JP2005130805A - 核酸の分離精製方法 - Google Patents
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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Abstract
【解決手段】(1)核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内に核酸を吸着させる工程、(2)洗浄液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、核酸が吸着した状態で該多孔性膜を洗浄する工程、及び(3)回収液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内から核酸を脱着させる工程を含有する核酸の分離精製方法において、核酸吸着性多孔性膜がイオン結合が実質的に関与しない相互作用で核酸が吸着する多孔性膜であり、且つ、核酸を含む試料溶液を膜の面積cm2あたり2〜1500μL/secの流速で該核酸吸着性多孔性膜の一方から接触させて他方へ通過させることを特徴とする核酸の分離精製方法。
【選択図】 なし
Description
本発明の更なる目的は、分離性能に優れ、洗浄効率が良く、簡便で、迅速で、自動化および小型化適性に優れ、実質的に同一の分離性能を有するものを大量に生産可能である多孔性膜を使用した核酸の分離精製方法を提供することである。
即ち、本発明は、下記の構成よりなるものである。
(2)洗浄液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、核酸が吸着した状態で該多孔性膜を洗浄する工程、及び
(3)回収液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内から核酸を脱着させる工程
を含有する核酸の分離精製方法において、核酸吸着性多孔性膜がイオン結合が実質的に関与しない相互作用で核酸が吸着する多孔性膜であり、かつ、核酸を含む試料溶液を膜の面積cm2あたり2〜1500μL/secの流速で該核酸吸着性多孔性膜の一方から接触させて他方へ通過させることを特徴とする核酸の分離精製方法。
セリンプロテアーゼとしては、特に限定されず、例えばプロテアーゼKなどを好ましく用いることができる。
システインプロテアーゼとしては、特に限定されず、例えばパパイン、カテプシン類などを好ましく用いることができる。
金属プロテアーゼとしては、特に限定されず、例えばカルボキシペプチターゼ等を好ましく用いることができる。
タンパク質分解酵素は、添加時の反応系全容積1mlあたり好ましくは0.001IU〜10IU、より好ましくは0.01IU〜1IUの濃度で用いることができる。
また、タンパク質分解酵素は、カオトロピック塩、界面活性剤等のその他の試薬とは個別の2つ以上の試薬として供されても良い。後者の場合、タンパク質分解酵素を含む試薬を先に検体と混合した後に、カオトロピック塩、界面活性剤を含む試薬と混合される。また、カオトロピック塩、界面活性剤を含む試薬を先に混合した後に、タンパク分解酵素を混合してもよい。
また、タンパク質分解酵素を検体または、検体とカオトロピック塩、界面活性剤を含む試薬との混合液に、タンパク質分解酵素保存容器から直接目薬状に滴下させることもできる。この場合、操作を簡便にすることができる。
上記の方法で核酸を含む試料溶液を得る場合、核酸可溶化試薬およびタンパク質分解酵素の保存安定性が良く、核酸収量を変えずに操作を簡便にすることができる。
混合する際、攪拌装置により30から3000rpmで1秒から3分間混合することが好ましい。これにより、分離精製される核酸収量を増加させることができる。または、転倒混和を5から30回行うことで混合することも好ましい。また、ピペッティング操作を、10から50回行うことによっても混合することができる、この場合、簡便な操作で分離精製される核酸収量を増加させることができる。
