JP4595446B2 - 核酸増幅方法 - Google Patents
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Description
核酸増幅反応は従来、ポリプロピレン製やポリカーボネート製のサンプルチューブやガラス製容器で行われることが多かった。しかし効率的に核酸増幅反応を進める方法として、例えば酵素を用いた最も代表的な核酸増幅法であるPCR(Polymerase Chain Reaction;ポリメラーゼ連鎖反応)法の場合、マイクロ流体デバイスやキャピラリーを反応器に用いた、いわゆる「フロースルーPCR法」が報告されている(例えば、特許文献1および非特許文献1参照)。この方法は例えば図1に示したように、独立した複数のヒートブロックを各設定温度に調節し、これらを並べた上にマイクロ流体デバイスを密着させ、マイクロ流体デバイス内部の微細流路に反応液を流す方法である。
マイクロ流体デバイスの材質として、当初用いられていたのはガラス、あるいはガラスとシリコンゴムとを貼り合わせたものであった。しかし、これらのデバイス作製プロセスにはガラスの切削工程、高温高圧下で長時間かけてガラスを貼り合わせる工程、あるいはシリコンゴムの鋳型を作製する工程などが必要であり、手間やコストがかかっていた。更に、ガラスとシリコンゴムを貼り合わせたマイクロ流体デバイスは、その流路に高圧を加えるとガラスとシリコンゴムとがしばしば剥離してしまっていた。
ところでPCR法は、増幅しようとする核酸を含む試料として例えば血液、唾液、体細胞のような生体試料を供した場合など、試料由来の夾雑物が反応液中に混在すると反応が強く阻害されることが広く知られている。そのため一般的には、核酸を含む試料に対してフェノール・クロロホルム抽出法などの夾雑物除去処理を施して核酸を精製した後、これをテンプレートとしてPCRを行うという工程が採用されている。
該核酸精製工程を省略するため、生体試料そのままから直接、即ち夾雑物を多く含んだ反応系での核酸増幅を可能とする手法として、生体試料を含む反応液に界面活性剤またはアルブミン等を添加する核酸増幅法が提案されている(例えば、特許文献3および4参照)。しかしながら、該手法は主として生体試料由来の阻害因子に対してこれを抑制することを想定した手段であった。
本発明において「反応器」とは、例えばサンプルチューブ等の反応容器や、微細な流路を内部に有するデバイス、所謂、マイクロ流体デバイスなどの反応流路を有する反応機器など、化学反応や生化学反応を行うことのできる反応容器、反応器具、反応機器などを指す。このうち、迅速な核酸増幅が可能なフロースルーPCRに適した反応器として、マイクロ流体デバイスが挙げられる。
本発明におけるマイクロ流体デバイスとしては、マイクロ・フルイディック・デバイス、マイクロ・ファブリケイテッド・デバイス、ラボ・オン・チップ、又はマイクロ・トータル・アナリティカル・システム(μ−TAS)などと呼ばれるものが挙げられる。すなわちマイクロ流体デバイスは内部に微細な流路を有し、該流路内に流体が温度変化をうける機構、濃度調整される機構、化学反応をうける機構、流動の流速、流動の分岐、混合若しくは分離などの制御をうける機構、又は電気的、光学的な測定をうける機構等を有する化学、生化学反応用の反応機器を指す。
本発明の方法は反応液との接触面の少なくとも一部が活性エネルギー線硬化樹脂により構成されている反応器(以下、単に「反応器」と言うことがある)に対して有効であり、また酵素反応の反応成分との接触面の少なくとも一部が活性エネルギー線硬化樹脂により構成されたものであれば、接触面はもとより反応器の一部が活性エネルギー線硬化樹脂以外の材料により構成されたものに対しても有効である。活性エネルギー線硬化樹脂以外の材料としては、活性エネルギー線硬化樹脂以外の樹脂、金属、ガラス、セラミックなど従来公知のものであれば任意のものが挙げられる。ただし、本発明に用いる反応器が微細な流路を有するマイクロ流体デバイスの場合、酵素反応の反応成分との接触面、すなわち流路は活性エネルギー線硬化樹脂を用いて構成されたものに効果的である。活性エネルギー線硬化樹脂を用いることによりフォトリソグラフィー技術を用いて流路を形成することができるため微細な溝や流路を容易に成形でき、手間やコストを省くことができ、また流路デザインも都度容易に変更可能な利点を有効に利用することができるようになる。
