JP2003248000A - Analyzing method using carrier for immobilized biomacromolecule and carrier for immobilized biomacromolecule - Google Patents
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、担体表面に核酸、
蛋白質あるいは糖鎖(以下、生体高分子という)を固定
化し、該生体高分子に親和性のある分子の検出・同定を
する分析方法であって、生体高分子を安定に担体に結合
させる固定方法、およびその生体高分子固定化担体を用
いた分析方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nucleic acid on the surface of a carrier,
An analytical method for immobilizing a protein or sugar chain (hereinafter referred to as a biopolymer) and detecting / identifying a molecule having an affinity for the biopolymer, which is a method for stably binding the biopolymer to a carrier. And an analysis method using the biopolymer-immobilized carrier.
【0002】[0002]
【従来の技術】各種生物の遺伝情報解析の研究が進めら
れており、ヒト遺伝子をはじめとして、多数の遺伝子と
その塩基配列、また遺伝子配列にコードされる蛋白質お
よびこれら蛋白質から二次的に作られる糖鎖に関する情
報が急速に明らかにされつつある。配列の明らかにされ
た遺伝子、蛋白質、糖鎖などの生体高分子の機能につい
ては、各種の方法で調べることができる。主なものとし
ては、核酸についてはノーザンハイブリダイゼーショ
ン、あるいはサザンハイブリダイゼーションのような、
各種の核酸/核酸間の相補性を利用して各種遺伝子とそ
の生体機能発現との関係を調べることができる。蛋白質
については、ウエスタンハイブリダイゼーションに代表
されるような、蛋白質/蛋白質間の反応を利用し蛋白質
の機能および発現について調べることができる。2. Description of the Related Art Studies on the analysis of genetic information of various organisms have been conducted, and many genes including human genes and their nucleotide sequences, proteins encoded by the gene sequences, and proteins produced by these proteins are secondarily produced. Information on the sugar chains that are produced is rapidly being revealed. The functions of biopolymers such as genes, proteins, and sugar chains whose sequences have been clarified can be investigated by various methods. The main ones are Northern hybridization or Southern hybridization for nucleic acids,
The relationship between various genes and their biological function expression can be investigated by utilizing various nucleic acids / complementarity between nucleic acids. Regarding proteins, the function and expression of proteins can be examined by utilizing the reaction between proteins, as represented by Western hybridization.
【0003】近年、多数の遺伝子発現を一度に解析する
手法としてDNAマイクロアレイ法(DNAチップ法)
と呼ばれる新しい分析法、ないし方法論が開発され、注
目を集めている。これらの方法は、いずれも核酸/核酸
間ハイブリダイゼーション反応に基づく核酸検出・定量
法である点で原理的には従来の方法と同じであり、蛋白
質/蛋白質間あるいは糖鎖/糖鎖間や糖鎖/蛋白質間の
ハイブリダイゼーションに基づく蛋白質や糖鎖検出・定
量にも応用が可能ではある。これらの技術は、マイクロ
アレイ又はチップと呼ばれる平面基板片上に、多数のD
NA断片や蛋白質、糖鎖が高密度に整列固定化されたも
のが用いられている点に大きな特徴がある。マイクロア
レイ法の具体的使用法としては、例えば、研究対象細胞
の発現遺伝子等を蛍光色素等で標識したサンプルを平面
基板片上でハイブリダイゼーションさせ、互いに相補的
な核酸(DNAあるいはRNA)同士を結合させ、その
箇所を蛍光色素等でラベル後、高解像度解析装置で高速
に読みとる方法や、電気化学反応にもとづく電流値等の
応答を検出する方法が挙げられる。こうして、サンプル
中のそれぞれの遺伝子量を迅速に推定できる。In recent years, a DNA microarray method (DNA chip method) has been used as a method for analyzing the expression of many genes at once.
A new analytical method, or so-called method, has been developed and is attracting attention. These methods are, in principle, the same as the conventional methods in that they are nucleic acid detection / quantification methods based on nucleic acid / nucleic acid hybridization reactions, and are protein / protein or sugar chain / sugar chain or sugar. It can also be applied to the detection and quantification of proteins and sugar chains based on chain / protein hybridization. These techniques use a large number of D's on a flat substrate piece called a microarray or chip.
A major feature is that NA fragments, proteins, and those in which sugar chains are aligned and immobilized at high density are used. As a specific method of using the microarray method, for example, a sample obtained by labeling an expression gene of a cell to be studied with a fluorescent dye or the like is hybridized on a flat substrate piece to bind mutually complementary nucleic acids (DNA or RNA). Examples of the method include a method of labeling the area with a fluorescent dye or the like and then reading it at high speed with a high-resolution analyzer, and a method of detecting a response such as a current value based on an electrochemical reaction. In this way, the amount of each gene in the sample can be estimated quickly.
【0004】核酸を基板上に固定化するための技術とし
ては、上記ノーザン法同様、ナイロンシート等の上に高
密度に固定化する方法の他、更に密度を高めるため、ガ
ラス等の基板の上にポリリジン等をコーティングして固
定化する方法などが開発されている。As a technique for immobilizing nucleic acids on a substrate, similar to the Northern method, a method of immobilizing the nucleic acid on a nylon sheet or the like with a high density is used. A method for coating polylysine and the like to immobilize it has been developed.
【0005】予め調製したDNA を固相担体表面に固
定する方法は、DNA の種類や固相担体の種類に応じ
て種々の方法がある。
(1 )固定するDNA がcDNA (mRNA を鋳型
にして合成した相補的DNA )やPCR 産物(cDN
A をPCR 法によって増幅させたDNA 断片)の場
合には、これらをDNA チップ作製装置を用いて、ポ
リ陽イオンで表面処理した固相担体表面に点着し、DN
A の荷電を利用して、固相担体に静電結合をさせ、次
いで余分な陽イオンをブロッキングするのが一般的であ
る。There are various methods for immobilizing preliminarily prepared DNA on the surface of a solid phase carrier depending on the type of DNA and the type of solid phase carrier. (1) The DNA to be immobilized is cDNA (complementary DNA synthesized using mRNA as a template) or PCR product (cDN
In the case of DNA fragments obtained by amplifying A by the PCR method), these are spotted on the surface of the solid-phase carrier surface-treated with a polycation using a DNA chip manufacturing apparatus, and
It is common to use the A 2 charge to electrostatically bond to the solid support and then block excess cations.
【0006】(2 )固定するDNA が合成オリゴヌク
レオチドの場合には、官能基を導入したオリゴヌクレオ
チドを合成し、表面処理した固相担体表面に該オリゴヌ
クレオチドを点着し、共有結合させる(Lamture
,J .B etal .,Nucl .Acids Re
s .,22 ,2121 −2125 ,1994 およ
びGuo ,Z .,etal .,Nucl .Acid
s Res .,22,5456 −5465 ,1994
)。オリゴヌクレオチドは、一般的には、表面処理し
た固相担体にスペーサーやクロスリンカーを介して共有
結合させる。ガラス表面にポリアクリルアミドゲルの微
小片を整列させ、そこに合成オリゴヌクレオチドを共有
結合させる方法も知られている(Yershov ,G
.,et al .,Proc .Natl .Acad
.Sci .USA ,94 ,4913 (1996
))。また、特殊な方法であるが、シリカDNA チッ
プ上に微小電極のアレイを作製し、電極上にはストレプ
トアビジンを含むアガロースの浸透層を設けて反応部位
とする。この部位をプラスに荷電させることでビオチン
化DNA を固定し、部位の荷電を制御することで、高
速で厳密なハイブリダイゼーションを可能にする方法が
ある(Sosnowski ,R .G .etal .P
roc .Natl .Acad .Sci .USA94
,1119−1123 (1997 ))。(2) When the DNA to be immobilized is a synthetic oligonucleotide, a functional group-introduced oligonucleotide is synthesized, and the oligonucleotide is spotted and covalently bonded to the surface of a solid-phase carrier which has been surface-treated (Lamture).
, J. B et al. , Nucl. Acids Re
s. , 22, 2121-2125, 1994 and Guo, Z. , Et al. , Nucl. Acid
s Res. , 22, 5456-5465, 1994.
