[go: up one dir, main page]

JP2006217818A - Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene - Google Patents

Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene Download PDF

Info

Publication number
JP2006217818A
JP2006217818A JP2005031748A JP2005031748A JP2006217818A JP 2006217818 A JP2006217818 A JP 2006217818A JP 2005031748 A JP2005031748 A JP 2005031748A JP 2005031748 A JP2005031748 A JP 2005031748A JP 2006217818 A JP2006217818 A JP 2006217818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gene
dna
microreactor
flow path
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005031748A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihisa Nakajima
彰久 中島
Yoichi Aoki
洋一 青木
Eiichi Ueda
栄一 上田
Yasuhiro Santo
康博 山東
Kusunoki Higashino
楠 東野
Nobuhisa Ishida
暢久 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Original Assignee
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Medical and Graphic Inc filed Critical Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority to JP2005031748A priority Critical patent/JP2006217818A/en
Priority to US11/255,664 priority patent/US20060094004A1/en
Priority to EP05109954A priority patent/EP1652912A1/en
Publication of JP2006217818A publication Critical patent/JP2006217818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DNA inspection device which can cope many purpose gene inspections by suitably changing a DNA amplification primer loaded on a micro reactor for inspecting genes, a probe hybridizing with an amplification gene. <P>SOLUTION: This micro reactor can analyze highly sensitively, because of incorporating a DNA amplification process for detection, and can detect an objective gene in good accuracy with a probe DNA specifically hybridizing with an amplified gene. The DNA inspection device hardly causes acute problems such as cross contamination or carryover contamination for microanalysis, amplification analysis, because system-constituting separates a reagent/solution-sending system element-loading component and a control/detection component for each specimen. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、遺伝子検査用マイクロリアクタ、このマイクロリアクタを含むDNA検査デバイスに関するものである。   The present invention relates to a gene testing microreactor and a DNA testing device including the microreactor.

近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、従来の試料調製、化学分析、化学合成などを行うための装置、手段(例えばポンプ、バルブ、流路、セ
ンサーなど)を微細化して1チップ上に集積化したシステムが開発されている。これは、
μ−TAS(Micro total Analysis System)、バイオリアクタ、ラブ・オン・チップ(Lab-on-chips)、バイオチップとも呼ばれ、医療検査・診断分野、環境測定分野、農産製
造分野でその応用が期待されている。とりわけ遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程とともに熟練した手技、機器類の操作が必要とされる場合には、自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システムは、コスト、必要試料量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能とする。したがってそれによる恩恵は多大と言える。
In recent years, by making full use of micromachine technology and ultrafine processing technology, devices and means (for example, pumps, valves, flow paths, sensors, etc.) for performing conventional sample preparation, chemical analysis, chemical synthesis, etc. have been miniaturized. Systems integrated on a chip have been developed. this is,
It is also called μ-TAS (Micro total Analysis System), bioreactor, Lab-on-chips, biochip, and its application is expected in medical examination / diagnosis field, environmental measurement field, agricultural production field Has been. In particular, as seen in genetic testing, when skilled procedures and equipment operations are required as well as complicated processes, automated, high-speed and simplified microanalysis systems are cost effective , Not only the required time but also any time and place can be analyzed. Therefore, it can be said that the benefits are great.

臨床検査を始めとする各種検査の現場では、場所を選ばず迅速に結果を出すこれらの分析用チップにおける分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。分析チップではそのサイズ、形態からの厳しい制約を受けるため、シンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが課題となる。そのため精度が高く、信頼性に優れるマイクロ流体制御素子が求められている。これに好適なマイクロポンプシステムを本発明者らはすでに提案している(特許文献1、2および非特許文献1)。   In the field of various tests including clinical tests, importance is attached to the quantitativeness of analysis, the accuracy of analysis, and the economy of these analytical chips that produce results quickly regardless of location. Since the analysis chip is severely restricted by its size and form, it is a challenge to establish a highly reliable liquid delivery system with a simple configuration. Therefore, there is a need for a microfluidic control element that has high accuracy and excellent reliability. The present inventors have already proposed a micropump system suitable for this (Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1).

また、試料の必要量を極微量とし、必要とされる試薬量も少なくて済む分析の微量化を図ることは、マイクロリアクタの最大課題である。これを実現するには、混合流路もしくは反応室で液体(検体および試薬)同士を効率よく混合する必要がある。加えて微量の反応生成物を高感度でしかも簡便に検出、または定量できる機構もまたチップに設置することが必要とされる。   In addition, minimizing the amount of sample required and reducing the amount of reagent required is the greatest challenge for microreactors. In order to realize this, it is necessary to efficiently mix liquids (specimens and reagents) in the mixing channel or the reaction chamber. In addition, a mechanism capable of detecting or quantifying a minute amount of reaction product with high sensitivity and simply needs to be provided on the chip.

さらに多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチップに対しては、ディスポーサブルであることが望まれ、さらに多項目分析への対応、製造コストなどの問題点を克服する必要がある。   Furthermore, it is desirable for chips to target a large number of samples to be measured, especially clinical samples that are at risk of contamination and infection. In addition, problems such as support for multi-item analysis and manufacturing costs are overcome. There is a need to.

このように簡便かつ迅速な検査手段を提供するマイクロリアクタには、実用上依然として解決すべき具体的な問題が提起され、その解決が望まれている。
特開2001-322099号公報 特開2004-108285号公報 「DNAチップ技術とその応用」、「蛋白質 核酸 酵素」43巻、13号(1998年)君塚房夫、加藤郁之進、共立出版(株)発行
The microreactor that provides simple and quick inspection means as described above has raised specific problems that should still be solved in practice, and the solution is desired.
JP 2001-322099 JP 2004-108285 A "DNA chip technology and its applications", "Protein Nucleic Acid Enzyme", Volume 43, No. 13 (1998), published by Fumio Kimizuka, Akinoshitsu Kato, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.

本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタおよびこれを含むDNA検査デバイスは、上記の実状に鑑みてなされたものであり、シンプルな構成と高精度の送液システムを組み込みしかも精度の高い検出を可能とするマイクロリアクタを提供することを目的とする。   The microreactor for gene testing and the DNA testing device including the same according to the present invention have been made in view of the above-described circumstances, and incorporate a simple configuration and a high-accuracy liquid feeding system and can perform highly accurate detection. The purpose is to provide.

ディスポーサルタイプのマイクロリアクタおよびその機能の制御および検出・処理手段を備えた遺伝子検査装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a disposable type microreactor and a genetic test apparatus equipped with control, detection and processing means for its function.

本発明は、微細流路を有し、少なくとも検出部分が透明なプラスチックであるマイクロリアクタであって、
その微細流路内で、ビオチン標識プライマーを用いて増幅された検体遺伝子をトラップするために、ビオチン親和性タンパク質が、該微細流路の遺伝子増幅反応部位よりも下流上に、検出部位としてポリスチレンに吸着されている
ことを特徴とする遺伝子検査用マイクロリアクタである。
The present invention is a microreactor having a fine channel and at least a detection portion being a transparent plastic,
In order to trap the sample gene amplified using the biotin-labeled primer in the microchannel, the biotin affinity protein is located downstream of the gene amplification reaction site in the microchannel and is detected as polystyrene as the detection site. A microreactor for genetic testing characterized by being adsorbed.

前記の増幅された遺伝子とハイブリダイズするプローブが、好ましくはパーオキシダーゼで標識されている。
さらに前記プローブを、発色試薬と反応させることを特徴としている。
The probe that hybridizes with the amplified gene is preferably labeled with peroxidase.
Furthermore, the probe is reacted with a coloring reagent.

前記発色試薬が、発色物質として好ましくは3,3',5,5'−テトラメチルベンジジン、3,3'−ジアミノベンジジン、p−フェニレンジアミン、5−アミノサリチル酸、3-アミノ−9−エチルカルバゾール、4−クロロ−1−ナフトール、4−アミノアンチピリンまたはo−
ジアニシジンを含む。
The coloring reagent is preferably 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine, 3,3′-diaminobenzidine, p-phenylenediamine, 5-aminosalicylic acid, 3-amino-9-ethylcarbazole as a coloring substance. 4-chloro-1-naphthol, 4-aminoantipyrine or o-
Contains dianisidine.

また本発明は、前記遺伝子検査用マイクロリアクタと、
マイクロポンプと、
マイクロポンプおよび温度を制御する装置と、ならびに
遺伝子増幅反応の検出を光学的に行う検出装置と
を備え、該マイクロリアクタを装着することにより遺伝子増幅反応および該増幅反応の検出を自動的に行うことを特徴とするDNA検査デバイスである。
The present invention also provides the gene testing microreactor,
A micropump,
A micropump and a device for controlling the temperature, and a detection device for optically detecting the gene amplification reaction, and automatically detecting the gene amplification reaction and the amplification reaction by mounting the microreactor. It is a characteristic DNA testing device.

前記マイクロポンプは、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第一流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化の割合が該第一流路よりも小さい第二流路と、
該第一流路および該第二流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部の圧力を変化させるためのアクチュエータと
を備えたピエゾポンプであることが望ましい。
The micropump is
A first channel in which the channel resistance changes according to the differential pressure;
A second flow path in which a ratio of a change in flow path resistance to a change in differential pressure is smaller than the first flow path;
A pressurizing chamber connected to the first flow path and the second flow path;
A piezo pump provided with an actuator for changing the pressure inside the pressurizing chamber is desirable.