本発明の方法が好ましく適用される活性エネルギー線硬化樹脂は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を、重合開始剤の存在下、あるいは非存在下で活性エネルギー線により硬化して得られる。
本発明で使用する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、公知慣用の重合性モノマーを使用することができるが、なかでも、重合性基を2個以上有する多官能モノマーを使用することが好ましい。重合性基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニルオキシ基、エポキシ基、アクリルアミド基、マレイミド基等が挙げられるが、中でも、反応性の高い(メタ)アクリロイル基、ビニルオキシ基や、光重合開始剤の不存在下でも硬化するマレイミド基などが好ましい態様として挙げられる。該重合性化合物は単独で、あるいは二種以上を混合して使用することができる。活性エネルギー線硬化性の組成物には、光重合開始剤、重合遅延剤、重合禁止剤などを添加してもよい。
照射する活性エネルギー線としては、紫外線、可視光線、赤外線、レーザー光線、放射光などの光線や、エックス線、ガンマ線、放射線などの電離放射線や、電子線、イオンビーム、ベータ線、重粒子線などの粒子線が挙げられる。これらの中でも、取り扱い性や硬化速度の面から紫外線及び可視光が好ましく、紫外線が特に好ましい。硬化速度を速め、硬化を完全に行う目的で、活性エネルギー線の照射を低酸素濃度雰囲気で行うことが好ましい。低酸素濃度雰囲気としては、窒素気流中、二酸化炭素気流中、アルゴン気流中、真空又は減圧雰囲気中が好ましい。
本発明の発明者らは、核酸増幅反応の成分が反応器の活性エネルギー線硬化樹脂により構成された部分と接することにより、核酸増幅反応に阻害が起こり、核酸が増幅しない、あるいは企図しない非特異的増幅が起こるなどの問題が生じることを見出した。
本発明において核酸増幅阻害抑制成分とは、反応器の活性エネルギー線硬化樹脂により構成された部分と核酸増幅反応成分が接することに起因する核酸増幅反応阻害を抑制することができる成分を指す。具体的には、界面活性剤、ポリペプチド及び多価アルコールが挙げられる。
既述したように、従来から核酸精製工程を省略するため、生体試料そのままから直接、すなわち夾雑物を多く含んだ反応系での核酸増幅を可能とする手法として界面活性剤又はアルブミンを添加して核酸増幅を行う方法が知られていた。しかしながら、これは血液等の動物体液中の蛋白質や糖、色素などの生体試料に起因する酵素阻害因子を抑制するものであって、活性エネルギー線硬化樹脂に起因する阻害因子との関連性は全くなかった。従って、活性エネルギー線硬化樹脂により構成された反応器で酵素反応を行った場合に酵素阻害が起こることを連想させるものではなく、さらに、このような反応器で酵素反応を行った場合に、界面活性剤やアルブミンが活性エネルギー線硬化樹脂に起因する酵素阻害因子に対して抑制効果があることを連想させるものでもなかった。
本発明において核酸増幅反応阻害抑制成分として用いることができるポリペプチドとしては、アルブミン、グロブリン、カゼイン、ゼラチンなどが挙げられ、このうちアルブミンが好ましく挙げられる。さらにアルブミンとしては特にその種類は限定されないが、例えばウシ血清アルブミン(以下、「BSA」ということがある)やラクトアルブミンやヒト血清アルブミンなどが好ましいものとして挙げられる。アルブミン含有率が高く、これを分解する酵素を含んでいないことから和光純薬社製「アルブミン プロテアーゼ不含(ウシ血清由来)」が好ましいものとして例示される。
また、ポリペプチドを反応液に先だって反応器に加える場合には、濃度が0.1質量%〜10質量%となるように溶媒に溶解して用いるのが好ましい。溶媒としては、水や緩衝液などが挙げられ、緩衝液としては例えばリン酸緩衝液、酢酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液などが挙げられる。ポリペプチドを加える量は、その方法、反応液の量、温度、マイクロ流体デバイスの場合にはさらに流速によっても影響を受けるため一概には言えないが、後から加える反応液と混ざったときその濃度が少なくとも0.01質量%、好ましくは0.01質量%〜5質量%となるよう調整することが好ましい。また、更に、ポリペプチドは下記多価アルコールや下記界面活性剤と併用することも可能である。
