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JP4635532B2 - Biomolecule analysis and recovery method - Google Patents
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JP4635532B2 - Biomolecule analysis and recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、核酸、タンパク質等の生体分子の分析および回収方法に関する。   The present invention relates to a method for analyzing and recovering biomolecules such as nucleic acids and proteins.

DNAチップ(DNAマイクロアレイ)やプロテインチップ等のアレイチップをツールとして、生体分子を網羅的、包括的に分析する方法が多用されている。これらは、生体分子の本来有する選択的な結合特異性を利用するバインディングアッセイであり、位置情報を信号の種類情報とする多項目同時分析の手法である(特許文献1等参照)。   A method of comprehensively and comprehensively analyzing biomolecules using an array chip such as a DNA chip (DNA microarray) or a protein chip as a tool is often used. These are binding assays that utilize the selective binding specificity inherent to biomolecules, and are multi-item simultaneous analysis techniques that use position information as signal type information (see Patent Document 1, etc.).

特表平3−505157号Special table hei 3-505157

しかし、このような方法では、一旦アレイチップにバインディングされた試料を回収することはできない。例えば、試料を、アレイチップにより定性分析した後、他の分析(例えば定量分析)に用いたい場合や、他のアプリケーションに用いたい場合がある。従来のように、試料を回収できないのでは、これらの要求に答えられない。重要なタンパク質は、量が少ないものが多く、特に不都合となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アレイチップ等によるバインディングアッセイ後、試料を回収できるようにすることにある。
However, with such a method, the sample once bound to the array chip cannot be collected. For example, after a sample is qualitatively analyzed with an array chip, it may be desired to use it for other analysis (for example, quantitative analysis) or for other applications. If the sample cannot be collected as in the past, these requests cannot be answered. Many important proteins are particularly inconvenient because they are small in quantity.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable a sample to be collected after a binding assay using an array chip or the like.

上記課題を解決すべく請求項1に係る発明によれば、特定の条件で開裂する開裂部位を有し、担体表面に結合されるリンカー分子に対して、分析対象となる有機分子である標的分子が結合されるプローブ分子を結合するステップと、前記プローブ分子に前記標的分子が結合された状態で前記開裂部位を開裂させるステップと、前記開裂により前記プローブ分子に結合された標的分子を回収するステップと、を有することを特徴とする分析方法が提供される。
According to the invention according to claim 1 to solve the above-mentioned problem, a target molecule that is an organic molecule to be analyzed with respect to a linker molecule that has a cleavage site that is cleaved under a specific condition and is bound to a carrier surface Binding a probe molecule to which is bound, cleaving the cleavage site in a state in which the target molecule is bound to the probe molecule, and recovering the target molecule bound to the probe molecule by the cleavage And an analysis method characterized by comprising:

また、請求項2に係る発明によれば、前記開裂は、光の照射により開裂させることを特徴とする請求項1に記載の分析方法が提供される。
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 2, the said cleavage is made by light irradiation, The analysis method of Claim 1 characterized by the above-mentioned is provided.

また、請求項3に係る発明によれば、前記照射される光は紫外線であることを特徴とする請求項2に記載の分析方法が提供される。
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 3, the said irradiated light is an ultraviolet-ray, The analysis method of Claim 2 characterized by the above-mentioned is provided.

また、請求項4に係る発明によれば、前記標的分子に対し蛍光色素による標識をすることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の分析方法が提供される。
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 4, it labels with the fluorescent dye with respect to the said target molecule, The analysis method of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned is provided.

また、請求項5に係る発明によれば、前記標的分子が結合されるプローブ分子は、前記標的分子を標識した蛍光色素とは異なる蛍光色素により標識がなされ、前記プローブ分子が結合された前記標的分子を回収した後、前記標的分子の蛍光色素と前記プローブ分子の蛍光色素を検出することを特徴とする請求項4に記載の分析方法が提供される。
According to the invention of claim 5, the probe molecule to which the target molecule is bound is labeled with a fluorescent dye different from the fluorescent dye that labels the target molecule, and the target to which the probe molecule is bound 5. The analysis method according to claim 4, wherein after the molecule is recovered, the fluorescent dye of the target molecule and the fluorescent dye of the probe molecule are detected.

また、請求項6に係る発明によれば、前記蛍光色素の蛍光強度を測定することを特徴とする請求項4または5に記載の分析方法が提供される。
Moreover, according to the invention which concerns on Claim 6, the fluorescence intensity of the said fluorescent pigment | dye is measured, The analysis method of Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned is provided.

また、請求項7に係る発明によれば、前記担体に結合されたリンカー分子は、前記開裂する条件が異なる複数の種類のリンカー分子であり、開裂条件を変えることで、選択的に前記リンカー分子を開裂させ、所望の標的分子を回収することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の分析方法が提供される。
According to the invention of claim 7, the linker molecule bonded to the carrier is a plurality of types of linker molecules having different cleavage conditions, and the linker molecule is selectively changed by changing the cleavage conditions. The analytical method according to any one of claims 1 to 6, wherein the desired target molecule is recovered.

また、請求項8に係る発明によれば、前記リンカー分子は前記担体表面に結合された後に前記プローブ分子を結合させ、次に前記プローブ分子に対して前記標的分子結合させ、その後、前記担体表面に結合された前記リンカー分子を開裂させることで、前記標的分子を回収することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の分析方法が提供される。
また、請求項9に係る発明によれば、前記標的分子が結合可能なプローブ分子は、前記プローブ分子を含む溶液の状態で用意され、この溶液と前記プローブ分子とを結びつけるリンカー分子を含む溶液とが混合された混合溶液を調整し、前記混合溶液を前記担体表面に滴下し、前記プローブ分子が結合されたリンカー分子を前記担体表面に結合させ、前記担体表面に固定化されたリンカー分子に結合された前記プローブ分子に前記標的分子を結合させ、前記担体表面に結合された前記リンカー分子を開裂させることで、前記標的分子を回収することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の分析方法が提供される。
According to the invention of claim 8, the linker molecule is bonded to the surface of the carrier, and then the probe molecule is bonded, and then the target molecule is bonded to the probe molecule, and then the surface of the carrier The analysis method according to any one of claims 1 to 7, wherein the target molecule is recovered by cleaving the linker molecule bound to the protein.
Further, according to the invention according to claim 9, the probe molecule to which the target molecule can bind is prepared in a state of a solution containing the probe molecule, and a solution containing a linker molecule that links the solution to the probe molecule; Is prepared, and the mixed solution is dropped on the surface of the carrier, and the linker molecule to which the probe molecule is bound is bound to the surface of the carrier and bound to the linker molecule immobilized on the surface of the carrier. The target molecule is collected by binding the target molecule to the probe molecule thus formed and cleaving the linker molecule bound to the surface of the carrier. Is provided.

本発明によれば、アレイチップ等によりバインディングされた試料を回収する技術が提供される。   According to the present invention, a technique for collecting a sample bound by an array chip or the like is provided.

以下に、本発明の分析方法の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the analysis method of the present invention will be described.

<第一の実施形態> 図1は、第一の実施形態にかかる分析方法について説明するための図であり、アレイチップの基板表面の拡大模式図である。図示するように、本実施形態の分析方法は、下記のステップからなる。   First Embodiment FIG. 1 is a diagram for explaining an analysis method according to a first embodiment, and is an enlarged schematic diagram of a substrate surface of an array chip. As shown in the figure, the analysis method of this embodiment includes the following steps.

