー66を固定した後にプローブ核酸67を固定してもよく、プライマー66の固定とプローブ核酸67の固定を同時に行ってもよい。
For fixing the probe
例えば、隣り合うプローブ固定化領域65の間の距離は、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
For example, the distance between adjacent
また例えば、プローブ固定化領域65とプライマー固定化領域64の間の距離は、0μm〜0.1μm、0.1μm〜1μm、1μm〜10μm、10μm〜100μm、100μm〜1mm、1mm〜10mm、またはそれ以上でもよく、好ましくは、100μm〜10mmであってよい。
Further, for example, the distance between the
例えば、プローブ固定化領域65とプライマー固定化領域64の間の距離が0μmである場合には、プローブ固定化領域65とプライマー固定化領域64は、支持体表面の同じ位置にあると解されてよい。また、プローブ固定化領域65がプライマー固定化領域64に含まれてもよく、プライマー固定化領域64がプローブ固定化領域65に含まれてもよい。
For example, when the distance between the
(2)マルチ核酸増幅検出反応具を用いた核酸の増幅検出方法
図7には、第5の実施形態と同様のマルチ核酸増幅検出反応具70を用いて行われた核酸増幅反応後の反応場の様子を示す模式図である。図7(a−1)および(b−1)は、反応前のマルチ核酸増幅検出反応具70である。支持体71の底面72に複数のプライマー固定化領域73が配置される。複数のプライマー固定化領域73の近傍にはプローブ固定化領域74が配置される。複数のプライマー固定化領域73には、複数のプライマーセット75がそれぞれ固定されている。それぞれのプライマー固定化領域73に対応して、それぞれの近傍に配置されたプローブ固定化領域74には、複数のプローブ核酸76が所望の種類毎に固定されている。
(2) Nucleic Acid Amplification Detection Method Using Multinucleic Acid Amplification Detection Reactor FIG. 7 shows a reaction field after a nucleic acid amplification reaction performed using a multinucleic acid amplification
マルチ核酸増幅検出反応具70に反応液78を添加し、それを収容した状態を図2(a−2)および(b−2)に示す。
A state in which the
反応液78は、所望の増幅反応に必要な成分と増粘剤とを含めばよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含んでよい。
The
増粘剤は、実施例1と同様の種類の物質を同様の濃度で含めばよい。 The thickener may contain the same kind of substance as in Example 1 at the same concentration.
反応場への試料の添加は、マルチ核酸増幅検出反応具70に反応液78を添加する以前に反応液78に予め添加することにより行ってもよく、反応液78をマルチ核酸増幅検出反応具70に添加した後に行ってもよく、マルチ核酸増幅検出反応具70に反応液78を添加する以前に試料をマルチ核酸増幅検出反応具70に添加することにより行ってもよい。
The sample may be added to the reaction field by adding the
図7(a−2)および(b−2)に示すように反応液78を添加された後のマルチ核酸増幅検出反応具70では、図7(a−3)および(b−3)に模式的に示すように、支持体71の内部の底面72に固定されたプライマー76が遊離し、徐々に拡散する。遊離および拡散した領域を模式的に領域79で示す。遊離し、拡散していくプライマーセット76は、その近傍に存在する鋳型核酸、ポリメラーゼおよび基質などの増幅に必要な他の成分と出会い、その後、増幅反応が開始される。種類毎に独立して複数固定されたプライマーセット76は、その種類毎に独立して鋳型核酸について増幅反応を開始および進行することが可能である。それにより、複数種類のプライマーセット76を用いた複数の鋳型配列についての増幅が、独立に、且つ同時に達成される。ここにおいて、「反応場」は、理論上、そこにおいて増幅反応の進行が可能な反応液78により規定される領域、即ち、反応液が存在する領域という。また、反応場のうち、実際にそこにおいて増幅反応が開始され進行する領域を「反応領域」という。仮に実際に増幅反応が領域79内のみで進行する場合には、領域79が反応領域と解される。図7(a−3)の図は、全てのプライマー固定化領域73に固定されたプライマーセット76により増幅反応が生じた場合の模式図である。図7(b−3)は、固定されたプライマーセット76により、底面72に固定された全てのプライマー固定化領域73のうちの一部分、図7(b−3)では3つの領域のみにおいて増幅が生じた場合の模式図である。
As shown in FIGS. 7A-2 and 7B-2, the multi-nucleic acid amplification
プローブ固定化領域74は、領域79において増幅された増幅産物中に目的配列を含む核酸が存在した場合、その核酸とハイブリダイズする。プローブ固定化領域74に固定されたプローブ核酸77は、対応するプライマー固定化領域73における増幅産物とのみハイブリダイズするように固定される。即ち、1つのプローブ固定化領域74に固定されたプローブ核酸77は、対応するプライマー固定化領域73における増幅産物とのみハイブリダイズするように距離を維持して、それぞれのプローブ固定化領域74およびプライマー固定化領域73が配置される。
When the nucleic acid containing the target sequence is present in the amplification product amplified in the
プローブ核酸77と目的配列鎖とのハイブリダイズの検出は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段により行われてよい。例えば、予めプライマーセットに蛍光物質を付与してもよく、デオキシヌクレオシド三リン酸などの基質に蛍光物質を付与してもよい。それらの蛍光物質からの蛍光強度を指標にハイブリダイズの有無および量が決定されてもよい。或いは、電気化学的手段によりハイブリダイズ信号が検出されてもよい。 Detection of hybridization between the probe nucleic acid 77 and the target sequence strand may be performed by a known hybridization signal detection means. For example, a fluorescent substance may be previously given to the primer set, or a fluorescent substance may be given to a substrate such as deoxynucleoside triphosphate. The presence / absence and amount of hybridization may be determined using the fluorescence intensity from these fluorescent substances as an index. Alternatively, the hybridization signal may be detected by electrochemical means.
ハイブリダイズの検出は、マルチ核酸増幅検出反応具70内部の洗浄後に実行されてもよく、洗浄を行わずに実行されてもよい。電気化学的手段により検出する場合には、インタカレータを用いてハイブリダイズ信号を検出してもよい。この場合、例えば、予め反応液78にインタカレータを含ませておいてもよく、ハイブリダイズ反応が開始する前、ハイブリダイズ反応中、ハイブリダイズ反応後に添加してもよい。これらの場合、何れもマルチ核酸増幅検出反応具70内部の洗浄後に検出を行ってもよく、洗浄を行わずに検出を実行してもよい。ハイブリダイズ反応の開始、反応中、反応後の判定は、プライマー、プローブ核酸および鋳型核酸の配列、反応温度などの反応条件に応じて行ってもよく、予備実験により決定してもよい。
The detection of hybridization may be performed after the inside of the multi-nucleic acid amplification
当該プライマーの長さは、第4の実施形態において記載された長さと同じでよい。 The length of the primer may be the same as that described in the fourth embodiment.
プローブ核酸の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。プローブ核酸は、検出されるべき目的配列の相補配列を含む。プローブ核酸は、目的配列の相補配列に加えて更なる配列例えば、スペーサ配列などを含んでもよい。 The length of the probe nucleic acid is, for example, 3 bases to 10 bases, 10 bases to 20 bases, 20 bases to 30 bases, 30 bases to 40 bases, 40 bases to 50 bases, 50 bases to 60 bases, preferably 10 bases to It may be 50 bases. The probe nucleic acid contains a sequence complementary to the target sequence to be detected. The probe nucleic acid may contain a further sequence such as a spacer sequence in addition to the complementary sequence of the target sequence.
標的配列の長さは、例えば、10塩基〜100塩基、100塩基〜200塩基、塩基200〜300塩基、300塩基〜400塩基、好ましくは100塩基〜300塩基であってよい。 The length of the target sequence may be, for example, 10 bases to 100 bases, 100 bases to 200 bases, bases 200 to 300 bases, 300 bases to 400 bases, preferably 100 bases to 300 bases.