前記検出装置は、
微細流路内で増幅された遺伝子を微細流路の検出部位に吸着させたビオチン親和性タンパク質と結合させた後に、プローブDNAとのハイブリダイズによりハイブリダイゼーション生成物を得てから、あるいは
微細流路内で増幅された遺伝子とプローブDNAとをハイブリダイズさせて得られるハイブリダイゼーション生成物を、微細流路の検出部位に吸着させたビオチン親和性タンパク質に結合させてから
該プローブDNAを着色物質に変換することにより光学的に検出する装置であることを特徴
としている。
The detection device includes:
After the gene amplified in the microchannel is bound to the biotin-affinity protein adsorbed to the detection site of the microchannel, the hybridization product is obtained by hybridization with the probe DNA, or the microchannel The hybridization product obtained by hybridizing the amplified gene and probe DNA is bound to the biotin-affinity protein adsorbed on the detection site of the microchannel, and then the probe DNA is converted into a colored substance. It is the device which detects optically by doing.

本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタの検出部位を作製する方法は、マイクロリアクタの流路内で増幅された遺伝子をトラップするためのビオチン親和性タンパク質を、その流路の遺伝子増幅反応部位よりも下流上に増幅遺伝子の検出部位として固定化させるために、ビオチン親和性タンパク質をSSC緩衝液または生理食塩水に溶解して10〜35μg/mLの
濃度の溶液を調製し、ポリスチレンを用いて形成された微細流路に該溶液を適用して該微細流路上にビオチン親和性タンパク質を吸着させることを特徴としている。
The method for producing a detection site of a microreactor for genetic testing according to the present invention comprises a biotin-affinity protein for trapping a gene amplified in a microreactor channel, downstream of the gene amplification reaction site in the channel. To immobilize the amplified gene as a detection site, biotin-affinity protein is dissolved in SSC buffer or physiological saline to prepare a solution with a concentration of 10 to 35 μg / mL. The solution is applied to the channel to adsorb the biotin-affinity protein onto the fine channel.

本発明の増幅された遺伝子の検出方法は、
マイクロリアクタの微細流路の遺伝子増幅反応部位で増幅された遺伝子を含む反応液と変性液とを混合し、増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理する工程と、
増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理して得られた処理液を、ビオチン親和性タンパク質をポリスチレンに吸着させた微細流路の検出部位に送液し、増幅された遺伝子を該検出部位にトラップさせる工程と、
該検出部位にパーオキシダーゼで修飾したプローブDNAを送液し、増幅された遺伝子と該プローブDNAとをハイブリダイズさせる工程と、
次いで増幅された遺伝子をトラップした該検出部位に、発色物質を含む発色試薬の溶液を送液し、該パーオキシダーゼが触媒する反応により該発色物質を発色させる工程と、
該検出部位における発色を光学的に測定する工程と
を含むことを特徴としている。
The method for detecting an amplified gene of the present invention comprises:
Mixing the reaction solution containing the gene amplified at the gene amplification reaction site in the microchannel of the microreactor with the denaturation solution, and denaturing the amplified gene into a single strand;
The treatment solution obtained by denaturing the amplified gene into a single strand is sent to the detection site of the microchannel where the biotin-affinity protein is adsorbed to polystyrene, and the amplified gene is sent to the detection site. Trapping process;
Sending a probe DNA modified with peroxidase to the detection site, and hybridizing the amplified gene and the probe DNA;
Then, a solution of a coloring reagent containing a coloring substance is sent to the detection site where the amplified gene is trapped, and the coloring substance is colored by a reaction catalyzed by the peroxidase;
And a step of optically measuring the color development at the detection site.

本発明のマイクロリアクタは、検出に先立ちDNA増幅工程を組み込むために感度の高い遺伝子分析が可能であり、増幅された遺伝子に特異的にハイブリダイズするプローブDNAを用いるために目的の遺伝子を精度よく検出することができる。   The microreactor of the present invention enables highly sensitive gene analysis because it incorporates a DNA amplification step prior to detection, and uses a probe DNA that specifically hybridizes to the amplified gene to accurately detect the target gene. can do.

また、本発明のDNA検査デバイスは、試薬類・送液系用のエレメントを搭載した、検体ごとのチップコンポーネントと、DNA検査デバイス本体として制御・検出コンポーネントとを別個にするシステム構成のため、微量分析、増幅反応に対し、クロス・コンタミネーション、キャリーオーバー・コンタミネーションといった深刻な問題が生じにくい。検体DNAとプライマー、プローブとの結合(または相互作用)以外の非特異的な結合物の洗浄除去が容易であるために、バックグラウンドの低いマイクロリアクタ・チップを提供することができる。   In addition, the DNA testing device of the present invention has a system configuration in which a chip component for each specimen, on which elements for reagents and a liquid feeding system are mounted, and a control / detection component as a DNA testing device main body are separated. Serious problems such as cross-contamination and carry-over contamination are less likely to occur in analysis and amplification reactions. Since it is easy to wash and remove non-specific binding substances other than the binding (or interaction) between the sample DNA and the primers and probes, it is possible to provide a microreactor chip with a low background.

本発明のマイクロリアクタは、材料および構成要素を含めて大量生産に向く構成であり、しかも多項目測定にも対応性がある。増幅された目的遺伝子のトラップおよびその検出方法が、すでに確立されたシンプルな手法であり、しかも検出に使用するプローブ、試薬類が容易に入手できるものであるために、本発明のマイクロリアクタは、低コストで製造できる。
[発明の詳細な説明]
以下、本発明のマイクロリアクタおよびこのマイクロリアクタと各制御装置、検出装置とからなるDNA検査デバイス、本装置およびマイクロリアクタを用いる遺伝子増幅および検出を含む遺伝子検査方法について説明する。なお本明細書において、「遺伝子」とは、何らかの機能を発現する遺伝情報を担うDNAまたはRNAをいうが、単に化学的実体であるDNA、RNAの形でいうこともある。また「塩基」とは、ヌクレオチドの核酸塩基のことをいう。
マイクロリアクタおよびDNA検査デバイスの概要
まず本発明のマイクロリアクタおよびDNA検査デバイスについて概説する。図1は、本発明の一実施形態における遺伝子検査用マイクロリアクタの概略図、図2は、本発明の一実施形態における前記マイクロリアクタと装置本体とからなるDNA検査デバイス(「遺伝子検査装置」ともいう)の概略図である。
The microreactor of the present invention has a configuration suitable for mass production including materials and components, and is compatible with multi-item measurement. The amplified target gene trap and its detection method are simple techniques that have already been established, and the probes and reagents used for detection are easily available. Can be manufactured at low cost.
Detailed Description of the Invention
Hereinafter, a microreactor of the present invention, a DNA test device comprising the microreactor, each control device, and a detection device, and a gene test method including gene amplification and detection using the device and the microreactor will be described. In the present specification, “gene” refers to DNA or RNA carrying genetic information that expresses some function, but may also be simply referred to as DNA or RNA that is a chemical entity. The “base” refers to a nucleotide nucleobase.
Overview of Microreactor and DNA Testing Device First, the microreactor and DNA testing device of the present invention will be outlined. FIG. 1 is a schematic diagram of a microreactor for gene testing in one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a DNA testing device (also referred to as “gene testing apparatus”) comprising the microreactor and the apparatus main body in one embodiment of the present invention. FIG.

図1および2に示したマイクロリアクタは、プラスチック樹脂、ガラス、シリコン、セラミックスなどの部材を適宜組み合わせて作製される一枚のチップからなる。好ましくは、マイクロリアクタの微細流路および躯体は、加工成型が容易で安価であり、焼却廃棄が容易なプラスチック樹脂で形成される。なかでもポリスチレン樹脂は成型性に優れ、後述するようにストレプトアビジンなどを吸着する傾向が強く、容易に微細流路上に検出部位を形成することができるために望ましい。また、そうしたマイクロリアクタにおいて、ハイブリダイゼーション反応の生成物を光学的に検出するために、マイクロリアクタ表面の
うち少なくとも微細流路上の検出部位を覆う検出部分は透明であること、好ましくは透明なプラスチックとなっていることが必要である。
The microreactor shown in FIGS. 1 and 2 is composed of a single chip manufactured by appropriately combining members such as plastic resin, glass, silicon, and ceramics. Preferably, the fine flow path and the casing of the microreactor are formed of a plastic resin that is easy to process and inexpensive, and easy to dispose of by incineration. Among them, polystyrene resin is desirable because it has excellent moldability, has a strong tendency to adsorb streptavidin and the like as will be described later, and can easily form a detection site on a fine channel. Further, in such a microreactor, in order to optically detect the product of the hybridization reaction, at least the detection portion covering the detection site on the fine channel on the surface of the microreactor is transparent, preferably a transparent plastic. It is necessary to be.

そのチップには、検体収容部、試薬収容部、プローブDNA収容部、コントロール収容部、流路、ポンプ接続部、送液制御部、逆流防止部、試薬定量部、混合部の各部が、機能面から適切な位置に微細加工技術により設置されている。さらに必要であれば、逆転写酵素部を設置してもよい。検体収容部は、検体注入部に連通し、検体の一時収容および混合部への検体供給を行う。場合によっては、検体収容部には検体液の粘度調整または血球分離の作用などの前処理機能を担わせてもよい。試薬と試薬との混合ならびに検体と試薬との混合は、単一の混合部で所望の比率で混合してもよく、あるいは何れかもしくは両方を分割して複数の合流部を設け、最終的に所望の混合比率となるように混合しても構わない。   The chip includes a sample storage unit, a reagent storage unit, a probe DNA storage unit, a control storage unit, a flow path, a pump connection unit, a liquid feed control unit, a backflow prevention unit, a reagent quantitative unit, and a mixing unit. It is installed at an appropriate position by microfabrication technology. If necessary, a reverse transcriptase part may be provided. The sample storage unit communicates with the sample injection unit, and temporarily stores the sample and supplies the sample to the mixing unit. In some cases, the sample storage unit may be provided with a pretreatment function such as viscosity adjustment of the sample liquid or blood cell separation. The mixing of the reagent and the reagent and the mixing of the sample and the reagent may be performed at a desired ratio in a single mixing section, or a plurality of confluence sections are provided by dividing one or both, and finally You may mix so that it may become a desired mixing ratio.