(1)基板100の表面に、基板100とプローブ分子300とを結びつけるリンカー分子200を固定化するステップ
(2)リンカー分子200に、プローブ核酸や抗体等のプローブ分子300を固定化するステップ
(3)プローブ分子300に、標識化DNAやタンパク質等の標的分子(評価対象分子)400の結合を試みるステップ
(4)リンカー分子200を開裂させることにより、標的分子400を回収するステップ
以下、それぞれのステップについて詳細に説明する。
(1) A step of immobilizing the linker molecule 200 that binds the substrate 100 and the probe molecule 300 to the surface of the substrate 100 (2) A step of immobilizing the probe molecule 300 such as a probe nucleic acid or an antibody to the linker molecule 200 (3 ) Step of attempting to bind the target molecule (evaluation target molecule) 400 such as labeled DNA or protein to the probe molecule 300 (4) Step of recovering the target molecule 400 by cleaving the linker molecule 200 Will be described in detail.

<ステップ(1)> まず、基板100の表面に、基板100とプローブ分子300とを結びつけるリンカー分子200を固定化するステップについて説明する。   <Step (1)> First, the step of immobilizing the linker molecule 200 that binds the substrate 100 and the probe molecule 300 to the surface of the substrate 100 will be described.

担体となる基板100としては、ガラス、シリカ(SiO)、シリコンウエハ、アルミナ(Al)、タルク、クレー、アルミニウム、鉄、マイカ、アスベスト、酸化チタン、酸化鉄、石英等が挙げられる。これらの中でも、ガラス、シリコンウエハ等の表面にシラノール基を有するものが好ましい。なお、シリコンウエハは、自然酸化膜が形成されていればシラノール基を表面に有するが、熱酸化処理することにより、表面にシラノール基を形成させることもできる。また、窒化珪素膜を表面に有するシリコンウエハを用いることもできる。 Examples of the substrate 100 serving as a carrier include glass, silica (SiO 2 ), silicon wafer, alumina (Al 2 O 3 ), talc, clay, aluminum, iron, mica, asbestos, titanium oxide, iron oxide, and quartz. . Among these, those having a silanol group on the surface of glass, silicon wafer or the like are preferable. The silicon wafer has a silanol group on the surface as long as a natural oxide film is formed, but it can also be formed on the surface by thermal oxidation treatment. A silicon wafer having a silicon nitride film on the surface can also be used.

また、担体の形状は、板状に限られず、用途に応じて適宜選択できる。例えば、シート状、ハニカム状、ファイバー状、ビーズ状、粉状等であってもよい。   Further, the shape of the carrier is not limited to a plate shape, and can be appropriately selected depending on the application. For example, a sheet shape, a honeycomb shape, a fiber shape, a bead shape, a powder shape, and the like may be used.

リンカー分子200は、基板100とプローブ分子300とに結合可能であり、かつ、光照射や特定の化合物を作用させることにより、開裂するものであればよい。すなわち、リンカー分子200は、その分子構造として、基板100との結合部210と、開裂可能な架橋部220と、有機分子であるプローブ分子300との結合部230とを有するものであればよい。   The linker molecule 200 only needs to be capable of binding to the substrate 100 and the probe molecule 300 and can be cleaved by light irradiation or the action of a specific compound. That is, the linker molecule 200 may have any molecular structure including a binding portion 210 with the substrate 100, a cleavable cross-linking portion 220, and a binding portion 230 with the probe molecule 300 that is an organic molecule.

このようなリンカー分子200において、基板100との結合部210となりうる官能基としては、シラノール基と反応するトリメトキシシリル基、トリクロロシリル基等が挙げられる。   In such a linker molecule 200, examples of the functional group that can be the bonding portion 210 with the substrate 100 include a trimethoxysilyl group and a trichlorosilyl group that react with a silanol group.

プローブ分子300との結合部230となりうる官能基としては、アミノ基と反応性が高いスクシンイミジル基等の活性エステル基等、チオール基と反応性が高いマレイミド基等が挙げられる。   Examples of the functional group that can serve as the bonding part 230 with the probe molecule 300 include an active ester group such as a succinimidyl group highly reactive with an amino group and a maleimide group highly reactive with a thiol group.

リンカー分子200の開裂可能な部位220の官能基としては、光照射で開裂する官能基として、ニトロベンジルエステル基、ニトロベンジルエーテル基、ニトロベンジルチオエーテル基、ニトロベンジルカルバモイル基等が挙げられる。   Examples of the functional group of the cleavable portion 220 of the linker molecule 200 include a nitrobenzyl ester group, a nitrobenzyl ether group, a nitrobenzyl thioether group, and a nitrobenzyl carbamoyl group as functional groups that are cleaved by light irradiation.

また、他の開裂可能な官能基としては、
ジスルフィド基(―S−S−:例えば、2−メルカプトエタノール、ジチオレイトール等の還元剤(10〜100mM)の存在下、pH7〜9、25〜37℃、5〜30分で開裂。)、
グリコール基(−CH(OH)−CH(OH)−:例えば、15mM NaIOとともに、pH7.5で25℃、4〜5時間保持することで開裂。)、
アゾ基(−N=N−:例えば、0.1M Naとともに、0.1M NaHCO(pH8.0)−0.15M NaCl中、室温で25分保持することで開裂。)、
スルホン基(−SO−:例えば、0.1M NaHPO−トリス緩衝液(pH11.6)−6M尿素―0.1%SDS−2mM ジチオトレイトール中、37℃で2時間保持することで開裂。)、
エステル(−CO−:1M ヒドロキシルアミンを用い、50mM、トリス緩衝液(pH7.5〜8.5)−25mM CaCl−1mMベンズアミン中、25〜37℃で3〜5時間保持することで開裂。)、
オルトエステル(pH6.4で1〜3時間保持することで開裂。)等が挙げられる。
As other cleavable functional groups,
A disulfide group (-SS-: for example, cleavage in the presence of a reducing agent (10-100 mM) such as 2-mercaptoethanol, dithioleitol, pH 7-9, 25-37 ° C., 5-30 minutes).
Glycol group (-CH (OH) -CH (OH)-: for example, cleavage with 15 mM NaIO 4 at pH 7.5 at 25 ° C for 4-5 hours),
An azo group (-N = N-: For example, with 0.1M Na 2 S 2 O 4, in 0.1M NaHCO 3 (pH8.0) -0.15M NaCl , cleaved by holding at room temperature for 25 minutes.) ,
Sulfone group (-SO 2 -: For example, 0.1 M Na 2 HPO 4 - Tris buffer (pH11.6) -6M -0.1% SDS- 2mM in dithiothreitol urea to 2 hours at 37 ° C. Cleavage at).
Cleavage by holding at 25-37 ° C. for 3-5 hours in 50 mM Tris buffer (pH 7.5-8.5) -25 mM CaCl 2 -1 mM benzamine using ester (—CO 2 —: 1 M hydroxylamine) ),
Orthoester (cleaved by holding at pH 6.4 for 1 to 3 hours) and the like.

リンカー分子200の固定化方法は、基板100の種類や固定化するリンカー分子200の種類により異なる。なお、一段階でリンカー分子200を固定化してもよいし、複数段階で固定化してもよい。   The immobilization method of the linker molecule 200 differs depending on the type of the substrate 100 and the type of the linker molecule 200 to be immobilized. The linker molecule 200 may be immobilized in one step, or may be immobilized in a plurality of steps.