本発明において核酸増幅反応抑制成分として用いることができる多価アルコールとしては、グリセロール、エチレングリコール、プロパンジオールなどが挙げられ、このうちグリセロールが好ましく挙げられる。
また、多価アルコールを反応液に先だって反応器に加える場合には、濃度が5質量%〜50質量%となるように溶媒に溶解して用いるのが好ましい。溶媒としては、水や緩衝液などが挙げられ、緩衝液としては例えばリン酸緩衝液、酢酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液などが挙げられる。多価アルコールを加える量は、その方法、反応液の量、温度、マイクロ流体デバイスの場合にはさらに流速によっても影響を受けるため一概には言えないが、後から加える反応液と混ざったときその濃度が少なくとも5質量%、好ましくは5質量%〜30質量%となるよう調整することが好ましく、さらに10質量%〜20質量%となるよう調整することがもっとも好ましい。また、更に、多価アルコールは上記ポリペプチドや下記界面活性剤と併用することも可能である。
本発明において核酸増幅反応抑制成分として用いることができる界面活性剤としては特に限定されることなく挙げられるが、具体的には
ノニオン界面活性剤(例えばポリオキシエチレン(9)オクチルフェニルエーテル(IGEPAL CA−630)、ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(Triton X−100)、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、例えばポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(Tween 20)、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート(Tween 80)、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート等のポリオキシエチレンアルキルエステル類、例えばポリオキシエチレン(10)オレイルエーテル(Brij 97)、ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル、ポリオキシエチレン(23)ラウリルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、例えばオクタノイル−N−メチルグルカミド、ノナノイル−N−メチルグルカミド、デカノイル−N−メチルグルカミド等のメチルグルカミド誘導体、例えばn−オクチル−β−D−グルコシド等のアルキル糖誘導体等)、
アニオン界面活性剤(例えばラウリルベンゼンスルホン酸、デオキシコール酸、コール酸、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンドデシルサルフェイト(Tris DS)等)、
カチオン界面活性剤(例えばオクタデシルアミン酢酸塩,テトラデシルアミン酢酸塩、ステアリルアミン酢酸塩、ラウリルアミン酢酸塩、ラウリルジエタノールアミン酢酸塩等のアルキルアミン塩、例えば塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、メチル硫酸アリルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム、塩化オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ラウリルジメチルベンジルアンモニウム等の第4級アンモニウム塩、例えば塩化ラウリルピリジニウム、塩化ステアリルアミドメチルピリジニウム等のアルキルピリジニウム塩等)、
両性界面活性剤(例えば3−[(3−コラミドアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルホネイト、3−[(3−コラミドアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルホネイト等)、
天然の界面活性剤(例えばサポニン(大豆由来)、ジギトニン等)
などの界面活性剤が挙げられるが、反応時の酵素等への影響を考慮すると、中でもノニオン界面活性剤が好ましく挙げられる。これらは単独で用いても、適宜組み合わせて用いても何れでもよい。