目的配列の長さは、例えば、3塩基〜10塩基、10塩基〜20塩基、20塩基〜30塩基、30塩基〜40塩基、40塩基〜50塩基、50塩基〜60塩基、好ましくは10塩基〜50塩基であってよい。 The length of the target sequence is, for example, 3 bases to 10 bases, 10 bases to 20 bases, 20 bases to 30 bases, 30 bases to 40 bases, 40 bases to 50 bases, 50 bases to 60 bases, preferably 10 bases to It may be 50 bases.
1つのプライマー固定化領域73に固定されるプライマーセット76の種類は、1種類の標的核酸を増幅するための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。 The type of primer set 76 fixed to one primer immobilization region 73 may be one type for amplifying one type of target nucleic acid, or a plurality of types for amplifying two or more types of target nucleic acids. It may be.
1つのプローブ固定化領域74に固定されるプローブ核酸77群の種類は、1種類の目的配列とハイブリダイズするための1種類であってもよく、2種類以上の標的核酸をそれぞれ増幅するために複数種類であってもよい。また、目的配列の部分が共通であり、更に他の目的配列とは異なる配列を含むプローブ核酸であってもよい。 The type of the probe nucleic acid 77 group immobilized on one probe immobilization region 74 may be one type for hybridizing with one type of target sequence, in order to amplify two or more types of target nucleic acids, respectively. There may be multiple types. Further, it may be a probe nucleic acid having a common target sequence portion and a sequence different from other target sequences.
1つのアレイ型マルチ核酸増幅検出反応具70に配置されるプライマー固定化領域73の数の下限は、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、10以上、15以上、20以上、25以上、30以上、50以上、75以上、100以上、125以上、150以上、175以上、200以上、300以上、400以上、500以上、1000以上、1500以上、2000以上であってよく、上限は、10000以下、5000以下、2500以下、2000以下、1500以下、1000以下、500以下、250以下、200以下、150以下であってよく、これらの上限下限の何れかを組み合わせた範囲であってもよい。
The lower limit of the number of primer immobilization regions 73 arranged in one array type multi-nucleic acid amplification
1つのマルチ核酸増幅検出反応具70に配置されるプライマー固定化領域73とプローブ固定化領域74の数は同じであっても異なっていてもよい。即ち、全てのプライマー固定化領域73に対応するように同数のプローブ固定化領域74が配置されてもよく、プライマー固定化領域73の数がプローブ固定化領域74の数よりも多くてもよく、プライマー固定化領域73の数がプローブ固定化領域74の数よりも少なくてもよい。また、増幅反応状態を確認するため、またはハイブリダイズ反応の状態を確認するためのポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールを含ませてもよい。このようなポジティブコントロールおよび/またはネガティブコントロールは、プライマーセットおよび/またはプローブ核酸について設けてよい。
The number of primer-immobilized regions 73 and probe-immobilized regions 74 arranged in one multi-nucleic acid amplification
上記の例では、プライマーセット76のみが支持体71に固定化された例を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、プライマーセット76が種類毎に各固定化領域に固定される条件において、増幅に必要な他の成分、例えば、ポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素、基質、基質および/または緩衝剤などをプライマーセット76と共に支持体71に固定されてもよい。その場合、固定しようとする物質をプライマーセット76と一緒に所望の液体媒体に含ませて、上述の方法と同様に滴下および乾燥などにより固定すればよい。そのようなマルチ核酸増幅検出反応具70において、増幅反応を行う場合には、固定された成分に応じてそこに添加される反応液の組成が選択されればよい。
In the above example, the example in which only the primer set 76 is fixed to the
また、上述の例では、増粘剤を反応液に添加する例を示したが、増粘剤を反応液に含ませずに、支持体71に固定してもよい。固定は、上述の通りに行ってよい。
Moreover, although the example which adds a thickener to a reaction liquid was shown in the above-mentioned example, you may fix to the
支持体71は、容器形状に限定されるものではなく、上述したように、板状、球状、棒状およびそれらの一部分からなる形状であってよく、基体の大きさおよび形状は実施者が任意に選択してよい。また、第4の実施形態のように流路を有する基板を支持体71として使用することは好ましい。
The
<第6の実施形態>
第6の実施形態のマルチ核酸増幅検出反応具を図8〜図11を参照しながら説明する。
<Sixth Embodiment>
A multi-nucleic acid amplification detection reaction tool according to a sixth embodiment will be described with reference to FIGS.
(1)チップ素材
まず、電気化学的検出によりハイブリダイズ信号を検出するマルチ核酸増幅検出反応具のチップ素材の構成および製造方法の1例について図8(a)および(b)を用いて説明する。図8(a)は、チップ素材の平面図であり、図8(b)は、図8(a)のチップ素材の線B−Bに沿う断面図である。
(1) Chip Material First, an example of the structure and manufacturing method of a chip material of a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool that detects a hybridization signal by electrochemical detection will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b). . 8A is a plan view of the chip material, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB of the chip material of FIG. 8A.
チップ素材91は、矩形状の基板81上にその長手方向に沿って配置された例えば4つの電極84a〜84dを備えている。各電極84a〜84dは、第1の金属薄膜パターン82および第2の金属薄膜パターン83をこの順序で積層した構造を有する。また、各電極84a〜84dは大矩形部85と小矩形部86を細線87で連結した形状を有する。絶縁膜88は、各電極84a〜84dを含む基板81上に被覆されている。円形窓89は、大矩形部85に対応する絶縁膜88部分に開口されている。矩形窓90は、小矩形部86に対応する絶縁膜88部分に開口されている。電極84aの円形窓89から露出する大矩形部85は第1の作用極92aとして機能する。電極84bの円形窓89から露出する大矩形部85は第2の作用極92bとして機能する。電極84cの円形窓89から露出する大矩形部は対極93として機能する。電極84dの円形窓89から露出する大矩形部は参照極94として機能する。また、電極84a〜84dの矩形窓90から露出する小矩形部86はプローバー接触部として機能する。
The
このようなチップ素材は、次のような方法により作製することができる。 Such a chip material can be manufactured by the following method.
まず、基板81上に第1の金属薄膜および第2の金属薄膜を例えば、スパッタリング法または真空蒸着法によりこの順序により堆積する。続いてこれらの金属薄膜を例えば、レジストパターンをマスクとして順次選択的にエッチングして、第1の金属薄膜パターン82および第2の金属薄膜パターン83をこの順序で積層した、例えば4つの電極84a〜84dを基板81の長手方向に沿って形成する。これらの電極84a〜84dは、大矩形部85と小矩形部86を細線87で連結した形状を有する。
First, a first metal thin film and a second metal thin film are deposited on the
次いで、電極84a〜84dを含む基板81上に、絶縁膜88を例えば、スパッタリング法またはCVD法により堆積する。続いて、各電極84a〜84dの大矩形部85に対応する絶縁膜88部分および小矩形部86に対応する絶縁膜88部分をレジストパターンをマスクとして選択的にエッチングして、大矩形部85に対応する絶縁膜88部分に円形窓89を、および小矩形部86に対応する絶縁膜88部分に矩形窓90を開口する。それにより前述したチップ素材91を作製する。
Next, an insulating
基板81は、例えば、パイレックス(登録商標)ガラスのようなガラスまたは樹脂から作られる。
The
第1の金属薄膜は、第2の金属薄膜を基板81に密着させるための下地金属膜として働き、例えば、Tiから作られる。第2の金属薄膜は、例えば、Auから作られる。
The first metal thin film functions as a base metal film for bringing the second metal thin film into close contact with the
第1および第2の金属薄膜をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。 Examples of etching when patterning the first and second metal thin films include plasma etching using an etching gas or reactive ion etching.