本発明においてはノニオン界面活性剤を好ましく用いることができる。ノニオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤、脂肪酸アルカノールアミドを用いることができるが、好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤を用いることができる、さらに好ましくは、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤は、POEデシルエ−テル、POEラウリルエ−テル、POEトリデシルエ−テル、POEアルキレンデシルエ−テル、POEソルビタンモノラウレ−ト、POEソルビタンモノオレエ−ト、POEソルビタンモノステアレ−ト、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、POEアルキルアミン、POEアセチレングリコ−ルから選択されるポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤である。
これら界面活性剤の核酸可溶化試薬溶液における濃度は0.1〜20質量%であることが好ましい。
一方、RNAなどDNA以外の核酸を回収する場合、核酸可溶化試薬溶液にDNA分解酵素を加えることが好ましい。この場合、回収された核酸に共存するDNAによる干渉を軽減することができる。また、RNA分解酵素阻害剤を加えることも好ましい。RNA分解酵素阻害剤としては、RNA分解酵素を特異的に阻害するものが好ましい。
RNA分解酵素は特に限定されず、例えば、リボヌクレアーゼ H(RNase H)等のRNA特異的分解酵素を好ましく用いることができる。
DNA分解酵素は特に限定されず、例えば、DNase I等のDNA特異的分解酵素を好ましく用いることができる。
核酸分解酵素および核酸分解酵素阻害剤は、通常用いられる濃度で用いることが出来る。また、通常どおり加温処理することができる。加温処理は、タンパク質分解酵素による処理と同時におこなうことがこのましい。
本発明は、核酸を含む試料溶液を、核酸吸着性多孔性膜の一方から接触させて他方へ通過させることを特徴とする。これにより分離性能に優れ、しかも洗浄効率よく、核酸を単離精製することができる。該多孔性膜を通過する試料溶液の流速は、膜の面積cm2あたり2〜1500μL/secであり、より好ましくは、5〜700μL/secである。この範囲の速度で通過させることで、速やかに高い収率で核酸を膜に吸着させることができる。特に、核酸を含む試料溶液を膜の面積cm2あたり2〜1500μL/secの流速で核酸吸着性多孔性膜の一方から接触させて他方へ通過させることによって、大量の核酸を効率よく吸着することができる。
多孔性膜を通過する試料溶液の流速は、圧力差発生装置を適宜調整したり、膜の孔径や数によって調整したり、あるいは核酸試料溶液の粘度等の物性を調整することでもことで上記範囲に調整できる。
また、水酸基を有する有機高分子の表面積を大きくするために、アセチルセルロースの多孔性膜を鹸化処理することが好ましい。この場合、多孔性膜は、表裏対称性の多孔性膜であってもよいが、裏非対称性の多孔性膜を好ましく使用することができる。
本発明の溶解性を変える一方法としては、水酸化ナトリウムの濃度や時間を適宜変更させて鹸化処理を行う方法を挙げることができる。
特にトリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合物を好ましく使用することができる。トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比(質量比)は、99:1〜1:99である事が好ましく、90:10〜50:50である事がより好ましい。
トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比(質量比)は、99:1〜1:99である事が好ましい。さらには、トリアセチルセルロースとジアセチルセルロースの混合比は、90:10〜50:50である事が好ましい。
有機材料の多孔性膜にグラフトポリマー鎖を結合する方法としては、多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法と、多孔性膜を起点として重合可能な二重結合を有する化合物を重合させグラフトポリマー鎖とする2つの方法がある。
基材に結合しているグラフトポリマー鎖を形成するのに有用な化合物は、重合可能な二重結合を有しており、核酸の吸着に関与する親水基を有するという、2つの特性を兼ね備えていることが必要である。これらの化合物としては、分子内に二重結合を有していれば、親水基を有するポリマー、オリゴマー、モノマーのいずれの化合物をも用いることができる。特に有用な化合物は親水基を有するモノマーである。