また、界面活性剤を反応液に先だって反応器に加える場合は、別途適当な濃度となるように溶媒に溶解して用いる。すなわち、加える界面活性剤の濃度及び量は、その方法、反応液の量、温度、マイクロ流体デバイスの場合にはさらに流速によっても影響を受けるため一概には言えないが、後から加える反応液と混ざったときその濃度が少なくとも5質量%、好ましくは5質量%〜25質量%となるよう調整することが望ましい。溶媒としては、水や緩衝液などが挙げられ、緩衝液としては例えばリン酸緩衝液、酢酸緩衝液、トリス−塩酸緩衝液などが挙げられる。また、更に、界面活性剤は上記ポリペプチドや上記多価アルコールと併用することも可能である。
本発明の核酸増幅反応においてテンプレートとして用いる核酸としては、生体由来試料(動物由来(皮膚、毛髪、唾液、血液、尿、糞)、植物由来試料(根、茎、葉、種、果肉、花))および環境試料(土、水、空気)から抽出・精製されたもの、およびそれらをPCR法等にて一旦増幅したものを使用することが可能である。
増幅しようとする核酸が夾雑物を多く含む生体由来試料等中に存在する場合には、増幅反応に先立って、混在する夾雑物の除去を目的とした核酸精製処理を行う必要がある。具体的な精製方法としては、公知の方法がいずれも使用でき、例えば、フェノール/クロロホルム抽出ならびにエタノール沈殿法が挙げられる。更にイオン交換樹脂、ガラスビーズ等を使用したカラム、ガラスフィルターあるいはタンパク質凝集作用を有する試薬を使用して精製度を上げることができる。より夾雑物濃度を低減するため、複数の方法を同時にまたは順次行うことができる。
いずれの試料の場合にも代表的な夾雑物としてはタンパク質が挙げられ、本発明の核酸増幅反応に供する反応液中に含まれる夾雑物が、タンパク質濃度を測定した場合に0.5mg/ml以下に抑制されていることが好ましい。ただし、本発明に用いる核酸増幅阻害抑制成分がポリペプチドの場合には、該ポリペプチド自身もタンパク質であるので、ポリペプチドのみを除いた反応液中、又はポリペプチドのみを添加する前の反応液中におけるタンパク質濃度が0.5mg/ml以下に抑制されていることが好ましい。
本発明の核酸増幅反応としては、PCR法あるいはその変法、転写や逆転写を利用する増幅法など原理の異なる他の各種核酸増幅法など酵素を使った公知慣用のいずれの核酸増幅反応であっても良い。例えば、核酸(テンプレート)、プライマー、ポリメラーゼ、デオキシヌクレオチド三リン酸及び緩衝液を用いた通常のPCR法の他に、Nested PCR法、インバースPCR法、AP−PCR法、RACE法、degenerate PCR法などの各種PCRの応用法や、LAMP法、ICAN法、LCR法、gapLCR法、SDA法、Qβ replicase amplification法、TAS法、3SR法、NASBA法、TMA法等が挙げられる。
(マイクロ流体デバイス1の作製)
以下の操作によりマイクロ流体デバイスを作製した。その断面模式図を図2に示す。上面からの外観は図1を参照。
平均分子量2000の3官能ウレタンアクリレートオリゴマー(大日本インキ化学工業株式会社製の「ユニディックV−4263」)80質量部、及び1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(第一工業製薬株式会社製の「ニューフロンティアHDDA」)を20質量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製の「イルガキュア184」)5質量部を均一に混合して組成物(i)を調製した。
活性エネルギー線硬化性化合物として、「ユニディックV−4263」を60質量部、「ニューフロンティアHDDA」40質量部、光重合開始剤として「イルガキュア184」5質量部、及び重合遅延剤として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(関東化学株式会社製)0.5質量部を均一に混合して組成物(ii)を調製した。
下基材(7)としてポリアクリレート製の板(12cm×3cm×1mm;三菱レイヨン社製の「アクリライトL 000番」)を用い、これに2000rpm、50秒間条件のスピンコーターにて組成物(i)を塗布した。下記紫外線ランプ1により紫外線を3秒照射してこれを半硬化させ、厚さ10μmの塗膜(8)を形成した。