例えば、表面にシラノール基を有する基板に、アミノ基と反応性が高いスクシンイミジル基を有しかつ光照射により開裂するニトロベンジルチオエーテル基を有するリンカー分子を固定化する場合、以下のようにして行う。   For example, when a linker molecule having a succinimidyl group highly reactive with an amino group and having a nitrobenzylthioether group that is cleaved by light irradiation is immobilized on a substrate having a silanol group on the surface, the procedure is as follows.

まず、シラノール基を表面に有する基板(例えば、ガラス基板)に、メルカプトメチルジメチルエトキシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のチオ−ル基を有するシランカップリング剤にて、基板表面にチオール基を形成させる。   First, a thiol group is formed on the substrate surface with a silane coupling agent having a thiol group such as mercaptomethyldimethylethoxylane or 3-mercaptopropyltrimethoxysilane on a substrate having a silanol group on the surface (for example, a glass substrate). To form.

次に、チオール基と反応性の高い2−ニトロベンジルブロマイド基を有するスクシンイミジル−4−ブロモメチル−3−ニトロベンゾエート(BNBA−Osu)を作用させて、表面にスクシンイミジル基を形成させる。または、シランカップリング剤とBNBA−Osuを反応させた後、生成物を基板表面に作用させる。   Next, succinimidyl-4-bromomethyl-3-nitrobenzoate (BNBA-Osu) having a 2-nitrobenzyl bromide group highly reactive with a thiol group is allowed to act to form a succinimidyl group on the surface. Alternatively, after the silane coupling agent and BNBA-Osu are reacted, the product is allowed to act on the substrate surface.

なお、BNBA−Osuのほかに、スクシンイミジル−4−(4−ブロモメチル−3−ニトロベンジル)アミノブチレート(BNBAC3−Osu)、スルホスクシンイミジル−4−(4−ブロモメチル−3−ニトロベンジル)アミノブチレートのナトリウム塩(BNBAC3sulfo−Osu)、スクシンイミジル−6−(4−ブロモメチル−3−ニトロベンジル)アミノヘキサノエート(BNBAC5−Osu)、スルホスクシンイミジル−6−(4−ブロモメチル−3−ニトロベンジル)アミノヘキサノエートのナトリウム塩(BNBAC5sulfo−Osu)等を用いることもできる。   In addition to BNBA-Osu, succinimidyl-4- (4-bromomethyl-3-nitrobenzyl) aminobutyrate (BNBAC3-Osu), sulfosuccinimidyl-4- (4-bromomethyl-3-nitrobenzyl) Aminobutyrate sodium salt (BNBAC3sulfo-Osu), succinimidyl-6- (4-bromomethyl-3-nitrobenzyl) aminohexanoate (BNBAC5-Osu), sulfosuccinimidyl-6- (4-bromomethyl-3) -Nitrobenzyl) Aminohexanoate sodium salt (BNBAC5sulfo-Osu) and the like can also be used.

なお、開裂条件が異なる複数種類のリンカー分子を固定化するようにしてもよい。こうすれば、回収時、リンカー分子の開裂条件を変えることで、選択的にリンカー分子を開裂させて、選択的に標的分子を回収することができるようになる。   A plurality of types of linker molecules having different cleavage conditions may be immobilized. By doing so, it is possible to selectively recover the target molecule by selectively cleaving the linker molecule by changing the cleavage condition of the linker molecule at the time of recovery.

<ステップ(2)> 次に、リンカー分子200にプローブ核酸やタンパク質等のプローブ分子300を固定化するステップについて説明する。
用いられるプローブ分子(リガンド)は、標的分子(評価したい分子)により異なる。
<Step (2)> Next, a step of immobilizing a probe molecule 300 such as a probe nucleic acid or a protein to the linker molecule 200 will be described.
The probe molecule (ligand) used varies depending on the target molecule (molecule to be evaluated).

すなわち、DNAアレイの場合は、プローブ分子として、配列の分かっているオリゴヌクレオチドやcDNA(mRNAと相補的な塩基配列を持つDNA)を用いることができる。   That is, in the case of a DNA array, an oligonucleotide or cDNA (DNA having a base sequence complementary to mRNA) whose sequence is known can be used as a probe molecule.

タンパク検出用プロテインアレイ(Protein-detection array)の場合であれば、プローブ分子として抗体を用いることができる。また、抗体以外のプローブ分子としては、核酸やタンパク質の一部の配列をランダムに変化させて、特定の分子に結合するようにセレクションしたアプタマーを用いることができる。アプタマーは、抗体よりもセレクションが容易で効率がよい。   In the case of a protein-detection protein array, an antibody can be used as a probe molecule. In addition, as probe molecules other than antibodies, aptamers selected so as to bind to specific molecules by randomly changing a partial sequence of a nucleic acid or protein can be used. Aptamers are easier to select and more efficient than antibodies.

また、タンパク質の機能解析用のプロテインアレイ(Protein-function array)の場合であって、タンパク質間、タンパク質−小分子、タンパク質−薬物、タンパク質−核酸などの相互作用や酵素活性を評価したい場合は、その組み合わせの片方の物質をプローブ分子とし、他方を標的分子とすればよい。   Also, in the case of a protein-function array for protein functional analysis, if you want to evaluate protein-protein, protein-small molecule, protein-drug, protein-nucleic acid interaction, or enzyme activity, One substance of the combination may be a probe molecule and the other may be a target molecule.

また、酵素の基質探しや阻害剤の探索のためペプチドアレイであれば、プローブ分子として、基質や阻害剤を用いることができる。   Moreover, if it is a peptide array for the search of the substrate of an enzyme, or the search of an inhibitor, a substrate and an inhibitor can be used as a probe molecule.

プローブ分子の固定化は、プローブ分子を溶解させた溶液を、リンカー分子を固定化させた基板表面に、塗布、点着等することにより行う。基板に溶液を点着したら、そのまま1時間〜1日間保持する。そして、その後、乾燥させることにより、プローブ分子を固定化した基板を得ることができる。   The probe molecule is immobilized by coating, spotting, or the like on the surface of the substrate on which the linker molecule is immobilized. When the solution is spotted on the substrate, it is kept for 1 hour to 1 day. Then, by drying, a substrate on which the probe molecules are immobilized can be obtained.

なお、点着後に水溶液や有機溶媒等で洗浄することにより、固定化に寄与していない余分なプローブ分子を除去し、固定化量を均一にすることができる。   In addition, by washing with an aqueous solution or an organic solvent after spotting, excess probe molecules that do not contribute to the immobilization can be removed, and the immobilization amount can be made uniform.

また、異なる種類のプローブ分子を、パターニング等により、基板の特定の位置に固定化するようにしてもよい。こうすれば、同時に他項目にわたる網羅的解析、コンビナトリアル解析が可能になる。   Further, different types of probe molecules may be immobilized at specific positions on the substrate by patterning or the like. In this way, comprehensive analysis and combinatorial analysis over other items can be performed simultaneously.

また、上記では、基板に、リンカー分子を固定化してからプローブ分子を固定化している。これに限らず、リンカー分子の固定化とプローブ分子の固定化を同時に行ってもよい。   In the above description, the probe molecule is immobilized after the linker molecule is immobilized on the substrate. However, the present invention is not limited to this, and the linker molecule and the probe molecule may be immobilized simultaneously.

<ステップ(3)> 次に、プローブ分子300に標的分子400の結合を試みるステップについて説明する。上記の通り、解析の目的によってプローブ分子300と標的分子400の組み合わせは異なる。   <Step (3)> Next, the step of attempting to bind the target molecule 400 to the probe molecule 300 will be described. As described above, the combination of the probe molecule 300 and the target molecule 400 differs depending on the purpose of analysis.