). The oligonucleotide is generally covalently bonded to the surface-treated solid phase carrier via a spacer or a crosslinker. A method is known in which minute pieces of polyacrylamide gel are aligned on a glass surface and synthetic oligonucleotides are covalently bonded thereto (Yershov, G.
. , Et al. , Proc. Natl. Acad
. Sci. USA, 94, 4913 (1996)
)). Although it is a special method, an array of microelectrodes is prepared on a silica DNA chip, and a permeation layer of agarose containing streptavidin is provided on the electrodes to serve as a reaction site. There is a method of immobilizing biotinylated DNA by positively charging this site and controlling the charge of the site to enable high-speed and precise hybridization (Sonowowski, RG. Et al. P.
roc. Natl. Acad. Sci. USA94
, 1119-1123 (1997)).
【0007】予め調製されたDNA を固相担体表面に
点着してDNA チップを作製するには、該DNA を該
担体表面に安定に固定しなければならない。固定方法
は、上記記載のDNA の荷電を利用する方法や共有結
合を利用する方法が代表的である。DNA の荷電を利
用する方法の変法として、アミノ基で修飾したPCR
産物をSSC(標準食塩−クエン酸緩衝液)に懸濁さ
せ、これをシリル化したスライドガラス表面に点着し、
インキュベートした後、水素化ホウ素ナトリウムによる
処理および加熱処理を順に行う方法が報告されている
(Schena ,M .et al .,Proc .N
atl .Acad .Sci .USA 93 ,106
14 −10619 (1996 ))が、この固定方法
では必ずしも充分な安定度が得られ難いという問題があ
る。また、DNA チップ技術では、検出限界が重要と
なる。そのため、固相担体表面に充分な量で安定にDN
A が固定されることは、DNA と標識した標的核酸と
のハイブリダイゼーションの検出限界の向上に直接繋が
ると考えられる。従って、DNA の優れた固定方法の
開発が必要とされている。In order to make a DNA chip by spotting pre-prepared DNA on the surface of a solid phase carrier, the DNA must be stably immobilized on the surface of the carrier. The method of immobilizing DNA is typically the method of utilizing the charge of DNA or the method of utilizing covalent bond. As a modification of the method utilizing the charge of DNA, PCR modified with an amino group
The product was suspended in SSC (standard salt-citrate buffer) and spotted on the surface of the silylated glass slide,
After the incubation, a method of performing treatment with sodium borohydride and heat treatment in order has been reported (Schena, M. et al., Proc. N.
atl. Acad. Sci. USA 93, 106
14-10619 (1996)), but there is a problem that it is difficult to obtain sufficient stability by this fixing method. Further, in DNA chip technology, the detection limit is important. Therefore, a sufficient amount of DN can be stably added to the surface of the solid-phase carrier.
It is considered that the immobilization of A 3 directly leads to the improvement of the detection limit of the hybridization between the DNA and the labeled target nucleic acid. Therefore, there is a need to develop an excellent method for immobilizing DNA.
【0008】蛋白質や糖鎖を用いたマイクロアレイにつ
いても、これら核酸を用いたマイクロアレイ同様の問題
点がある。Microarrays using proteins and sugar chains have the same problems as those using these nucleic acids.
【0009】一方、特表2001−527539号公報
では、液体中における、生理学的および/または薬理学
的活性物質の供給および除去のために、カルボン酸由来
の構成要素を含む活性表面と、水素結合を生じさせるこ
とのできる構成要素を有するリンカーの相互作用を活用
する相互作用システムが提案されている。[0009] On the other hand, in Japanese Patent Publication No. 2001-527539, an active surface containing a carboxylic acid-derived component and a hydrogen bond are provided for supplying and removing a physiologically and / or pharmacologically active substance in a liquid. Interaction systems have been proposed that take advantage of the interaction of linkers with components that can give rise to
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】このような状況下、生
体高分子を所定の濃度で基板、ビーズ、特に繊維など様
々な形状の担体に固定化し、測定可能な形に高密度に再
現よく配列化可能で、更に、安価な大量製造に適応しう
る新たな体系的方法論の確立は、今後重要性を増すと考
えられる生体高分子解析に強く求められるものであり、
本発明が解決しようとする課題である。Under such circumstances, biopolymers are immobilized at a predetermined concentration on a substrate, beads, in particular carriers of various shapes such as fibers, and are arrayed in a measurable form with high density and reproducibility. The establishment of new systematic methodologies that can be applied to mass production at low cost is highly demanded for biopolymer analysis that is expected to increase in importance in the future.
This is a problem to be solved by the present invention.
【0011】具体的には、担体表面に予め調製した核
酸、蛋白質あるいは糖鎖などの生体高分子を安定に結合
させる固定方法、およびその生体高分子固定化担体を用
いた分析方法を提供することを目的とする。Specifically, it provides a method of immobilizing a biopolymer such as a nucleic acid, a protein or a sugar chain, which has been prepared in advance, on the surface of the carrier, and an analytical method using the biopolymer-immobilized carrier. With the goal.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、担体
表面に生体高分子を固定化し、該生体高分子に対し親和
性のある分子の検出、同定をする分析方法であって、担
体表面には下記一般式(1)で表される構造単位を少な
くとも1つ有するポリマーを有し、かつ生体高分子に
は、当該ポリマーに親和性を有するリンカーが付与され
ていることを特徴とする生体高分子固定化担体を用いた
分析方法である。[Means for Solving the Problems] That is, the present invention provides an analytical method for immobilizing a biopolymer on the surface of a carrier and detecting and identifying a molecule having an affinity for the biopolymer. Is a polymer having at least one structural unit represented by the following general formula (1), and a biopolymer is provided with a linker having an affinity for the polymer, This is an analysis method using a molecule-immobilized carrier.
【0013】[0013]
【化2】 [Chemical 2]
【0014】(R1〜R3はアルキル基、アリール基ま
たは水素原子を表し、それぞれ同一であっても異なって
いても良い。)
また、担体表面に一般式(1)で表される構造単位を少
なくとも1つ有するポリマーを有し、かつ生体高分子に
は、当該ポリマーに親和性を有するリンカーが付与さ
れ、担体表面とリンカーを介して、生体高分子を固定化
したことを特徴とする生体高分子固定化担体である。(R 1 to R 3 represent an alkyl group, an aryl group or a hydrogen atom, and may be the same or different.) Further, the structural unit represented by the general formula (1) is provided on the surface of the carrier. A biopolymer having a polymer having at least one of the following: a biopolymer is provided with a linker having an affinity for the polymer, and the biopolymer is immobilized via the carrier surface and the linker. It is a polymer-immobilized carrier.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の生体高分子固定
化担体を用いた分析方法の詳細について述べる。本発明
において、担体に固定化する対象となる生体高分子とし
ては、核酸、蛋白質、糖鎖などの生体高分子、何れも用
いることができる。核酸としては、デオキシリボ核酸
(DNA)やリボ核酸(RNA)何れでも良く、生細胞
から抽出した核酸、あるいは精製した核酸が挙げられ
る。さらにDNAについては、生体由来のDNAに限定
されるものではなく、合成で得られたオリゴDNA等で
も良い。蛋白質としては抗体、酵素、受容体、サイトカ
インなど、何れも用いることができる。蛋白質としても
生体由来の蛋白質に限定されるものではなく、合成で得
られたオリゴペプチド等でも良い。さらに、後述するリ
ンカーの導入などのために、一部の化学構造を修飾した
ものでも良い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the analytical method using the biopolymer-immobilized carrier of the present invention will be described below. In the present invention, as the biopolymer to be immobilized on the carrier, any biopolymer such as nucleic acid, protein and sugar chain can be used. The nucleic acid may be either deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA), and examples include nucleic acid extracted from living cells or purified nucleic acid. Furthermore, the DNA is not limited to biologically derived DNA, and synthetically obtained oligo DNA or the like may be used. As the protein, any of antibody, enzyme, receptor, cytokine and the like can be used. The protein is not limited to a biologically derived protein, and may be a synthetic oligopeptide or the like. Furthermore, a part of the chemical structure may be modified for the purpose of introducing a linker, which will be described later.