絶縁膜88は、例えば、シリコン酸化膜のような金属酸化膜、シリコン窒化膜のような金属窒化膜を挙げることができる。
Examples of the insulating
絶縁膜88をパターニングするときのエッチングの例は、エッチングガスを用いるプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチングを含む。
Examples of etching when patterning the insulating
(2)マルチ核酸増幅検出反応具
次に、上記(1)において製造されたチップ素材91にプライマーセットとプローブ核酸を固定したマルチ核酸増幅検出反応具の構成および製造方法の1例を図9(a)および図9(b)を参照しながら説明する。図9(a)はマルチ核酸増幅検出反応具の平面図であり、図9(b)は図9(a)のマルチ核酸増幅検出反応具の線B−Bに沿う断面図である。
(2) Multi-Nucleic Acid Amplification Detection Reactor Next, an example of the configuration and production method of the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool in which the primer set and the probe nucleic acid are fixed to the
チップ素材91上に形成された電極84aの第1の作用極92aを第1のプローブ固定化領域とし、この第1のプローブ固定化領域に第1の目的配列の相補配列を含む第1のプローブ核酸95aを固定する。固定される第1のプローブ核酸95aは、その複数本を1つのプローブ核酸群として固定される。同様に、電極84bの第2の作用極92bを第2のプローブ固定化領域とし、この第2のプローブ固定化領域に第1の目的配列とは異なる第2の目的配列の相補配列を含む第2のプローブ核酸95bを固定する。
The
プローブ核酸95aおよび95bをプローブ固定化領域に固定する方法の例は、金電極を具備したチップ素材91については3’末端にチオール基を第1のプローブ核酸96aに導入する方法などが含まれる。
Examples of the method for immobilizing the probe
次いで、第1の作用極92aの近傍に第1のプライマー固定化領域96aを、第2の作用極92bの近傍に第2のプライマー固定化領域96bを配置する。この第1のプライマー固定化領域96a上に第1のプライマーセット98aを、第2のプライマー固定化領域96b上に第2のプライマーセット98bを固定する。それによりマルチ核酸増幅検出反応具を作製する。
Next, the first
第1のプライマーセット98aは第1の標的配列を増幅するように設計された配列を有し、第2のプライマー固定化領域96bは第1の標的配列とは異なる配列からなる第2の標的配列を増幅するように設計された配列を有する。
The first primer set 98a has a sequence designed to amplify the first target sequence, and the second
第1および第2のプライマーセット98aおよび98bをそれぞれ第1および第2のプライマー固定化領域96aおよび98bへの固定は、例えば、水、緩衝液または有機溶剤のような液体にプライマーセットを含ませて滴下して、その後例えば、室温などの適切な温度条件下で乾燥するまでの時間例えば、室温の場合では10分間放置することにより行う。
For fixing the first and second primer sets 98a and 98b to the first and second
(3)使用時のマルチ核酸増幅検出反応具
上記(2)において作製されたマルチ核酸増幅検出反応具の使用方法について図10および図11を参照しながら説明する。
(3) Multi-nucleic acid amplification detection reaction tool at the time of use The usage method of the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool prepared in the above (2) will be described with reference to FIGS.
図10(a)は、使用時のマルチ核酸増幅検出反応具の平面図であり、図10(b)は、図10(a)のマルチ核酸増幅検出反応具の線B−Bに沿う断面図である。 FIG. 10A is a plan view of the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool in use, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line BB of the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool of FIG. It is.
本実施形態のマルチ核酸増幅検出反応具91を使用する場合、電極84a〜84dにそれぞれ形成された第1の作用極92a、第2の作用極92b、対極93および参照極94、並びに第1のプライマー領域96aおよび第2のプライマー領域96bが同じ1つの反応場に含まれるように反応液が維持される。そのために、例えば、シリコンゴムのようなシリコン樹脂および/またはフッ素樹脂などのような樹脂を例えば、押出成形、射出成形または型押成形および/または接着剤による接着などのそれ自身公知の何れかの樹脂成形法により成形された被覆体101が、マルチ核酸増幅検出反応具91の使用前にマルチ核酸増幅検出反応具91上に装着される。被覆体101が装着された後に、鋳型核酸103を含む反応液102がマルチ核酸増幅検出反応具91と被覆体101とにより形成される空間に添加される。
When the multi-nucleic acid amplification
被覆体101が装着されたマルチ核酸増幅検出反応具91において、電極84a〜84dのそれぞれの矩形窓90から露出する小矩形部86は露出している。
In the multi-nucleic acid amplification
被覆体101をマルチ核酸増幅検出反応具91に装着する例は、例えば、圧着、接着剤による接着などが含まれる。
Examples of mounting the covering 101 on the multi-nucleic acid amplification
次いで、反応液102は被覆体101がマルチ核酸増幅検出反応具91に装着された後に添加される。
Next, the
マルチ核酸増幅検出反応具91と被覆体101とにより形成される空間に液体を添加する方法は、例えば、被覆体101の一部に開口部を予め設けておき、その開口部から添加してもよく、また先端の鋭利な例えば、針のような先端を有した注入器を用いて被覆体101の一部に差し込んで添加してもよい。
For example, the liquid may be added to the space formed by the multi-nucleic acid amplification
反応液102は、試料と、増粘剤と、増幅試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤および例えば、ヘキスト33258のような2本鎖核酸を認識して信号を生ずるインタカレータを含んでよい。検査されるべき試料中に特定のプライマー固定化領域に固定されたプライマーセットにより増幅されるべき標的配列を含む鋳型核酸が存在した場合、そのプライマー固定化領域とそれに対応するプローブ固定化領域を含む反応場において増幅産物が形成される。その様子を模式的に図11に示す。
The
図11(a)は、反応場111において増幅産物が形成された状態を模式的に示す。図11(a)は、使用時のマルチ核酸増幅検出反応具の平面図であり、図11(b)は、図11(a)のマルチ核酸増幅検出反応具の線B−Bに沿う断面図である。上述のように図10において添加された試料中には、第2のプライマーセット98bが結合できる配列を含む核酸が含まれていたために、図11(a)および図11(b)に示すように、反応場111に第2のプライマーセットは遊離および拡散し、鋳型核酸と出会った後に増幅反応が行われ、それにより増幅産物が形成される。第2のプライマーセット98bによる増幅産物は、第2のプライマー固定化領域97bの周辺に拡散し、第2のプローブ固定化領域92bに到達する。到達した増幅産物が、目的配列を含む場合、第2のプローブ核酸95bと増幅産物がハイブリダイズして2本鎖核酸を形成する。この2本鎖核酸に対して、反応液102に含まれるインタカレータが結合してハイブリダイズ信号を生じる。
FIG. 11A schematically shows a state in which an amplification product is formed in the
ハイブリダイズ信号は、例えば、電極84a〜84dのそれぞれの矩形窓90から露出する小矩形部86にプローバーを接触させ、ヘキスト33258のようなインタカレータの電流応答を測定することにより行われる。
The hybridization signal is generated by, for example, bringing a prober into contact with the small
電気化学的検出を利用するアレイ型プライマープローブチップを使用することによって、より簡単に且つ短時間に試料に含まれる標的核酸を増幅した後に、その増幅産物に含まれる目的核酸の検出を行うことが可能である。 By using an array-type primer probe chip that utilizes electrochemical detection, the target nucleic acid contained in the amplification product can be detected after the target nucleic acid contained in the sample has been amplified more easily and in a short time. Is possible.
<目的核酸の検出方法>
例として上述したようなマルチ核酸増幅検出反応具を使用して、複数の標的核酸を増幅して、ハイブリダイズ信号を指標として目的核酸を検出する方法も更なる実施形態として提供される。
<Method of detecting target nucleic acid>
A method for amplifying a plurality of target nucleic acids using the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool as described above as an example and detecting a target nucleic acid using a hybridization signal as an index is also provided as a further embodiment.