例えば、DNAアレイの場合は、標的分子は、DNAやRNAである。タンパク質検出プロテインアレイの場合は、標的分子はタンパク質である。タンパク質の機能解析用のプロテインアレイの場合は、相互作用や酵素活性を評価したい、タンパク質間、タンパク質−小分子、タンパク質−薬物、タンパク質−核酸などの組み合わせの片方の物質が標的分子となる。ペプチドアレイの場合は、プローブ分子が基質や阻害剤であれば、標的分子は、酵素となる。   For example, in the case of a DNA array, the target molecule is DNA or RNA. In the case of a protein detection protein array, the target molecule is a protein. In the case of a protein array for analyzing the function of a protein, a target molecule is one of a combination of protein-protein, protein-small molecule, protein-drug, protein-nucleic acid and the like for which interaction and enzyme activity are to be evaluated. In the case of a peptide array, if the probe molecule is a substrate or an inhibitor, the target molecule is an enzyme.

標的分子は、溶媒とともに基板表面にスポットされることにより、プローブ分子との結合が試みられる。スポット後、所定時間放置した後、溶媒で洗浄される。標的分子がプローブ分子に結合したかどうかで、DNAの配列情報、タンパクの検出、抗体との相互作用、酵素活性等を知ることができる。   The target molecule is spotted on the substrate surface together with the solvent, thereby attempting to bind to the probe molecule. After spotting, it is allowed to stand for a predetermined time and then washed with a solvent. Depending on whether the target molecule is bound to the probe molecule, DNA sequence information, protein detection, interaction with an antibody, enzyme activity, and the like can be known.

なお、標的分子を蛍光標識等しておけば、アレイ上のどのプローブ分子と結合したかを容易に判断することができる。また、蛍光強度により、その量を測ることができる。   If the target molecule is fluorescently labeled, it can be easily determined which probe molecule is bound to the array. Further, the amount can be measured by the fluorescence intensity.

<ステップ(4)> 次に、固定化した標的分子400を回収するステップについて説明する。上記のとおり、リンカー分子200は、何らかの作用で開裂する部位220を有している。そこで、開裂条件を与えることにより、リンカー分子200の開裂部220を開裂さて、標的分子400をプローブ分子300とともに基板100から脱離させ回収する。   <Step (4)> Next, the step of recovering the immobilized target molecule 400 will be described. As described above, the linker molecule 200 has the site 220 that is cleaved by some action. Therefore, by giving a cleavage condition, the cleavage portion 220 of the linker molecule 200 is cleaved, and the target molecule 400 is detached from the substrate 100 together with the probe molecule 300 and collected.

例えば、光照射により開裂するリンカー分子が固定化されている基板である場合、光照射を行う。このとき、開裂に適した波長の光を照射するとよい。   For example, when the linker molecule is cleaved by light irradiation, light irradiation is performed. At this time, light with a wavelength suitable for cleavage may be irradiated.

なお、架橋の切断の条件を与える際、標的分子やプローブ分子の構造が壊れない条件で行うのが好ましい。   In addition, when giving the conditions of cutting | disconnection of bridge | crosslinking, it is preferable to carry out on the conditions by which the structure of a target molecule or a probe molecule is not broken.

脱離した標的分子は、基板を適当な溶媒で洗浄することにより、回収することができる。   The detached target molecule can be recovered by washing the substrate with an appropriate solvent.

なお、開裂条件が異なる複数種類のリンカー分子が固定化された基板の場合、開裂条件を変えることで、選択的にリンカー分子を開裂させて、標的分子を回収することができる。   In the case of a substrate on which a plurality of types of linker molecules having different cleavage conditions are immobilized, the linker molecules can be selectively cleaved and target molecules can be recovered by changing the cleavage conditions.

例えば、光照射で開裂するリンカー分子と、2−メルカプトエタノール等の還元剤により開裂するリンカー分子とが固定化された基板の場合、まず、光照射により、一部の特定の標的分子をプローブ分子とともに回収できる。そして、還元剤により、その他の標的分子をプローブ分子とともに回収することができる。   For example, in the case of a substrate on which a linker molecule that is cleaved by light irradiation and a linker molecule that is cleaved by a reducing agent such as 2-mercaptoethanol is immobilized, first, a part of a specific target molecule is probed by light irradiation. It can be collected together. Then, other target molecules can be recovered together with the probe molecules by the reducing agent.

以上、標的分子を回収するまでのステップを説明した。   The steps until the target molecule is recovered have been described above.

回収された標的分子は、他の分析やアプリケーションに用いることができる。例えば、電気泳動分析や質量分析(TOF−MS等)の試料とすることができる。また、特定遺伝子を細胞へ導入し発現させる等のアプリケーションに用いることができる。   The recovered target molecule can be used for other analyzes and applications. For example, a sample for electrophoresis analysis or mass spectrometry (TOF-MS or the like) can be used. It can also be used for applications such as introducing a specific gene into a cell and expressing it.

なお、回収した標的分子は、リンカー分子の破片やプローブ分子などが付加されているが、付加されたものが分かっているので、その分を差し引いて分析等の評価をすればよい。   In addition, although the fragment | piece of a linker molecule, a probe molecule, etc. are added to the collect | recovered target molecule | numerator, since what was added is known, what is necessary is just to subtract the part and to evaluate analysis.

<第二の実施形態> 次に第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、上記第一の実施形態の分析方法を実行する分析システムに関する。   Second Embodiment Next, a second embodiment will be described. The second embodiment relates to an analysis system that executes the analysis method of the first embodiment.

図2は、第二実施形態にかかる分析システムの概略を示す構成図である。図示するように、本実施形態の分析システム1は、基板受入部11と、リンカー分子固定化装置12と、プローブ分子固定化装置13と、標的分子結合試験装置14と、回収装置15とからなる。   FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the analysis system according to the second embodiment. As shown in the figure, the analysis system 1 of this embodiment includes a substrate receiving unit 11, a linker molecule immobilization device 12, a probe molecule immobilization device 13, a target molecule binding test device 14, and a recovery device 15. .

基板受入部11は、リンカー分子200が固定化される前の基板100を受け入れる部分で、基板100を支持する治具を備える。なお、基板100に限らず、アレイの担体となるものでその形状に制限はない。   The substrate receiving portion 11 is a portion that receives the substrate 100 before the linker molecule 200 is immobilized, and includes a jig that supports the substrate 100. The shape is not limited to the substrate 100, and the shape is not limited.

リンカー分子固定化装置12は、リンカー分子200となる物質を、基板100表面に塗布、点着等して、固定化させる装置である。第一実施形態で説明した、基板100へのリンカー分子200の固定化ステップの一連のステップを行う機能を有する。   The linker molecule immobilization apparatus 12 is an apparatus that immobilizes a substance that becomes the linker molecule 200 by coating, spotting, or the like on the surface of the substrate 100. It has a function of performing a series of steps of immobilizing the linker molecule 200 to the substrate 100 described in the first embodiment.

プローブ分子固定化装置13は、プローブ分子300をリンカー分子200に固定化させる装置である。第一実施形態で説明した、プローブ分子300の固定化ステップの一連のステップを行う機能を有する。   The probe molecule immobilization apparatus 13 is an apparatus that immobilizes the probe molecule 300 to the linker molecule 200. It has a function to perform a series of steps of the immobilization step of the probe molecule 300 described in the first embodiment.

