JP2002171997A - Method and apparatus for assaying nucleic acid amplification reaction - Google Patents
Method and apparatus for assaying nucleic acid amplification reactionInfo
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、標的核酸を測定す
る技術に関する。The present invention relates to a technique for measuring a target nucleic acid.
【0002】[0002]
【従来の技術】遺伝学的検査にとってDNAまたはRN
Aのような核酸の増幅反応は重要であり、中でもPCR
(Polymerase Chain Reaction)法が広く利用されてい
る。核酸の増幅反応を測定する従来技術は、蛍光色素の
ような標識物質を用いて、電気泳動のような分離技術と
組み合わせたり、標識化された結合試薬との結合反応を
行なう工程を付加することによって、定量的な測定を可
能にしている。標識物質を用いない測定技術も幾つか提
案されており、例えば、特表2000−508168号
は、目的の核酸と競合の核酸を個体支持体に固定化さ
せ、目的の核酸および競合の核酸と特異的に結合する核
酸配列を反応させる。このときの反応を表面プラズモン
共鳴法を用いて測定することで目的の核酸の有無および
量を決定している。BACKGROUND OF THE INVENTION DNA or RN for genetic testing
The amplification reaction of a nucleic acid such as A is important,
(Polymerase Chain Reaction) method is widely used. Conventional techniques for measuring nucleic acid amplification reactions involve using a labeling substance such as a fluorescent dye, combining with a separation technique such as electrophoresis, or adding a step of performing a binding reaction with a labeled binding reagent. This enables quantitative measurement. Some measurement techniques that do not use a labeling substance have also been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-508168 discloses that a nucleic acid that competes with a target nucleic acid is immobilized on a solid support, and the target nucleic acid and a nucleic acid that competes with the target nucleic acid are specified. The nucleic acid sequences that specifically bind are reacted. The reaction at this time is measured using the surface plasmon resonance method to determine the presence and amount of the target nucleic acid.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の核酸増幅反応の
測定技術は、標識物質を用いる場合に実用的な水準で、
定量的な測定を可能にしているので、広く利用されてい
る。しかしながら、標識物質は、S/N比を改善するた
めに余分な標識化試薬を除去する工程を要求する。ま
た、標識物質は、時間とともに、あるいは使用環境によ
り標識性能が低下するように変化する可能性がある。ま
た、標識物質は、一般に高価であるとともに、人体もし
くは自然環境に対して有害であり得る。また一般に、目
的の核酸と特異的に結合する核酸配列は塩基配列が7〜
24の大きさであり、特異的に結合する核酸配列が結合
することによる個体支持体上の重量変化は非常に小さ
く、感度の点で問題がある。The conventional techniques for measuring the nucleic acid amplification reaction are of a practical level when using a labeling substance.
It is widely used because it enables quantitative measurement. However, the labeling substance requires a step of removing excess labeling reagent to improve the S / N ratio. Further, the labeling substance may change over time or depending on the use environment so that the labeling performance is degraded. Also, labeling substances are generally expensive and can be harmful to the human body or the natural environment. Generally, a nucleic acid sequence that specifically binds to a target nucleic acid has a base sequence of 7 to
It has a size of 24, and the change in weight on the solid support due to the binding of a nucleic acid sequence that specifically binds is very small, which is problematic in terms of sensitivity.
【0004】本発明の目的は、標識物質を用いずに実用
的な水準で標的核酸を定量的に測定する方法と装置を提
供することである。It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for quantitatively measuring a target nucleic acid at a practical level without using a labeling substance.
【0005】また、本発明の別の目的は、サンプルを高
感度に測定できる高精度な測定方法と測定装置を提供す
ることである。Another object of the present invention is to provide a highly accurate measuring method and a measuring apparatus capable of measuring a sample with high sensitivity.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、WO 0
0/28082およびEP−1020534A1や Nucl
eic Acids Research Vol. 28, No. 12, e63(2000) にお
いて、LAMP法と呼ばれる新規な核酸増幅反応技術を
提案している。この核酸増幅反応技術によると、その反
応は増幅すべき核酸塩基配列を繰り返し増幅しながら延
長する作用を有しているために従来のPCR法などと比
べると個々の増幅産物はより一層の高分子化が生じてお
り、PCR法による産物に比べ分子量が遙かに高くな
る。上述したようなより一層の高分子化とそれに伴う高
分子量化は、反応液の光学的特性(例えば屈折率)を変化
させる。この光学的特性の変化は、反応液を通る光の偏
光状態の変化を測定することによって検出することがで
きる。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed WO 0
0/28082 and EP-1020534A1 and Nucl
eic Acids Research Vol. 28, No. 12, e63 (2000) proposes a novel nucleic acid amplification reaction technique called the LAMP method. According to this nucleic acid amplification reaction technology, since the reaction has the effect of repeatedly amplifying and extending the nucleic acid base sequence to be amplified, individual amplification products are further polymerized as compared with the conventional PCR method and the like. The molecular weight is much higher than that of a product obtained by the PCR method. As described above, further polymerization and higher molecular weight change the optical properties (eg, refractive index) of the reaction solution. This change in optical properties can be detected by measuring the change in the polarization state of light passing through the reaction solution.
【0007】本発明は、一面においては、上述した新規
な核酸増幅反応技術により高分子化された核酸を、標識
物質を用いずに測定する方法であって、高分子化された
増幅産物に由来する偏光を測定することを特徴とする。[0007] In one aspect, the present invention relates to a method for measuring a nucleic acid polymerized by the above-described novel nucleic acid amplification reaction technique without using a labeling substance. It is characterized by measuring polarized light.
【0008】本発明は、別の一面においては、上述した
新規な核酸増幅反応技術により高分子化された核酸を、
標識物質を用いずに測定する装置であって、反応部を保
持するための反応部設置部と、反応部の温度を制御する
ための反応部温度制御部と、反応部に向けて光ビームを
射出する光源部と、反応部に特定の偏光成分だけを入射
させるための偏光子と、反応部で反射された光から特定
の偏光成分を取り出すための検光子と、検光子を透過し
た光を検出するための光検出器とを備えており、反応部
は、被検物質と試薬等を含む反応液を収容する空間を有
しており、その内部において、LAMP法による核酸増
幅反応が行なわれることを特徴とする。LAMP法によ
る核酸増幅反応は等温、例えば試料溶液を65℃に保持
することで繰り返し延長しながら高分子量化反応が進行
する。ここで、反応が進行する温度が従来のPCR法と
比べて低温であるため耐熱性を有する試薬、例えば耐熱
性ポリメラーゼを用いる必要がない。また、温度制御部
が簡易になる利点がある。[0008] In another aspect, the present invention relates to a nucleic acid polymerized by the novel nucleic acid amplification reaction technique described above,
An apparatus for measuring without using a labeling substance, a reaction section installation section for holding the reaction section, a reaction section temperature control section for controlling the temperature of the reaction section, and a light beam directed toward the reaction section. A light source unit that emits light, a polarizer that causes only a specific polarization component to enter the reaction unit, an analyzer that extracts a specific polarization component from the light reflected by the reaction unit, and a light that passes through the analyzer The reaction section has a space for accommodating a reaction solution containing a test substance, a reagent, and the like, in which a nucleic acid amplification reaction by the LAMP method is performed. It is characterized by the following. In the nucleic acid amplification reaction by the LAMP method, the reaction for increasing the molecular weight proceeds while the sample solution is kept at an isothermal temperature, for example, at 65 ° C., and repeatedly extended. Here, since the temperature at which the reaction proceeds is lower than that of the conventional PCR method, there is no need to use a reagent having heat resistance, for example, a heat-resistant polymerase. Further, there is an advantage that the temperature control unit is simplified.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0010】[第一の実施の形態]図1に示されるよう
に、本実施の形態に関する核酸増幅反応測定装置100
は、反応液を収容した反応部120を保持するための反
応部設置部142と、反応部120の温度を制御するた
めの反応部温度制御部144と、反応部120に向けて
光ビームを射出する光源部102と、反応部120に特
定の偏光成分だけを入射させるための偏光子104と、
反応部120で反射された光から特定の偏光成分を取り
出すための検光子106と、検光子106を透過した光
を検出するための光検出器108とを備えている。[First Embodiment] As shown in FIG. 1, a nucleic acid amplification reaction measuring apparatus 100 according to the present embodiment is shown.