【0016】本発明において、生体分子を固定化するた
めの担体としては、担体表面に下記一般式(1)で表さ
れる構造単位を少なくとも1つ有するポリマーを有する
任意の形状の固体である。In the present invention, the carrier for immobilizing biomolecules is a solid in any shape having a polymer having at least one structural unit represented by the following general formula (1) on the surface of the carrier.
【0017】[0017]
【化3】 [Chemical 3]
【0018】(R1〜R3はアルキル基、アリール基ま
たは水素原子を表し、それぞれ同一であっても異なって
いても良い。)
前記ポリマーとしては、単独重合体あるいは共重合体が
用いられる。前記ポリマーは、少なくとも一つのタイプ
のモノマーを原料に用いており、そのモノマーは、重合
に関与し得る二重結合および重縮合に関与し得る官能基
ならびに、ケトンもしくはカルボン酸またはそれらの誘
導体の形態で存在する、重合反応に関与しないカルボニ
ル基を有する。また前記ポリマーは、一般式(1)の構
造を有することがより好ましい。なお、前記ポリマーの
分子量の好ましい範囲は、1万から100万である。特
に好ましくは、2万以上、50万以下である。(R 1 to R 3 represent an alkyl group, an aryl group or a hydrogen atom and may be the same or different.) As the polymer, a homopolymer or a copolymer is used. The polymer uses at least one type of monomer as a raw material, and the monomer is in the form of a double bond capable of participating in polymerization and a functional group capable of participating in polycondensation, and a form of a ketone or a carboxylic acid or a derivative thereof. And a carbonyl group that does not participate in the polymerization reaction. Further, it is more preferable that the polymer has the structure of the general formula (1). The preferable molecular weight range of the polymer is 10,000 to 1,000,000. Particularly preferably, it is 20,000 or more and 500,000 or less.
【0019】一般式(1)において、R1およびR2はア
ルキル基、アリール基または水素原子を表し、それぞれ
同一であっても異なっていても良い。前記アルキル基は
直鎖状であってもまたは枝別れしていても良く、好まし
くは1から20の炭素数を有する。前記アリール基は、
好ましくは6から18、さらに好ましくは6から12の
炭素数を有する。官能基XはO、NR3 、またはCH2
の中から任意に選ばれる。R3は前記R1およびR2と同
様に定義される官能基である。ただし、R3のアルキル
基は、特に好ましくは、直鎖状であるかまたは枝別れを
有し、場合によっては置換基を有する炭素数1から8の
アルキル基、例えばメチル基、エチル基またはプロピル
基等である。場合によって存在する置換基としては、例
えば、一個または複数個のハロゲン原子、例えばフッ
素、塩素、臭素もしくはヨウ素等、または水酸基、炭素
数1から6のアルキル基、炭素数1から6のアルコキシ
基、炭素数1から6のアルキルチオール基等がある。R
3のアリール基は、特に好ましくは、単環式あるいは二
環式の、場合によって置換基を含むアリール基である。
場合によって含まれる置換基としては、一個または複数
個のヘテロ原子等がある。前記特に好ましいアリール基
としては、例えば、フェニル基、1−もしくは2−ナフ
チル基、インデニル基またはイソインデニル基等があ
る。ヘテロ原子を含むアリール基としては、例えば、O
、S 、N の中から選ばれるヘテロ原子を含む、炭素
数3から9のヘテロアリール基がある。単環式ヘテロア
リール基としては、例えば、ピロリル基、フリル基、チ
エニル基、イミダゾリル基、N−メチルイミダゾリル
基、N−エチルイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、
キナゾリニル基、ナフチルピリジニル基、キノリニル
基、イソキノリニル基およびテトラゾリル基等がある。In the general formula (1), R 1 and R 2 represent an alkyl group, an aryl group or a hydrogen atom and may be the same or different. The alkyl groups may be linear or branched and preferably have 1 to 20 carbon atoms. The aryl group is
It preferably has 6 to 18, more preferably 6 to 12 carbon atoms. The functional group X is O, NR 3 , or CH 2
Arbitrarily selected from among. R 3 is a functional group defined in the same manner as R 1 and R 2 described above. However, the alkyl group represented by R 3 is particularly preferably linear or branched, and optionally has a substituent and has 1 to 8 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group or a propyl group. Group etc. The optionally present substituents include, for example, one or more halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine or iodine, or a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, Examples thereof include alkylthiol groups having 1 to 6 carbon atoms. R
The aryl group of 3 is particularly preferably a monocyclic or bicyclic aryl group, which optionally contains a substituent.
Substituents optionally included include one or more heteroatoms and the like. Examples of the particularly preferable aryl group include a phenyl group, a 1- or 2-naphthyl group, an indenyl group and an isoindenyl group. Examples of the aryl group containing a hetero atom include O
, S 2, and N 3 are heteroaryl groups having 3 to 9 carbon atoms and containing a hetero atom. Examples of the monocyclic heteroaryl group include a pyrrolyl group, a furyl group, a thienyl group, an imidazolyl group, an N-methylimidazolyl group, an N-ethylimidazolyl group, a benzothiazolyl group,
Examples thereof include quinazolinyl group, naphthylpyridinyl group, quinolinyl group, isoquinolinyl group and tetrazolyl group.
【0020】前記各種のような官能基を含むポリマー
で、好ましいものとしては、例えば、ポリメタクリル酸
メチル(PMMA )、ポリメタクリル酸エチル(PE
MA )またはポリメタクリル酸プロピル等のポリメタ
クリル酸アルキル(PAMA )等がある。これらの中
で特に好ましいものは、ポリメタクリル酸メチルであ
る。さらに、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸シクロ
ヘキシルまたはポリメタクリル酸フェニル等も用いるこ
とができる。また、前記ポリマーの構成要素を組み合わ
せた、または前記ポリマーの構成要素に他の一種または
複数種のポリマーの構成要素を加えた構造の、共重合体
も用いることができる。前記他のポリマーとしては、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリルまたはポリアミド等
がある。Among the above-mentioned polymers containing functional groups, preferred are, for example, polymethylmethacrylate (PMMA) and polyethylmethacrylate (PE).
MA) or polyalkylmethacrylate (PAMA) such as polypropylmethacrylate. Of these, polymethylmethacrylate is particularly preferable. Furthermore, polyvinyl acetate, polycyclohexyl methacrylate, polyphenyl methacrylate, etc. can also be used. Further, a copolymer having a structure in which the constituent elements of the polymer are combined or a constituent element of another kind or plural kinds of polymers is added to the constituent element of the polymer can also be used. Examples of the other polymer include polystyrene, polyacrylonitrile, and polyamide.
【0021】前記共重合体における、構成要素の比は、
特に限定されない。前記共重合体における、カルボニル
基を含むモノマー、例えばメタクリル酸アルキルの存在
比は、好ましくは20 モル%以上、さらに好ましくは
40 モル%以上、最適には60 モル%以上である。The ratio of the constituents in the copolymer is
There is no particular limitation. The abundance ratio of the carbonyl group-containing monomer, for example, alkyl methacrylate, in the copolymer is preferably 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, and most preferably 60 mol% or more.
【0022】前記ポリマーの担体表面での存在形態とし
ては、特に限定されるものではないが、担体自体が前記
ポリマーであるものの他、ガラスなどの異種素材を基板
としてその表面全部または一部に前記ポリマー層をコー
ティングや反応などで形成したもの、前記ポリマーとそ
れ以外のポリマーをブレンドまたはアロイ化することで
表面に前記ポリマーのドメインが形成されているものな
どが挙げられる。The existence form of the polymer on the carrier surface is not particularly limited, but in addition to the carrier itself being the polymer, a different material such as glass is used as a substrate on all or part of the surface thereof. Examples thereof include a polymer layer formed by coating or reaction, and a polymer domain formed on the surface by blending or alloying the polymer with other polymers.
【0023】本発明において、前記ポリマー表面と親和
性を有するリンカーは、炭素数1から20のアルキル鎖
を有するポリアルキルエーテルを含むことが好ましい。
リンカーとして用いられるのは、好ましくはポリアルキ
レングリコール、特に好ましくはポリエチレングリコー
ル(PEG )である。さらに、ポリアルキレンイミ
ン、ポリアルキレンアミンまたはポリアルキレンスルフ
ィドおよびポリオキサジリン(polyoxazili
nes )等も好ましく用いられる。特に好ましいの
は、ポリエチレングリコールの使用である。前記各種化
合物は、2千から5万(2kDa〜50kDa)の分子
量を有することが好ましい。In the present invention, the linker having an affinity with the polymer surface preferably contains a polyalkyl ether having an alkyl chain having 1 to 20 carbon atoms.