本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタは、血液、喀痰などの検体を検体収容部に注入し、DNA検査デバイス本体に装着することにより、チップ内で遺伝子増幅反応およびその増幅反応の検出に必要な処理を自動的に行い、多項目について同時に、しかも短時間で遺伝子検査ができるように構成されている。本発明の好ましいDNA検査デバイスの態様では、マイクロリアクタに使用する試薬類があらかじめ所定の量だけ封入されており、検体のDNAまたはRNAと所定の増幅反応、ならびに増幅産物の検出を行うユニットとして、該マイクロリアクタが検体ごとに使用される。   The microreactor for gene testing of the present invention injects a sample such as blood or sputum into a sample container and attaches it to a DNA testing device body, thereby performing a gene amplification reaction and processing necessary for detecting the amplification reaction in the chip. It is configured to automatically perform genetic testing for multiple items at the same time and in a short time. In a preferred embodiment of the DNA testing device of the present invention, a predetermined amount of reagents to be used in the microreactor are encapsulated in advance, and as a unit for detecting a sample DNA or RNA, a predetermined amplification reaction, and an amplification product, A microreactor is used for each specimen.

これに対し、マイクロポンプ、温度、反応の各制御に関わる制御系、増幅反応の検出、データの収集および処理を受け持つ装置は、マイクロポンプおよび光学的に増幅反応の検出を行う検出装置とともに本発明のDNA検査デバイスの一体化された装置本体を構成する。このデバイス本体は、これに上記マイクロリアクタを装着することにより検体群に対して共通で使用される。したがって多数の検体があっても、効率よく迅速に処理できる。従来技術では、内容の異なる分析または合成などを行う場合に、変更される内容に応じたマイクロ流路デバイスをその都度構成する必要があった。これとは異なり、本発明では脱着可能なチップのみ交換すればよい。各デバイスエレメントの制御変更も必要であれば、装置本体に格納された制御プログラムを適宜改変すればよい。   On the other hand, a micropump, a control system related to temperature and reaction control, an amplification reaction detection, data collection and processing apparatus, together with a micropump and a detection apparatus for optically detecting an amplification reaction, are in accordance with the present invention. The apparatus main body in which the DNA testing device is integrated is constructed. This device main body is commonly used for the sample group by mounting the microreactor thereon. Therefore, even if there are a large number of samples, they can be processed efficiently and quickly. In the prior art, when analyzing or synthesizing different contents, it is necessary to configure a microchannel device corresponding to the contents to be changed each time. Unlike this, in the present invention, only the removable chip needs to be replaced. If it is necessary to change the control of each device element, the control program stored in the apparatus main body may be appropriately modified.

本発明のDNA検査デバイスは、いずれのコンポーネントも小型化され、持ち運びに便利な形態としているために、使用する場所および時間に制約されず、作業性、操作性が良好である。場所、時間を問わず迅速に検体を分析することができるために、緊急医療での利用や、在宅医療での個人的な利用も可能である。送液に使用する多数のマイクロポンプユニットなども装置本体側に組み込まれているため、チップは比較的シンプルな構成となり、ディスポーサブルタイプとして使用できる。   In the DNA testing device of the present invention, all components are miniaturized and are in a form that is convenient to carry. Therefore, the DNA testing device is not restricted by the place and time of use, and has good workability and operability. Since the specimen can be analyzed promptly regardless of the place and time, it can be used for emergency medical care or for personal use at home medical care. Since a large number of micropump units and the like used for liquid feeding are also incorporated in the apparatus main body, the chip has a relatively simple configuration and can be used as a disposable type.

以上、本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタおよびDNA検査デバイス(遺伝子検査装置)の概要を述べたが、本発明は、種々の実施の形態において本発明の趣旨に沿って任意の変形、変更が可能であり、それらは本発明に含まれる。すなわち、本発明のマイクロリアクタおよび検査装置の全体または一部について、構造、構成、配置、形状形態、寸法、材質、方式、方法などを本発明の趣旨に合致する限り、種々のものにすることができる。
遺伝子検査用マイクロリアクタの好ましい態様
本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタとして好ましい態様は、一つのチップ内に、
検体もしくは検体から抽出したDNAが注入される検体収容部と、
遺伝子増幅反応に用いる試薬が収容される試薬収容部と、
ポジティブコントロールが収容されるポジティブコントロール収容部と、
ネガティブコントロールが収容されるネガティブコントロール収容部と、
遺伝子増幅反応により増幅された検出対象の遺伝子にハイブリダイゼーションするプローブDNAが収容されるプローブDNA収容部と、
これらの各収容部に連通する流路と、
前記各収容部および流路内の液体を送液する別途装置のマイクロポンプユニットに接続可能なポンプ接続部とが設けられ、
前記チップにポンプ接続部を介してマイクロポンプを接続し、検体収容部に収容された検体もしくは検体から抽出したDNAと、試薬収容部に収容された試薬とを流路へ送液し、流路内の遺伝子増幅反応部位で混合して増幅反応させた後、この増幅反応物を処理した処理液を、検出部位があるその下流側流路へ送液し、プローブDNA収容部に収容されたプローブDNAとを流路内で混合してハイブリダイズさせ、このハイブリダイゼーション生成物について増幅反応の検出を行い、
ポジティブコントロール収容部に収容されたポジティブコントロールおよびネガティブコントロール収容部に収容されたネガティブコントロールについても同様に、試薬収容部に収容された試薬と流路内で増幅反応させた後、プローブDNA収容部に収容されたプローブDNAと流路内でハイブリダイズさせ、このハイブリダイゼーション生成物について増幅反応の検出を行うように構成されていることを特徴としている。
The outlines of the microreactor and DNA test device (gene test apparatus) for genetic testing of the present invention have been described above, but the present invention can be arbitrarily modified and changed in various embodiments in accordance with the spirit of the present invention. And they are included in the present invention. That is, the structure, configuration, arrangement, shape, dimensions, material, method, method, etc. of the microreactor and the inspection apparatus of the present invention may be variously modified as long as they meet the spirit of the present invention. it can.
Preferred embodiment of microreactor for genetic testing A preferred embodiment of the microreactor for genetic testing of the present invention is as follows.
A sample container into which a sample or DNA extracted from the sample is injected;
A reagent container for storing a reagent used in the gene amplification reaction;
A positive control accommodating part for accommodating a positive control;
A negative control accommodating portion for accommodating a negative control;
A probe DNA containing portion that contains probe DNA that hybridizes to a gene to be detected amplified by a gene amplification reaction;
A flow path communicating with each of these accommodating portions,
A pump connection unit that can be connected to a micropump unit of a separate device that feeds the liquid in each storage unit and the flow path, and is provided.
A micropump is connected to the chip via a pump connection unit, and the sample stored in the sample storage unit or the DNA extracted from the sample and the reagent stored in the reagent storage unit are fed to the flow channel. After mixing and amplification reaction at the gene amplification reaction site, the processing solution treated with this amplification reaction product is sent to the downstream flow path where the detection site is located, and the probe accommodated in the probe DNA accommodating portion DNA is mixed and hybridized in the flow path, amplification reaction is detected for this hybridization product,
Similarly, for the positive control housed in the positive control housing section and the negative control housed in the negative control housing section, after amplification reaction in the flow path with the reagent housed in the reagent housing section, It is characterized in that it is configured to hybridize with the accommodated probe DNA in the flow path, and to detect the amplification reaction for this hybridization product.