また、特定の容器、チューブ、ディッシュまたは流路を形成した基板などの支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程および/または1種類以上のプローブ核酸をプローブ固定化領域に固定する工程を含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 In addition, multiple types of primer sets designed to amplify multiple types of target nucleic acids are released to at least one surface of a support such as a substrate on which a specific container, tube, dish or flow path is formed. A method for detecting a target nucleic acid comprising the step of immobilizing and / or the step of immobilizing one or more types of probe nucleic acids to a probe immobilization region is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、所望の支持体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、複数種類のプライマーセットが1つの反応場に含まれるように増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと、例えば、反応液またはアレイ型プライマープローブチップへの添加などにより反応場に試料を持ち込むことと、当該プライマーが固定された支持体を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うことと、マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定することと、を具備してよい。また、前記反応液には増粘剤が含まれてよい。
Such a method for detecting a target nucleic acid, for example, releasably immobilizes a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired support. And at least one containing a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region at or near the position of a plurality of primer-immobilized regions. Fixing various types of probe nucleic acids and forming a new polynucleotide chain starting from reagents necessary for amplification such as polymerase and other enzymes and primers so that multiple types of primer sets are included in one reaction field When using reverse transcription at the same time as a substrate such as deoxynucleoside triphosphate required for Add a reaction solution containing a buffer such as a substrate to maintain an appropriate amplification environment, such as a substrate, and bring the sample into the reaction field, for example, by adding it to the reaction solution or an array-type primer probe chip. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as temperature adjustment by heating or cooling the support on which the primer is immobilized, thereby performing a multi-nucleic acid amplification reaction, and a multi-nucleic acid amplification reaction And / or measuring the presence / absence and / or amount of hybridization between the amplification product generated by
具体的な増幅反応は、増幅反応の種類に応じてそれ自身公知の技術を利用して行われてよい。 A specific amplification reaction may be performed using a technique known per se according to the type of the amplification reaction.
具体的な検出手段は、それ自身公知のハイブリダイズ信号の検出手段、例えば、蛍光標識を利用する蛍光強度の検出および/または測定、或いはインタカレータを利用する電流応答を検出および/または測定する方法を利用して行われてよい。 Specific detection means include known hybrid signal detection means, for example, detection and / or measurement of fluorescence intensity using a fluorescent label, or method of detecting and / or measuring current response using an intercalator May be used.
更に、マイクロビーズ、板小片または棒などの基体の表面に対して複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定する工程と、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することとを含む目的核酸の検出方法も更なる実施形態として提供される。 Furthermore, a step of releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on the surface of a substrate such as a microbead, a plate piece or a rod, and a plurality of primer immobilizations Immobilizing at least one type of probe nucleic acid containing a complementary sequence of the target sequence for each type so that a hybridization signal can be independently detected for each probe-immobilized region in the probe-immobilized region at or near the region. A method for detecting a nucleic acid of interest comprising: is also provided as a further embodiment.
そのような目的核酸の検出方法は、例えば、所望の基体の少なくとも1つの表面に対して、複数種類の標的核酸をそれぞれ増幅するために設計された複数種類のプライマーセットを遊離可能に固定することと、複数のプライマー固定化領域の位置またはその近傍のプローブ固定化領域に、プローブ固定化領域毎にハイブリダイズ信号を独立して検出可能に種類毎に、目的配列の相補配列を含む少なくとも1種類のプローブ核酸を固定することと、基体を、増幅に必要な試薬、例えば、ポリメラーゼなどの酵素、プライマーを起点とし新たなポリヌクレオチド鎖を形成する際に必要なデオキシヌクレオシド三リン酸などの基質、逆転写を同時に行う場合には、逆転写酵素およびそれに必要な基質など、更に、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液内に配置することと、適切な増幅環境を維持するための塩類などの緩衝剤を含む反応液を添加することと、反応液への添加により反応場に試料を持ち込むことと、反応液を加熱または冷却することによる温度調節など、増幅反応に適した反応環境を調節することと、それによりマルチ核酸増幅反応を行うことと、マルチ核酸増幅反応により生じた増幅産物と少なくとも1種類のプローブ核酸との間のハイブリダイズの有無および/または量を検出および/または測定することと、を具備する。また、反応液に増粘剤が含まれてもよい。 Such a nucleic acid detection method includes, for example, releasably fixing a plurality of types of primer sets designed to amplify a plurality of types of target nucleic acids, respectively, on at least one surface of a desired substrate. And at least one kind including a complementary sequence of the target sequence for each kind so that the hybridization signal can be detected independently for each probe immobilization area at the position of the plurality of primer immobilization areas or in the vicinity of the probe immobilization area. Fixing the probe nucleic acid, and a substrate, a reagent necessary for amplification, for example, an enzyme such as a polymerase, a substrate such as deoxynucleoside triphosphate necessary for forming a new polynucleotide chain starting from a primer, When reverse transcription is performed at the same time, reverse transcriptase and its necessary substrates, such as salts to maintain an appropriate amplification environment Place the sample in the reaction field by placing it in a reaction solution containing a buffer, adding a reaction solution containing a buffer such as salts to maintain an appropriate amplification environment, and adding to the reaction solution. Adjusting the reaction environment suitable for the amplification reaction, such as bringing in and adjusting the temperature by heating or cooling the reaction solution, thereby performing the multi-nucleic acid amplification reaction, and the amplification product generated by the multi-nucleic acid amplification reaction And / or measuring the presence / absence and / or amount of hybridization between and at least one probe nucleic acid. Moreover, a thickener may be contained in the reaction solution.
例として実施形態に示したマルチ核酸増幅検出反応具によれば、異なる配列による干渉を受けずに複数種類の標的配列についての増幅を独立して同時に行うことができる。更に、増幅反応と同時または増幅反応に引き続いて、増幅反応を行ったのと同じ反応場において、増幅反応により生じた増幅産物について目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。また、増粘剤の適用により、複数種類の標的配列について並行して行われる増幅反応が効率よく行われる。 For example, according to the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool shown in the embodiment, amplification of a plurality of types of target sequences can be performed independently and simultaneously without receiving interference from different sequences. Furthermore, the presence or absence and / or the amount of the target nucleic acid can be detected and / or measured for the amplification product generated by the amplification reaction in the same reaction field where the amplification reaction is performed simultaneously with or subsequent to the amplification reaction. it can. Moreover, the amplification reaction performed in parallel about several types of target sequence is efficiently performed by application of a thickener.
また、増粘剤の反応液への添加に代えて、増粘剤を上述した通りに支持体に固定してもよい。 Further, instead of adding the thickener to the reaction solution, the thickener may be fixed to the support as described above.
更に、増幅反応をより効率的に達成するために、反応液の反応場への添加を、注入速度25mm/秒以上の速度で注入することが好ましい。これにより、固定化されたプライマーセットの遊離は影響を受けため、プライマーセットのより局所的な拡散が可能になる。 Furthermore, in order to achieve the amplification reaction more efficiently, it is preferable to inject the reaction solution into the reaction field at an injection speed of 25 mm / second or more. Thereby, the release of the immobilized primer set is affected, allowing a more localized spread of the primer set.
従来の技術では、複数種類のプライマーを1つの容器内で使用してマルチプレックス増幅を行った場合、反応効率に偏りが生じ、種類の数に限りがあることが問題となっている。即ち、異なる種類のプライマー間で、必要な酵素やdNTPの取り合いが生じることがある。また、標的配列の配列やプライマーの配列により、反応特異性および/または反応効率に違いがでることもある。その場合、プライマーの種類によって増幅反応開始点が異なること、一部のプライマーセットについての増幅のみが開始され進行されること、或いは、一部のプライマーセットについての増幅が十分に達成されないことなどの問題が生じてしまう。このような従来の問題も、本明細書において開示される実施形態により解決される。 In the prior art, when multiplex amplification is performed using a plurality of types of primers in one container, there is a problem that the reaction efficiency is biased and the number of types is limited. In other words, necessary enzymes and dNTPs may be intermingled between different types of primers. In addition, the reaction specificity and / or reaction efficiency may vary depending on the sequence of the target sequence and the sequence of the primer. In that case, the amplification reaction start point varies depending on the type of primer, only the amplification for some primer sets is started and advanced, or the amplification for some primer sets is not sufficiently achieved, etc. Problems arise. Such conventional problems are also solved by the embodiments disclosed herein.