標的分子結合試験装置14は、標的分子(評価対象物質)400とプローブ分子300との結合を試みる装置である。第一実施形態で説明した、標的分子400の結合を試みるステップの一連のステップを行う機能を有する。   The target molecule binding test apparatus 14 is an apparatus that attempts to bind the target molecule (substance to be evaluated) 400 and the probe molecule 300. It has a function of performing a series of steps of attempting to bind the target molecule 400 described in the first embodiment.

回収装置15は、リンカー分子200を開裂させる条件を与え、標的分子400を回収する装置である。第一実施形態で説明した、標的分子400の回収ステップの一連のステップを行う機能を有する。   The recovery device 15 is a device that provides conditions for cleaving the linker molecule 200 and recovers the target molecule 400. It has a function to perform a series of steps of the recovery step of the target molecule 400 described in the first embodiment.

なお、分析システム1は、バインディング状態(位置や色など)を観察するための顕微鏡等の観察装置を備えていてもよいし、自動で観察し観察結果を解析し出力する装置を備えていてもよい。   The analysis system 1 may be provided with an observation device such as a microscope for observing the binding state (position, color, etc.), or may be provided with a device that automatically observes and analyzes and outputs the observation result. Good.

このように構成される分析システム1は、DNAアレイ、プロテインアレイ、ペプチドアレイ等によりバインディングアッセイ後、他の分析やアプリケーションに使用できる形で、標的分子を回収する。   The analysis system 1 configured as described above collects target molecules in a form that can be used for other analyzes and applications after a binding assay using a DNA array, protein array, peptide array, or the like.

なお、分析システム1は、上記の全ての装置を備える必要はなく、一部の装置を有するものであってもよい。例えば、基板受入部11は、予めリンカー分子200が固定化された基板100、又は、リンカー分子200とプローブ分子300が固定化された基板100を受け入れるようにしてもよい。   Note that the analysis system 1 does not have to include all the above-described apparatuses, and may include a part of the apparatuses. For example, the substrate receiving unit 11 may receive the substrate 100 on which the linker molecule 200 is immobilized in advance, or the substrate 100 on which the linker molecule 200 and the probe molecule 300 are immobilized.

また、分析システム1は、電気泳動分析装置、質量分析装置等の他の分析装置を備えるようにしてもよい。そして、回収装置15により回収された試料を、必要な処理を施した後、さらに他の分析を行うようにしてもよい。   Further, the analysis system 1 may include other analysis devices such as an electrophoresis analysis device and a mass analysis device. Then, the sample collected by the collection device 15 may be subjected to necessary processing, and then further analysis may be performed.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はその要旨の範囲内でさまざまな変形が可能である。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, various deformation | transformation are possible for this invention within the range of the summary.

例えば、上記実施形態では、リンカー分子が、特定の条件の下で開裂することにより、標的分子を回収するようにしている。これに限らず、特定の条件で開裂するプローブ分子を用いて、プローブ分子を開裂させることにより、標的分子を回収するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, the linker molecule is cleaved under specific conditions to recover the target molecule. However, the present invention is not limited to this, and the target molecule may be recovered by cleaving the probe molecule using a probe molecule that cleaves under a specific condition.

例えば、プローブ分子が、下記のような構造を有する場合、光照射により開裂させることができる。   For example, when the probe molecule has the following structure, it can be cleaved by light irradiation.

Figure 0004635532
Figure 0004635532

Figure 0004635532
Figure 0004635532

次に、本発明について、実施例からより詳しく説明するが、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited only to the following Example.

<実施例1>
1.リンカー分子の固定化
1−1. 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタン酸の合成
1−1−1. メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシフェノキシ)ブタノエートの合成(C.P.Holmes, J.O.C.,62,2370(1997)を参考にして合成を行った)
<Example 1>
1. Immobilization of linker molecule 1-1. Synthesis of 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoic acid 1-1-1. Synthesis of methyl 4- (4-acetyl-2-methoxyphenoxy) butanoate (synthesized with reference to CPHolmes, JOC, 62, 2370 (1997))

Figure 0004635532
Figure 0004635532

4'-ヒドロキシ-3'-メトキシアセトフェノン(和光純薬社製,41.00g, 246.7 mmol)と、メチル 4-ブロモブチレート(和光純薬社製,49.63 g , 274.1 mmol)と、炭酸カリウム(和光純薬社製,51.1g, 370mmol)とをジメチルホルムアミド200mlに入れ、室温にて一晩攪拌した。得られた反応液を、水にあけ反応を停止した後、酢酸エチル500mlにて抽出し、有機相を水、飽和塩化ナトリウム水溶液の順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥を行った。有機相を、ろ別後、溶媒を減圧留去して、メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシフェノキシ)ブタノエートを95%の収率で得た。本化合物の構造は、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)により確認した。   4'-hydroxy-3'-methoxyacetophenone (Wako Pure Chemical Industries, 41.00g, 246.7 mmol), methyl 4-bromobutyrate (Wako Pure Chemical Industries, 49.63 g, 274.1 mmol) and potassium carbonate (Japanese Mitsui Pure Chemicals, 51.1 g, 370 mmol) was placed in 200 ml of dimethylformamide and stirred overnight at room temperature. The obtained reaction solution was poured into water to stop the reaction, and then extracted with 500 ml of ethyl acetate. The organic phase was washed with water and then with a saturated aqueous sodium chloride solution, and dried over anhydrous magnesium sulfate. After the organic phase was filtered off, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain methyl 4- (4-acetyl-2-methoxyphenoxy) butanoate in a yield of 95%. The structure of this compound was confirmed by proton nuclear magnetic resonance spectrum (1H-NMR).

1H-NMR (300MHz,CDCl3, δppm);2.19(4重線,2H),2.56(3重線,2H),2.60(1重線,3H),3.70(1重線,3H),3.91(1重線,3H),4.15(3重線,2H),6.89(2重線,1H),7.51-7.78(多重線,2H) 1H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ppm); 2.19 (quadruple line, 2H), 2.56 (triple line, 2H), 2.60 (single line, 3H), 3.70 (single line, 3H), 3.91 ( Single wire, 3H), 4.15 (triple wire, 2H), 6.89 (double wire, 1H), 7.51-7.78 (multiple wire, 2H)

1−1−2. メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタノエートの合成 1-1-2. Synthesis of methyl 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoate

Figure 0004635532
Figure 0004635532

メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシフェノキシ)ブタノエート(5.0g,18.8 mmol)を無水酢酸30mlに溶解した。氷冷しながら、70%硝酸(100ml)を徐々に加えた。3時間室温にて攪拌した後、反応物を氷水に投入した。析出物をろ過により回収し、メタノール-水から再結晶を行い、メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタノエートを収率66%で得た。本化合物の構造は、プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)により確認した。   Methyl 4- (4-acetyl-2-methoxyphenoxy) butanoate (5.0 g, 18.8 mmol) was dissolved in 30 ml of acetic anhydride. While cooling with ice, 70% nitric acid (100 ml) was gradually added. After stirring for 3 hours at room temperature, the reaction was poured into ice water. The precipitate was collected by filtration and recrystallized from methanol-water to obtain methyl 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoate in 66% yield. The structure of this compound was confirmed by proton nuclear magnetic resonance spectrum (1H-NMR).