なお上記遺伝子検査用マイクロリアクタは、さらに
前記検体収容部に検体もしくは検体から抽出したRNAを注入するとともに、これに含まれるRNAから逆転写反応によりcDNAを合成するための逆転写酵素が収容される逆転写酵素収容部が設けられ、
検体収容部に収容された検体もしくは検体から抽出したRNAと、逆転写酵素収容部に収容された逆転写酵素とを流路へ送液し、流路内で混合してcDNAを合成した後、前記増幅反応およびその検出を行うように構成されていてもよい。
遺伝子増幅反応部位
検体遺伝子の増幅は、本発明のマイクロリアクタにおける微細流路内の所定の位置、すなわち遺伝子増幅反応部位で以下のようにして行われる。増幅対象であるDNAを含むDNA溶液と、試薬液体とを合流させる合流部の上流側の各流路に、前記DNA溶液が収容される検体収容部と、前記試薬液体が収容される試薬収容部とが設けられている。これらの各収容部の上流側にポンプ接続部が設けられ、これらのポンプ接続部に別途装置のマイクロポンプを接続し、各マイクロポンプから駆動液を供給することにより前記各収容部内の前記DNA溶液および前記試薬液体を押し出してこれらを合流させることによって遺伝子増幅反応を開始するように構成されている。そうした増幅反応部位の態様は特に限定されるものではなく、様々な形態および様式が考えられる。基本的には
反応試薬を含む少なくとも2種類の液体を、マイクロポンプにより送液して合流させる合流部と、
前記合流部から先に設けられ、前記各液体が拡散混合される微細流路と、
前記微細流路の下流側端部から先に設けられ、該微細流路よりも広幅の空間と
からなり、該微細流路で拡散混合された混合液を貯留して反応を行う液溜部とを備えることが好ましい。
・検体
本発明の測定対象となる検体は、遺伝子検査の場合、増幅反応の鋳型となる核酸として遺伝子、DNAまたはRNAである。このような検体の核酸(DNAまたはRNA)を含む可能性のある試料から調製または単離したものであってよい。そのような試料から遺伝子、DNAまたはRNAを調製する方法は、特に限定されず、従来技術を使用することができる。最近、DNA増幅のために生体試料から遺伝子、DNAまたはRNAを調製する技術が開発され、キットなどの形態でも利用可能である。
The gene testing microreactor further injects a sample or RNA extracted from the sample into the sample storage unit, and stores reverse transcriptase for synthesizing cDNA from the RNA contained therein by a reverse transcription reaction. A photoenzyme storage unit is provided,
After the sample contained in the sample storage unit or the RNA extracted from the sample and the reverse transcriptase stored in the reverse transcriptase storage unit are fed to the flow channel and mixed in the flow channel to synthesize cDNA, You may be comprised so that the said amplification reaction and its detection may be performed.
Amplification of the gene amplification reaction site specimen gene is performed as follows at a predetermined position in the microchannel in the microreactor of the present invention, that is, the gene amplification reaction site. A specimen storage section in which the DNA solution is stored and a reagent storage section in which the reagent liquid is stored in each flow path upstream of the merging section that joins the DNA solution containing the DNA to be amplified and the reagent liquid. And are provided. A pump connection part is provided on the upstream side of each of these accommodating parts, and a separate micropump of the apparatus is connected to these pump connecting parts, and the driving solution is supplied from each micropump to supply the DNA solution in each of the accommodating parts. The gene amplification reaction is started by extruding the reagent liquid and joining them together. The form of such an amplification reaction site is not particularly limited, and various forms and modes are conceivable. Basically, at least two kinds of liquids containing the reaction reagent are sent together by a micropump and joined together,
A fine channel provided in advance from the merging portion and in which each of the liquids is diffusively mixed;
A liquid reservoir portion that is provided first from the downstream end of the fine flow path, and has a space wider than the fine flow path, and stores a mixed liquid that is diffusely mixed in the fine flow path to perform a reaction; It is preferable to provide.
-Sample In the case of genetic testing, the sample to be measured according to the present invention is a gene, DNA or RNA as a nucleic acid that serves as a template for an amplification reaction. It may be prepared or isolated from a sample that may contain nucleic acid (DNA or RNA) of such an analyte. A method for preparing a gene, DNA or RNA from such a sample is not particularly limited, and conventional techniques can be used. Recently, a technique for preparing a gene, DNA or RNA from a biological sample for DNA amplification has been developed and can be used in the form of a kit or the like.

試料自体にも特に制限はないが、例えば全血、血清、バフィーコート、尿、糞便、唾液、喀痰など生体由来のほとんどの試料;細胞培養物;ウィルス、細菌、カビ、酵母、植物
、動物などの核酸含有試料;微生物などが混入または含有する可能性のある試料、その他核酸が含有されている可能性のあるあらゆる試料が対象となる。
There are no particular restrictions on the sample itself, but most biological samples such as whole blood, serum, buffy coat, urine, feces, saliva, sputum; cell cultures; viruses, bacteria, molds, yeasts, plants, animals, etc. This includes nucleic acid-containing samples; samples that may contain or contain microorganisms, and other samples that may contain nucleic acids.

DNAは、上記試料から常法に従い、フェノール・クロロホルム抽出およびエタノール沈殿により、分離精製できる。核酸を遊離するために、飽和濃度に近いグアニジン塩酸塩、イソチオシアン酸塩のような高濃度カオトロピック試薬を使用することは一般的に知られている。上記のフェノール−クロロホルム抽出法などを適用せず、代わりに界面活性剤を含むタンパク質分解酵素液で検体を直接処理する方法(斉藤隆、「PCR実験マニュアル」HBJ出版局、1991年、p309)は、簡便で迅速な方法である。得られたゲノムDNAまたは遺伝子が大きい場合には、適当な制限酵素、例えばBamHI、BgLII、DraI、EcoRI、EcoRV、HindIII、PvuIIなどを用いて常法に従い、フラグメント化してもよい。このようにして検体用のDNAおよびそのフラグメントの集合体を調製することができる。   DNA can be separated and purified from the above sample by phenol / chloroform extraction and ethanol precipitation according to a conventional method. It is generally known to use high concentration chaotropic reagents such as guanidine hydrochloride, isothiocyanate close to saturation to release nucleic acids. Instead of applying the above-mentioned phenol-chloroform extraction method and the like, a method of directly treating a specimen with a proteolytic enzyme solution containing a surfactant (Takashi Saito, “PCR Experiment Manual” HBJ Publishing Bureau, 1991, p309) It is a simple and quick method. When the obtained genomic DNA or gene is large, it may be fragmented according to a conventional method using an appropriate restriction enzyme such as BamHI, BgLII, DraI, EcoRI, EcoRV, HindIII, PvuII and the like. In this way, an aggregate of DNA for a specimen and fragments thereof can be prepared.

RNAの場合、逆転写反応に使用されるプライマーの作製が可能であれば特に制限はない。例えば試料中の全RNAのほか、遺伝子として機能しているレトロウィルスのRNA、発現される遺伝子の直接の情報伝達担体であるmRNA、rRNAなどのRNA分子群が対象となる。これらのRNAは、適当な逆転写酵素を利用してcDNAに変換してから分析すればよい。mRNAの調製方法は、公知の技術に基づいて行うことができ、逆転写酵素は容易に入手することができる。   In the case of RNA, there is no particular limitation as long as a primer used for the reverse transcription reaction can be prepared. For example, in addition to total RNA in a sample, RNA molecules such as retrovirus RNA functioning as a gene, mRNA that is a direct information carrier of the expressed gene, and rRNA are targeted. These RNAs may be analyzed after being converted to cDNA using an appropriate reverse transcriptase. The method for preparing mRNA can be performed based on a known technique, and reverse transcriptase can be easily obtained.

本発明のマイクロリアクタでは、従来の検査装置を使用して行う手作業の場合に比べて、必要とされる検体量は極めて少ない。例えば、遺伝子の場合、DNAとして0.001〜100ngである。このため、微量の試料しか得られない場合も含めて、本発明のマイクロリアクタは、検体面からの制約は少なく、必然的に試薬類も少ない量で済み、検査コストの低減となる。試料は、上記「検体収容部」の注入部から導入される。
・増幅法
本発明のマイクロリアクタでは、DNAの増幅方法を限定されない。例えばDNAの増幅技術は、現在多方面で盛んに利用されているPCR増幅法を使用することができる。その増幅技術を実施するための諸条件が詳細に検討され、改良点も含めて各種の文献に記載されている。PCR増幅においては、3つの温度間で昇降させる温度管理が必要になるが、マイクロチップに対し好適な温度制御を可能とする流路デバイスが、すでに本発明者らにより提案されている(特開2004−108285号)。このデバイスシステムを本発明のチップの増幅用流路に適用すればよい。これにより、熱サイクルが高速に切り替えられ、微細流路を熱容量の小さいマイクロ反応セルとすることにより、DNA増幅は、手作業によりマイクロチューブ、マイクロバイアルなどで行なう従来の方式よりはるかに短時間で行うことができる。
In the microreactor of the present invention, the amount of sample required is extremely small compared to the case of manual work performed using a conventional inspection apparatus. For example, in the case of a gene, the DNA is 0.001 to 100 ng. For this reason, the microreactor according to the present invention includes a case where only a very small amount of sample can be obtained, and there are few restrictions on the specimen surface, and the amount of reagents is inevitably small, and the test cost is reduced. The sample is introduced from the injection part of the “sample storage part”.
-Amplification method The amplification method of DNA is not limited in the microreactor of the present invention. For example, a DNA amplification technique can use a PCR amplification method which is currently widely used in various fields. Various conditions for implementing the amplification technique have been examined in detail and described in various documents including improvements. In PCR amplification, it is necessary to manage the temperature by raising and lowering between three temperatures. However, a flow channel device capable of controlling temperature suitable for a microchip has already been proposed by the present inventors (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-260260). 2004-108285). This device system may be applied to the amplification channel of the chip of the present invention. As a result, the heat cycle can be switched at high speed, and the microchannel is made into a micro reaction cell with a small heat capacity, so that DNA amplification can be carried out in a much shorter time than the conventional method that is performed manually in microtubes, microvials, etc. It can be carried out.

最近開発されたICAN(登録商標)(Isothermal chimera primer initiated nucleic acid amplification )法は、従来のPCR反応のように複雑な温度管理を必要としな
い。すなわち、50〜65℃における任意の一定温度の下にDNA増幅を短時間で実施できる(特許第3433929号)。したがって、簡便な温度管理で済むICAN(登録商標)法
は、本発明のマイクロリアクタでは、とくに好適な増幅技術である。手作業では、1時間かかる本法は、本発明のバイオリアクタにおいては、10〜20分、好ましくは、15分で収集データの解析まで終わる。
The recently developed ICAN® (Isothermal chimera primer initiated nucleic acid amplification) method does not require complicated temperature control as in the conventional PCR reaction. That is, DNA amplification can be performed in a short time at an arbitrary constant temperature of 50 to 65 ° C. (Japanese Patent No. 3433929). Therefore, the ICAN (registered trademark) method, which requires simple temperature control, is a particularly suitable amplification technique in the microreactor of the present invention. By hand, the method, which takes one hour, ends with the analysis of collected data in 10-20 minutes, preferably 15 minutes, in the bioreactor of the present invention.