即ち、実施形態を例に示したマルチ核酸増幅検出反応具を使用して増幅反応を行うと、固定した増幅試薬付近でのみ増幅反応が進行するため、同一容器中および/または同一溶液中でありながら、互いの増幅反応に干渉せず、各種ターゲットの増幅反応を独立に進行させることが可能であり、そのような増幅反応と同時または引き続いて、増幅反応を行ったのと同じ反応容器において目的核酸の有無および/または量を検出および/または測定することができる。また、ある程度個別の増幅反応が進行した後で、更に異なるプライマーセットを追加してもよく、第1の実施形態に示した容器形態のマルチ核酸増幅検出反応具と、上記のマルチ核酸増幅検出反応具とを組み合わせて使用してもよい。 In other words, when the amplification reaction is performed using the multi-nucleic acid amplification detection reaction tool illustrated in the embodiment, the amplification reaction proceeds only in the vicinity of the fixed amplification reagent, so that it is in the same container and / or in the same solution. However, it is possible to independently proceed with the amplification reaction of various targets without interfering with each other's amplification reaction, and in the same reaction vessel where the amplification reaction was performed simultaneously or subsequently with such an amplification reaction. The presence and / or amount of nucleic acid can be detected and / or measured. Furthermore, after individual amplification reactions have progressed to some extent, different primer sets may be added. The container-shaped multinucleic acid amplification detection reaction tool shown in the first embodiment and the above-described multinucleic acid amplification detection reaction You may use it in combination with a tool.
[例]
例1
第4の実施形態を用いて、プライマーの核酸状態を評価した。
[Example]
Example 1
Using the fourth embodiment, the nucleic acid status of the primers was evaluated.
蛍光標識したプライマーセットを用意した。図12に使用したマルチ核酸反応具121を示す。
A fluorescently labeled primer set was prepared. FIG. 12 shows the multi-nucleic
用意したプライマーセットを終濃度200μMとなるようにTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)に溶解した。この溶液に終濃度0.3%となるようにアガロースを溶解して固定溶液を調製した。支持体122としてガラス基板を使用した。この固定溶液を支持体122上の中央(図中、123で示す)と、支持体122の2点の隅部(図中、124および125で示す)の3点に滴下して室温に放置して乾燥した。その一面に溝126を形成したシリコンゴム板を被覆体127として使用した。被覆体127の溝126の二端にはそれぞれ貫通孔128および129が形成されている。支持体122のプライマーセットおよびアガロースを固定した領域が被覆体127の溝部126内に含まれるように、支持体122に被覆体127を接着した。これにより、マルチ核酸反応具を得た。このマルチ核酸反応具には、被覆体127の溝部126と支持体122の面とによって流路130が形成されている。
The prepared primer set was dissolved in TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA) to a final concentration of 200 μM. A fixed solution was prepared by dissolving agarose in this solution to a final concentration of 0.3%. A glass substrate was used as the
被覆体127の2つの貫通孔をそれぞれ流入口128および排出口129として使用することにより行った。流入口128からPBSを添加した。その後、プライマーの拡散状態を蛍光強度を指標にして観察した。
The two through holes of the covering 127 were used as the
対象として、アガロースを固定せずに蛍光標識したプライマーセットのみを上述と同様に固定して作製した対照用マルチ核酸反応具を用意した。この対照用マルチ核酸は農具にも同様に流入口AからTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)を添加して、プライマーの核酸状態を蛍光強度を指標にして観察した。 As a subject, a control multi-nucleic acid reaction device prepared by fixing only a fluorescently labeled primer set without fixing agarose in the same manner as described above was prepared. Similarly, TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA) was added to the farm tool from the inlet A, and the nucleic acid state of the primer was observed using the fluorescence intensity as an index.
結果を図13(a)および(b)に示す。図13(a)は、プライマーのみを固定した対照用マルチ核酸反応具において得られた結果である。図13(b)は、プライマーセットおよびアガロースを固定したマルチ核酸反応具において得られた結果である。 The results are shown in FIGS. 13 (a) and (b). FIG. 13 (a) shows the results obtained in the control multi-nucleic acid reaction device in which only the primers are fixed. FIG. 13 (b) shows the results obtained in the multi-nucleic acid reaction device in which the primer set and agarose are fixed.
対照用マルチ核酸反応具の方が、プライマーセットおよびアガロースを固定したマルチ核酸反応具よりもTE buffer(10mM Tris−HCl(pH8.0),1mM EDTA)添加により移動した距離が大きかった。この結果から、プライマーセットおよびアガロースを固定したマルチ核酸反応具により、より局所的なプライマーの拡散が可能となることが明らかになった。 The distance of the control multinucleic acid reaction tool moved by adding TE buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA) was larger than that of the multinucleic acid reaction tool in which the primer set and agarose were fixed. From this result, it was clarified that the primer set and the multi-nucleic acid reaction device to which agarose is immobilized can diffuse the primer more locally.
例2
第6の実施形態と同様の電気化学的検出用のマルチ核酸増幅検出反応具を作製した。
Example 2
A multi-nucleic acid amplification detection reaction tool for electrochemical detection similar to that of the sixth embodiment was produced.
(1)チップ素材の作製
図8に示すようなマルチ核酸増幅検出反応具用のチップ素材を形成した。パイレックスガラス表面にチタン及び金の薄膜をスパッタリングにより形成した。その後、エッチング処理により、チタンおよび金の電極パターンをガラス表面上に形成した。更にその上に絶縁膜を塗付して、エッチング処理により電極、即ち、作用極、対極、参照極およびプローブ用電極を露出させた。これをマルチ核酸増幅検出反応具のためのチップ素材とした。
(1) Production of chip material A chip material for a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool as shown in FIG. 8 was formed. Titanium and gold thin films were formed on the Pyrex glass surface by sputtering. Thereafter, an electrode pattern of titanium and gold was formed on the glass surface by etching treatment. Further, an insulating film was applied thereon, and electrodes, that is, a working electrode, a counter electrode, a reference electrode, and a probe electrode were exposed by an etching process. This was used as a chip material for a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool.
(2)マルチ核酸増幅検出反応具の作製
上記のように作製したチップ素材の作用極上にプローブDNAを固定化した。使用したプローブDNAの塩基配列を表1に示す。
配列番号1〜13に示す13種類のプローブDNA(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)、(J)、(K)、(L)および(M)を上記のように作製したチップ素材に固定化した。プローブDNAをそれぞれ3μMずつ含むプローブDNA溶液をそれぞれ調製した。これらの溶液の100nLを作用極上に各種類毎にスポットした。40℃で乾燥後、超純水により洗浄した。その後、作用極表面に残った超純水を除去し、プローブDNAがチップ素材の電極に固定化されたDNAチップを作製した。 Thirteen types of probe DNAs (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G), (H), (I), (J ), (K), (L) and (M) were immobilized on the chip material produced as described above. Probe DNA solutions each containing 3 μM of probe DNA were prepared. 100 nL of these solutions was spotted for each type on the working electrode. After drying at 40 ° C., it was washed with ultrapure water. Thereafter, ultrapure water remaining on the surface of the working electrode was removed, and a DNA chip in which the probe DNA was immobilized on the electrode of the chip material was produced.
次に上記でシリコンゴム板製の被覆体を用意した。被覆体の一面には、プローブ固定化領域に対応する位置に溝が形成されている。 Next, a covering made of a silicon rubber plate was prepared as described above. On one surface of the covering, a groove is formed at a position corresponding to the probe fixing region.