塗膜(8)の上に、500rpm、30秒間のスピンコーターにて組成物(ii)を塗工し、該組成物(ii)の未硬化塗膜を形成した。流路形成部を黒色で描画したフォトマスクを通して下記紫外線ランプ2による紫外線照射を120秒間行い、組成物(ii)からなる厚さ80μmの半硬化塗膜(9)を形成した。非照射部分の未硬化の組成物(ii)をエタノールで除去して、塗膜(8)が底面に露出した幅200μmの凹部状の塗膜(9)を形成した。
組成物(i)を、一時的な支持体である12cm×5cm×30μmのポリプロピレンフィルム(二村化学工業社製の「二軸延伸ポリプロピレンフィルム「太閤」FOR 30番」)のコロナ放電処理された面上に、127μmのバーコーターにて塗工した。該組成物(i)の未硬化塗膜に、紫外線ランプ1により紫外線を3秒照射し、半硬化塗膜(10)を形成した。これを蓋として前記凹部状塗膜(9)に張り合わせ、紫外線ランプ1により、紫外線を40秒間照射して完全に硬化させ、流路(11)を形成した。その後、不要となったポリプロピレンフィルムを剥離し、除去した。
この後、前記工程において凹部に張り合わせ完全に硬化した塗膜(10)上に組成物(i)を塗布して塗膜(12)を形成し、さらにその上に上基材(13)として、下基材(7)と同じポリアクリレート製の板(三菱レイヨン社製の「アクリライトL 000番」)を重ね合わせ、紫外線ランプ1により塗膜全面に紫外線を40秒間照射し、塗膜(12)を硬化させた。これにより塗膜(10)上に塗膜(12)および上基板(13)が接着一体化された。
3000Wメタルハライドランプを光源とするアイグラフィックス株式会社製のUE031−353CHC型UV照射装置を用い、365nmにおける紫外線強度が40mW/cm2の紫外線を室温、窒素雰囲気中で照射した。
250W高圧水銀ランプを光源とするウシオ電機株式会社製のマルチライト250Wシリーズ露光装置用光源ユニットを用い、365nmにおける紫外線強度が50mW/cm2の紫外線を室温、窒素雰囲気中で照射した。
(マイクロ流体デバイス2の作製)
1,6−ヘキサンジオールジアクリレートの変わりにノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート(第一工業製薬株式会社製の「N−177E」)を使用した以外は作製例1と同様の方法にてマイクロ流体デバイスを作製した。
(核酸増幅反応(PCR)液の調製)
DNAポリメラーゼとしてジーンタック(株式会社ニッポンジーン製)を使用し、PCR用緩衝液、dNTP混合液は該酵素に添付のものを使用した(以下同様)。
10μlのPCR用緩衝液(10倍濃縮)、8μlのdNTP混合液(dATP、dGTP、dCTP、dTTP 各2.5mM)、5μlのプライマー(1)(primer (1))(10μM;配列番号1)、5μlのプライマー(2)(primer (2))(10μM;配列番号2)、0.5μlのジーンタック(5ユニット/μl)、テンプレートとして1μlのras Mutant Set c−Ki−ras codon12 Gly(1ng;タカラバイオ株式会社製;配列番号3)、さらに滅菌水を加えて100μlとし、核酸増幅反応液(1)を調製した。なお、前記ras Mutant Set c−Ki−ras codon12 Gly(1ng;タカラバイオ株式会社製;配列番号3)のタンパク質濃度を後述の参考例2により測定したところ0.0mg/mlであった。
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/グリセロール)
調製例1と同様の方法で核酸増幅反応液(2)を準備した。ただし、反応液中にグリセロールを20質量%となるように添加した。
(調製例3)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/Triton X−100)
まず初めに、界面活性剤としてポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「Triton X−100」)に水を加え25質量%の界面活性剤含有水溶液を調製した。
次に、4μlのPCR用緩衝液(10倍濃縮)、3.2μlのdNTP混合液(dATP、dGTP、dCTP、dTTP 各2.5mM)、2μlのプライマー(3)(primer (3))(10μM;配列番号4)、2μlのプライマー(4)(primer (4))(10μM;配列番号5)、0.2μlのジーンタック(5ユニット/μl)、テンプレートとして1μlのras Mutant Set c−Ki−ras codon12 Gly(1ng;タカラバイオ株式会社製;配列番号3)、8μlの前記界面活性剤含有水溶液を混合し、さらに滅菌水を加えて全体を40μlとし、核酸増幅反応液(3)を調製した。