多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合にて付着させる場合は、グラフトポリマー鎖の末端の官能基と反応する官能基を無機材料に導入し、そこにグラフトポリマーを化学結合させる。また、分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを使用して、多孔性膜を起点として、グラフトポリマー鎖を重合する場合は、二重結合を有する化合物を重合する際の起点となる官能基を無機材料に導入する。
親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーとしては、上記、親水基を持たない有機材料の多孔性膜とグラフトポリマー鎖とを化学結合させる方法において、記載した親水性基を持つグラフトポリマー、および分子内に二重結合を有している親水基を有するモノマーを好ましく使用することができる。
すなわち、(a)核酸を含む試料溶液を、少なくとも二個の開口を有する容器内に、溶液が内部を通過可能な、核酸吸着性多孔性膜を収容した核酸分離精製カートリッジの一の開口に注入する工程、(b)核酸分離精製カートリッジの上記一の開口に結合された圧力差発生装置を用いて核酸分離精製カートリッジト内を加圧状態にし、注入した核酸を含む試料溶液を、核酸吸着性多孔性膜を通過させ、核酸分離精製カートリッジの他の開口より排出することによって、核酸吸着性多孔性膜内に核酸を吸着させる工程、(c)核酸分離精製カートリッジの上記一の開口に洗浄液を注入する工程、(d)核酸分離精製カートリッジの上記一の開口に結合された圧力差発生装置を用いて核酸分離精製カートリッジ内を加圧状態にし、注入した洗浄液を、核酸吸着性多孔性膜を通過させ、他の開口より排出することによって、核酸吸着性多孔性膜を、核酸が吸着した状態で、洗浄する工程、(e)核酸分離精製カートリッジの上記一の開口に回収液を注入する工程、(f)核酸分離精製カートリッジの上記一の開口に結合された圧力差発生装置を用いて核酸分離精製カートリッジ内を加圧状態にし、注入した回収液を、核酸吸着性多孔性膜を通過させ、他の開口より排出することによって、核酸吸着性多孔性膜内から核酸を脱着させ、核酸分離精製カートリッジ容器外に排出する工程が挙げることができる。
洗浄工程における洗浄液の液量は、2μl/mm2以上が好ましい。洗浄液量が多量であれば洗浄効果は向上するが、操作性を保ち、試料の流出を抑止するためには、200μl/mm2以下が好ましい。
また洗浄工程において、その核酸分離精製カートリッジを器械的な振動や超音波による攪拌を与えながら、または遠心分離により洗浄することもできる。
水溶性塩が洗浄液中に含まれる場合、その濃度は10mM/L以上であることが好ましく、その上限は不純物の溶解性を損なわない範囲であれば特に問わないが、1M/L以下であることが好ましく、0.1M/L以下であることがより好ましい。
とりわけ、水溶性塩が塩化ナトリウムであり、さらには、塩化ナトリウムが20mM/L以上含まれていることが特に好ましい。
ここで、カオトロピック物質とは、前記したように尿素、グアニジン塩、イソチアン酸ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウムなどである。
回収工程において、回収液は、チューブ、ピペット、又は自動注入装置、もしくはこれらと同じ機能をもつ供給手段を使用して、核酸吸着性多孔性膜を装着した核酸分離精製カートリッジへ供給される。回収液は、核酸分離精製カートリッジの一の開口(核酸を含む試料溶液を注入した開口)から供給され、該開口に結合された圧力差発生装置(例えばスポイド、注射器、ポンプ、パワーピペットなど)を用いて核酸分離精製カートリッジ内を加圧状態にして核酸吸着性多孔性膜を通過させ、一の開口と異なる開口より排出させることができる。また、回収液を一の開口から供給し、同じ一の開口より排出させることもできる。さらには、核酸分離精製カートリッジの核酸を含む試料溶液を供給した一の開口と異なる開口より回収液を供給し、排出させることも可能である。しかしながら、核酸分離精製カートリッジの一の開口から供給し、核酸吸着性多孔性膜を通過させ、一の開口と異なる開口より排出さる方法が回収効率が優れてより好ましい。
(1)核酸精製カートリッジの作成
内径7mm、核酸吸着性多孔膜を収容する部分を持つ核酸精製カートリッジをハイインパクトポリスチレンで作成した。
表1に示す処方の核酸可溶化試薬溶液及び洗浄液を調製した。