被覆体の溝の底面に対して複数のプライマーセットを固定した。プライマーセットの固定化領域は、先に固定したプローブDNAの位置に対応する位置となるように調整した。 A plurality of primer sets were fixed to the bottom surface of the groove of the covering. The immobilization region of the primer set was adjusted so as to correspond to the position of the probe DNA immobilized earlier.
まず、使用するプライマーDNAを用意した。使用するプライマーDNAは、Loop−mediated Isothermal amplification(LAMP)法による増幅のためのプライマーセットである。プライマーDNAの塩基配列を表2A、2Bおよび2Cに示す。
プライマーDNA(セットA)、(セットB)、(セットC)、(セットD)、(セットE)、(セットF)、(セットG)、(セットH)、(セットI)、(セットJ)、(セットK)、(セットL)、(セットM)については、200μMのFIP、BIP、F3、B3およびLPFをそれぞれ準備した。FIP、BIP、F3、B3、LPFをそれぞれ0.036μL、0.036μL、0.005μL、0.005μLおよび0.018μLで含む0.100μLの溶液に対して、0.6%アガロース溶液を0.100μL混合した。この水溶液を、被覆体であるシリコンゴムの溝部の底面のプライマー固定化領域に固定した。 Primer DNA (Set A), (Set B), (Set C), (Set D), (Set E), (Set F), (Set G), (Set H), (Set I), (Set J) ), (Set K), (Set L), and (Set M), 200 μM FIP, BIP, F3, B3, and LPF were prepared, respectively. A 0.6% agarose solution is added to a 0.100 μL solution containing 0.036 μL, 0.036 μL, 0.005 μL, 0.005 μL, and 0.018 μL of FIP, BIP, F3, B3, and LPF, respectively. 100 μL was mixed. This aqueous solution was fixed to the primer fixing region on the bottom surface of the groove portion of the silicon rubber as the covering.
具体的には、用意したそれぞれ0.200μLのそれらの溶液を、被覆体の溝部の底部にスポットし、40℃で2分間乾燥させた。スポットは、被覆体がDNAチップに取り付けられたときに、それぞれのプローブDNAが対応するプライマーセットと対向する位置になるように行った。被覆体の溝部と、プローブDNAが固定化された面が対向するように、被覆体と上記で作製したチップ素材とを接着した。これにより、マルチ核酸増幅検出反応具を得た。被覆体であるシリコンゴムの溝部の2つの端部には、2つの貫通孔が開口されている。 Specifically, 0.200 μL of each prepared solution was spotted on the bottom of the groove of the covering and dried at 40 ° C. for 2 minutes. Spotting was performed so that each probe DNA would be at a position facing the corresponding primer set when the covering was attached to the DNA chip. The covering and the chip material prepared above were bonded so that the groove portion of the covering and the surface on which the probe DNA was immobilized faced each other. Thereby, a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool was obtained. Two through holes are opened at two ends of the groove of the silicon rubber that is the covering.
(3)LAMP反応液の作製
LAMP反応液の組成を表3〜表6に示す。
組成(1)から(4)には、共通して、Bst DNAポリメラーゼ、リアクションミックスが含まれ、後述の鋳型溶液と合わせ総量が50μLとなるように蒸留水(即ち、DW)が添加されたものを使用した。 Compositions (1) to (4) include Bst DNA polymerase and reaction mix in common, and distilled water (ie, DW) is added so that the total amount is 50 μL when combined with the template solution described below. It was used.
組成(1)には、鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型Kおよび鋳型Mが含まれる。 Composition (1) includes template A, template C, template E, template G, template I, template K and template M.
鋳型Aは、プライマーセットAによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(A)とハイブリダイズする。鋳型Cは、プライマーセットCによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(C)とハイブリダイズする。鋳型Eは、プライマーセットEによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物はプローブDNA(E)とハイブリダイズする。鋳型Gは、プライマーセットGによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(G)とハイブリダイズする。鋳型Iは、プライマーセットIによってLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(I)とハイブリダイズする。鋳型Kは、プライマーセットKによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(K)とハイブリダイズする。鋳型Mは、プライマーセットMによってLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(M)とハイブリダイズする。 Template A is LAMP amplified by primer set A. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (A). Template C is LAMP amplified by primer set C. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (C). Template E is LAMP amplified by primer set E. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (E). Template G is LAMP amplified by primer set G. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (G). Template I is LAMP amplified by primer set I. The resulting amplification product hybridizes with probe DNA (I). Template K is LAMP amplified by primer set K. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (K). Template M is LAMP amplified by primer set M. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (M).
組成(2)は、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lを含む。 Composition (2) includes template B, template D, template F, template H, template J and template L.
鋳型Bは、プライマーセットBによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(B)とハイブリダイズする。鋳型Dは、プライマーセットDによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(D)とハイブリダイズする。鋳型Fは、プライマーセットFによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(F)とハイブリダイズする。鋳型Hは、プライマーセットHによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(H)とハイブリダイズする。鋳型Jは、プライマーセットJによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(J)とハイブリダイズする。鋳型Lは、プライマーセットLによりLAMP増幅される。それにより生じる増幅産物は、プローブDNA(L)とハイブリダイズする。 Template B is LAMP amplified by primer set B. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (B). Template D is LAMP amplified by primer set D. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (D). Template F is LAMP amplified by primer set F. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (F). Template H is LAMP amplified by primer set H. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (H). Template J is LAMP amplified by primer set J. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (J). The template L is LAMP amplified by the primer set L. The resulting amplification product hybridizes with the probe DNA (L).
組成(3)は、鋳型A、鋳型B、鋳型C、鋳型D、鋳型E、鋳型F、鋳型G、鋳型H、鋳型I、鋳型J、鋳型K、鋳型Lおよび鋳型Mを全て含む。 Composition (3) includes all of template A, template B, template C, template D, template E, template F, template G, template H, template I, template J, template K, template L and template M.
組成(4)は鋳型を含まない。 Composition (4) does not contain a template.
鋳型A、鋳型B、鋳型C、鋳型D、鋳型E、鋳型F、鋳型G、鋳型H、鋳型I、鋳型J、鋳型K、鋳型Lおよび鋳型Mの塩基配列を表7A、表7Bおよび表7Cに示す。
(4)マルチ核酸増幅検出反応具上でのLAMP増幅反応及び、プローブDNAよる目的核酸の検出
被覆体であるシリコンゴム板に設けられた2つの貫通孔のうちの一方を流入口とした。シリコンゴム板に設けられた溝部とチップ素材の一面とにより構成される流路を反応部として、そこにおいて反応を行った。反応液がプライマー固定化位置上を流速25mm/secで通過するよう、流入口から反応部にLAMP反応溶液を注入した。その後速やかに、DNA自動検査装置内にマルチ核酸増幅検出反応具を設置した。DNA自動検査装置内のペルチェ上で64℃60分間LAMP反応を行った。
(4) LAMP amplification reaction on multi-nucleic acid amplification detection reaction tool and detection of target nucleic acid by probe DNA One of the two through holes provided in the silicon rubber plate as a coating was used as an inlet. A reaction was carried out using a flow path constituted by a groove provided on the silicon rubber plate and one surface of the chip material as a reaction part. The LAMP reaction solution was injected into the reaction part from the inflow port so that the reaction solution passed over the primer immobilization position at a flow rate of 25 mm / sec. Immediately thereafter, a multi-nucleic acid amplification detection reaction tool was installed in the automatic DNA testing apparatus. A LAMP reaction was performed at 64 ° C. for 60 minutes on a Peltier in an automatic DNA testing apparatus.