1H-NMR (300MHz,CDCl3, δppm);2.20(4重線,2H),2.49(3重線,2H),2.56(1重線,3H),3.70(1重線,3H),3.95(1重線,3H),4.15(3重線,2H),6.75(2重線,1H),7.67(1重線,1H).
1−1−3. 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタン酸の合成
1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ppm); 2.20 (quadruple line, 2H), 2.49 (triple line, 2H), 2.56 (single line, 3H), 3.70 (single line, 3H), 3.95 ( Single wire, 3H), 4.15 (triple wire, 2H), 6.75 (double wire, 1H), 7.67 (single wire, 1H).
1-1-3. Synthesis of 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoic acid

Figure 0004635532
Figure 0004635532

メチル 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタノエート(2.44g,7.84 mmol)を1規定水酸化ナトリウム水溶液-メタノール(1対1)混合液100mlに溶解した。これを1昼夜、室温にて攪拌したのち、塩酸を加えてpHを2に調整後、酢酸エチルにて抽出した。有機相を水、飽和塩化ナトリウムの順で洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。その後、有機溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて単離精製して、4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタン酸を97%の収率にて得た。本化合物の構造は,プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)により確認した。   Methyl 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoate (2.44 g, 7.84 mmol) was dissolved in 100 ml of a 1N aqueous sodium hydroxide-methanol (1: 1) mixture. The mixture was stirred for 1 day at room temperature, hydrochloric acid was added to adjust the pH to 2, and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic phase was washed with water and saturated sodium chloride in this order, and dried over anhydrous magnesium sulfate. Thereafter, the organic solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was isolated and purified by silica gel column chromatography to give 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoic acid in a yield of 97%. Obtained. The structure of this compound was confirmed by proton nuclear magnetic resonance spectrum (1H-NMR).

1H-NMR (300MHz,CDCl3, δppm);2.20(4重線,2H),2.49(3重線,2H),2.56(1重線,3H),3.70(1重線,3H),3.95(1重線,3H),4.15(3重線,2H),6.75(2重線,1H),7.67(1重線,1H). 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ppm); 2.20 (quadruple line, 2H), 2.49 (triple line, 2H), 2.56 (single line, 3H), 3.70 (single line, 3H), 3.95 ( Single wire, 3H), 4.15 (triple wire, 2H), 6.75 (double wire, 1H), 7.67 (single wire, 1H).

1−2.ガラス基板表面上へのアミノ基の導入 1-2. Introduction of amino groups on the glass substrate surface

Figure 0004635532
Figure 0004635532

ガラス平板(松浪硝子工業社製・NEOカバーグラス 24×32)を有機溶剤(メタノール等)、純水、酸性水溶液(硫酸-過酸化水素混合液等)の順で十分に洗浄した後、1規定水酸化ナトリウム水溶液に1分間浸した。そして、純水、1規定塩酸、純水、メタノールの順に十分に洗浄した。ガラス平板をトリメトキシ−アミノプロピルシラン(和光純薬社製)の5%エタノール溶液に2時間、室温にて浸した。その後、水−エタノール(1対1)混合溶液にて十分に洗浄した後、窒素雰囲気下、150℃にて2時間保持した。   A glass flat plate (Matsunami Glass Industry Co., Ltd., NEO cover glass 24 × 32) is washed thoroughly in the order of organic solvent (methanol, etc.), pure water, acidic aqueous solution (sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture, etc.), and then 1N It was immersed in an aqueous sodium hydroxide solution for 1 minute. And it wash | cleaned fully in order of the pure water, the 1N hydrochloric acid, the pure water, and methanol. The glass plate was immersed in a 5% ethanol solution of trimethoxy-aminopropylsilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 2 hours at room temperature. Then, after sufficiently washing with a water-ethanol (one to one) mixed solution, the mixture was kept at 150 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere.

1−3. 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタン酸の固定化 1-3. Immobilization of 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoic acid

Figure 0004635532
Figure 0004635532

5% 4-(4-アセチル-2-メトキシ-5-ニトロフェノキシ)ブタン酸のジメチルホルムアミド溶液を調製した。5%塩酸1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(同仁化学研究所社製)および5%トリエチルアミンジメチルホルムアシド溶液を調製し、三種溶液を等量混合し、反応液を調製し、この中に、アミノ基の形成処理を施したガラス平板を浸し、室温にて1昼夜放置した。その後,メタノール、純水、メタノールの順にて洗浄をし、乾燥をおこなった.   A dimethylformamide solution of 5% 4- (4-acetyl-2-methoxy-5-nitrophenoxy) butanoic acid was prepared. Prepare 5% 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Dojindo Laboratories) and 5% triethylamine dimethylformaside solution, mix the same amount of the three solutions, and prepare the reaction solution. In this, a glass flat plate subjected to the amino group formation treatment was immersed and allowed to stand at room temperature for a whole day and night. After that, it was washed in order of methanol, pure water and methanol, and dried.

1−4. 還元反応 1-4. Reduction reaction

Figure 0004635532
Figure 0004635532

水素化ホウ素ナトリウム(和光純薬社製,166mg)をテトラヒドロフラン40mlに溶解した溶液中へ、先に処理したガラス平板を浸し、室温にて一日放置した。その後、メタノール、純水、メタノールの順にて洗浄をし、乾燥をおこなった。   The previously treated glass plate was immersed in a solution of sodium borohydride (Wako Pure Chemical Industries, 166 mg) dissolved in 40 ml of tetrahydrofuran and left at room temperature for one day. Then, it wash | cleaned and dried in order of methanol, the pure water, and methanol.

1−5. クロロホルメート体の合成 1-5. Synthesis of chloroformate

Figure 0004635532
Figure 0004635532

窒素ガス雰囲気下、トリホスゲン(和光純薬社製,2.1g, 12.56 mmol)と炭酸カリウム(和光純薬社製,1.5g 5mmol)をトルエン100mlに溶解した。この溶液中へ、先に処理したガラス平板を浸して、2日間室温にて放置した。そして、エーテルにて十分に洗浄し、乾燥をおこなった。   Under a nitrogen gas atmosphere, triphosgene (Wako Pure Chemical Industries, 2.1 g, 12.56 mmol) and potassium carbonate (Wako Pure Chemical Industries, 1.5 g 5 mmol) were dissolved in 100 ml of toluene. The previously treated glass plate was immersed in this solution and allowed to stand at room temperature for 2 days. Then, it was thoroughly washed with ether and dried.

2. プローブ分子(蛍光色素標識化アミノ基導入核酸)の固定化
蛍光色素(Cy3)を5’末端に、炭素鎖(C6)を介してアミノ基を3’末端に修飾した9塩基からなる核酸鎖(日本ジーン社製)をpH7.0の100mMリン酸緩衝液(ジメチルホルホルムアミド20%含有)に溶解して、3mMの核酸溶液を調製した。この核酸溶液を金属製針を用いて、上記で作成したガラス平板上へスポットした。このまま一晩放置した後、水で十分に洗浄した。
蛍光顕微鏡下で蛍光色素(Cy3)からの蛍光を観察することにより、固定化を確認した。
2. Immobilization of probe molecule (fluorescent dye-labeled amino group-introduced nucleic acid) Nucleic acid chain consisting of 9 bases modified with fluorescent dye (Cy3) at the 5 'end and amino group at the 3' end via carbon chain (C6) ( Nippon Gene Co., Ltd.) was dissolved in 100 mM phosphate buffer (containing 20% dimethylformamide) at pH 7.0 to prepare a 3 mM nucleic acid solution. The nucleic acid solution was spotted onto the glass plate prepared above using a metal needle. After leaving it overnight, it was thoroughly washed with water.
Immobilization was confirmed by observing fluorescence from a fluorescent dye (Cy3) under a fluorescence microscope.