Preferably used as the linker is a polyalkylene glycol, particularly preferably polyethylene glycol (PEG). In addition, polyalkyleneimines, polyalkyleneamines or polyalkylene sulfides and polyoxazilines.
nes) etc. are also preferably used. Particularly preferred is the use of polyethylene glycol. The various compounds preferably have a molecular weight of 2,000 to 50,000 (2 kDa to 50 kDa).
【0024】本発明において、生体高分子にリンカーを
付与する方法としては、とくに限定されるものではない
が、生体高分子中にすでに存在するかもしくは導入した
−OH基、−SH 基、−NH 基などの反応点に対し、
該反応点と反応し結合を形成しうる官能基と結合したリ
ンカーを反応させる方法が挙げられる。そのような官能
基としては、例えば、スクシンイミジルスクシネート
(succinimidil succinate )、
スクシンイミジルプロピオネート(succinimi
dilpropionate )、ニトロフェニルカル
ボネート(nitrophenyl carbonat
e )、トリシレート(trisylate)、エポキ
シド(epoxide )、アルデヒド(aldehy
de )、イソシアネート(isocyanate )ま
たはマレインイミド(maleinimide )等が
ある。生体高分子と結合するのに好適なリンカーとして
は、例えば、シアウォーターポリマーズインコーポレー
ション社(Shearwater Polymers ,
Inc .)(2307 スプリングブランチロード
(Spring Branch Rd .)、ハンツビル
(Huntsville)、アラバマ(AL )358
01 (米国))のカタログに記載されている。In the present invention, the method for attaching the linker to the biopolymer is not particularly limited, but --OH group, --SH group, --NH group already existing in or introduced into the biopolymer. For reactive points such as groups,
Examples thereof include a method of reacting a linker bound to a functional group capable of reacting with the reaction point to form a bond. Examples of such a functional group include succinimidyl succinate,
Succinimidyl propionate
dipropionate), nitrophenyl carbonate (nitrophenyl carbonate)
e), trisylates, epoxides, aldehydes
de), isocyanate (isocyanate), maleimide (maleimide), or the like. Suitable linkers for binding to biopolymers include, for example, Shearwater Polymers, Inc.
Inc. ) (2307 Spring Branch Rd.), Huntsville, Alabama (AL) 358
01 (USA)).
【0025】本発明においては、従来法に比べ極めて簡
便に、リンカーを付与した生体高分子の溶液を担体表面
に接触させることで固定化担体を作成できる。例えば、
所定濃度のリンカーを付与した生体高分子の溶液中に、
担体を所定時間浸せきした後、取り出し、洗浄すること
で、容易に担体表面に生体高分子を固定化することが可
能である。また、担体の任意の部分に、所定濃度のリン
カーを付与した生体高分子の溶液を市販のDNAチップ
製造装置などで点着し、それを洗浄することで、生体高
分子を微小領域に多数配列・固定化した生体高分子アレ
イを容易に作成することが出来る。In the present invention, an immobilized carrier can be prepared by contacting the surface of the carrier with a solution of a biopolymer having a linker, much more easily than the conventional method. For example,
In a solution of biopolymer with a given concentration of linker,
It is possible to easily immobilize the biopolymer on the surface of the carrier by immersing the carrier for a predetermined time, then taking it out and washing it. In addition, a solution of a biopolymer having a predetermined concentration of a linker is spotted on an arbitrary portion of a carrier using a commercially available DNA chip manufacturing apparatus or the like, and the biopolymer solution is washed to arrange a large number of biopolymers in a minute region. -It is possible to easily create an immobilized biopolymer array.
【0026】リンカーを付与した生体高分子を溶解する
溶媒としては、特に限定されるものではないが、蛋白質
の立体構造のような生体高分子の物性を保持しうる、
水、生理食塩水、各種緩衝液などの水系の溶媒が特に好
ましく、リンカーを付与した生体高分子の保存上も好ま
しい。The solvent for dissolving the linker-attached biopolymer is not particularly limited, but the physical properties of the biopolymer such as the three-dimensional structure of protein can be retained.
Aqueous solvents such as water, physiological saline, and various buffers are particularly preferable, and are also preferable for storage of the linker-added biopolymer.
【0027】担体の形状としては、板状、ビーズ状、繊
維状などが挙げられる。これらの中から、本発明の生体
高分子固定化担体を用いた分析方法の検出手段に応じた
形状を選択することが可能である。担体の具体的な形状
としては、平面板、光ファイバー、ビーズなどがあげら
れる。平面板の場合、前述したようなDNAチップ製造
装置などで、多種の生体高分子を高密度で多数(10種
類以上)点着したものを好ましく用いることができる。
ビーズの場合は、別種の生体高分子を固定化したビーズ
を多数集めたものを好ましく用いることができる。Examples of the shape of the carrier include a plate shape, a bead shape, and a fiber shape. From these, it is possible to select a shape according to the detection means of the analysis method using the biopolymer-immobilized carrier of the present invention. Specific shapes of the carrier include a flat plate, an optical fiber and beads. In the case of a flat plate, a large number (10 or more types) of various types of biopolymers can be preferably used in the DNA chip manufacturing apparatus as described above.
In the case of beads, a large number of beads on which different types of biopolymers are immobilized can be preferably used.
【0028】繊維状の担体である場合、以下の有利な点
があり、特に好ましい。すなわち、端面を生体高分子の
溶液に浸せきし、生体高分子を固定化する。この時、一
度に多数の繊維状担体の端面に生体高分子を固定化する
ことが可能である。そして、このようにして作製した別
種の生体高分子を固定化した繊維状担体を束ね、実質的
に、多種の生体高分子を固定化した繊維状の担体の束を
多量に、かつ容易に作製することができる。このような
形状であると、一度の操作で、多種の生体高分子と検体
との反応を行わせることが可能となる。また、この担体
作製方法と、DNAチップ製造装置などで多種の生体高
分子を平面上に点着する方法と比較すると、繊維状担体
を用いる場合は、より低コストで、かつ、容易に製造可
能である。また、ビーズ状の担体と比較すると、ビーズ
状の担体では、一つ一つのビーズの区別に困難さが伴う
が、繊維状の担体の場合、バーコードなどのIDを印刷
するなどの手段を用いることにより、一本一本の繊維を
容易に区別可能である。The fibrous carrier has the following advantages and is particularly preferable. That is, the end face is immersed in a solution of the biopolymer to immobilize the biopolymer. At this time, it is possible to immobilize biopolymers on the end faces of many fibrous carriers at one time. Then, a bundle of fibrous carriers on which different types of biopolymers thus prepared are bundled, and a bundle of fibrous carriers on which various kinds of biopolymers are substantially and easily produced in a large amount. can do. With such a shape, it becomes possible to react various biopolymers with the specimen by a single operation. In addition, comparing this carrier production method with the method of spotting various biopolymers on a flat surface using a DNA chip production apparatus, etc., when using a fibrous carrier, it can be produced at lower cost and easily. Is. Further, compared to a bead-shaped carrier, it is difficult to distinguish each bead with a bead-shaped carrier, but in the case of a fibrous carrier, a means such as printing an ID such as a barcode is used. As a result, it is possible to easily distinguish each fiber.
【0029】また、繊維状の担体は、光透過性を有する
ことが特に好ましい。その理由は、取り扱いが厄介なR
I(ラジオアイソトープ)を用いることなく、取り扱い
が容易な蛍光物質や、発光物質を検出に用いることが可
能だからである。Further, it is particularly preferable that the fibrous carrier has a light transmitting property. The reason is that it is difficult to handle R
This is because it is possible to use a fluorescent substance or a luminescent substance that can be easily handled for detection without using I (radioisotope).