60分間のLAMP反応の後、55℃で10分間ハイブリダイゼーション反応を行い、30℃で3分間洗浄を行った。その後、洗浄溶液を除去し、35.5μMヘキスト33258溶液を流入口から注入した。 After the LAMP reaction for 60 minutes, a hybridization reaction was performed at 55 ° C. for 10 minutes, and washing was performed at 30 ° C. for 3 minutes. Thereafter, the washing solution was removed, and 35.5 μM Hoechst 33258 solution was injected from the inlet.
各プローブ核酸固定化作用極に電位を掃引し、プローブDNAとLAMP産物により形成された二本鎖に特異的に結合したヘキスト33258分子の酸化電流を計測した。上記一連の反応は、SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008に記載のDNA自動検査装置にて実施した。 The potential was swept across each probe nucleic acid immobilization working electrode, and the oxidation current of Hoechst 33258 molecules specifically bound to the double strand formed by the probe DNA and the LAMP product was measured. The series of reactions described above was carried out using an automatic DNA test apparatus described in SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration, Vol. 1, No. 3, pp. 266-270, 2008.
(5)検出結果
検出結果を表8に示した。
[LAMP反応溶液組成(1)の結果]
鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型K、鋳型Mを含むLAMP反応溶液組成(1)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (1)]
The results when the LAMP reaction solution composition (1) containing Template A, Template C, Template E, Template G, Template I, Template K, and Template M was added are as follows.
電流値が得られたプローブDNAは、プローブDNA(A)、プローブDNA(C)、プローブDNA(E)、プローブDNA(G)、プローブDNA(I)、プローブDNA(K)およびプローブDNA(M)であった。これらのプローブDNA(A)、プローブDNA(C)、プローブDNA(E)、プローブDNA(G)、プローブDNA(I)、プローブDNA(K)およびプローブDNA(M)の全てのプローブについて30nA以上の電流値が得られた。 Probe DNAs from which current values were obtained were probe DNA (A), probe DNA (C), probe DNA (E), probe DNA (G), probe DNA (I), probe DNA (K) and probe DNA (M )Met. 30 nA or more for all of these probes DNA (A), probe DNA (C), probe DNA (E), probe DNA (G), probe DNA (I), probe DNA (K) and probe DNA (M) The current value was obtained.
従って、組成(1)のLAMP反応液の場合、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーセットA、プライマーセットC、プライマーセットE、プライマーセットG、プライマーセットI、プライマーセットKおよびプライマーセットMによるLAMP反応が各々局所的に進行し、生じた増幅産物が、上記のプローブDNAとハイブリダイズしたことが明らかとなった。 Therefore, in the case of the LAMP reaction solution of composition (1), it depends on the primer set A, primer set C, primer set E, primer set G, primer set I, primer set K and primer set M fixed on the bottom surface of the silicone rubber. It became clear that the LAMP reaction proceeded locally, and the resulting amplified product hybridized with the probe DNA.
一方、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーDNAがプライマーセットB、プライマーセットD、プライマーセットF、プライマーセットH、プライマーセットJ、プライマーセットLの場合には電流値は得られなかった。 On the other hand, when the primer DNA fixed to the bottom surface of the silicone rubber was primer set B, primer set D, primer set F, primer set H, primer set J, primer set L, no current value was obtained.
これらの結果より、実施形態のマルチ核酸増幅検出反応具により、LAMP反応溶液に含まれる鋳型A、鋳型C、鋳型E、鋳型G、鋳型I、鋳型Kおよび鋳型Mがそれぞれに対応するプライマーセットに増幅され、且つ対応するプローブ核酸とハイブリダイズしたことが検出できた。 From these results, the template A, template C, template E, template G, template I, template K, and template M contained in the LAMP reaction solution were converted to primer sets corresponding to the multinucleic acid amplification detection reaction tool of the embodiment. It was detected that it was amplified and hybridized with the corresponding probe nucleic acid.
この結果から、LAMP反応溶液には、鋳型A、C、E、G、I、KおよびMが含まれていたことを判定することが可能である。 From this result, it can be determined that the LAMP reaction solution contained the templates A, C, E, G, I, K, and M.
[LAMP反応溶液組成(2)の結果]
また、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lを含むLAMP反応溶液組成(2)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (2)]
In addition, the results when the LAMP reaction solution composition (2) containing Template B, Template D, Template F, Template H, Template J, and Template L was added are as follows.
組成(2)の反応溶液の添加により、プローブDNA(B)、プローブDNA(D)、プローブDNA(F)、プローブDNA(H)、プローブDNA(J)およびプローブDNA(L)の全てのプローブについて30nA以上の電流値が得られた。 All probes of probe DNA (B), probe DNA (D), probe DNA (F), probe DNA (H), probe DNA (J) and probe DNA (L) are added by adding the reaction solution of composition (2). A current value of 30 nA or more was obtained.
従って、鋳型B、鋳型D、鋳型F、鋳型H、鋳型Jおよび鋳型Lは、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーDNA、即ち、プライマーセットB、プライマーセットD、プライマーセットF、プライマーセットH、プライマーセットJおよびプライマーセットLによりそれぞれ局所的に増幅され、生じた増幅産物が、対応するプローブDNAにハイブリダイズしたことが確認された。 Therefore, the template B, the template D, the template F, the template H, the template J, and the template L are the primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicone rubber, that is, the primer set B, the primer set D, the primer set F, and the primer set H. It was confirmed that the amplified products were locally amplified by the primer set J and the primer set L, respectively, and the resulting amplified product was hybridized to the corresponding probe DNA.
一方、シリコンゴムの底面に固定されているプライマーDNA、プライマーセットA、プライマーセットC、プライマーセットE、プライマーセットG、プライマーセットI、プライマーセットKおよびプライマーセットM)では電流値は得られなかった。 On the other hand, no current value was obtained with primer DNA, primer set A, primer set C, primer set E, primer set G, primer set I, primer set K and primer set M) fixed on the bottom surface of the silicone rubber. .
この結果から、LAMP反応溶液には、鋳型B、D、F、H、J、Lが含まれていたことを判定することが可能である。 From this result, it is possible to determine that the LAMP reaction solution contained the templates B, D, F, H, J, and L.
[LAMP反応溶液組成(3)の結果]
13種類の鋳型が全て含まれるLAMP反応溶液組成(3)を添加した場合の結果は次の通りである。
[Results of LAMP reaction solution composition (3)]
The results when the LAMP reaction solution composition (3) containing all 13 types of templates are added are as follows.
全てのプローブDNAについて、30nA以上の電流値が得られた。これにより、シリコンゴムの底面に固定されている13種類のプライマーDNAによるLAMP反応が各々局所的に進み、生じたLAMP産物が13種類のプローブDNAと反応したことが明らかとなった。 A current value of 30 nA or more was obtained for all the probe DNAs. Thereby, it became clear that the LAMP reaction by 13 kinds of primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicon rubber proceeded locally, and the resulting LAMP product reacted with 13 kinds of probe DNAs.
この結果から、LAMP反応溶液には、13種類の鋳型が含まれていたことが判定することが可能である。 From this result, it can be determined that the LAMP reaction solution contained 13 types of templates.
また、鋳型を含まないLAMP反応溶液組成(4)を添加した場合、シリコンゴムの底面に固定されている13種類のプライマーDNAによるLAMP増幅反応は進まず、電流値は得られなかった。 In addition, when the LAMP reaction solution composition (4) not containing the template was added, the LAMP amplification reaction by 13 types of primer DNAs fixed on the bottom surface of the silicone rubber did not proceed, and no current value was obtained.
以上の結果から、本実施例に記載したアレイ型プライマープローブチップを用いて、LAMP反応溶液中に含まれる複数種類の鋳型を検出し、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 From the above results, it is shown that it is possible to detect a plurality of types of templates contained in the LAMP reaction solution and to identify the sequences using the array type primer probe chip described in this example. It was.