Emits a light beam toward the reaction section 120, a reaction section installation section 142 for holding the reaction section 120 containing the reaction solution, a reaction section temperature control section 144 for controlling the temperature of the reaction section 120. A light source unit 102, a polarizer 104 for causing only a specific polarization component to enter the reaction unit 120,
An analyzer 106 for extracting a specific polarization component from the light reflected by the reaction unit 120 and a photodetector 108 for detecting light transmitted through the analyzer 106 are provided.
【0011】光源部102は、光源、例えば、固体レー
ザー、気体レーザー、半導体レーザー、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ等を含んでいる。光源部102は、
半導体レーザーの光源を有している場合、好ましくは更
に、その射出光を平行化するコリメーターレンズを備え
ている。The light source unit 102 includes a light source, for example, a solid laser, a gas laser, a semiconductor laser, a xenon lamp, a halogen lamp, and the like. The light source unit 102
In the case where a light source of a semiconductor laser is provided, a collimator lens for collimating the emitted light is preferably further provided.
【0012】光検出器108はケーブル110を介して
コンピュータ等のデータ処理部112に接続されてい
る。The photodetector 108 is connected via a cable 110 to a data processing unit 112 such as a computer.
【0013】偏光子104は、光源部102と反応部1
20の間に配置され、検光子106は、反応部120と
光検出器108の間に配置されている。The polarizer 104 includes a light source unit 102 and a reaction unit 1.
The analyzer 106 is disposed between the reaction unit 120 and the photodetector 108.
【0014】偏光子104と検光子106は、消光比の
点で、共にグラントムソンプリズムが最適であるが、他
の光学素子、例えば、偏光板、偏光ビームスプリッタ
ー、グランレーザープリズムであってもよい。The polarizer 104 and the analyzer 106 are both optimally a Glan-Thompson prism in terms of the extinction ratio, but may be other optical elements such as a polarizing plate, a polarizing beam splitter, and a Gran laser prism. .
【0015】偏光子104は、反応部120に対する入
射面に対して−45°傾いた偏光面を持つ直線偏光を透
過するように固定されている。ここで用いる「入射面」と
いう用語は、入射光線と入射法線によって決まる平面で
あり、より具体的には、反応部に入射する光の波面法線
と反応部の表面に立てた法線を含む平面をいう。偏光子
104は、光軸周りの角度方向を変えられるように光軸
周りに回転可能に保持されていてもよい。The polarizer 104 is fixed so as to transmit linearly polarized light having a polarization plane inclined at −45 ° with respect to the plane of incidence with respect to the reaction section 120. As used herein, the term “incident surface” is a plane determined by an incident ray and an incident normal, and more specifically, a wavefront normal of light incident on the reaction section and a normal set on the surface of the reaction section. Include plane. The polarizer 104 may be held rotatably around the optical axis so that the angle direction around the optical axis can be changed.
【0016】検光子106は、反応部120に対する入
射面に対して−45°傾いた偏光面を持つ直線偏光を透
過するように固定されている。検光子106は、より好
ましくは、光軸周りの角度方向を変えられるように光軸
周りに回転可能に保持されている。The analyzer 106 is fixed so as to transmit linearly polarized light having a polarization plane inclined at −45 ° with respect to the plane of incidence with respect to the reaction section 120. More preferably, the analyzer 106 is rotatably held around the optical axis so that the angle direction around the optical axis can be changed.
【0017】光検出器108は、光電変換素子、例え
ば、フォトダイオード、アバランシュフォトダイオー
ド、フォトマルチプライヤー、CCDカメラ、SITカ
メラなどを含んでいる。The photodetector 108 includes a photoelectric conversion element, for example, a photodiode, an avalanche photodiode, a photomultiplier, a CCD camera, a SIT camera, and the like.
【0018】光源部102と偏光子104は、光軸が反
応部120の表面に対して所定の角度を作るように配置
されている。同様に、検光子106と光検出器108
は、光軸が反応部120の表面に対して同じ角度を作る
ように配置されている。The light source unit 102 and the polarizer 104 are arranged so that the optical axis forms a predetermined angle with respect to the surface of the reaction unit 120. Similarly, the analyzer 106 and the photodetector 108
Are arranged such that the optical axis forms the same angle with the surface of the reaction section 120.
【0019】反応部設置部142は、エアー吸引や押し
付けなどにより、反応部120を確実に固定できる。The reaction section installation section 142 can securely fix the reaction section 120 by air suction or pressing.
【0020】反応部温度制御部144は、必要に応じて
反応部120を所望の一定温度に加熱して保持すること
ができる。反応部温度制御部144は、ペルチェ素子や
抵抗やランプなどによって加熱を行ない、放熱や水冷や
空冷によって冷却を行なう。The reaction section temperature control section 144 can heat and maintain the reaction section 120 at a desired constant temperature as needed. The reaction unit temperature control unit 144 performs heating by a Peltier element, a resistor, a lamp, or the like, and performs cooling by heat radiation, water cooling, or air cooling.
【0021】反応部設置部142は反応部温度制御部1
44の機能を含んでいてもよい。図に示されるように、
反応部設置部142と反応部温度制御部144が別体で
ある場合、反応部設置部142は、熱伝導率の高い材
料、例えば銅や金や真鍮やアルミ等の金属で作られてる
とよい。The reaction section installation section 142 is a reaction section temperature control section 1
44 functions may be included. As shown in the figure,
When the reaction section installation section 142 and the reaction section temperature control section 144 are separate bodies, the reaction section installation section 142 may be made of a material having high thermal conductivity, for example, a metal such as copper, gold, brass, or aluminum. .
【0022】反応部120は、図2と図3に示されるよ
うに、閉鎖型セルであり、反応液支持体122と側板部
124と上板部126を有しており、これらは被検物質
と試薬等を含む反応液を収容する空間部130を形成し
ている。ここで、空間部130は、十分な量の反応液を
収容できる容積を有しているのが好ましく、微量の反応
液を測定する場合には空間部130の一部または全体を
毛管力が生じる程度の寸法に設定してもよい。また、反
応部120は、反応液支持体122および上板部126
がいずれも水平面と平行になるように配置するのが好ま
しいが、水平面に対して適宜傾斜させたり垂直な向きに
設置しても構わない。As shown in FIGS. 2 and 3, the reaction section 120 is a closed cell having a reaction solution support 122, a side plate section 124, and an upper plate section 126. And a space 130 for accommodating a reaction solution containing a reagent and the like. Here, it is preferable that the space 130 has a volume capable of accommodating a sufficient amount of the reaction solution, and a capillary force is generated in a part or the whole of the space 130 when a small amount of the reaction solution is measured. The size may be set to a degree. The reaction section 120 includes a reaction solution support 122 and an upper plate section 126.