【0030】また、リンカーを付与した生体高分子を端
面に固定化した繊維状担体等の場合、分析終了後、当該
端面をアルコール類等に浸せき、洗浄してリンカーを付
与した生体高分子を除去した後、再び新たな生体分子を
固定化して分析に供することができ、分析コストの削減
に効果的である。Further, in the case of a fibrous carrier or the like in which a linker-attached biopolymer is immobilized on the end face, after the analysis is completed, the end face is dipped in alcohol or the like and washed to remove the linker-attached biopolymer. After that, a new biomolecule can be immobilized again for analysis, which is effective in reducing analysis cost.
【0031】本発明により得られた生体高分子固定化担
体は、固定化された核酸や蛋白質、糖鎖などをプローブ
として、検体と反応させてハイブリダイゼーションを行
うことにより、検体中の特定の塩基配列を有する核酸や
親和性を有する蛋白質や糖鎖の検出に用いることができ
る。The biopolymer-immobilized carrier obtained by the present invention is reacted with a sample using the immobilized nucleic acid, protein, sugar chain or the like as a probe to carry out hybridization, whereby a specific base in the sample is obtained. It can be used to detect a nucleic acid having a sequence, a protein having affinity, and a sugar chain.
【0032】ハイブリッドの検出には、ハイブリッドを
特異的に認識することができる公知の手段を用いること
ができる。例えば、検体中の核酸や蛋白質、糖鎖に、蛍
光物質、発光物質、ラジオアイソトープなどの標識体を
作用させ、この標識体を検出することができる。これら
標識体の種類や標識体の導入方法等に関しては、何ら制
限されることはなく、従来公知の各種手段を用いること
ができる。特に、担体が繊維状で光透過性を有し、繊維
端で標識された検体を反応させ、もう一端で検出器で検
出する場合には標識体に蛍光物質や発光物質を用いるこ
とが特に好ましい。For detecting the hybrid, a known means capable of specifically recognizing the hybrid can be used. For example, a labeled substance such as a fluorescent substance, a luminescent substance, or a radioisotope is allowed to act on the nucleic acid, protein, or sugar chain in the sample, and the labeled substance can be detected. There is no limitation on the type of the labeled body, the method of introducing the labeled body, and the like, and various conventionally known means can be used. In particular, it is particularly preferable to use a fluorescent substance or a luminescent substance as a labeling substance when the carrier is fibrous and has a light-transmitting property, the sample labeled at the fiber end is reacted, and the detector is detected at the other end. .
【0033】また、担体が電気伝導性を有する場合、電
気化学反応にもとづく電流値等の応答を検出する方法を
用いることも可能である。この場合、電極となる担体上
に固定化した試料と検体を、試料と検体の反応を促進、
抑制する材料下で反応させ、かつ、この材料の全部また
は一部が、結合した試料と検体の中に含有され、反応し
た後の電極、すなわち担体に流れる電流値を測定するこ
とにより、試料と検体の結合の有無、結合の程度を検出
できるものである。このような担体の具体例としては、
例えば、PMMAの繊維の表面に金属などの材料をスパ
ッタ、蒸着法、メッキ、CVDなどの手段を用いコート
して、導電性を持たせたものを挙げることができる。そ
の材料としては、周期律表の3A族から5B族の第2周
期から第4周期に含まれる材料、若しくはこれらの混合
物を繊維の表面に前述の手段を用いて繊維表面にコート
すればよい。また、PMMAの中に前述の導電性材料を
分散させた繊維も好ましく用いることができる。また、
担体が電気伝導性を有する場合は、電界を印加すること
により、ハイブリダイゼーションの高速化も可能であ
る。When the carrier has electric conductivity, it is also possible to use a method of detecting a response such as a current value based on an electrochemical reaction. In this case, the sample and the sample immobilized on the carrier that serves as the electrode are accelerated, and the reaction between the sample and the sample is promoted.
By reacting under a material that suppresses the reaction, and the whole or a part of this material is contained in the bound sample and the analyte, and measuring the current value flowing through the electrode, that is, the carrier after the reaction, The presence or absence of binding of the sample and the degree of binding can be detected. Specific examples of such a carrier include:
For example, a material in which the surface of PMMA fibers is coated with a material such as a metal by means of sputtering, vapor deposition, plating, CVD or the like to give conductivity can be mentioned. As the material, a material contained in the second to fourth periods of the groups 3A to 5B of the periodic table or a mixture thereof may be coated on the surface of the fiber by the above-mentioned means. Further, fibers in which the above-mentioned conductive material is dispersed in PMMA can also be preferably used. Also,
When the carrier has electrical conductivity, the hybridization can be speeded up by applying an electric field.
【0034】さらに担体が微粒子の場合、固定化した生
体高分子と反応またはハイブリダイズしうる成分を加え
ることで、特定の微粒子同士が分散媒中で架橋・凝集
し、それを目視または顕微鏡観察等により検出して特定
化学構造を検出する分析方法や分析装置とすることもで
きる。Further, when the carrier is fine particles, by adding a component capable of reacting or hybridizing with the immobilized biopolymer, specific fine particles are cross-linked / aggregated in the dispersion medium, which is visually or microscopically observed. It is also possible to provide an analytical method or an analytical device for detecting a specific chemical structure by detecting by means of.
【0035】[0035]
【実施例】本発明を以下の実施例によって更に詳細に説
明する。但し、本発明はこれら実施例によりその技術的
範囲が限定されるものではない。The present invention will be described in more detail by the following examples. However, the technical scope of the present invention is not limited by these examples.
【0036】実施例1
次の塩基配列を持つデオキシリボ核酸(DNA)3種類
を合成した。
5’−GGG GCC ATC CAC AGT CTT CT−3’(DNA
1)
5’−AGA AGA CTG TGG ATG GCC CC−3’(DNA
2)
5’−CCA TGG GGA AGG TGA AGG TC−3’(DNA
3)
なお、DNA1の5’末端はアミノ化されており、ま
た、DNA2とDNA3の5’末端は蛍光体であるFI
TC(Fluorescein-4-isothiocyanate)標識されてい
る。これら3種類のDNAをPBSに溶解し、それぞれ
濃度100pmol/lとした。Example 1 Three kinds of deoxyribonucleic acid (DNA) having the following base sequences were synthesized. 5'-GGG GCC ATC CAC AGT CTT CT-3 '(DNA 1) 5'-AGA AGA CTG TGG ATG GCC CC-3' (DNA 2) 5'-CCA TGG GGA AGG TGA AGG TC-3 '(DNA 3) ) In addition, the 5'end of DNA1 is aminated, and the 5'ends of DNA2 and DNA3 are FI which is a fluorophore.
It is labeled with TC (Fluorescein-4-isothiocyanate). These three types of DNA were dissolved in PBS to have a concentration of 100 pmol / l.
【0037】次に、Shearwater Corpo
ration製mPEG―ALD,MW20,000
(平均分子量21000)をPBSに溶解し、濃度24
0pmol/lとした。なお、このmPEG―ALDの
化学式は以下(a)のようになっており、PEG(ポリ
エチレングリコール)の片側にアルデヒド基が導入され
ている。Next, Shearwater Corpo
ration mPEG-ALD, MW20,000
(Average molecular weight 21,000) is dissolved in PBS and the concentration is 24
It was set to 0 pmol / l. The chemical formula of this mPEG-ALD is as shown in (a) below, and an aldehyde group is introduced on one side of PEG (polyethylene glycol).
【0038】
CH3O(CH2CH2O)nCH2CH2―CHO (a)
上記DNA1の溶液100μlとmPEG−ALD溶液
42μlを一つのエッペンドルフチューブに入れ、穏や
かに攪拌した後、20時間しんとうした(以下溶液1と
呼ぶ)。同様の操作をした別の溶液を用いて、薄膜クロ
マトグラフィーで反応を確認したところ、DNA1の
5’末端のアミノ基とmPEG―ALDのアルデヒド基
が反応し、PEG−DNAとなっていることが確認でき
た。CH 3 O (CH 2 CH 2 O) nCH 2 CH 2 —CHO (a) 100 μl of the above DNA1 solution and 42 μl of mPEG-ALD solution were put into one Eppendorf tube and gently stirred, followed by shaking for 20 hours. (Hereinafter referred to as Solution 1). When the reaction was confirmed by thin film chromatography using another solution subjected to the same operation, it was found that the amino group at the 5 ′ end of DNA1 and the aldehyde group of mPEG-ALD reacted to form PEG-DNA. It could be confirmed.