例3
増粘剤の代わりに水を混合したプライマーを固定した以外は、例2と同様に試験を行った。即ち、4種類のLAMP反応液は、上記増粘剤を添加した場合に用いた試薬と全く同一であり、含まれる鋳型の種類も等しいものを使用した。
Example 3
The test was conducted in the same manner as in Example 2 except that a primer mixed with water was used instead of the thickener. That is, the four types of LAMP reaction solutions were the same as the reagents used when the above thickener was added, and the same types of templates were used.
その結果を表9に示した。
鋳型を含まないLAMP反応液(4)では、何れのプローブDNAについても電流値は検出されなかった。 In the LAMP reaction solution (4) containing no template, no current value was detected for any probe DNA.
一方、LAMP反応液(1)、(2)および(3)を添加した結果であっても、そこに含まれる鋳型に由来する電流値が得られない場合もあった。これは、LAPM反応液(1)、(2)および(3)に含まれる鋳型の一部分についての増幅が得られなかったために、LAMP増幅による増幅産物が生じず、従って、プローブDNAとのハイブリダイズが生じなかったためであると考えられる。また更に、電流値が得られたプローブDNAについての電流値も、増粘剤をプライマーセットと共に固定した場合と比べて、得られた電流値は小さい値であった。 On the other hand, even if it is a result of adding the LAMP reaction liquids (1), (2) and (3), the current value derived from the template contained therein may not be obtained. This is because amplification of a part of the template contained in the LAPM reaction liquids (1), (2) and (3) was not obtained, so that no amplification product was generated by LAMP amplification, and thus hybridization with the probe DNA was performed. It is thought that this was because no occurred. Furthermore, the current value of the probe DNA from which the current value was obtained was also smaller than that obtained when the thickener was fixed together with the primer set.
これらの結果から、プライマーセットを固定化する際に増粘剤を添加しないと、プライマーDNAの溶出範囲が広がり、本来得られるべき増幅反応が達成されない可能性が大きいことが示唆された。 From these results, it was suggested that if a thickener is not added at the time of immobilizing the primer set, the elution range of the primer DNA is widened, and there is a high possibility that the amplification reaction to be originally obtained cannot be achieved.
上記の例2および3の結果から次のことが示された。本例に記載されたように、実施形態に従うマルチ核酸増幅検出反応具においてプライマーセットの固定と共に増粘剤を添加することにより、LAMP反応溶液中に含まれる複数種類の鋳型をより高精度に検出することが可能であり、且つその配列を識別することが可能であることが示された。 From the results of Examples 2 and 3 above, the following was shown. As described in this example, multiple types of templates contained in the LAMP reaction solution can be detected with higher accuracy by adding a thickener together with the fixation of the primer set in the multi-nucleic acid amplification detection reaction device according to the embodiment. It has been shown that it is possible to identify the sequence.
例4
上述した例2の(1)において作製したチップ素材に対して増粘剤とプライマーセットを固定した。
Example 4
A thickener and a primer set were fixed to the chip material produced in Example 2 (1) described above.
増粘剤の調製方法を記載する。増粘剤として、ナカライテスク社製「Agarose-Super LM (melting temperature≦60℃)」を用いた。アガロースの場合、分子量や構造により固有の融解温度、ゲル化温度、再融解温度を有しており、特性に合わせて条件を設定する必要がある。 A method for preparing the thickener will be described. As a thickener, “Agarose-Super LM (melting temperature ≦ 60 ° C.)” manufactured by Nacalai Tesque was used. In the case of agarose, it has a specific melting temperature, gelation temperature, and remelting temperature depending on the molecular weight and structure, and it is necessary to set conditions according to the characteristics.
アガロース0.6gを100mLのDWに添加し、よく混合した後に、80℃で過熱することで完全に溶解させ、0.6%アガロース溶液を作製した。プライマー溶液と混合する際は、再度80℃に過熱して完全に溶解させた後に、プライマーと等量ずつ混合し、アガロース濃度が終濃度0.3%となるよう調製した。 After adding 0.6 g of agarose to 100 mL of DW and mixing well, it was completely dissolved by heating at 80 ° C. to prepare a 0.6% agarose solution. When mixing with the primer solution, it was again heated to 80 ° C. and completely dissolved, and then mixed with an equal amount of primer to prepare an agarose concentration of 0.3% final concentration.
上記のように調製した終濃度0.3%アガロース混合プライマー溶液を支持体上に滴下した。その後、40℃に設定したホットプレート上で2分間加熱することで乾燥させた。乾燥後の状態がフィルム上になり、完全に固定化されていることを確認した後、使用するまで支持体と共に−20℃で保管した。 The final concentration 0.3% agarose mixed primer solution prepared as described above was dropped onto the support. Then, it was dried by heating for 2 minutes on a hot plate set to 40 ° C. After confirming that the dried state was on the film and was completely fixed, it was stored at −20 ° C. with the support until use.
Claims (19)
ここで、前記複数のプライマーセットは、種類毎に独立してプライマー固定化領域に独立して固定され、1つのプライマーセットは1つの標的核酸を増幅するための複数のプライマーを含む、
(b)前記第1の開口部から、前記流路に対して標的核酸を含む反応液を添加することと、
(c)前記標的核酸を増幅することと、
を具備するマルチ核酸反応方法。 (A) a plate-like support, a covering that is fixed to one surface of the support and that extends in the axial direction to the surface on the support, the groove of the covering, and the support A flow path constituted by one surface, a first through-hole opened at one end of the flow path, a second through-hole opened at the other end of the flow path, and an inner wall of the flow path A plurality of primer-immobilized regions arranged independently of each other; a plurality of primer sets releasably fixed to the plurality of primer-immobilized regions; and a thickener releasably fixed to the primer-immobilized region. Providing a multi-nucleic acid reaction device comprising an agent;
Here, the plurality of primer sets are independently fixed to the primer fixing region independently for each type, and one primer set includes a plurality of primers for amplifying one target nucleic acid,
(B) adding a reaction solution containing a target nucleic acid to the channel from the first opening;
(C) amplifying the target nucleic acid;
A multi-nucleic acid reaction method comprising:
ここで、前記複数のプライマーセットは、種類毎に独立してプライマー固定化領域に固定され、1つのプライマーセットは1つの標的核酸を増幅するための複数のプライマーを含む、
(b)前記第1の開口部から、前記流路に対して標的核酸と増粘剤とを含む反応液を添加することと、
(c)前記標的核酸を増幅すること、
を具備するマルチ核酸反応方法。 (A) a plate-like support, a cover that is fixed to one surface of the support, and that has an axially extending groove that opens to the surface on the support, the groove of the cover, and the surface of the support A flow path constituted by one surface, a first through-hole opened at one end of the flow path, a second through-hole opened at the other end of the flow path, and an inner wall of the flow path Preparing a multi-nucleic acid reaction device comprising a plurality of primer-immobilized regions arranged independently of each other, and a plurality of primer sets fixed releasably to the plurality of primer-immobilized regions, respectively.
Here, the plurality of primer sets are independently fixed to the primer immobilization region for each type, and one primer set includes a plurality of primers for amplifying one target nucleic acid,
(B) adding a reaction liquid containing a target nucleic acid and a thickener to the channel from the first opening;
(C) amplifying the target nucleic acid;
A multi-nucleic acid reaction method comprising:
(e)前記(c)において得られた増幅産物と前記プローブ核酸とのハイブリダイズ信号を検出すること、
を更に具備する請求項14または15に記載のマルチ核酸反応方法。 The multi-nucleic acid reaction device further comprises a plurality of probe immobilization regions arranged in the vicinity of each of the plurality of primer immobilization regions, and a probe nucleic acid immobilized on the plurality of probe immobilization regions,
(E) detecting a hybridization signal between the amplification product obtained in (c) and the probe nucleic acid;
The multi-nucleic acid reaction method according to claim 14 or 15, further comprising:
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