Are preferably arranged so as to be parallel to the horizontal plane, but they may be appropriately inclined or installed perpendicular to the horizontal plane.
【0023】上板部126には、空間部130の中に反
応液を入れるために、貫通穴128が形成されている。
貫通穴128は、測定光が当たらない位置であれば、ど
こに形成されていてもよい。図示の反応部120は、一
個の貫通穴128を有しているが、空間部130への液
体の供給や排出を容易にするために、複数の貫通穴を有
していてもよい。また、貫通穴128の上に、反応液を
入れやすくするために、図示しない液体注入突出部が接
続されていてもよい。A through hole 128 is formed in the upper plate portion 126 to allow the reaction solution to enter the space portion 130.
The through hole 128 may be formed anywhere as long as the position is not irradiated with the measurement light. The illustrated reaction unit 120 has one through hole 128, but may have a plurality of through holes to facilitate supply and discharge of the liquid to and from the space 130. Further, a liquid injection protrusion (not shown) may be connected to the through-hole 128 in order to easily put a reaction solution.
【0024】反応液支持体122と側板部124と上板
部126は、ホウケイ酸硝子等のアルカリイオン含有硝
子で構成されている。コスト低減のために、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の無色透明のプラ
スチックで構成されてもよい。特に、上板部126は高
い透明性を有していることが望ましい。The reaction solution support 122, the side plate portion 124, and the upper plate portion 126 are made of alkali ion-containing glass such as borosilicate glass. For cost reduction, it may be made of a colorless and transparent plastic such as polystyrene, polypropylene, or polyethylene. In particular, it is desirable that the upper plate portion 126 has high transparency.
【0025】反応液支持体122と側板部124は、陽
極接合や接着剤によって結合されている。側板部124
と上板部126も、陽極接合や接着剤によって結合され
ている。反応液支持体122と側板部124、もしくは
側板部124と上板部126は一体に形成されていても
よい。The reaction solution support 122 and the side plate 124 are joined by anodic bonding or an adhesive. Side plate 124
The upper plate part 126 is also joined by anodic bonding or an adhesive. The reaction liquid support 122 and the side plate portion 124 or the side plate portion 124 and the upper plate portion 126 may be formed integrally.
【0026】反応液支持体122の上面には、光を全反
射するために、図示しないシリコン膜等のコーティング
がCVD等を用いて施されている。On the upper surface of the reaction solution support 122, a coating such as a silicon film (not shown) is applied by CVD or the like to totally reflect light.
【0027】さらに、反応液支持体122の上面には、
被検物質に対する抗体やターゲットDNA等と特異的に
反応する特異親和性結合試薬(プローブやプライマー)
が、物理的あるいは化学的に結合されている。つまり、
特異親和性結合試薬が反応液支持体122の上面に固定
(固相化)されている。特異親和性結合試薬は、反応液支
持体122の上面の全面に結合されていても、あるいは
反応液支持体122の上面の一部の領域のみに結合され
ていてもよい。後者の場合、その一部の領域に、測定の
ための光が照射される。Further, on the upper surface of the reaction solution support 122,
Specific affinity binding reagents (probes and primers) that specifically react with antibodies to the test substance, target DNA, etc.
Are physically or chemically bonded. That is,
Specific affinity binding reagent immobilized on top of reaction solution support 122
(Immobilized). The specific affinity binding reagent may be bound to the entire upper surface of the reaction solution support 122, or may be bound to only a part of the upper surface of the reaction solution support 122. In the latter case, light for measurement is applied to a part of the region.
【0028】特異親和性結合試薬は、反応液支持体12
2の上面にではなく、上板部126の下面に結合されて
いてもよく、また、反応液支持体122の上面と上板部
126の下面の両方に結合されていてもよい。もちろ
ん、特異親和性結合試薬は、側板部124の内面にも結
合されていてもよい。また、特異親和性結合試薬の結合
は、可逆的に結合され、測定後に同一または異なる測定
項目に関する未反応の特異親和性結合試薬と交換されて
もよい。The specific affinity binding reagent is used in the reaction solution support 12.
2 may be coupled to the lower surface of the upper plate portion 126 instead of to the upper surface, or may be coupled to both the upper surface of the reaction solution support 122 and the lower surface of the upper plate portion 126. Of course, the specific affinity binding reagent may also be bound to the inner surface of the side plate 124. Further, the binding of the specific affinity binding reagent may be reversibly bound, and after measurement, may be replaced with an unreacted specific affinity binding reagent for the same or a different measurement item.
【0029】また、特異親和性結合試薬が固定されたセ
ンサーチップ(プローブを有する支持体)が反応部120
に埋め込まれてもよい。このようなセンサーチップが埋
め込まれるタイプは、製造スペースが狭く済むととも
に、量産し易いという利点を有している。また、センサ
ーチップを使用しないタイプは、構造が単純になるので
コストを低く抑えられるという利点を有している。Further, a sensor chip (support having a probe) on which a specific affinity binding reagent is immobilized is provided in the reaction section 120.
It may be embedded in. The type in which such a sensor chip is embedded has an advantage that a manufacturing space can be reduced and mass production is easy. Further, the type that does not use a sensor chip has an advantage that the cost can be reduced because the structure is simple.
【0030】なお、反応部120や空間部130の形状
は、必ずしも図示のような偏平な角型形状に限定される
ものでなく、測定用の光ビームが特定の偏光条件で反射
可能な面を有する任意の形状、例えば偏平な円形形状や
偏平な楕円形状や細長いチューブ形状などであってもよ
い。また、貫通穴の代わりに、側板部124の一箇所ま
たは複数箇所に開口部を有し、開口部を介して側方より
液体の供給や排出が行なわれてもよい。側方の開口部
は、測定光の光路の邪魔にならないので、このような反
応部120は、より小型化可能であるという利点も有す
る。The shape of the reaction section 120 and the space section 130 is not necessarily limited to a flat rectangular shape as shown in the figure, but a plane on which a measurement light beam can reflect under a specific polarization condition. It may have any shape, for example, a flat circular shape, a flat elliptical shape, or an elongated tube shape. Further, instead of the through hole, an opening may be provided at one or more positions of the side plate portion 124, and the supply and discharge of the liquid may be performed from the side through the opening. Since the side opening does not obstruct the optical path of the measurement light, such a reaction section 120 also has an advantage that it can be further miniaturized.
【0031】続いて、核酸増幅反応の測定手順について
説明する。Next, the procedure for measuring the nucleic acid amplification reaction will be described.