DNA増幅反応は、その他のPCR改良法、PCR変法であってもよく、本発明のマイクロリアクタは、流路の設計変更などによりいずれにも対応できる柔軟性がある。いずれのDNA増幅反応を使用する場合にも、その技術の詳細は開示されており、当業者は容易に導入することができる。
・試薬類
(i) プライマー
PCRプライマーは、増幅したいDNA鎖の特定部位の両端に相補的な2種のオリゴヌクレオチドである。その設計は、すでに専用のアプリケーション・ソフトウェアが開発されており、当業者であればDNAシンセザイザー、化学合成などにより容易に作成できる。ICAN法用のプライマーは、DNAおよびRNAのキメラプライマーであるが、このものの調製法もすでに技術的に確立されている(特許第3433929号)。プライマーの設計
、選択は、増幅反応の成否、効率を左右するために最も適切なものを使用することが重要である。
The DNA amplification reaction may be another PCR improvement method or PCR modification method, and the microreactor of the present invention is flexible enough to cope with any change in the design of the flow path. When using any DNA amplification reaction, details of the technique are disclosed, and those skilled in the art can easily introduce them.
・ Reagents
(i) Primers PCR primers are two kinds of oligonucleotides complementary to both ends of a specific site of a DNA strand to be amplified. Dedicated application software has already been developed for the design, and those skilled in the art can easily create the design using a DNA synthesizer, chemical synthesis, or the like. The primer for the ICAN method is a chimeric primer of DNA and RNA, but the preparation method thereof has already been technically established (Japanese Patent No. 3433929). It is important to use the most appropriate primer design and selection to determine the success and efficiency of the amplification reaction.

また、プライマーの5'末端に標識としてビオチンを結合させておくと、増幅産物のD
NAを、チップ基板上に吸着されたストレプトアビジンとの結合を介して、その基板上に固定化でき、増幅産物の定量に供し得る。その他のプライマー標識物質としてジゴキシゲニン、各種蛍光色素などが例示される。
(ii) 増幅反応用試薬類
増幅反応に使用する酵素をはじめとする試薬類は、PCR用、ICAN法のいずれも容易に入手できる。
In addition, when biotin is bound as a label to the 5 ′ end of the primer, the amplification product D
NA can be immobilized on the substrate via binding to streptavidin adsorbed on the chip substrate, and can be used for quantification of the amplification product. Examples of other primer labeling substances include digoxigenin and various fluorescent dyes.
(ii) Reagents for amplification reaction Reagents including enzymes used for the amplification reaction can be easily obtained for both PCR and ICAN methods.

PCR法における試薬類として、少なくとも2'−デオキシヌクレオシド5'−三リン酸のほか、Taq DNAポリメラーゼ、Vent DNAポリメラーゼまたはPfu DNAポリメラ
ーゼが含まれる。
Reagents for PCR include at least 2′-deoxynucleoside 5′-triphosphate, Taq DNA polymerase, Vent DNA polymerase, or Pfu DNA polymerase.

ICAN法における試薬類は、少なくとも2'−デオキシヌクレオシド5'−三リン酸、検出したい遺伝子に特異的にハイブリダイズできるキメラプライマー、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、エンドヌクレアーゼのRNaseを含む。
(iii) コントロール
インターナルコントロールは、標的核酸(DNA、RNA)について、増幅のモニタリング、あるいは定量の際の内部標準物質として使用される。インターナルコントロールの配列は、検体DNAとは異なる配列の両側に、検体用プライマーと同じプライマーがハイブリダイズできる配列を有するために検体と同様に増幅できるものである。ポジティブコントロールの配列は、検体を検出する特異的な配列で、プライマーがハイブリダイズする部分とその間の配列が検体と同じものである。コントロールに使用する核酸(DNA,RNA)は、公知技術文献に記載されているものを使用すればよい。ネガティブコントロールは、核酸(DNA,RNA)以外の試薬などをすべて含み、コンタミネーションの有無のチェック、バックグラウンド補正用に用いる。
(iv) 逆転写用試薬
RNAの試料の場合、RNAからcDNAを合成するための逆転写酵素、逆転写プライマーなどであり、これらも市販され容易に入手できる。
Reagents in the ICAN method include at least 2′-deoxynucleoside 5′-triphosphate, a chimeric primer that can specifically hybridize to a gene to be detected, a DNA polymerase having strand displacement activity, and an RNase of endonuclease.
(iii) Control The internal control is used as an internal standard substance for monitoring or quantifying amplification of the target nucleic acid (DNA, RNA). The internal control sequence can be amplified in the same manner as the sample because it has sequences that can hybridize to the same primer as the sample primer on both sides of the sequence different from the sample DNA. The sequence of the positive control is a specific sequence for detecting the sample, and the portion where the primer hybridizes and the sequence between them are the same as the sample. Nucleic acids (DNA, RNA) used for control may be those described in known technical literature. The negative control includes all reagents other than nucleic acids (DNA, RNA) and is used for checking for the presence of contamination and for background correction.
(iv) Reagent for reverse transcription In the case of an RNA sample, there are a reverse transcriptase and a reverse transcription primer for synthesizing cDNA from RNA, and these are also commercially available and can be easily obtained.

これらの増幅用基質(2'−デオキシヌクレオシド5'−三リン酸)、遺伝子増幅用試薬などは、一枚のマイクロリアクタの上記試薬収容部に、それぞれ予め所定量封入されている。したがって本発明のマイクロリアクタは使用時にその都度、試薬を必要量充填する必要はなく、即使用可能の状態になっている。
検出部位
増幅された目的遺伝子のDNAを検出する方法として、一般的には可視分光測光法、蛍光測定法、発光ルミネッセンス法といった検出方法が用いられる。さらに、電気化学的方法、表面プラズモン共鳴、水晶発振子マイクロバランスなどの手法も挙げられる。
A predetermined amount of each of these amplification substrates (2′-deoxynucleoside 5′-triphosphate), gene amplification reagents, and the like is enclosed in advance in the reagent storage section of one microreactor. Therefore, the microreactor of the present invention does not need to be filled with a necessary amount of reagent each time it is used, and is ready for immediate use.
In general, detection methods such as visible spectrophotometry, fluorescence measurement, and luminescence luminescence are used as methods for detecting the amplified DNA of the target gene. Furthermore, techniques such as an electrochemical method, surface plasmon resonance, and quartz crystal microbalance are also included.

本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタでは、微細流路の遺伝子増幅反応部位よりも下流上に、増幅された遺伝子を検出するための検出部位が設けられている。少なくともそのマイクロリアクタの検出部分は、光学的測定を可能とするために透明、好ましくは透明な
プラスチックとなっている。さらに増幅された遺伝子をトラップするためのビオチン親和性タンパク質が、微細流路上の検出部位に吸着されていることを特徴としている。少なくともその微細流路をポリスチレンで形成されていることが望ましい。
In the microreactor for gene testing of the present invention, a detection site for detecting the amplified gene is provided on the downstream side of the gene amplification reaction site in the fine channel. At least the detection part of the microreactor is transparent, preferably transparent plastic, to allow optical measurements. Furthermore, a biotin affinity protein for trapping the amplified gene is adsorbed to a detection site on the fine channel. It is desirable that at least the fine channel is made of polystyrene.

本発明のDNA検査デバイスは、マイクロリアクタの上記検出部位における工程と連動して、増幅された遺伝子とプローブDNAとのハイブリダイズによるハイブリダイゼーション生成物を対象に増幅反応の有無、規模などの検出を行う検出装置を備えている。プローブDNAの塩基配列を適切に選択することにより、目的の遺伝子に特異的に結合し、共存する他のDNA、バックグラウンドに影響されることなく高感度の検出が可能となる。   The DNA testing device of the present invention detects the presence / absence, scale, etc. of the amplification reaction for the hybridization product resulting from the hybridization of the amplified gene and the probe DNA in conjunction with the process at the detection site of the microreactor. A detection device is provided. By appropriately selecting the base sequence of the probe DNA, it becomes possible to detect with high sensitivity without being affected by other DNA and background that specifically bind to the target gene and coexist.

増幅された目的遺伝子のDNAを検出する方法は特に限定されないが、好ましい態様として具体的に以下の工程で行なわれる。すなわち上記マイクロリアクタを用い、
(1)検体もしくは検体から抽出したDNA、あるいは検体もしくは検体から抽出したRNAから逆転写反応により合成したcDNAと、5'位置でビオチン修飾したプライマー
とを、これらの収容部から流路へ送液し、微細流路内の遺伝子増幅反応部位で、遺伝子を増幅する工程、
(2)微細流路内で増幅された遺伝子を含む増幅反応液と変性液とを混合し、増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理する工程、
(3)増幅遺伝子を一本鎖に変性処理した処理液を、ビオチン親和性タンパク質(好ましくはストレプトアビジン)をポリスチレンに吸着させた微細流路内の検出部位に送液し、前記の増幅された遺伝子をビオチン親和性タンパク質に結合させてトラップする工程、
(4)増幅された遺伝子をトラップした部分に、末端をFITC(fluorescein isothiocyanate)で蛍光標識したプローブDNAを流し、該遺伝子にハイブリダイズさせる工程、(5)微細流路内の検出部位にトラップした増幅遺伝子に、FITCに特異的に結合する抗FITC抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより固定化した遺伝子にハイブリダイズしたFITC修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる工程、
(6)上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する工程、
とを含む方法である。
The method for detecting the amplified DNA of the target gene is not particularly limited, but is preferably carried out in the following steps as a preferred embodiment. That is, using the microreactor,
(1) A sample or a DNA extracted from a sample, or a cDNA synthesized from a sample or RNA extracted by a reverse transcription reaction, and a biotin-modified primer at the 5 ′ position are sent from these containers to a flow path. And a step of amplifying the gene at the gene amplification reaction site in the fine channel,
(2) a step of mixing an amplification reaction solution containing a gene amplified in a fine channel and a denaturing solution, and denaturing the amplified gene into a single strand;
(3) A treatment solution obtained by denaturing the amplified gene into a single strand is sent to a detection site in a microchannel where biotin-affinity protein (preferably streptavidin) is adsorbed to polystyrene, and the amplified solution is amplified as described above. Binding the gene to a biotin affinity protein and trapping it,
(4) A step of flowing a probe DNA fluorescently labeled with FITC (fluorescein isothiocyanate) to the portion where the amplified gene is trapped and hybridizing to the gene, (5) trapped at the detection site in the microchannel Flowing a colloidal gold solution whose surface has been modified with an anti-FITC antibody that specifically binds to FITC to the amplified gene, thereby adsorbing the colloidal gold to the FITC-modified probe hybridized to the immobilized gene;
(6) a step of optically measuring the concentration of colloidal gold in the fine channel,
A method including:

上記ビオチン親和性タンパク質として、アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン(R)などが挙げられる。これらのアビジン類は、ビオチン結合部位として4箇所有するが、なかでもストレプトアビジンはビオチンに対して高度の結合特異性を示し、しかも強固な結合を形成し得るために特に望ましい。ストレプトアビジンを緩衝液に溶解させて得た溶液を、前記微細流路内の固定化する部分に適用することにより吸着される。このStreptomyces avidinii由来のタンパク質を微細流路内に吸着させる好適な条件が本発
明者らにより明らかにされた。その詳細は後記実施例に記載されている。驚くべきことにその方法によれば、ポリスチレン基板に形成された微細流路内にストレプトアビジンを固定化する際、特別な化学的処置を行うことは必要としない。単にビオチン親和性タンパク質をSSC緩衝液または生理食塩水に溶解して10〜35μg/mL、好ましくは20〜30μg/mLの濃
度の溶液を調製し、これを増幅反応部位よりも下流の微細流路上に適用して該ポリスチレン基板に設けられた流路上にビオチン親和性タンパク質を吸着させるだけでよい。このようにストレプトアビジンを固定化させることにより、増幅遺伝子のトラップを行う検出部位を極めて簡便に設けることができる。ストレプトアビジン吸着量を多くするためには、ポリスチレンを吸着させる部分に微細な凹凸、例えば、線条を設けて該検出部位の表面積を拡大してもよい。あるいはストレプトアビジンを別途に吸着もしくは固定化した微小なポリスチレンストリップを敷設してもよく、または多孔質物質を用いてもよい。
Examples of the biotin affinity protein include avidin, streptavidin, and extraavidin (R). These avidins have four biotin binding sites, and streptavidin is particularly desirable because it exhibits a high degree of binding specificity to biotin and can form a strong bond. The solution obtained by dissolving streptavidin in a buffer solution is adsorbed by applying it to the portion to be immobilized in the fine channel. The present inventors have clarified suitable conditions for adsorbing the protein derived from Streptomyces avidinii in the microchannel. Details thereof are described in Examples below. Surprisingly, according to the method, no special chemical treatment is required when immobilizing streptavidin in the microchannel formed in the polystyrene substrate. Simply dissolve the biotin-affinity protein in SSC buffer or physiological saline to prepare a solution with a concentration of 10-35 μg / mL, preferably 20-30 μg / mL, and place it on the microchannel downstream of the amplification reaction site. It is only necessary to adsorb the biotin-affinity protein on the flow path provided on the polystyrene substrate. By immobilizing streptavidin in this way, a detection site for trapping the amplified gene can be provided very simply. In order to increase the amount of streptavidin adsorbed, the surface area of the detection site may be enlarged by providing fine irregularities, for example, filaments, in the portion where polystyrene is adsorbed. Alternatively, a fine polystyrene strip on which streptavidin is separately adsorbed or immobilized may be laid, or a porous material may be used.

プローブDNAとして、蛍光標識されたオリゴデオキシヌクレオチドが好ましく用いられる。そのDNA塩基配列は、検出対象の遺伝子塩基配列の一部分と相補的である配列が選択される。蛍光色素として、公知の蛍光色素を用いることができる。例えば、一般的な
FITC、RITC(ローダミンイソチオシアネート)、NBD、Cy3、Cy5などの蛍光物質などが示されるが、特にFITCが、抗FITC抗体、例えば金コロイド抗マウスIgGを入手できることから望ましい。蛍光色素の代わりにステロイドハプテンのジゴキシゲニン(DIG)を、プローブDNAに標識させてもよい。この場合、抗DIG−アルカリホスファターゼ標識抗体を抗FITC抗体の代替として用いる。
As the probe DNA, a fluorescently labeled oligodeoxynucleotide is preferably used. As the DNA base sequence, a sequence that is complementary to a part of the gene base sequence to be detected is selected. As the fluorescent dye, a known fluorescent dye can be used. For example, fluorescent materials such as general FITC, RITC (rhodamine isothiocyanate), NBD, Cy3, and Cy5 are shown. In particular, FITC is desirable because anti-FITC antibodies such as gold colloid anti-mouse IgG are available. The probe DNA may be labeled with steroid hapten digoxigenin (DIG) instead of the fluorescent dye. In this case, an anti-DIG-alkaline phosphatase labeled antibody is used as an alternative to the anti-FITC antibody.

上記方法において、ビオチン化DNA、ビオチン−ストレプトアビジン結合による固定化、FITC蛍光標識、抗FITC抗体、プライマーおよびプローブの設計技術、プライマーおよびプローブの作製技術などは公知技術である。核酸のハイブリダイゼーションも従来技術ではあるが、様々な条件によってその規模、効率は大きく変動する。増幅遺伝子をプライマーに標識したビオチンを介してストレプトアビジンにトラップさせた後に、これとハイブリダイズさせる方式を述べたが、場合によっては、順序を逆にして、増幅遺伝子とプローブDNAとをハイブリダイズさせた後に、得られたそのハイブリダイゼーション生成物を、プライマーに標識したビオチンを介して、前記ストレプトアビジンにトラップさせる方式であってもよい。ストレプトアビジンにトラップされた増幅遺伝子の特定塩基配列とプローブDNAの塩基配列とが相補的であれば、好適にハイブリダイズするであろう。いずれの場合にも該プローブDNAを着色物質に変換することにより、本発明のDNA検査デバイスの検出装置により光学的に検出される。   In the above method, biotinylated DNA, immobilization by biotin-streptavidin bond, FITC fluorescent labeling, anti-FITC antibody, primer and probe design techniques, primer and probe preparation techniques, etc. are known techniques. Nucleic acid hybridization is also a conventional technique, but its scale and efficiency vary greatly depending on various conditions. A method was described in which the amplified gene was trapped on streptavidin via biotin labeled on the primer, and then hybridized with this. In some cases, the amplified gene and probe DNA were hybridized in the reverse order. Thereafter, the obtained hybridization product may be trapped on the streptavidin via biotin labeled on the primer. If the specific base sequence of the amplified gene trapped in streptavidin is complementary to the base sequence of the probe DNA, it will hybridize suitably. In any case, the probe DNA is converted into a colored substance and optically detected by the detection apparatus of the DNA test device of the present invention.

蛍光色素FITCの蛍光を測定することも可能である。しかしながら、蛍光色素の光褪色、バックグラウンドノイズなどを考慮する必要がある。このため最終的に可視光により、高感度で測定できる方式が好ましい。本発明のDNA検査デバイスでは、金コロイド抗マウスIgGを用いた金コロイドの光学検出を利用する。あるいは、上記蛍光色素の代わりに上記プローブDNAを西洋わさびパーオキシダーゼ(HRP)で標識してもよい。このHRP酵素が触媒する発色反応を利用することもできる。そのための典型的な発色物質として、3,3',5,5'−テトラメチルベンジジン(TMB)、3,3'−ジアミノベンジジン(DAB)、
p−フェニレンジアミン(OPD)、5−アミノサリチル酸(5AS)、3−アミノ−9−エチルカルバゾール(AEC)、4−クロロ−1−ナフトール(4C1N)、4−アミノアンチピリン、o−ジアニシジンなどが知られている。これら発色物質のうちのいずれかを含む発色試薬と上記プローブのパーオキシダーゼと反応させて該物質を着色させる。
It is also possible to measure the fluorescence of the fluorescent dye FITC. However, it is necessary to consider light fading of the fluorescent dye, background noise, and the like. For this reason, a method capable of finally measuring with high sensitivity by visible light is preferable. The DNA test device of the present invention utilizes optical detection of colloidal gold using colloidal gold anti-mouse IgG. Alternatively, the probe DNA may be labeled with horseradish peroxidase (HRP) instead of the fluorescent dye. A coloring reaction catalyzed by the HRP enzyme can also be used. As typical coloring substances for that purpose, 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (TMB), 3,3′-diaminobenzidine (DAB),
Known are p-phenylenediamine (OPD), 5-aminosalicylic acid (5AS), 3-amino-9-ethylcarbazole (AEC), 4-chloro-1-naphthol (4C1N), 4-aminoantipyrine, o-dianisidine, etc. It has been. A coloring reagent containing any one of these coloring substances is reacted with the peroxidase of the probe to color the substance.