(調製例4)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/Tween 20)
界面活性剤ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「Triton X−100」)の代わりにポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(ICN社製の「Tween 20」)を用いた以外は調製例3と同様の方法で核酸増幅反応液(4)を準備した。
(調製例5)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/Tween 80)
界面活性剤ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「Triton X−100」)の代わりにポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート(ICN社製の「Tween 80」)を用いた以外は調製例3と同様の方法で核酸増幅反応液(5)を準備した。
(調製例6)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/Brij 97)
界面活性剤ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「Triton X−100」)の代わりにポリオキシエチレン(10)オレイルエーテル(SIGMA社製の「Brij 97」)を用いた以外は調製例3と同様の方法で核酸増幅反応液(6)を準備した。
(調製例7)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製/IGEPAL CA−630)
界面活性剤ポリオキシエチレン(10)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「Triton X−100」)の代わりにポリオキシエチレン(9)オクチルフェニルエーテル(ICN社製の「IGEPAL CA−630」)を用いた以外は調製例3と同様の方法で核酸増幅反応液(7)を準備した。
(調製例8)
(核酸増幅反応(Cell direct PCR)液の調製/Tween 80)
調製例5と同様の方法で核酸増幅反応液(8)を準備した。ただし、ras Mutant Set c−Ki−ras codon12 Glyの代わりに5μlの細胞懸濁液を用いた。細胞懸濁液は頬の内側から掻き取ったヒト頬粘膜細胞を蒸留水で洗浄し遠心分離で回収した後、再び蒸留水に懸濁して調製した。なお、前記細胞懸濁液のタンパク質濃度を後述の参考例2により測定したところ1.0mg/mlであった。
(調製例9)
(核酸増幅反応(PCR)液の調製)
プライマー(1)(primer (1))(10μM;配列番号1)、及びプライマー(2)(primer (2))(10μM;配列番号2)の代わりにプライマー(3)(primer (3))(10μM;配列番号4)、及びプライマー(4)(primer (4))(10μM;配列番号5)を用いた以外は調製例1と同様の方法で核酸増幅反応液(9)を準備した。
(マイクロ流体デバイス1/BSA前処理/PCR)
作製例1で作製したマイクロ流体デバイスの流路に5質量%のBSA水溶液を満たし、約1時間室温に放置した。その後、流路に水を2ml流して洗浄した。
このBSA前処理デバイスを3つのヒートブロックから成るヒーター上に、図1に示す位置に固定した。ヒートブロック(A)を90℃、ヒートブロック(B)を72℃、ヒートブロック(C)を55℃に設定した。
調製例1で調製した核酸増幅反応液(1)25μlをデバイスの開口部(入口)に注入し、さらに該開口部にマイクロシリンジポンプ(kdScientific社製 IC3200)を接続し、5μl/分にて送液した。これにより、該核酸増幅反応液はヒートブロック(A)、(B)、(C)、(B)、(A)、(B)、(C)・・・という順序でその上を通過し、その過程で核酸増幅の酵素反応が起こった。
反応の結果、核酸が増幅されたことを常法に従いアガロースゲル電気泳動によって検証した。目的とするバンドが検出され(図3)、よって該マイクロ流体デバイスを用いた核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(マイクロ流体デバイス2/グリセロール添加/PCR)