3. 核酸のハイブリダイゼーション反応
先に固定化した核酸鎖と相補的配列をもった、蛍光色素(Cy5)を5’末端に修飾した9塩基からなる核酸鎖(エスペックオリゴ社製)を、5×SSC(クエン酸ナトリウム-食塩緩衝液、同仁化学研究所社製)−0.5%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム、和光純薬社製)溶液に溶解させプローブ溶液を調製した。
3. Nucleic acid hybridization reaction A nucleic acid chain (manufactured by Espec Oligo), which has a complementary sequence to the previously immobilized nucleic acid chain and is modified with a fluorescent dye (Cy5) at the 5 ′ end, is produced by 5 × SSC ( A probe solution was prepared by dissolving in a sodium citrate-saline buffer (manufactured by Dojindo Laboratories) -0.5% SDS (sodium dodecyl sulfate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries).

先に核酸をスポットしたガラス平板へ、プローブ溶液を載せ、65℃にて20時間インキュベートを行い、交差反応を実施した。反応後、2×SSC-0.1%SDS溶液にて2回、0.2×SSC-0.2%SDS溶液にて4回洗浄した。蛍光顕微鏡により、Cy5からの蛍光を観察して、ハイブリダイゼーション反応が進行したこと確認した。   The probe solution was placed on the glass plate on which the nucleic acid had been previously spotted, and incubated at 65 ° C. for 20 hours to carry out a cross-reaction. After the reaction, it was washed twice with 2 × SSC-0.1% SDS solution and four times with 0.2 × SSC-0.2% SDS solution. The fluorescence from Cy5 was observed with a fluorescence microscope to confirm that the hybridization reaction had progressed.

4. 光照射による回収
ハイブリダイゼーション反応後のガラス平板上の試料が載っている部分へ、紫外線(356ナノメートル光)照射装置(ウシオ電機社製,250kW高圧水銀灯-オプチプレックス装置)を使用して、紫外線を20分間照射した。
リン酸緩衝液(20%ジメチルホルムアミド含有)を用いて、光照射によるリンカー光開裂反応によって基板から脱離した核酸試料を回収した。回収した試料溶液を濃縮後、キャピラリー電気泳動装置において、2種の蛍光色素(Cy3とCy5)の検出することにより、目的の回収が達成できていることを確認した。
4). Collection by light irradiation To the part on which the sample on the glass plate after the hybridization reaction is placed, use an ultraviolet (356 nanometer light) irradiation device (USHIO, 250 kW high-pressure mercury lamp-Optiplex device). Was irradiated for 20 minutes.
Using a phosphate buffer (containing 20% dimethylformamide), a nucleic acid sample detached from the substrate by a linker photocleavage reaction by light irradiation was collected. After the collected sample solution was concentrated, it was confirmed that the desired recovery was achieved by detecting two types of fluorescent dyes (Cy3 and Cy5) in a capillary electrophoresis apparatus.

<実施例2>
1. 4-ブロモメチル-3-ニトロベンゾイックアシッド スクシンイミドエステルの合成
<Example 2>
1. Synthesis of 4-bromomethyl-3-nitrobenzoic acid succinimide ester

Figure 0004635532
Figure 0004635532

4-(ブロモメチル)安息香酸(東京化成社製,5g)を、氷冷しながら70%硝酸(100ml)に徐々に加えた。室温にて2時間攪拌した後、反応液を氷水へ投入して得られた析出物をろ別し、これをメチレンクロリド-ヘプタンから再結晶して、4-ブロモメチル-3-ニトロベンゾイックアシッドを得た。これを乾燥後、アセトニトリル20mlに溶解し、N-ヒドロキシスクシンイジド(和光純薬社製,1.05g)とジシクロヘキシルカルボジイミド(和光純薬社製,2.15g)を加えて一晩室温にて攪拌した。尿素誘導体をろ過にて除いた後に、溶媒を減圧留去し、得られた残渣をメチレンクロリド-ヘプタンから再結晶して4-ブロモメチル-3-ニトロベンゾイックアシッド スクシンイミドエステルを得た。本化合物の構造は,プロトン核磁気共鳴スペクトル(1H-NMR)により確認した。   4- (Bromomethyl) benzoic acid (Tokyo Kasei Co., Ltd., 5 g) was gradually added to 70% nitric acid (100 ml) with ice cooling. After stirring at room temperature for 2 hours, the reaction mixture was poured into ice water, and the resulting precipitate was filtered off and recrystallized from methylene chloride-heptane to give 4-bromomethyl-3-nitrobenzoic acid. Obtained. This was dried, dissolved in 20 ml of acetonitrile, N-hydroxysuccinide (Wako Pure Chemical Industries, 1.05 g) and dicyclohexylcarbodiimide (Wako Pure Chemical Industries, 2.15 g) were added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. . After removing the urea derivative by filtration, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting residue was recrystallized from methylene chloride-heptane to obtain 4-bromomethyl-3-nitrobenzoic acid succinimide ester. The structure of this compound was confirmed by proton nuclear magnetic resonance spectrum (1H-NMR).

1H-NMR (300MHz,CDCl3, δppm);2.94(1重線,4H),4.87(1重線,2H),7.78(2重線,1H),8.34(2重線−2重線,1H),8.78(2重線,1H). 1H-NMR (300 MHz, CDCl 3 , δ ppm); 2.94 (single line, 4H), 4.87 (single line, 2H), 7.78 (double line, 1H), 8.34 (double line-double line, 1H ), 8.78 (double wire, 1H).

2. ガラス平板への光開裂性リンカーを介した核酸の固定化
蛍光色素(Cy3)を5’末端に、炭素鎖(C6)を介してチオール基を3’末端に修飾した9塩基からなる核酸鎖(日本ジーン社製)を、pH7.0の100mMリン酸緩衝液(ジメチルホルホルムアミド20%含有)に溶解させて、3mMの核酸溶液を調製した。この溶液と、4-ブロモメチル-3-ニトロベンゾイックアシッド スクシンイミドエステルのpH8.6の100mMリン酸緩衝液溶液の10mM 溶液との同量混合液を調製した。そして、トリメトキシアミノプロピルシランを使用して表面へアミノ基を導入したガラス平板(松浪硝子工業社製・NEOカバーグラス 24×32)上へ、先に調製した混合溶液を、金属製針を用いてスポットした。このまま一晩放置した後、水で十分に洗浄した。
蛍光顕微鏡下で蛍光色素(Cy3)からの蛍光を観察することにより、固定化を確認した。
2. Nucleic acid immobilization on glass plate via photocleavable linker Nucleic acid chain consisting of 9 bases modified with fluorescent dye (Cy3) at 5 'end and thiol group at 3' end via carbon chain (C6) ( Nippon Gene Co., Ltd.) was dissolved in 100 mM phosphate buffer (containing 20% dimethylformamide) at pH 7.0 to prepare a 3 mM nucleic acid solution. An equal volume mixture of this solution and a 10 mM solution of 4-bromomethyl-3-nitrobenzoic acid succinimide ester, pH 8.6, 100 mM phosphate buffer was prepared. Then, on the glass plate (Matsunami Glass Industry Co., Ltd./NEO cover glass 24 × 32) in which amino groups are introduced into the surface using trimethoxyaminopropylsilane, the previously prepared mixed solution is used with a metal needle. I spotted it. This was left overnight and washed thoroughly with water.
Immobilization was confirmed by observing fluorescence from a fluorescent dye (Cy3) under a fluorescence microscope.