【0032】まず、生物学的材料(被検物質)と特定の試
薬を混合して反応液を用意する。次に、反応部120の
空間部130内に十分な量の反応液を貫通穴128から
入れた後、反応部120を反応部設置部142に設置す
る。反応液は、反応部120を反応部設置部142に設
置した後に、反応部120の空間部130内に十分な量
を貫通穴128から入れてもよい。First, a reaction solution is prepared by mixing a biological material (test substance) and a specific reagent. Next, after a sufficient amount of the reaction liquid is put into the space 130 of the reaction section 120 through the through hole 128, the reaction section 120 is installed in the reaction section installation section 142. After the reaction section 120 is installed in the reaction section installation section 142, a sufficient amount of the reaction solution may be put into the space 130 of the reaction section 120 through the through hole 128.
【0033】反応部温度制御部144によって反応部1
20を所定の温度に加熱して、LAMP法による核酸増
幅反応を行なう。LAMP法による核酸増幅反応につい
ては、特開平10−337186号や日経バイオテク第
448号第11頁〜第13頁に詳しく示されている。こ
れらの文献は参照により本明細書に組み込まれるものと
する。The reaction section 1 is controlled by the reaction section temperature control section 144.
20 is heated to a predetermined temperature to perform a nucleic acid amplification reaction by the LAMP method. The nucleic acid amplification reaction by the LAMP method is described in detail in JP-A-10-337186 and Nikkei Biotech 448, pages 11 to 13. These documents are incorporated herein by reference.
【0034】図5と図6はそれぞれ反応部120内にお
けるLAMP法による核酸増幅反応の前後の状態を模式
的に示されている。FIGS. 5 and 6 schematically show the state before and after the nucleic acid amplification reaction by the LAMP method in the reaction section 120, respectively.
【0035】図5に示されるように、反応部120に収
容された反応液150には、目的のDNA152、目的
以外のDNA154、プライマー(NDA合成開始用試
薬)156、dNTP(DNA合成用試薬)158、DN
A合成酵素160などが含まれている。また、反応液支
持体122の上面に、増幅産物と特異的に反応する試薬
(プローブやプライマー)134が固定(固相化)されてい
る。つまり、反応部120は固相化された試薬134を
有している。As shown in FIG. 5, the reaction solution 150 contained in the reaction section 120 contains a target DNA 152, a non-target DNA 154, a primer (reagent for starting NDA synthesis) 156, and dNTP (reagent for DNA synthesis). 158, DN
A synthase 160 and the like. In addition, a reagent that specifically reacts with the amplification product is provided on the upper surface of the reaction solution support 122.
(Probes and primers) 134 are immobilized (immobilized). That is, the reaction section 120 has the reagent 134 immobilized on the solid phase.
【0036】LAMP法による核酸増幅反応の結果、図
6に示されるように、試薬134と結合した高分子化し
た目的のDNA164から成る増幅産物を含む領域とし
ての膜170が形成される。この増幅産物の膜170の
構成する高分子化した目的のDNA164は、高分子化
した目的のDNA164が試薬134に結合したもの、
高分子化の途中で試薬134に結合したもの、試薬13
4に結合して高分子化したものを含んでいる。増幅産物
の膜170の光学的特性(例えば屈折率)は、増幅産物の
膜170を通過する光の偏りを調べることによって測定
される。As a result of the nucleic acid amplification reaction by the LAMP method, as shown in FIG. 6, a film 170 is formed as a region containing an amplification product composed of the target DNA 164 polymerized with the reagent 134. The polymerized target DNA 164 constituting the membrane 170 of the amplification product is obtained by binding the polymerized target DNA 164 to the reagent 134;
One bound to reagent 134 during polymerization, reagent 13
4 and polymerized. The optical properties (eg, refractive index) of the amplification product film 170 are measured by examining the polarization of light passing through the amplification product film 170.
【0037】LAMP法による核酸増幅反応では、目的
以外のDNA154は高分子化せずに、目的のDNA1
52だけが高分子量化する。また、高分子量化した産物
同士は、反応部120の内部、特に試薬134が配置さ
れた二次元領域において、お互いに密集することによ
り、増幅産物の膜170の高密度化にも寄与する。この
ような増幅産物の膜170の高密度化は、これを通過す
る前後の光の偏光成分を変化させ、さらに高分子量化に
よる個々の産物の三次元的な体積増加は偏光成分の変化
を顕著に増大させる。In the nucleic acid amplification reaction by the LAMP method, the DNA 154 other than the target DNA is not polymerized and the target DNA 1
Only 52 has a high molecular weight. In addition, the products having a high molecular weight are condensed with each other in the reaction section 120, particularly in a two-dimensional region where the reagent 134 is disposed, thereby contributing to the increase in the density of the amplification product film 170. Such densification of the amplification product film 170 changes the polarization component of the light before and after passing through it, and the three-dimensional volume increase of each product due to the increase in molecular weight significantly changes the polarization component. To increase.
【0038】前述したように、試薬134は、反応液支
持体122の上面の全面に結合されていても、あるいは
その一部の領域のみに結合されていてもよいが、後者の
方が好ましいと考えられる。それは、試薬134の存在
する領域が減る分、限られた領域に位置する試薬134
に、高分子化の前後最中を問わず目的のDNAが結合す
る割合が増し、増幅産物の膜170の形成効率が高まる
と予想されるからである。As described above, the reagent 134 may be bonded to the entire upper surface of the reaction solution support 122 or may be bonded to only a part of the upper surface. However, the latter is more preferable. Conceivable. This is because the area where the reagent 134 exists is reduced, and the reagent 134 located in the limited area is reduced.
This is because it is expected that the ratio of the target DNA bound before and after the polymerization is increased, and the efficiency of forming the amplification product film 170 is increased.
【0039】図1において、光源部102から射出され
た光のビームは、偏光子104を通過することにより、
反応部120の入射面に対して−45°傾いた直線偏光
のビームに変えられ、反応部設置部142に固定された
反応部120で反射される。反射により、直線偏光のビ
ームは、増幅産物の膜の光学的特性に応じた楕円偏光の
ビームに変えられる。In FIG. 1, a light beam emitted from the light source unit 102 passes through a polarizer 104,
The beam is converted into a linearly polarized beam inclined at −45 ° with respect to the incident surface of the reaction unit 120, and reflected by the reaction unit 120 fixed to the reaction unit installation unit 142. The reflection converts the linearly polarized beam into an elliptically polarized beam according to the optical properties of the film of the amplification product.
【0040】反応部120で反射された光のビームは、
検光子106に方向付けられる。検光子106は楕円偏
光の特定の軸成分だけを透過させるため、楕円偏光の特
定の軸成分のビームだけが、検光子106を透過し、光
検出器108に達する。検光子106は、測定の間、そ
の透過軸方向が特定の方向に固定されていても、あるい
は光軸周りに回転されてもよい。また、偏光子104と
反応部120の間に、45°にセットされたλ/4板が
追加されてもよい。この場合、DNAの増幅反応中、偏
光子や検光子の角度から偏光解析してもよい。サンプル
の初期時間のみを消光させ、出力の経時変化を解析して
も構わない。但し、偏光子を回転させる場合には、偏光
子を通過した光の出力を一定にするために、ランダム偏
光か無偏光か円偏光を発する光源を使用するか、直接偏
光を出力する光源であれば、これを偏光子と同調して回
転させる必要がある。The light beam reflected by the reaction unit 120 is
Directed to analyzer 106. Since the analyzer 106 transmits only the specific axis component of the elliptically polarized light, only the beam of the specific axis component of the elliptically polarized light passes through the analyzer 106 and reaches the photodetector 108. The analyzer 106 may have its transmission axis fixed in a specific direction during the measurement, or may be rotated around the optical axis. Further, a λ / 4 plate set at 45 ° may be added between the polarizer 104 and the reaction unit 120. In this case, during the DNA amplification reaction, polarization analysis may be performed from the angle of the polarizer or analyzer. It is also possible to extinguish only the initial time of the sample and analyze the change over time of the output. However, when rotating the polarizer, a light source that emits randomly polarized light, non-polarized light, or circularly polarized light, or a light source that directly outputs polarized light is used to keep the output of light passing through the polarizer constant. If so, it must be rotated in phase with the polarizer.