【0039】この溶液中に、PMMA(ポリメタクリル
酸メチル)ビーズであるマツモトマイクロスフェアーM
(松本油脂製薬株式会社製:粒子サイズ5〜20μm)
を15mg入れ、けん濁した後、1時間しんとうした。
このようにして、PMMAビーズ表面にPEGを介して
DNA1を固定した。そして、遠心分離器で遠心をした
後、上澄みを捨て、さらに3×SSCを加えけん濁、遠
心、上澄みを捨てる操作を2回繰り返した。そして、1
00μlの3×SSCを加えけん濁した後、素早くこの
溶液を2つのエッペンドルフチューブに分けた。In this solution, PMMA (polymethylmethacrylate) beads Matsumoto Microsphere M
(Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd .: particle size 5 to 20 μm)
15 mg was added and suspended, and the mixture was shaken for 1 hour.
In this way, DNA1 was immobilized on the surface of PMMA beads via PEG. Then, after centrifuging with a centrifuge, the supernatant was discarded, 3 × SSC was further added, and the suspension, centrifugation, and discarding of the supernatant were repeated twice. And 1
After the suspension was added with 00 μl of 3 × SSC, the solution was quickly divided into two Eppendorf tubes.
【0040】この2つに分けたエッペンドルフチューブ
に、それぞれ、DNA2、DNA3溶液を加え攪拌した
後、45℃の条件で、2時間インキュベートしハイブリ
ダイゼーションを行った。インキュベート後、遠心し、
上澄みを捨てた後、200μlの3×SSCでけん濁、
遠心、上澄み廃棄という洗浄を行った。同様に、1×S
SCで1回、0.2×SSCで2回洗浄した後、それぞ
れのエッペンドルフチューブに入っているPMMA粒子
をスライドガラス上に載せて、蛍光顕微鏡でFITCか
らの蛍光を観察した。DNA2 and DNA3 solutions were added to the two divided Eppendorf tubes, respectively, and the mixture was stirred and then incubated at 45 ° C. for 2 hours for hybridization. After incubation, centrifuge,
After discarding the supernatant, suspend with 200 μl of 3 × SSC,
It was washed by centrifugation and discarding the supernatant. Similarly, 1 × S
After washing once with SC and twice with 0.2 × SSC, PMMA particles contained in each Eppendorf tube were placed on a slide glass, and fluorescence from FITC was observed with a fluorescence microscope.
【0041】その結果、DNA2溶液を加えたチューブ
に入っていたPMMAビーズからはFITCによる蛍光
が観察されたが、DNA3溶液を加えたチューブに入っ
ていたPMMAビーズからは蛍光が観察されなかった。
塩基配列を見るとDNA1とDNA2は、2本鎖を形成
するが(すなわち、ハイブリダイゼーションが可能)、
DNA1とDNA3は2本鎖を形成しなかった(すなわ
ち、ハイブリダイゼーションが不可能)。つまりPEG
を介してDNAがPMMAビーズに固定可能である。As a result, FITC fluorescence was observed from the PMMA beads contained in the tube containing the DNA2 solution, but no fluorescence was observed from the PMMA beads contained in the tube containing the DNA3 solution.
The nucleotide sequence shows that DNA1 and DNA2 form a double strand (that is, they can hybridize),
DNA1 and DNA3 did not form a double strand (ie, no hybridization was possible). That is, PEG
DNA can be immobilized on PMMA beads via
【0042】実施例2
実施例1と同じ試薬を用いた。溶液1をPMMAの板に
点着し風乾後、純水で洗浄して乾燥した。このPMMA
板を2枚用意し、片方にはDNA1溶液、残りの1枚に
はDNA2溶液をたらした。そして、それぞれカバーガ
ラスをかぶせて、湿度100%の条件で45℃、2時間
インキュベートした。洗浄後、乾燥し、蛍光顕微鏡で観
察するとDNA2を垂らした板からのみ蛍光が観察され
た。このように、PEGを介してDNAがPMMA板表
面に固定可能であった。Example 2 The same reagents as in Example 1 were used. Solution 1 was spotted on a PMMA plate, air-dried, washed with pure water and dried. This PMMA
Two plates were prepared, one of which was filled with the DNA1 solution and the other of which was filled with the DNA2 solution. Then, each was covered with a cover glass and incubated at 45 ° C. for 2 hours under the condition of 100% humidity. After washing, drying, and observation with a fluorescence microscope, fluorescence was observed only from the plate on which DNA2 was suspended. Thus, DNA could be immobilized on the PMMA plate surface via PEG.
【0043】実施例3
実施例1と同じ試薬を用いた。コアがPMMAである光
ファイバーを溶液1に侵せきし、乾燥して純水で洗浄し
た。この光ファイバーを2本用意した。この片方は、D
NA1溶液を入れたマイクロチューブに入れ、残りの1
枚にはDNA2溶液を入れたマイクロチューブに入れ
た。そして45℃、2時間インキュベートした。洗浄
後、乾燥し、蛍光顕微鏡で観察するとDNA2溶液に浸
した光ファイバーからのみ蛍光が観察された。このよう
に、PEGを介してDNAが、コアがPMMAである光
ファイバーに固定可能であった。Example 3 The same reagents as in Example 1 were used. An optical fiber having a PMMA core was immersed in the solution 1, dried, and washed with pure water. Two of these optical fibers were prepared. This one is D
Put the remaining NA1 solution into the microtube containing the remaining 1
Each plate was placed in a microtube containing the DNA2 solution. And it incubated at 45 degreeC for 2 hours. After washing, drying, and observation with a fluorescence microscope, fluorescence was observed only from the optical fiber immersed in the DNA2 solution. Thus, DNA could be immobilized via PEG to an optical fiber whose core was PMMA.
【0044】実施例4
5SリボゾームDNAを鋳型に下記のプライマーの組み
合わせで、PCRを行い、反応産物を得た。さらに、エ
タノール沈殿後、70%エタノールで軽く洗浄した後、
風乾して精製した。(DNA4)。Example 4 PCR was carried out using 5S ribosomal DNA as a template and the following combinations of primers to obtain a reaction product. Furthermore, after ethanol precipitation, after lightly washing with 70% ethanol,
It was air-dried and purified. (DNA4).
【0045】
5’−GCC TAC GGC CAT ACC ACG CT−3’(プラ
イマー1)
5’−GCT TAC AGC ACC CGG TAT TC−3’(プラ
イマー2)
なお、この時用いたプライマー2の5’末端はアミノ化
されている。5′-GCC TAC GGC CAT ACC ACG CT-3 ′ (primer 1) 5′-GCT TAC AGC ACC CGG TAT TC-3 ′ (primer 2) The 5 ′ end of primer 2 used at this time was It is aminated.
【0046】次に、human placenta c
DNA libraryを鋳型に、下記のプライマーの
組み合わせでPCRを行い、反応産物を得た。さらに、
エタノール沈殿後、70%エタノールで軽く洗浄した
後、風乾して精製した。(DNA5)。Next, human placenta c
PCR was performed using the DNA library as a template and the following combination of primers to obtain a reaction product. further,
After ethanol precipitation, it was lightly washed with 70% ethanol and then air-dried for purification. (DNA5).
【0047】
5’−CCA TGG GGA AGG TGA AGG TC−3’(プラ
イマー3)
5’−GGG GCC ATC CAC AGT CTT CT−3’(プラ
イマー4)
なお、この時用いたプライマー4の5’末端はアミノ化
されている。これら二種類のDNAをPBSに溶解し、
それぞれ濃度100pmol/lとした。5′-CCA TGG GGA AGG TGA AGG TC-3 ′ (primer 3) 5′-GGG GCC ATC CAC AGT CTT CT-3 ′ (primer 4) The 5 ′ end of primer 4 used at this time was It is aminated. Dissolve these two types of DNA in PBS,
Each concentration was 100 pmol / l.