3.核酸のハイブリダイゼーション反応
先に固定化した核酸鎖と相補的配列をもった、蛍光色素(Cy5)を5’末端に修飾した9塩基からなる核酸鎖(エスペックオリゴ社製)を、5×SSC(クエン酸ナトリウム-食塩緩衝液,同仁化学研究所社製)−0.5%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム,和光純薬社製)溶液に溶解させプローブ溶液を調製した。
先に核酸をスポットしたガラス平板へ、プローブ溶液を載せ、65℃にて20時間インキュベートを行い、交差反応を実施した。反応後、2×SSC-0.1%SDS溶液にて2回,0.2×SSC-0.2%SDS溶液にて4回洗浄した後、蛍光顕微鏡により、Cy5からの蛍光を観察して、ハイブリダイゼーション反応が進行したこと確認した。
3. Nucleic acid hybridization reaction A nucleic acid chain (manufactured by Espec Oligo), which has a complementary sequence to the previously immobilized nucleic acid chain and is modified with a fluorescent dye (Cy5) at the 5 ′ end, is produced by 5 × SSC ( A probe solution was prepared by dissolving in a sodium citrate-saline buffer solution (produced by Dojindo Laboratories) -0.5% SDS (sodium dodecyl sulfate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
The probe solution was placed on the glass plate on which the nucleic acid had been previously spotted, and incubated at 65 ° C. for 20 hours to carry out a cross-reaction. After the reaction, after washing twice with 2x SSC-0.1% SDS solution and four times with 0.2x SSC-0.2% SDS solution, the fluorescence reaction from Cy5 is observed with a fluorescence microscope, and the hybridization reaction proceeds. I confirmed.

4. 光照射による回収
ハイブリダイゼーション反応後のガラス平板上の試料が載っている部分へ、紫外線(356ナノメートル光)照射装置(ウシオ電機社製,250kW高圧水銀灯-オプチプレックス装置)を使用して、紫外線を20分間照射した。リン酸緩衝液(20%ジメチルホルムアミド含有)を用いて、光照射によるリンカー光開裂反応によって基板から脱離した核酸試料を回収した。回収した試料溶液を濃縮後、キャピラリー電気泳動装置において、2種の蛍光色素(Cy3とCy5)の検出することにより,目的の回収が達成できていることを確認した。
4). Collection by light irradiation To the part on which the sample on the glass plate after the hybridization reaction is placed, use an ultraviolet (356 nanometer light) irradiation device (USHIO, 250 kW high-pressure mercury lamp-Optiplex device). Was irradiated for 20 minutes. Using a phosphate buffer (containing 20% dimethylformamide), a nucleic acid sample detached from the substrate by a linker photocleavage reaction by light irradiation was collected. After the collected sample solution was concentrated, it was confirmed that the desired recovery was achieved by detecting two kinds of fluorescent dyes (Cy3 and Cy5) in a capillary electrophoresis apparatus.

図1は基板表面の拡大模式図である。FIG. 1 is an enlarged schematic view of the substrate surface. 図2は分析システムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the analysis system.

符号の説明Explanation of symbols

100…基板、200…リンカー分子、300…プローブ分子、400…標的分子、1…システム、11…基板受入部、12…リンカー分子固定装置、13…プローブ分子固定装置、14…標的分子結合試験装置、15…回収装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Substrate, 200 ... Linker molecule, 300 ... Probe molecule, 400 ... Target molecule, 1 ... System, 11 ... Substrate receiving part, 12 ... Linker molecule fixing device, 13 ... Probe molecule fixing device, 14 ... Target molecule binding test device , 15 ... Recovery device

Claims (9)

特定の条件で開裂する開裂部位を有し担体表面に結合されるリンカー分子に対して、分析対象となる有機分子である標的分子が結合されるプローブ分子を結合するステップと、
前記プローブ分子に前記標的分子が結合された状態で前記開裂部位を開裂させるステップと、
前記開裂により前記プローブ分子に結合された標的分子を回収するステップと、
を有することを特徴とする分析方法。
Binding a probe molecule to which a target molecule, which is an organic molecule to be analyzed, is bound to a linker molecule that has a cleavage site that is cleaved under a specific condition and is bound to the surface of the carrier;
Cleaving the cleavage site with the target molecule bound to the probe molecule;
Recovering a target molecule bound to the probe molecule by the cleavage;
The analysis method characterized by having.
前記開裂は、光の照射により開裂させることを特徴とする請求項1に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 1, wherein the cleavage is performed by light irradiation. 前記照射される光は紫外線であることを特徴とする請求項2に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 2, wherein the irradiated light is ultraviolet light. 前記標的分子に対し蛍光色素による標識をすることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の分析方法。   The analysis method according to claim 1, wherein the target molecule is labeled with a fluorescent dye. 前記標的分子が結合されるプローブ分子は、前記標的分子を標識した蛍光色素とは異なる蛍光色素により標識がなされ、
前記プローブ分子が結合された前記標的分子を回収した後、前記標的分子の蛍光色素と前記プローブ分子の蛍光色素を検出することを特徴とする請求項4に記載の分析方法。
The probe molecule to which the target molecule is bound is labeled with a fluorescent dye different from the fluorescent dye labeled with the target molecule,
5. The analysis method according to claim 4, wherein after the target molecule to which the probe molecule is bound is recovered, the fluorescent dye of the target molecule and the fluorescent dye of the probe molecule are detected.
前記蛍光色素の蛍光強度を測定することを特徴とする請求項4または5に記載の分析方法。   6. The analysis method according to claim 4, wherein the fluorescence intensity of the fluorescent dye is measured. 前記担体に結合されたリンカー分子は、前記開裂する条件が異なる複数の種類のリンカー分子であり、開裂条件を変えることで、選択的に前記リンカー分子を開裂させ、所望の標的分子を回収することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の分析方法。   The linker molecule bound to the carrier is a plurality of types of linker molecules having different cleavage conditions. By selectively changing the cleavage conditions, the linker molecule is selectively cleaved and a desired target molecule is recovered. The analysis method according to any one of claims 1 to 6, wherein: 前記リンカー分子は前記担体表面に結合された後に前記プローブ分子を結合させ、次に前記プローブ分子に対して前記標的分子結合させ、その後、前記担体表面に結合された前記リンカー分子を開裂させることで、前記標的分子を回収することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の分析方法。   The linker molecule is bonded to the surface of the carrier, and then the probe molecule is bonded, then the target molecule is bonded to the probe molecule, and then the linker molecule bonded to the surface of the carrier is cleaved. The analysis method according to claim 1, wherein the target molecule is recovered. 前記標的分子が結合可能なプローブ分子は、前記プローブ分子を含む溶液の状態で用意され、この溶液と前記プローブ分子とを結びつけるリンカー分子を含む溶液とが混合された混合溶液を調整し、前記混合溶液を前記担体表面に滴下し、前記プローブ分子が結合されたリンカー分子を前記担体表面に結合させ、前記担体表面に固定化されたリンカー分子に結合された前記プローブ分子に前記標的分子を結合させ、前記担体表面に結合された前記リンカー分子を開裂させることで、前記標的分子を回収することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の分析方法。   The probe molecule to which the target molecule can bind is prepared in the state of a solution containing the probe molecule, and a mixed solution in which this solution and a solution containing a linker molecule for linking the probe molecule are mixed is prepared, and the mixing is performed. The solution is dropped on the surface of the carrier, the linker molecule to which the probe molecule is bound is bound to the surface of the carrier, and the target molecule is bound to the probe molecule bound to the linker molecule immobilized on the surface of the carrier. The analysis method according to any one of claims 1 to 7, wherein the target molecule is recovered by cleaving the linker molecule bound to the surface of the carrier.
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