【0041】光検出器108に入った光は光電変換され
る。光検出器108から出力される電気信号は、ケーブ
ル110を介して、コンピュータ等のデータ処理部11
2に取り込まれ、所定の演算処理が施される。その結
果、例えば増幅産物の膜の光学的特性(例えば屈折率)の
変化を反映した測定データが得られる。The light entering the photodetector 108 is photoelectrically converted. The electric signal output from the photodetector 108 is transmitted via a cable 110 to a data processing unit 11 such as a computer.
2 and subjected to a predetermined arithmetic processing. As a result, for example, measurement data reflecting changes in the optical characteristics (for example, refractive index) of the film of the amplification product is obtained.
【0042】以上の説明から分かるように、反応部12
0は、核酸増幅反応の際も、常に反応部設置部142の
上に配置されたままである。言い換えれば、核酸増幅反
応測定装置100に載置されたままで、核酸増幅反応が
行なわれる。つまり、反応部120は、核酸増幅反応測
定装置100から外されることなく、所定の位置に配置
されたままでいる。従って、核酸増幅反応を継続的に測
定を行なうことができる。また、反応部120の角度調
整が一回だけで済む。As can be seen from the above description, the reaction section 12
0 is always arranged on the reaction section installation section 142 even during the nucleic acid amplification reaction. In other words, the nucleic acid amplification reaction is performed while being placed on the nucleic acid amplification reaction measurement device 100. In other words, the reaction unit 120 is not removed from the nucleic acid amplification reaction measurement device 100, and remains at a predetermined position. Therefore, the nucleic acid amplification reaction can be continuously measured. Further, the angle adjustment of the reaction unit 120 is required only once.
【0043】本実施の形態によれば、電気泳動法では測
定できない増幅産物が高分子化する反応であっても測定
できる。また、蛍光色素などの検出用の化合物を添加す
ることなく核酸増幅産物を測定できる。さらに、核酸増
幅反応を開始させてから継続的に測定することで、増幅
の初期段階で検出し、その変化の単位時間あたりの変化
量から最終的な変化量を算出することができる。従っ
て、これまでにない高速で高感度で低価格な核酸増幅反
応の測定方法と測定装置が提供される。According to the present embodiment, it is possible to measure even a reaction in which an amplification product, which cannot be measured by electrophoresis, becomes a polymer. In addition, a nucleic acid amplification product can be measured without adding a detection compound such as a fluorescent dye. Furthermore, by continuously measuring after starting the nucleic acid amplification reaction, detection can be performed at the initial stage of amplification, and the final change amount can be calculated from the change amount per unit time of the change. Accordingly, there is provided an unprecedentedly high-speed, high-sensitivity, low-cost method and apparatus for measuring a nucleic acid amplification reaction.
【0044】また、互いに平行な反応液支持体122お
よび上板部126の間に反応液を充填することにより、
液量が一定となり、反応結果を正確に測定できるばかり
でなく、偏光測定に重要な測定光の入射と反射の光学的
条件を高精度に保つことができるとともに、反応液の蒸
発や零れによる反応条件の変動や外部への汚染等も有効
に回避できる。By filling the reaction solution between the reaction solution support 122 and the upper plate 126 which are parallel to each other,
Not only can the reaction volume be measured accurately, the reaction results can be measured accurately, but also the optical conditions for the incidence and reflection of measurement light, which are important for polarization measurement, can be maintained with high accuracy, and the reaction due to evaporation or spilling of the reaction solution Variations in conditions and contamination to the outside can be effectively avoided.
【0045】[第二の実施の形態]図4に示されるよう
に、本実施の形態に関する測定装置200は、反応部2
20を保持するための反応部設置部242と、反応部2
20の温度を制御するための反応部温度制御部244
と、対象反応部280を保持するための対象反応部設置
部262と、対象反応部280の温度を制御するための
対象反応部温度制御部264とを備えている。対象反応
部280は、偏光解析処理時における反応部220に対
する比較対象として用いられる。[Second Embodiment] As shown in FIG. 4, a measuring apparatus 200 according to this embodiment includes a reaction unit 2
A reaction section installation section 242 for holding the reaction section 20;
Reaction unit temperature control unit 244 for controlling the temperature of unit 20
A target reaction section installation section 262 for holding the target reaction section 280; and a target reaction section temperature control section 264 for controlling the temperature of the target reaction section 280. The target reaction unit 280 is used as a comparison target with respect to the reaction unit 220 during the polarization analysis processing.
【0046】反応部220と対象反応部280は共に、
第一の実施の形態に関連して図2と図3を参照して説明
した反応部120と同じ構造体である。反応部220に
は、被検物質と試薬等を含む反応液が収容される。ま
た、対象反応部280には、反応部220に収容される
溶液から被検物質だけが除かれた溶液が収容される。Both the reaction section 220 and the target reaction section 280
This is the same structure as the reaction unit 120 described with reference to FIGS. 2 and 3 in relation to the first embodiment. The reaction section 220 contains a reaction solution containing a test substance, a reagent, and the like. The target reaction section 280 contains a solution in which only the test substance is removed from the solution contained in the reaction section 220.
【0047】反応部設置部242と対象反応部設置部2
62は共に同じ構造体であり、エアー吸引や押し付けな
どにより、それぞれ反応部220と対象反応部280を
確実に固定できる。The reaction section setting section 242 and the target reaction section setting section 2
Reference numeral 62 denotes the same structure, and the reaction unit 220 and the target reaction unit 280 can be reliably fixed to each other by air suction or pressing.
【0048】反応部温度制御部244と対象反応部温度
制御部264は共に同じ機能体であり、それぞれ反応部
220と対象反応部280を所望の一定温度に保持した
り、それぞれ反応部220と対象反応部280に所望の
温度サイクルをかけたりできる。反応部温度制御部24
4と対象反応部温度制御部264は、ペルチェ素子や抵
抗やランプなどによって加熱を行ない、放熱や水冷や空
冷によって冷却を行なう。The reaction section temperature control section 244 and the target reaction section temperature control section 264 are the same functional body, and maintain the reaction section 220 and the target reaction section 280 at desired constant temperatures, respectively. A desired temperature cycle can be applied to the reaction section 280. Reaction unit temperature control unit 24
4 and the target reaction unit temperature control unit 264 perform heating by a Peltier element, a resistor, a lamp, or the like, and perform cooling by heat radiation, water cooling, or air cooling.