ヒト全血200μlに核酸可溶化試薬溶液200μlとプロテアーゼK(SIGMA製)溶液20μlを添加して60℃で10分間インキュベートした。インキュベート後、エタノール200μlを加え、攪拌した。攪拌後、核酸吸着性多孔膜を用いて、上記(1)及び(2)で作成した核酸吸着性多孔膜を有する核酸精製カートリッジの一の開口に注入し、続いて上記一の開口にチュウビングポンプ(圧力差発生装置)を結合し、核酸分離精製カ−トリッジト内を加圧状態(80kpaおよび100kpa)にし、注入した核酸を含む試料溶液を、核酸吸着性多孔膜に膜の面積cm2あたり5μL/sec及び700μL/secで通過させることで、核酸吸着性多孔膜に接触させ、核酸分離精製カ−トリッジの他の開口より排出した。続いて、上記核酸分離精製カ−トリッジの上記一の開口に洗浄液(500μl)を注入し、上記一の開口にチュウビングポンプ(圧力差発生装置)を結合し、核酸分離精製カ−トリッジト内を加圧状態(80kpa)にし、注入した洗浄液を、核酸吸着性多孔膜に通過させ、他の開口より排出した。続いて、上記核酸分離精製カ−トリッジの上記一の開口に回収液(滅菌蒸留水200μl)を注入し、核酸分離精製カ−トリッジの上記一の開口にチュウビングポンプ(圧力差発生装置)を結合し、核酸分離精製カ−トリッジト内を加圧状態(80kpa)にし、注入した回収液を、核酸吸着性多孔膜に通過させ、他の開口より排出し、この液を回収した。尚、上記操作は室温(約25℃)で行った。
本発明の方法に従って核酸を含む試料溶液から精製した核酸の電気泳動の結果を図1に示す。
Claims (12)
- (1)核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内に核酸を吸着させる工程、
(2)洗浄液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、核酸が吸着した状態で該多孔性膜を洗浄する工程、及び
(3)回収液を該核酸吸着性多孔性膜に通過させて、該多孔性膜内から核酸を脱着させる工程
を含有する核酸の分離精製方法において、核酸吸着性多孔性膜がイオン結合が実質的に関与しない相互作用で核酸が吸着する多孔性膜であり、かつ、核酸を含む試料溶液を膜の面積cm2あたり2〜1500μL/secの流速で該核酸吸着性多孔性膜の一方から接触させて他方へ通過させることを特徴とする核酸の分離精製方法。 - 上記(1)、(2)及び(3)の各工程において、核酸を含む試料溶液、洗浄液又は回収液を、加圧状態で核酸吸着性多孔性膜に通過させることを特徴とする請求項1記載の核酸の分離精製方法。
- 上記(1)、(2)及び(3)の各工程において、少なくとも二個の開口を有する容器内に該核酸吸着性多孔性膜を収容した核酸分離精製カートリッジの一の開口に、核酸を含む試料溶液、洗浄液又は回収液を注入し、カートリッジの上記一の開口に結合された圧力差発生装置を用いてカートリッジ内を加圧状態にして、該注入した各液を通過させ、他の開口より排出させることを特徴とする請求項2記載の核酸の分離精製方法。
- 核酸を含む試料溶液が核酸吸着性多孔性膜を通過する流速が、膜の面積cm2あたり、5〜700μL/secである、請求項1〜3のいずれかに記載の核酸の分離精製方法。
- 核酸を含む試料溶液を核酸吸着性多孔性膜の孔径が大きい側から小さい側に通過させる、請求項1〜4のいずれかに記載の核酸の分離精製方法。
- 核酸吸着性多孔膜が、水酸基を有する有機材料の多孔性膜である、請求項1〜5のいずれかに記載の核酸の分離精製方法。
- 水酸基を有する有機材料の多孔性膜が、多糖構造を有する多孔性膜である、請求項6に記載の核酸の分離精製方法。
- 水酸基を有する有機高分子の多孔性膜が再生セルロ−スの多孔性膜である、請求項6に記載の核酸の分離精製方法。
- 核酸を含む試料溶液が、核酸の水溶液または核酸のバッファ溶液に水溶性有機溶媒を添加した溶液である、請求項1〜3のいずれかに記載の核酸の分離精製方法。
- 圧力発生装置が、核酸分離精製カ−トリッジの一の開口に着脱可能に結合されるポンプである請求項2又は3に記載の核酸の分離精製核酸分離精製方法。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の核酸分離精製方法を行うための、核酸分離精製カ−トリッジと試薬のキット。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の核酸分離精製方法を行う装置。
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