作製例2で作製したマイクロ流体デバイス2を3つの金属ブロックから成るヒーター上に、図1に示す位置に固定した。ヒートブロック(A)を90℃、ヒートブロック(B)を72℃、ヒートブロック(C)を55℃に設定した。
調製例2で調製した核酸増幅反応液(2)25μlをデバイスの開口部(入口)に注入し、さらに該開口部にマイクロシリンジポンプ(kdScientific社製 IC3200)を接続し、5μl/分にて送液した。これにより、該核酸増幅反応液はヒートブロック(A)、(B)、(C)、(B)、(A)、(B)、(C)・・・という順序でその上を通過し、その過程で核酸増幅の酵素反応が起こった。
反応の結果、核酸が増幅されたことを常法に従いアガロースゲル電気泳動によって検証した。目的とするバンドが検出され(図4)、よって該マイクロ流体デバイスを用いた核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(マイクロ流体デバイス1/Triton X−100/PCR)
作製例1で作製したマイクロ流体デバイス1を3つのヒートブロックから成るヒーター上に、図1に示す位置に固定した。ヒートブロック(A)を90℃、ヒートブロック(B)を72℃、ヒートブロック(C)を55℃に設定した。
調製例3で調製した核酸増幅反応液(3)40μlをデバイスの開口部(入口)に注入し、さらに該開口部にマイクロシリンジポンプ(kdScientific社製 IC3200)を接続し、5μl/分にて送液した。これにより、該核酸増幅反応液はヒートブロック(A)、(B)、(C)、(B)、(A)、(B)、(C)・・・という順序でその上を通過し、その過程で核酸増幅の酵素反応が起こった。
反応の結果、核酸が増幅されたことを常法に従いアガロースゲル電気泳動によって検証した。目的とするバンドが検出され(図5)、核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(実施例4)
(マイクロ流体デバイス1/Tween 20/PCR)
実施例3と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例4で調製した核酸増幅反応液(4)を用いた。その結果、目的とするバンドが検出され(図6)、核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(実施例5)
(マイクロ流体デバイス1/Tween 80/PCR)
実施例3と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例5で調製した核酸増幅反応液(5)を用いた。その結果、目的とするバンドが検出され(図7)、核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(実施例6)
(マイクロ流体デバイス1/Brij 97/PCR)
実施例3と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例6で調製した核酸増幅反応液(6)を用いた。その結果、目的とするバンドが検出され(図8)、核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(実施例7)
(マイクロ流体デバイス1/IGEPAL CA−630/PCR)
実施例3と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例7で調製した核酸増幅反応液(7)を用いた。その結果、目的とするバンドが検出され(図9)、核酸増幅反応が正常に進行したことが確認された。
(マイクロ流体デバイス1/酵素阻害抑制成分未処理/PCR)
作製例1で作製したマイクロ流体デバイス1を3つのヒートブロックから成るヒーター上に、図1に示す位置に固定した。ヒートブロック(A)を90℃、ヒートブロック(B)を72℃、ヒートブロック(C)を55℃に設定した。
調製例1で調製した核酸増幅反応液(1)25μlをデバイスの開口部(入口)に注入し、さらに該開口部にマイクロシリンジポンプ(kdScientific社製 IC3200)を接続し、5μl/分にて送液した。これにより、該核酸増幅反応液はヒートブロック(A)、(B)、(C)、(B)、(A)、(B)、(C)・・・という順序でその上を通過した。