【0049】反応部設置部242と対象反応部設置部2
62はそれぞれ反応部温度制御部244と対象反応部温
度制御部264の機能を含んでいてもよい。図に示され
るように、反応部設置部242と反応部温度制御部24
4、対象反応部設置部262と対象反応部温度制御部2
64が別体である場合、反応部設置部242と対象反応
部設置部262は、熱伝導率の高い材料、例えば銅や金
や真鍮やアルミ等の金属で作られてるとよい。The reaction section setting section 242 and the target reaction section setting section 2
62 may include the functions of the reaction section temperature control section 244 and the target reaction section temperature control section 264, respectively. As shown in the figure, the reaction section installation section 242 and the reaction section temperature control section 24
4. Target reaction unit installation unit 262 and target reaction unit temperature control unit 2
In the case where 64 is a separate body, the reaction section installation section 242 and the target reaction section installation section 262 may be made of a material having high thermal conductivity, for example, a metal such as copper, gold, brass, or aluminum.
【0050】反応部220と対象反応部280の位置は
互いに交換されてもよい。つまり、反応部設置部242
と対象反応部設置部262の位置は互いに交換されても
よい。このような交換は光学特性や測定結果に何ら影響
を与えない。The positions of the reaction section 220 and the target reaction section 280 may be interchanged. That is, the reaction section installation section 242
The positions of the target reaction unit installation unit 262 and the target reaction unit installation unit 262 may be exchanged with each other. Such exchange has no effect on the optical properties or the measurement results.
【0051】測定装置200は、対象反応部280に向
けて光ビームを射出する光源部202と、対象反応部2
80に特定の偏光成分だけを入射させるための偏光子2
04と、対象反応部280で反射された光ビームを間隔
おいて平行に折り返して反応部220に方向付ける折り
返しプリズム270と、反応部220で反射された光か
ら特定の偏光成分を取り出すための検光子206と、検
光子206を透過した光を検出するための光検出器20
8とを備えている。The measuring apparatus 200 includes a light source section 202 for emitting a light beam toward the target reaction section 280 and a target reaction section 2
Polarizer 2 for allowing only a specific polarization component to enter 80
04, a folding prism 270 that folds the light beam reflected by the target reaction unit 280 in parallel at intervals and directs the light beam to the reaction unit 220, and a detection unit for extracting a specific polarization component from the light reflected by the reaction unit 220. Photon 206 and photodetector 20 for detecting light transmitted through analyzer 206
8 is provided.
【0052】光源部202は、光源、例えば、固体レー
ザー、気体レーザー、半導体レーザー、キセノンラン
プ、ハロゲンランプ等を含んでいる。光源部202は、
半導体レーザーの光源を有している場合、好ましくは更
に、その射出光を平行化するコリメーターレンズを備え
ている。The light source unit 202 includes a light source, for example, a solid laser, a gas laser, a semiconductor laser, a xenon lamp, a halogen lamp, and the like. The light source unit 202
In the case where a light source of a semiconductor laser is provided, a collimator lens for collimating the emitted light is preferably further provided.
【0053】光検出器208はケーブル210を介して
コンピュータ等のデータ処理部212に接続されてい
る。The photodetector 208 is connected to a data processing unit 212 such as a computer via a cable 210.
【0054】別の見方をすれば、測定装置200は、光
源部202から対象反応部280を経由して折り返しプ
リズム270に延びる第一の光路あるいは行きの光路
と、折り返しプリズム270から反応部220を経由し
て光検出器208に延びる第二の光路あるいは戻りの光
路とを有しており、両者は、間隔を置いて平行に延び、
折り返しプリズム270を介して連絡されている。From another point of view, the measuring apparatus 200 includes a first optical path or an outgoing optical path extending from the light source section 202 to the return prism 270 via the target reaction section 280 and the reaction section 220 from the return prism 270. A second optical path or return optical path extending to the photodetector 208 via the first and second optical paths, both extending parallel and spaced apart;
It is communicated via a folding prism 270.
【0055】偏光子204は、行きの光路上の、光源部
202と対象反応部280の間に配置され、検光子20
6は、戻りの光路上の、反応部220と光検出器208
の間に配置されている。The polarizer 204 is disposed between the light source unit 202 and the target reaction unit 280 on the outgoing optical path.
6 is the reaction unit 220 and the photodetector 208 on the return optical path.
It is located between.
【0056】偏光子204と検光子206は、消光比の
点で、共にグラントムソンプリズムが最適であるが、他
の光学素子、例えば、偏光板、偏光ビームスプリッタ
ー、グランレーザープリズムであってもよい。両者は、
偏光子204と検光子206は、これを透過する直線偏
光の偏光面が互いに直交するように配置されている。つ
まり、偏光子204と検光子206は、互いに、直交ニ
コル(crossed Nicols)を満足するように配置されてい
る。The polarizer 204 and the analyzer 206 are both optimally a Glan-Thompson prism in terms of the extinction ratio, but may be other optical elements such as a polarizing plate, a polarizing beam splitter, and a Glan laser prism. . Both are
The polarizer 204 and the analyzer 206 are arranged so that the planes of polarization of linearly polarized light passing therethrough are orthogonal to each other. That is, the polarizer 204 and the analyzer 206 are arranged so as to satisfy the crossed Nicols with each other.
【0057】偏光子204は、対象反応部280に対す
る入射面に対して−45°傾いた偏光面を持つ直線偏光
を透過するように固定されている。偏光子204は、光
軸周りの角度方向を変えられるように光軸周りに回転可
能に保持されていてもよい。The polarizer 204 is fixed so as to transmit linearly polarized light having a polarization plane inclined at −45 ° with respect to the plane of incidence with respect to the target reaction section 280. The polarizer 204 may be held rotatably around the optical axis so that the angle direction around the optical axis can be changed.
【0058】検光子206は、反応部220に対する入
射面に対して+45°傾いた偏光面を持つ直線偏光を透
過するように固定されている。検光子206は、光軸周
りの角度方向を変えられるように光軸周りに回転可能に
保持されてもよい。The analyzer 206 is fixed so as to transmit linearly polarized light having a polarization plane inclined at + 45 ° with respect to the plane of incidence with respect to the reaction section 220. The analyzer 206 may be held rotatably around the optical axis so that the angular direction around the optical axis can be changed.
【0059】光検出器208は、光電変換素子、例え
ば、フォトダイオード、アバランシュフォトダイオー
ド、フォトマルチプライヤー、CCDカメラ、SITカ
メラなどを含んでいる。The photodetector 208 includes a photoelectric conversion element, for example, a photodiode, an avalanche photodiode, a photomultiplier, a CCD camera, a SIT camera, and the like.
【0060】折り返しプリズム270は、入射光のビー
ムを内部で四回反射し、射出光のビームを入射光のビー
ムに対して所定の間隔おいて平行に射出する。このよう
な折り返しプリズム270は、例えば、二つの直角プリ
ズムの組み合わせることにより作られる。The folding prism 270 internally reflects the incident light beam four times, and emits the emitted light beam in parallel with the incident light beam at a predetermined interval. Such a folded prism 270 is made, for example, by combining two right-angle prisms.
【0061】光源部202と偏光子204と検光子20
6と光検出器208は共に、光軸が反応部220と対象
反応部280の表面に対して所定の角度を作るように傾
けて配置されている。同様に、折り返しプリズム270
は、光軸が反応部220と対象反応部280の表面に対
して同じ角度を作るように傾けて配置されている。The light source unit 202, the polarizer 204 and the analyzer 20
6 and the photodetector 208 are both arranged so that the optical axis is inclined at a predetermined angle with respect to the surfaces of the reaction section 220 and the target reaction section 280. Similarly, folded prism 270
Are arranged so that the optical axis forms the same angle with respect to the surfaces of the reaction section 220 and the target reaction section 280.