パーオキシダーゼの他に、アルカリホスファターゼ、ガラクトシダーゼなどの酵素・発色系も使用できる。
蛍光測光と比べてこのような可視光の吸光分析が優れるのは、使用する機器がより一般的であり、妨害因子が少なくデータ処理も容易であるためである。本発明のDNA検査デバイスには、そのための光学検出装置が、上記マイクロポンプを含む送液手段およびマイクロリアクタの流路内における各反応の反応温度を制御する温度制御装置とともに組み込まれ、一体化した構成となっていることが望ましい。
In addition to peroxidase, enzyme / coloring systems such as alkaline phosphatase and galactosidase can also be used.
Such visible light absorption analysis is superior to fluorescence photometry because the devices used are more general, and there are few interference factors and data processing is easy. In the DNA testing device of the present invention, an optical detection device for this purpose is incorporated and integrated with a liquid feeding means including the micropump and a temperature control device for controlling the reaction temperature of each reaction in the flow path of the microreactor. It is desirable that

また前記各工程の間に、必要に応じてストレプトアビジンを吸着させた前記流路内に洗浄液を送液する工程を含むことが望ましい。そのような洗浄液としては、例えば各種の緩衝液、塩類水溶液、有機溶媒などが好適である。また上記工程において、変性液は、遺伝子DNAを1本鎖にするための試薬であり、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。   In addition, it is desirable that a step of feeding a cleaning liquid into the flow path in which streptavidin is adsorbed as necessary is included between the steps. As such a cleaning solution, for example, various buffer solutions, salt aqueous solutions, organic solvents and the like are suitable. In the above step, the denaturing solution is a reagent for making the gene DNA into a single strand, and examples thereof include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

以上より、次の方法も本発明に含まれる。
遺伝子検査用マイクロリアクタの検出部位の作製方法として、マイクロリアクタの流路内で増幅された遺伝子をトラップするためのビオチン親和性タンパク質を、その流路の増幅反応部位よりも下流上に増幅遺伝子の検出部位として固定化させるために、ビオチン親和性タンパク質をSSC緩衝液または生理食塩水に溶解して10〜35μg/mLの濃度の溶液を調
製し、ポリスチレンを用いて形成された微細流路に該溶液を適用して該流路上にビオチン親和性タンパク質を吸着させることが含まれる作製方法である。
From the above, the following method is also included in the present invention.
As a method for preparing a detection site of a microreactor for genetic testing, a biotin-affinity protein for trapping a gene amplified in a microreactor channel is used, and a detection site for an amplified gene is located downstream from the amplification reaction site in the channel. In order to immobilize, biotin-affinity protein is dissolved in SSC buffer or physiological saline to prepare a solution having a concentration of 10 to 35 μg / mL, and the solution is put into a fine channel formed using polystyrene. It is a production method including applying and adsorbing a biotin-affinity protein onto the channel.

また本発明の増幅された遺伝子の検出方法は、
マイクロリアクタの微細流路の遺伝子増幅反応部位で増幅された遺伝子を含む反応液と変性液とを混合し、増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理する工程と、
増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理して得られた処理液を、ビオチン親和性タンパク質をポリスチレンに吸着させた微細流路の検出部位に送液し、増幅された遺伝子を該検出部位にトラップさせる工程と、
該検出部位にパーオキシダーゼで修飾したプローブDNAを送液し、増幅された遺伝子と該プローブDNAとをハイブリダイズさせる工程と、
次いで増幅された遺伝子をトラップした該検出部位に、発色物質を含む発色試薬の溶液を送液し、該パーオキシダーゼが触媒する反応により該発色物質を発色させる工程と、
該検出部位における発色を光学的に測定する工程と
を含むことを特徴としている。
The method for detecting an amplified gene of the present invention includes:
Mixing the reaction solution containing the gene amplified at the gene amplification reaction site in the microchannel of the microreactor with the denaturation solution, and denaturing the amplified gene into a single strand;
The treatment solution obtained by denaturing the amplified gene into a single strand is sent to the detection site of the microchannel where the biotin-affinity protein is adsorbed to polystyrene, and the amplified gene is sent to the detection site. Trapping process;
Sending a probe DNA modified with peroxidase to the detection site, and hybridizing the amplified gene and the probe DNA;
Then, a solution of a coloring reagent containing a coloring substance is sent to the detection site where the amplified gene is trapped, and the coloring substance is colored by a reaction catalyzed by the peroxidase;
And a step of optically measuring the color development at the detection site.

上記の増幅および検出は、本発明のDNA検査デバイスに格納されたソフトウェアに、マイクロポンプおよび温度の制御とともに、予め送液順序、容量、タイミングなどに関して設定された諸条件をそのプログラムの内容として有する。このようなソフトウェア、前記マイクロポンプ、前記検出装置および温度制御装置とが一体化されたDNA検査デバイス本体と、この装置本体に対し脱着可能な上記マイクロリアクタとを接合させるとマイクロリアクタの流路も作動状態となる。好ましくは試料注入により、自動的に分析が開始され、試料および試薬類の送液、混合に基づく遺伝子増幅反応、遺伝子検出反応および光学的測定が、一連の連続的工程として自動的に実施され、その結果、測定データが、必要な条件、記録事項とともにファイル内に格納される。
遺伝子検査
本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタおよびDNA検査デバイスにおいて、検出方法として採用された遺伝子増幅技術およびハイブリダイゼーション技術により、主に2つの遺伝子検査の側面が形成される。まず遺伝子増幅反応に使用するプライマーとして、ある特定の遺伝子、通常は目的の遺伝子に特異的な配列を有するプライマーを用いることにより、増幅の有無または増幅効率を測定することにより、検体中の遺伝子由来のDNAが、その目的遺伝子と同一か、異なるかの判定に利用することができる。特に、感染病の原因となるウィルス、細菌を遺伝子から迅速に同定または判定するのに有効である。アレル特異的オリゴヌクレオチドをPCRオリゴマーとして使用する対立遺伝子特異的PCRとして行うと、相同染色体上の対立遺伝子間の僅かな突然変異も検出できる。
In the above amplification and detection, the program stored in the software stored in the DNA testing device of the present invention has various conditions set in advance with respect to the liquid delivery sequence, volume, timing, etc., together with the micropump and temperature control. . When the DNA testing device body in which such software, the micropump, the detection device, and the temperature control device are integrated with the microreactor detachable from the device body, the flow path of the microreactor is also in an operating state. It becomes. Analysis is preferably started automatically by sample injection, and sample and reagent feeding, mixing-based gene amplification reaction, gene detection reaction and optical measurement are automatically performed as a series of continuous steps. As a result, the measurement data is stored in a file together with necessary conditions and recorded items.
Genetic Testing In the genetic testing microreactor and DNA testing device of the present invention, two genetic testing aspects are mainly formed by the gene amplification technology and the hybridization technology employed as detection methods. First, by using a primer having a specific sequence for a specific gene, usually a target gene, as a primer to be used in a gene amplification reaction, the presence or absence of amplification or the efficiency of amplification can be measured to derive the gene from the sample. Can be used for determining whether the target DNA is the same or different from the target gene. In particular, it is effective for rapidly identifying or determining a virus or bacterium causing an infectious disease from a gene. When performed as allele-specific PCR using allele-specific oligonucleotides as PCR oligomers, even slight mutations between alleles on homologous chromosomes can be detected.

増幅された遺伝子DNAにハイブリダイズするプローブDNAのヌクレオチド配列を目的の遺伝子と相補的になるように設計することで、そのプローブの特異的な結合を達成し検出の精度を高めている。あるいはハイブリダイゼーションにおける合成プローブとのミスマッチを指標とする遺伝子変異の検出にも応用が可能である。   By designing the nucleotide sequence of the probe DNA that hybridizes to the amplified gene DNA so as to be complementary to the target gene, specific binding of the probe is achieved and detection accuracy is improved. Alternatively, the present invention can be applied to detection of gene mutations using a mismatch with a synthetic probe in hybridization as an index.

本発明による遺伝子検査により、癌遺伝子、遺伝性高血圧遺伝子などの発現の程度を、診断するデータを得ることができる。具体的には、そうした遺伝子の発現の証であるmRNAの種類、発現レベルの分析による。   By the genetic test according to the present invention, data for diagnosing the degree of expression of oncogenes, hereditary hypertension genes and the like can be obtained. Specifically, it is based on analysis of the kind and expression level of mRNA that is evidence of such gene expression.

あるいは、特定の疾患に対する罹患感受性を示す遺伝性素因の判定、医薬に対する副作用などに関与する遺伝子変異、さらにコーディング領域のほか、調節遺伝子のプロモーター領域における変異も本発明のマイクロリアクタを用いる遺伝子検査により検出することができる。その場合、変異の部分を含む核酸塩基配列を有するプライマーを利用する。なお、上記遺伝子変異とは、遺伝子のヌクレオチド塩基における変異の意味である。さらに
本発明のDNA検査デバイスを使用することによる遺伝子多型の解析は、疾患感受性遺伝子の同定にも役立つ。
Alternatively, determination of genetic predisposition indicating susceptibility to specific diseases, gene mutations involved in side effects on drugs, and other mutations in the coding region as well as in the promoter region of regulatory genes are also detected by genetic testing using the microreactor of the present invention can do. In that case, a primer having a nucleobase sequence containing a mutation portion is used. The gene mutation means a mutation in the nucleotide base of the gene. Furthermore, the analysis of gene polymorphism by using the DNA test device of the present invention is useful for identification of disease susceptibility genes.

本発明のDNA検査デバイスを用いる遺伝子検査法は、従来の核酸配列分析、制限酵素分析、核酸ハイブリダイゼーション分析と比べ、はるかに少ない検体量、僅かな手間と簡便な装置により高い精度の結果を得ることができることは、装置構成と使用する分析方法の原理から明らかである。   Compared with conventional nucleic acid sequence analysis, restriction enzyme analysis, and nucleic acid hybridization analysis, the genetic test method using the DNA test device of the present invention obtains a highly accurate result with a much smaller sample amount, a little effort, and a simple apparatus. It is clear from the principle of the device configuration and the analysis method used.