反応の結果、核酸が増幅されたか否かを常法に従いアガロースゲル電気泳動によって調べた。バンドは全く検出されず(図10)、核酸増幅反応が進行しなかったことが判明した。
(マイクロ流体デバイス2/酵素阻害抑制成分未処理/PCR)
作製例2で作製したマイクロ流体デバイス2と調製例1で調整した核酸増幅反応液(1)25μlとを用い、比較例1と同様の方法にてPCR及びその結果解析を行った。バンドは検出されたものの、その分子量は目的とするものとは異なり(図11)、正常な核酸増幅反応が進行しなかったことが判明した。
(マイクロ流体デバイス1/酵素阻害抑制成分未処理/PCR)
比較例1と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例9で調製した核酸増幅反応液(9)を用いた。その結果、バンドは全く検出されず(図12)、核酸増幅反応が進行しなかったことが判明した。
(比較例4)
(マイクロ流体デバイス1/Tween 80/PCR(Cell direct))
実施例3と同様にして核酸増幅反応を行った。ただし、核酸増幅反応液は調製例8で調製した核酸増幅反応液(8)を用いた。その結果、特異的増幅(107bp)を示すバンドは検出されず(図13)、核酸増幅反応が進行しなかったことが判明した。
(ガラス製マイクロ流体デバイス/酵素阻害抑制成分未処理/PCR)
常法に従って作製したガラス製マイクロ流体デバイス、及び調製例9で調製した核酸増幅反応液(9)25μlを用いた以外は比較例1と同様にして核酸増幅反応を行った。増幅の有無をアガロースゲル電気泳動によって解析した結果、目的とするバンドが検出された(図14)。これにより、ガラス製マイクロ流体デバイスを用いた場合には、阻害物質漏出などに起因する反応阻害問題は起きず、正常に反応が進行することが確認された。
(参考例2)
(タンパク質濃度測定)
日本バイオラッドラボラトリーズ社製Bio−Rad Protein Assayを使用して測定した。測定手順は、該キット商品に添付されている説明書4〜6頁(Section2 Instructions 2.1〜2.3)を参考にした。
調製例1記載のras Mutant Set c−Ki−ras codon12 Gly溶液(試料A)は蒸留水で3倍希釈し(試料B)、Microassay Procedureを参考に測定した。即ち、
1.サンプルチューブに試料B20μlとBio−Rad Protein Assay液(薬液A)5μlを加え、撹拌した。
2.室温にて約10分間インキュベートした後、その一部を取って分光光度計にて595nmの吸収を測定した。
3.同様の操作で予め作成した検量線(標準物質として牛血清アルブミンを使用)を基に試料Bのタンパク質濃度を算出した。これを3倍し、試料Aの値とした。
その結果、試料Aのタンパク質濃度は0.0mg/mlと判明した。
調製例7記載の細胞懸濁液(試料C)は蒸留水で3倍希釈し(試料D)、Standard Procedureで測定した。即ち、
1.Bio−Rad Protein Assay液(薬液A)を蒸留水で5倍希釈し、ろ紙(Whatman#1)で濾過した(薬液B)。
2.試験管に前記試料D100μlと前記薬液B5mlを加え、撹拌した。
3.室温にて約10分間インキュベートした後、その一部を取って分光光度計にて595nmの吸収を測定した。
4.同様の操作で予め作成した検量線(標準物質として牛血清アルブミンを使用)を基に試料Dのタンパク質濃度を算出した。これを3倍し、試料Cの値とした。
その結果、試料Cのタンパク質濃度は1.0mg/mlと判明した。
2 伸長反応温度に設定したヒートブロック
3 アニーリング温度に設定したヒートブロック
4 マイクロ流体デバイス
5,6 開口部(入口、出口)
7 下基材
8,9,10,12 塗膜
11 流路
13 上基材
Claims (1)
- 反応液との接触面の少なくとも一部が活性エネルギー線硬化樹脂により構成されている反応器を用いて酵素の存在下で核酸を増幅する方法であって、核酸増幅阻害抑制成分としてウシ血清アルブミン、界面活性剤又はグリセロールの少なくとも一つを反応器に加える工程を含む核酸増幅方法であって、
前記反応液が、予め核酸精製処理を施しテンプレートとして利用可能な核酸を含む反応液であることを特徴とする核酸増幅方法。
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