【0062】測定は、第一の実施の形態と同様の手順で
行なわれる。すなわち、まず、被検物質と特定の試薬を
混合して反応液を用意し、これを反応部220に十分な
量を入れた後、反応部220を反応部設置部242に設
置する。また、被検物質を含まない点を除いては前述の
反応液と全く同じ溶液を用意し、これを対象反応部28
0に十分な量を入れた後、対象反応部280を対象反応
部設置部262に設置する。The measurement is performed in the same procedure as in the first embodiment. That is, first, a test solution and a specific reagent are mixed to prepare a reaction solution, a sufficient amount of the reaction solution is charged into the reaction unit 220, and then the reaction unit 220 is installed in the reaction unit installation unit 242. Also, a solution exactly the same as the above-mentioned reaction solution was prepared except that it did not contain a test substance,
After putting a sufficient amount into 0, the target reaction unit 280 is set in the target reaction unit setting unit 262.
【0063】反応部温度制御部244によって反応部2
20を所定の温度に加熱して、LAMP法による核酸増
幅反応を行なう。LAMP法による核酸増幅反応の結
果、第一実施形態で説明したように、反応液支持体の上
面に固定された試薬(プローブやプライマー)と結合した
高分子化した目的のDNAから成る増幅産物の膜が形成
される。この増幅産物の膜の光学的特性は、増幅産物の
膜を通過する光の偏りを調べることによって測定され
る。このとき、対象反応部280と反応部220の温度
を同一となるように制御することにより、対象反応部2
80と反応部220内の溶液の温度に依存した光学特性
の変化(例えば屈折率)の影響を除外することができる。The reaction section 2 is controlled by the reaction section temperature control section 244.
20 is heated to a predetermined temperature to perform a nucleic acid amplification reaction by the LAMP method. As a result of the nucleic acid amplification reaction by the LAMP method, as described in the first embodiment, the amplification product consisting of the polymerized target DNA bound to the reagent (probe or primer) fixed on the upper surface of the reaction solution support is obtained. A film is formed. The optical properties of the amplification product film are measured by examining the polarization of light passing through the amplification product film. At this time, by controlling the temperatures of the target reaction section 280 and the reaction section 220 to be the same, the target reaction section 2
It is possible to exclude the influence of a change in the optical characteristics (for example, the refractive index) depending on the temperature of the solution in the reaction unit 220 and the solution 80.
【0064】図4において、光源部202から射出され
た光のビームは、偏光子204を通過することにより、
対象反応部230の入射面に対して−45°傾いた直線
偏光のビームに変えられ、対象反応部設置部262に固
定された対象反応部280で反射される。反射により、
直線偏光のビームは、増幅産物の膜の光学的特性に応じ
た楕円偏光のビームに変えられる。In FIG. 4, the light beam emitted from the light source unit 202 passes through the polarizer 204,
The beam is converted into a linearly polarized beam inclined at −45 ° with respect to the incident surface of the target reaction unit 230, and is reflected by the target reaction unit 280 fixed to the target reaction unit installation unit 262. By reflection
The linearly polarized beam is changed to an elliptically polarized beam according to the optical characteristics of the film of the amplification product.
【0065】楕円偏光のビームは、折り返しプリズム2
70によって、間隔をおいて平行に折り返えされる。折
り返しプリズム270から折り返された光のビームは、
折り返しプリズム270の内部で四回反射された結果、
折り返される前の楕円偏光に対して、長軸成分と短軸成
分の大きさと(例えば長軸の)方向は同じだが回転方向が
反対の楕円偏光を有する。The elliptically polarized beam is reflected by the folding prism 2
By 70, it is folded back in parallel at intervals. The beam of light turned back from the turning prism 270 is
As a result of being reflected four times inside the folding prism 270,
With respect to the elliptically polarized light before being folded, the elliptically polarized light has the same magnitude and the same direction (for example, the major axis) of the major axis component and the minor axis component but has the opposite rotation direction.
【0066】折返しプリズム270から折り返された光
のビームは、反応部設置部242に固定された反応部2
20で反射され、検光子206に向けられる。検光子2
06は楕円偏光の短軸成分だけを透過させるため、楕円
偏光の短軸成分のビームだけが、検光子206を透過
し、光検出器208に達する。The light beam returned from the return prism 270 is applied to the reaction section 2 fixed to the reaction section installation section 242.
The light is reflected at 20 and directed to the analyzer 206. Analyzer 2
Since 06 transmits only the short-axis component of elliptically polarized light, only the beam of the short-axis component of elliptically polarized light passes through the analyzer 206 and reaches the photodetector 208.
【0067】光検出器208に入った光は光電変換され
る。光検出器208から出力される電気信号は、ケーブ
ル210を介して、コンピュータ等のデータ処理部21
2に取り込まれ、所定の演算処理が施され、その結果、
例えば増幅産物の膜の光学的特性等の測定データが得ら
れる。The light entering the photodetector 208 is photoelectrically converted. The electric signal output from the photodetector 208 is transmitted via a cable 210 to a data processing unit 21 such as a computer.
2 and is subjected to predetermined arithmetic processing. As a result,
For example, measurement data such as optical characteristics of a film of an amplification product can be obtained.
【0068】なお、対象反応部280と反応部220が
全く同じ場合には、両者が光のビームに与える影響が互
いに打ち消し合うため、光検出器208で光が全く検出
されない消光状態となる。If the target reaction section 280 and the reaction section 220 are exactly the same, the effects of the two on the light beam cancel each other out, so that the light detector 208 is in the extinction state in which no light is detected at all.
【0069】以上の説明から分かるように、本実施の形
態においても第一の実施の形態と同様に、反応部220
は、核酸増幅反応の際も、測定装置200から外される
ことなく、所定の位置に配置されたままでいる。従っ
て、核酸増幅反応を継続的に測定を行なうことができ
る。また、反応部220の角度調整が一回だけで済む。As can be seen from the above description, in this embodiment, as in the first embodiment, the reaction section 220
Remains at a predetermined position without being detached from the measurement device 200 even during the nucleic acid amplification reaction. Therefore, the nucleic acid amplification reaction can be continuously measured. Further, the angle adjustment of the reaction section 220 is required only once.
【0070】本実施の形態によれば、電気泳動法では測
定できない増幅産物が高分子化する反応であっても測定
できる。また、蛍光色素などの検出用の化合物を添加す
ることなく核酸増幅産物を測定できる。さらに、核酸増
幅反応を開始させてから継続的に測定することで、増幅
の初期段階で検出し、その変化の単位時間あたりの変化
量から最終的な変化量を算出することができる。従っ
て、これまでにない高速で高感度で低価格な核酸増幅反
応の測定方法と測定装置が提供される。According to the present embodiment, it is possible to measure even a reaction in which an amplification product, which cannot be measured by electrophoresis, becomes a polymer. In addition, a nucleic acid amplification product can be measured without adding a detection compound such as a fluorescent dye. Furthermore, by continuously measuring after starting the nucleic acid amplification reaction, detection can be performed at the initial stage of amplification, and the final change amount can be calculated from the change amount per unit time of the change. Accordingly, there is provided an unprecedentedly high-speed, high-sensitivity, low-cost method and apparatus for measuring a nucleic acid amplification reaction.