【0048】次に、Shearwater Corpo
ration製mPEG―ALD,MW20,000
(平均分子量21000)をPBSに溶解し、濃度24
0pmol/lとした。なお、このmPEG―ALDの
化学式は以下(b)のようになっており、PEG(ポリ
エチレングリコール)の片側にアルデヒド基が導入され
ている。Next, Shearwater Corpo
ration mPEG-ALD, MW20,000
(Average molecular weight 21,000) is dissolved in PBS and the concentration is 24
It was set to 0 pmol / l. The chemical formula of this mPEG-ALD is as shown in (b) below, and an aldehyde group is introduced on one side of PEG (polyethylene glycol).
【0049】
CH3O(CH2CH2O)nCH2CH2―CHO (b)
上記、DNA4の溶液20μlと、mPEG−ALD溶
液8.4μlを一つのマイクロチューブに入れ、穏やか
に攪拌した後、20時間しんとうした(以下溶液2と呼
ぶ)。 同様に、DNA5の溶液20μlと、mPEG
−ALD溶液8.4μlを一つのマイクロフチューブに
入れ、穏やかに攪拌した後、20時間しんとうした(以
下溶液3と呼ぶ)。CH 3 O (CH 2 CH 2 O) nCH 2 CH 2 —CHO (b) 20 μl of the above DNA4 solution and 8.4 μl mPEG-ALD solution were put into one microtube and gently stirred. Strained for 20 hours (hereinafter referred to as Solution 2). Similarly, 20 μl of DNA5 solution and mPEG
-8.4 μl of ALD solution was put into one microfuge tube, gently stirred, and then agitated for 20 hours (hereinafter referred to as solution 3).
【0050】溶液2に、PMMAの周りに金をスパッタ
した繊維(200μmφ)の端面を溶液2に侵せきし、
乾燥して純水で洗浄して、端面にDNA4が固定化され
た繊維状担体を得た。同様に、溶液3を用いて、端面に
DNA5が固定化された繊維状担体を得た。なお、この
ような繊維状担体は、侵せき、乾燥、洗浄を繰り返す
か、同時に多数の繊維を侵せき、乾燥、洗浄を行うこと
により、簡単に多量に作製できる。In the solution 2, the end surface of the fiber (200 μmφ) in which gold was sputtered around PMMA was immersed in the solution 2.
It was dried and washed with pure water to obtain a fibrous carrier having DNA4 immobilized on the end face. Similarly, using Solution 3, a fibrous carrier having DNA 5 immobilized on the end face was obtained. In addition, such a fibrous carrier can be easily produced in a large amount by repeating impregnation, drying and washing, or simultaneously impregnating a large number of fibers and drying and washing.
【0051】次に別途、PCRで用いたプライマー3、
プライマー4の5’末端がアミノ化されていないものを
用いた以外は、DNA4とDNA5と同じものを用意し
た。そして、それぞれに、純水、バッファーを入れ、さ
らに、10U Klenow Fragmentと、dNTP mixture 2.5μl
(2.5mM dATP、dTTP、dGTP、および400mM dCTP)、ランダ
ムプライマー9mer (6mg/ml) 2μlを加えた。さらに、D
NA4の溶液にCy3-dCTP(アマシャムファルマシア製)
、DNA5の溶液にCy5-dCTP(アマシャムファルマシ
ア製) を別々に加え、37℃で20時間インキュベー
トしてから、エタノール沈殿などを用いてそれぞれを精
製した。このようにして、Cy3標識体が取り込まれた
DNA4と、Cy5標識体が取り込まれたDNA5を得
た。つぎに、Cy3標識体が取り込まれたDNA4と、
Cy5標識体が取り込まれたDNA5を、それぞれ、3
×SSC、0.1%SDS 20μlに溶かして混ぜ合
わせた。この溶液をマイクロチューブに入れ、端面にD
NA5が固定化された繊維状担体のDNAが固定化され
た端面と、DNA4が固定化された繊維状担体のDNA
が固定化された端面を同時に侵せきした。この時、繊維
状担体を区別するため、繊維状担体の側面にマジックで
しるしをつけておいた。この状態で、65℃で12時間
インキュベートし、繊維状担体をマイクロチューブから
取り出し、洗浄、乾燥した。Next, separately, primer 3 used in PCR,
The same DNA 4 and DNA 5 were prepared, except that the 5'end of the primer 4 was not aminated. Then, add pure water and buffer to each, and further add 10U Klenow Fragment and 2.5 μl of dNTP mixture.
(2.5 mM dATP, dTTP, dGTP, and 400 mM dCTP), 2 μl of random primer 9mer (6 mg / ml) was added. Furthermore, D
Cy3-dCTP (made by Amersham Pharmacia) in NA4 solution
Cy5-dCTP (manufactured by Amersham Pharmacia) was separately added to the DNA5 solution, incubated at 37 ° C. for 20 hours, and then purified using ethanol precipitation or the like. In this way, DNA4 in which the Cy3 labeled body was incorporated and DNA5 in which the Cy5 labeled body was incorporated were obtained. Next, DNA4 in which the Cy3 labeled body is incorporated,
DNA5 containing the Cy5-labeled substance was incorporated into
Dissolved in 20 μl of × SSC and 0.1% SDS and mixed. Put this solution in a microtube and put D on the end face.
DNA of a fibrous carrier on which NA5 is immobilized and DNA on a fibrous carrier on which DNA4 is immobilized
Simultaneously attacked the fixed end face. At this time, in order to distinguish the fibrous carriers, the side faces of the fibrous carriers were marked with a marker. In this state, incubation was carried out at 65 ° C. for 12 hours, the fibrous carrier was taken out from the microtube, washed and dried.
【0052】Cy5からの蛍光検出は以下のように行っ
た。蛍光の励起光としてはレーザー(波長635nm)
を用いた。この集光したビームを繊維状担体のDNAが
固定化された端面に照射し、もう片方の端面からでてく
る光を集光レンズで集光した。この後にダイクロイック
ミラー(オメガオプティカル製;製品番号XF203
5)を光軸と45度の角度になるように配置し、余計な
励起光を取り除いた。ダイクロイックミラーの直後にバ
ンドパスフィルター(オメガオプティカル製;製品番号
XF3076)を配置し、余計な励起光をさらに取り除
いた。このバンドパスフィルターの直後にフォトマルチ
メータ(浜松ホトニクス(株)製;製品番号H5784
−02)を配置し、Cy5色素からの蛍光を観察した。Fluorescence detection from Cy5 was performed as follows. A laser (wavelength 635 nm) is used as excitation light for fluorescence.
Was used. This condensed beam was applied to the end face of the fibrous carrier on which DNA was immobilized, and the light emitted from the other end face was condensed by the condenser lens. This is followed by a dichroic mirror (Omega Optical; product number XF203
5) was arranged so as to form an angle of 45 degrees with the optical axis, and unnecessary excitation light was removed. Immediately after the dichroic mirror, a bandpass filter (manufactured by Omega Optical; product number XF3076) was placed to further remove unnecessary excitation light. Immediately after this band pass filter, a photo multimeter (manufactured by Hamamatsu Photonics KK; product number H5784)
-02) was placed and the fluorescence from the Cy5 dye was observed.
【0053】Cy3からの蛍光は、ダイクロイックミラ
ーとバンドパスフィルターをCy3用のものにし(それ
ぞれオメガオプティカル製;製品番号XF2017、X
F3083)、照射するレーザーの波長を530nmと
した以外は上記と同じ方法で検出した
このような方法で、上記のハイブリタイゼーション後の
2種類の繊維状担体からの蛍光をCy5、Cy3のそれ
ぞれについて測定した。DNA4の核酸溶液に浸して作
製した光ファイバーからは、Cy3の蛍光のみが観察さ
れ、Cy5の蛍光は検出されなかった。DNA5の核酸
溶液に浸して作製した光ファイバーからは、Cy5だけ
の蛍光が観察され、Cy3からの蛍光は検出されなかっ
た。For the fluorescence from Cy3, a dichroic mirror and a bandpass filter are used for Cy3 (manufactured by Omega Optical; product numbers XF2017 and XF2017, respectively).
F3083), the fluorescence from the two types of fibrous carriers after the above hybridization was detected by the same method as above except that the wavelength of the laser to be irradiated was 530 nm, for Cy5 and Cy3, respectively. It was measured. Only the fluorescence of Cy3 was observed and the fluorescence of Cy5 was not detected from the optical fiber prepared by immersing it in the nucleic acid solution of DNA4. From the optical fiber prepared by immersing it in the nucleic acid solution of DNA5, only fluorescence of Cy5 was observed, and fluorescence from Cy3 was not detected.