【0071】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。例
えば、反応部120と反応部220と対象反応部280
は、それらの複数個が一体化されたプレートやモジュー
ルとしてもよい。また、反応部120と反応部220と
対象反応部280は、カード型に設計されてもよい。Although some embodiments have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be performed within the scope of the invention. Including all implementations. For example, the reaction unit 120, the reaction unit 220, and the target reaction unit 280
May be a plate or a module in which a plurality of them are integrated. Further, the reaction unit 120, the reaction unit 220, and the target reaction unit 280 may be designed in a card type.
【0072】[0072]
【発明の効果】本発明によれば、電気泳動法では測定で
きない増幅産物が高分子化する反応であっても測定でき
る。また、蛍光色素などの検出用の化合物を添加するこ
となく核酸増幅産物を測定できる。さらに、核酸増幅反
応を開始させてから継続的に測定することで増幅の初期
段階で検出し、その変化の単位時間あたりの変化量から
最終的な変化量を算出することができる。すなわち、レ
ートアッセイと呼ばれる測定方法が、非標識、非プロー
ブで可能になる。従って、今までに類を見ない高速で高
感度で低価格な核酸増幅反応の測定方法と装置が提供さ
れる。According to the present invention, it is possible to measure even a reaction in which an amplification product, which cannot be measured by electrophoresis, becomes a polymer. In addition, a nucleic acid amplification product can be measured without adding a detection compound such as a fluorescent dye. Furthermore, by continuously measuring after starting the nucleic acid amplification reaction, detection can be performed at the initial stage of amplification, and the final change amount can be calculated from the change amount per unit time of the change. That is, a measurement method called a rate assay can be performed with an unlabeled and non-probe. Accordingly, there is provided an unprecedented high-speed, high-sensitivity, low-cost method and apparatus for measuring a nucleic acid amplification reaction.
【図1】本発明の第一の実施の形態による測定装置の構
成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示される反応部の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a reaction section shown in FIG.
【図3】図2のIII−III線に沿って破断した反応部の断
面図である。FIG. 3 is a sectional view of a reaction section taken along line III-III of FIG. 2;
【図4】本発明の第二の実施の形態による測定装置の構
成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】反応部内におけるLAMP法による核酸増幅反
応の前の状態を模式的に示している。FIG. 5 schematically shows a state before a nucleic acid amplification reaction by a LAMP method in a reaction section.
【図6】反応部内におけるLAMP法による核酸増幅反
応の後の状態を模式的に示している。FIG. 6 schematically shows a state after a nucleic acid amplification reaction by a LAMP method in a reaction section.
100 核酸増幅反応測定装置 102 光源部 104 偏光子 106 検光子 108 光検出器 120 反応部 142 反応部設置部 144 反応部温度制御部 REFERENCE SIGNS LIST 100 nucleic acid amplification reaction measuring device 102 light source unit 104 polarizer 106 analyzer 108 photodetector 120 reaction unit 142 reaction unit installation unit 144 reaction unit temperature control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 溝口 巌 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 森 安義 栃木県大田原市下石上1381−3 栄研化学 株式会社那須事業所内 Fターム(参考) 4B024 AA11 BA80 CA01 CA11 HA11 4B029 AA07 BB20 FA12 4B063 QA01 QQ42 QQ52 QR08 QR32 QR62 QS25 QS36 QX01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Iwao Mizoguchi 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Yasuyoshi Mori 1381-3 Shimoishigami, Otawara-shi, Tochigi Eiken Chemical Nasu Works F-term (reference) 4B024 AA11 BA80 CA01 CA11 HA11 4B029 AA07 BB20 FA12 4B063 QA01 QQ42 QQ52 QR08 QR32 QR62 QS25 QS36 QX01
Claims (3)
がら高分子量化する工程を含む核酸増幅反応を測定する
ための核酸増幅反応測定方法であり、核酸増幅反応によ
って得られる産物と特異的に反応する試薬を反応液と接
する面に固定する工程と、増幅すべき核酸配列を繰り返
しながら高分子量化した産物を含む領域を通過する前後
の光の偏光成分の変化に基づいて測定する工程とを含ん
でいる核酸増幅反応測定方法。1. A nucleic acid amplification reaction measuring method for measuring a nucleic acid amplification reaction comprising a step of increasing a molecular weight while repeatedly extending a nucleic acid sequence to be amplified, wherein the method specifically reacts with a product obtained by the nucleic acid amplification reaction. Immobilizing the reagent to be performed on the surface in contact with the reaction solution, and measuring based on the change in the polarization component of light before and after passing through the region containing the product of high molecular weight while repeating the nucleic acid sequence to be amplified. Nucleic acid amplification reaction measurement method.
がら高分子量化する工程を含む核酸増幅反応を測定する
ための核酸増幅反応測定装置であり、 反応液を収容した反応部を保持するための反応部設置部
と、 反応部の温度を制御するための反応部温度制御部と、 反応部に向けて光ビームを射出する光源部と、 反応部に特定の偏光成分だけを入射させるための偏光子
と、 反応部で反射された光から特定の偏光成分を取り出すた
めの検光子と、 検光子を透過した光を検出するための光検出器とを備え
ている、核酸増幅反応測定装置。2. A nucleic acid amplification reaction measuring device for measuring a nucleic acid amplification reaction including a step of increasing a nucleic acid sequence while repeatedly extending a nucleic acid sequence to be amplified, comprising: Reaction section installation section, reaction section temperature control section for controlling the temperature of the reaction section, light source section for emitting a light beam toward the reaction section, and polarization for allowing only a specific polarization component to enter the reaction section A nucleic acid amplification reaction measurement device, comprising: a detector; an analyzer for extracting a specific polarization component from light reflected by the reaction unit; and a photodetector for detecting light transmitted through the analyzer.
幅反応によって得られる産物と特異的に反応する試薬が
固定されている、請求項2に記載の核酸増幅反応測定装
置。3. The nucleic acid amplification reaction measuring device according to claim 2, wherein a reagent specifically reacting with a product obtained by the nucleic acid amplification reaction is fixed on a surface of the reaction section which is in contact with the reaction solution.
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---|---|---|---|
JP2000374773A JP2002171997A (en) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | Method and apparatus for assaying nucleic acid amplification reaction |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1023900A (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-27 | Olympus Optical Co Ltd | Assay of dna synthase activity |
JPH10337186A (en) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Eiken Chem Co Ltd | Amplification of nucleic acid sequence |
WO2000028082A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Eiken Kagaku Kabushiki Kaisha | Process for synthesizing nucleic acid |
-
2000
- 2000-12-08 JP JP2000374773A patent/JP2002171997A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1023900A (en) * | 1996-07-09 | 1998-01-27 | Olympus Optical Co Ltd | Assay of dna synthase activity |
JPH10337186A (en) * | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Eiken Chem Co Ltd | Amplification of nucleic acid sequence |
WO2000028082A1 (en) * | 1998-11-09 | 2000-05-18 | Eiken Kagaku Kabushiki Kaisha | Process for synthesizing nucleic acid |
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