【0054】比較例1
実施例1と同じ試薬を用いた。DNA1の溶液(PBS
にDNA1を溶かしたもの、濃度100pmol/l)
を100μlと、42μlのPBSをエッペンドルフチ
ューブの中に入れて攪拌した。Comparative Example 1 The same reagents as in Example 1 were used. DNA1 solution (PBS
In which DNA1 was dissolved, concentration 100 pmol / l)
And 100 μl of PBS and 42 μl of PBS were placed in an Eppendorf tube and stirred.
【0055】次にこの溶液中に、PMMAビーズを15
mg入れ、けん濁した後、1時間しんとうした。そし
て、遠心分離器で遠心をした後、上澄みを捨て、さらに
3×SSCを加えけん濁、遠心、上澄みを捨てる操作を
2回繰り返した。そして、100μlの3×SSCを加
えけん濁した後、素早くこの溶液を2つのエッペンドル
フチューブに分けた。Next, 15 PMMA beads were added to this solution.
After adding mg and suspending, it was punished for 1 hour. Then, after centrifuging with a centrifuge, the supernatant was discarded, 3 × SSC was further added, and the suspension, centrifugation, and discarding of the supernatant were repeated twice. Then, 100 μl of 3 × SSC was added and suspended, and this solution was quickly divided into two Eppendorf tubes.
【0056】この2つに分けたエッペンドルフチューブ
に、実施例1と同様に、それぞれ、DNA2、DNA3
を加え攪拌した後、65℃の条件で、20時間インキュ
ベートしハイブリダイゼーションを行った。インキュベ
ート後、遠心し、上澄みを捨てた後、3×SSCでけん
濁、遠心、上澄み廃棄という洗浄を行った。同様に、1
×SSCで1回、0.2×SSCで2回洗浄した後、そ
れぞれのエッペンドルフチューブに入っているPMMA
粒子をスライドガラス上に載せて、蛍光顕微鏡でFIT
Cからの蛍光を観察した。DNA2 and DNA3 were respectively placed in the two divided Eppendorf tubes in the same manner as in Example 1.
After adding and stirring, the mixture was incubated at 65 ° C. for 20 hours for hybridization. After the incubation, the mixture was centrifuged and the supernatant was discarded, followed by washing with 3 × SSC, suspension, centrifugation, and discarding the supernatant. Similarly, 1
PMMA in each Eppendorf tube after washing once with × SSC and twice with 0.2 × SSC
Place the particles on a slide glass and FIT with a fluorescence microscope.
The fluorescence from C was observed.
【0057】その結果、いずれのチューブに入っている
ビーズからも蛍光は観察されず、本条件(リンカーとし
てPEGを用いない場合)ではPMMAビーズ表面にD
NAの固定は不可能であった。As a result, no fluorescence was observed from the beads contained in any of the tubes, and under these conditions (when PEG was not used as a linker), DMA was observed on the PMMA bead surface.
It was impossible to fix NA.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の分析方法
によれば、核酸、蛋白質あるいは糖鎖などの生体高分子
が固定化された担体を再現性よく効率的に得ることがで
きる。該生体高分子固定化担体を用いて、検体中の核
酸、蛋白質あるいは糖鎖などの生体高分子の種類を簡便
に調べることができる。As described above, according to the analysis method of the present invention, a carrier on which a biopolymer such as a nucleic acid, a protein or a sugar chain is immobilized can be reproducibly and efficiently obtained. By using the biopolymer-immobilized carrier, the type of biopolymer such as nucleic acid, protein or sugar chain in a sample can be easily investigated.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/53 ZNA G01N 33/543 525E 33/543 525 33/566 33/566 37/00 102 37/00 102 C12N 15/00 A F Fターム(参考) 4B024 AA11 AA19 AA20 CA01 CA09 CA11 HA12 HA14 HA20 4B029 AA07 AA21 BB20 CC01 CC02 CC03 CC13 FA12 FA15 4B063 QA01 QA13 QQ42 QQ52 QR32 QR35 QR38 QR55 QR82 QR83 QS34 QS39 QX02 QX10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/53 ZNA G01N 33/543 525E 33/543 525 33/566 33/566 37/00 102 37/00 102 C12N 15/00 A F F term (reference) 4B024 AA11 AA19 AA20 CA01 CA09 CA11 HA12 HA14 HA20 4B029 AA07 AA21 BB20 CC01 CC02 CC03 CC13 FA12 FA15 4B063 QA01 QA13 QQ42 QQ52 QR32 QR35 QR38 QR55 QR10 QR83 QR02 QR83 QR02 QR83 QR02
Claims (6)
高分子に対し親和性のある分子の検出、同定をする分析
方法であって、担体表面には下記一般式(1)で表され
る構造単位を少なくとも1つ有するポリマーを有し、か
つ生体高分子には、当該ポリマーに親和性を有するリン
カーが付与されていることを特徴とする生体高分子固定
化担体を用いた分析方法。 【化1】 (R1〜R3はアルキル基、アリール基または水素原子
を表し、それぞれ同一であっても異なっていても良
い。)1. An analytical method for immobilizing a biopolymer on the surface of a carrier and detecting and identifying a molecule having an affinity for the biopolymer, wherein the surface of the carrier is represented by the following general formula (1). Analyzing method using a biopolymer-immobilized carrier, wherein the biopolymer has a polymer having at least one structural unit and a linker having an affinity for the polymer is attached to the biopolymer. . [Chemical 1] (R 1 to R 3 represent an alkyl group, an aryl group or a hydrogen atom, and may be the same or different.)
リアルキルエーテルを含む請求項1記載の分析方法。2. The analysis method according to claim 1, wherein the linker contains at least a polyalkyl ether as a structural element.
された生体高分子との間のハイブリダイゼーションによ
り、検体中に含まれる分子の検出・同定を行うことを特
徴とする請求項1記載の分析方法。3. A molecule contained in a sample is detected and identified by hybridization between a molecule contained in the sample and a biopolymer immobilized on a carrier. 1. The analysis method according to 1.
位を少なくとも1つ有するポリマーを有し、かつ生体高
分子には、当該ポリマーに親和性を有するリンカーが付
与され、担体表面とリンカーを介して、生体高分子を固
定化したことを特徴とする生体高分子固定化担体。4. A carrier surface comprising a polymer having at least one structural unit represented by the general formula (1), and a biopolymer having a linker having an affinity for the polymer, A biopolymer-immobilized carrier, wherein a biopolymer is immobilized via a linker and a linker.
子が固定された繊維状担体もしくは該繊維の束を含むも
のであることを特徴とする請求項4記載の生体高分子固
定化担体。5. The biopolymer-immobilized carrier according to claim 4, wherein the biopolymer-immobilized carrier comprises a fibrous carrier having a biopolymer immobilized on an end face thereof or a bundle of the fibers.
特徴とする請求項5記載の生体高分子固定化担体。6. The biopolymer-immobilized carrier according to claim 5, wherein the fibrous carrier has a light-transmitting property.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002049282A JP2003248000A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Analyzing method using carrier for immobilized biomacromolecule and carrier for immobilized biomacromolecule |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP (1) | JP2003248000A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005075997A1 (en) * | 2004-02-03 | 2007-10-11 | 旭化成株式会社 | Method for detecting a test substance using magnetic beads |
| US7611889B2 (en) | 2004-02-16 | 2009-11-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method for noncovalently immobilizing a biomolecule on a solid substrate and microarray produced according to the method |
| CN111304284A (en) * | 2020-03-06 | 2020-06-19 | 西南交通大学 | Method for rapidly detecting glucose by enzyme-polymer array coating microchip and application thereof |
-
2002
- 2002-02-26 JP JP2002049282A patent/JP2003248000A/en active Pending
Cited By (6)
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| JPWO2005075997A1 (en) * | 2004-02-03 | 2007-10-11 | 旭化成株式会社 | Method for detecting a test substance using magnetic beads |
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| CN111304284B (en) * | 2020-03-06 | 2023-05-05 | 西南交通大学 | A method for rapid detection of glucose on an enzyme-polymer array coated microchip and its application |
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