本発明の遺伝子検査用マイクロリアクタ、遺伝子検査用装置などは、遺伝子発現解析、遺伝子機能解析、1遺伝子多型解析(SNP)、臨床検査・診断、医薬スクリーニング、医薬、農薬あるいは各種化学物質の安全性・毒性の検査、環境分析、食品検査、法医学、化学、醸造、漁業、畜産、農産製造、農林業等の分野で利用可能である。   The gene testing microreactor, gene testing device, etc. of the present invention include gene expression analysis, gene function analysis, single gene polymorphism analysis (SNP), clinical testing / diagnosis, pharmaceutical screening, pharmaceuticals, pesticides, or the safety of various chemical substances. -It can be used in the fields of toxicity testing, environmental analysis, food testing, forensic medicine, chemistry, brewing, fishery, livestock, agricultural production, agriculture and forestry.

以下、本発明の好ましい実施態様の一例として示された図面を参照しながらさらに説明する。本発明は、かかる態様に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。   The present invention will be further described below with reference to the drawings shown as examples of preferred embodiments of the present invention. The present invention is not limited to such an aspect, and can be implemented in various other aspects.

図1の流路図に示す、プラスチック樹脂製のチップからなるマイクロリアクタは、血液、喀痰から抽出された遺伝子検体を注入することにより、チップ内でICAN(登録商標)法による遺伝子増幅反応およびその検出を自動的に行い、多項目について同時に遺伝子診断ができるように構成されている。例えば、縦横の長さが数cmのチップに2〜3μL程度
の血液検体を滴下するだけで、図2の装置本体2にチップを装着することにより増幅反応およびその検出ができるようになっている。
The microreactor consisting of a plastic resin chip shown in the flow chart of FIG. 1 injects a gene sample extracted from blood and sputum, thereby allowing gene amplification reaction and detection thereof by the ICAN (registered trademark) method in the chip. It is configured so that genetic diagnosis can be performed on multiple items simultaneously. For example, an amplification reaction and its detection can be performed by mounting a chip on the apparatus main body 2 of FIG. 2 simply by dropping a blood sample of about 2 to 3 μL onto a chip having a length and width of several centimeters. .

図1の検体収容部20に注入された検体と、試薬収容部18a〜18cに予め封入された遺伝子増幅反応に用いる試薬(検出対象である遺伝子に特異的にハイブリダイゼーションするビオチン修飾したキメラプライマー、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、およびエンドヌクレアーゼを含む)は、図2の装置本体に組み込まれたマイクロポンプ(図示せず)によって各収容部に連通する流路へ送液され、Y字流路を介して流路内で検体と試薬とが混合され、増幅反応が行われる。流路は、幅が数十〜数百μm、好ましくは100〜200μm、深さが25〜200μm、好ましくは50〜100μmに形成される。このようにして増幅されたDNAは、金コロイドの濃度を光学的に測定することにより検出
される。具体的には図2の装置本体2に組み込まれた光学検出装置(図示せず)によって検出される。例えば、LEDなどから検査項目毎の流路上の検出部位に対して測定光を照射し、フォトダイオード、CCDカメラ、光電子増倍管などの光検出手段で透過光もしくは
反射光を検出する。これによりハイブリダイズさせたプローブDNAを介して標識された増幅DNA(遺伝子)を検出できるようになっている。
The sample injected into the sample storage unit 20 of FIG. 1 and a reagent used in a gene amplification reaction previously enclosed in the reagent storage units 18a to 18c (a biotin-modified chimeric primer that specifically hybridizes to a gene to be detected, A DNA polymerase having a strand displacement activity and an endonuclease) are fed to a flow path communicating with each housing portion by a micropump (not shown) incorporated in the apparatus main body of FIG. The sample and the reagent are mixed in the flow path via the and the amplification reaction is performed. The flow path is formed to have a width of several tens to several hundreds μm, preferably 100 to 200 μm, and a depth of 25 to 200 μm, preferably 50 to 100 μm. The DNA amplified in this way is detected by optically measuring the concentration of colloidal gold. Specifically, it is detected by an optical detection device (not shown) incorporated in the apparatus main body 2 of FIG. For example, measurement light is irradiated from a LED or the like to a detection site on the flow path for each inspection item, and transmitted light or reflected light is detected by light detection means such as a photodiode, a CCD camera, or a photomultiplier tube. Thus, the amplified DNA (gene) labeled through the hybridized probe DNA can be detected.

装置本体2には、反応温度を制御する温度制御装置も組み込まれており、送液ポンプ、光学検出装置および温度制御装置が一体となった小型ユニットに、予め試薬が封入されたチップを装着するだけで簡便に遺伝子診断をすることができる。   The apparatus main body 2 also incorporates a temperature control device for controlling the reaction temperature, and a chip in which a reagent is previously sealed is attached to a small unit in which a liquid feed pump, an optical detection device, and a temperature control device are integrated. A simple genetic diagnosis can be performed.

本実施形態では、1枚のチップで高精度かつ迅速に信頼性の高い遺伝子検査を行うために、マイクロリアクタを次のような態様に構成している。
第1に、1枚のチップにコントロールがすべて一体化されており、インターナルコントロール、ポジティブコントロールおよびネガティブコントロールが予めマイクロリアクタに封入され、検体の増幅反応および検出操作と同時に、これらのコントロールの増幅反応および検出操作が行われる。これによって、迅速に信頼性の高い遺伝子検査を行うことができる。
In the present embodiment, the microreactor is configured in the following manner in order to perform highly accurate and quick reliable genetic testing with a single chip.
First, all controls are integrated on a single chip, and internal control, positive control and negative control are enclosed in a microreactor in advance, and the amplification reaction of these controls is performed simultaneously with the sample amplification reaction and detection operation. And a detection operation is performed. As a result, a highly reliable genetic test can be performed quickly.

第2に、流路の各所定位置には、正方向への送液圧力が予め設定された圧に達するまで液体の通過を遮断し、予め設定された圧以上の送液圧力を加えると液体の通過を許容するというように、マイクロポンプのポンプ圧により液体の通過を制御する送液制御部と、流路内の液体の逆流を防止する逆流防止部とを配設している。後述するように、マイクロポンプ、送液制御部および逆流防止部によって、流路内における液体の送液が制御され、試薬などを高精度に定量送液することができ、分岐流路から導入された複数の試薬を迅速に混合することができる。   Secondly, at each predetermined position of the flow path, the liquid is blocked from passing until the liquid supply pressure in the positive direction reaches a preset pressure. In order to allow the passage of the liquid, a liquid feed control unit that controls the passage of the liquid by the pump pressure of the micropump and a backflow prevention unit that prevents the backflow of the liquid in the flow path are provided. As will be described later, the liquid feed in the flow path is controlled by the micropump, the liquid feed control unit, and the backflow prevention unit, and the reagent can be quantitatively fed with high accuracy and introduced from the branch flow channel. In addition, a plurality of reagents can be mixed rapidly.

次に、本実施形態のマイクロリアクタを用いた増幅反応およびその検出操作を、このマイクロリアクタの主要な構成要素と関連づけて具体的に説明する。
・試薬収容部
マイクロリアクタ1には、各試薬を収容するための複数の試薬収容部18が設けられ、遺伝子増幅反応に用いる試薬、増幅された遺伝子を変性する変性液、増幅された遺伝子とハイブリダイズさせるプローブDNAなどが収容される。
Next, an amplification reaction using the microreactor of the present embodiment and a detection operation thereof will be specifically described in association with main components of the microreactor.
Reagent storage unit The microreactor 1 is provided with a plurality of reagent storage units 18 for storing each reagent, and is used for a gene amplification reaction, a denaturing solution for denaturing the amplified gene, and hybridizing with the amplified gene. The probe DNA to be stored is accommodated.

試薬収容部18には、場所や時間を問わず迅速に検査ができるように、予め試薬が収容されていることが望ましい。チップ内に内蔵される試薬類は、蒸発、漏失、気泡の混入、汚染、変性などを防止するため、その試薬収容部の表面が密封処理されている。さらにマイクロリアクタの保管時に、試薬収容部から試薬が微細流路内に勝手に漏出して試薬が反応してしまうことなどを防止するために封止材により封入されている。マイクロリアクタに予め試薬を収容しておく場合、試薬の安定性上、マイクロリアクタを冷蔵保管することが望ましい。この封止剤は、使用前、マイクロリアクタが保管される冷蔵条件下では、固化もしくはゲル化しており、使用時、室温にすると融解し流動状態となるものである。試薬と、試薬収容部18に連通する流路15との間に封止剤を充填することにより、試薬を試薬収容部に封じ込めることが好ましい。なお、封止剤と試薬との間には空気が介在しても差し支えないが、定量送液の観点から介在する空気の量は(試薬量に対して)充分に少ないことが好ましい。   It is desirable that a reagent is stored in the reagent storage unit 18 in advance so that the inspection can be performed quickly regardless of the place and time. Reagents contained in the chip are sealed on the surface of the reagent storage portion to prevent evaporation, leakage, mixing of bubbles, contamination, denaturation, and the like. Further, when the microreactor is stored, the reagent is sealed with a sealing material in order to prevent the reagent from leaking into the fine flow path from the reagent container and reacting with the reagent. When a reagent is stored in advance in the microreactor, it is desirable to store the microreactor in a refrigerator for the stability of the reagent. This sealant is solidified or gelled under refrigerated conditions in which the microreactor is stored before use, and melts into a fluid state at room temperature during use. It is preferable to seal the reagent in the reagent container by filling a sealant between the reagent and the flow path 15 communicating with the reagent container 18. Note that air may be interposed between the sealant and the reagent, but it is preferable that the amount of air interposed is sufficiently small (relative to the reagent amount) from the viewpoint of quantitative liquid feeding.

このような封止剤としては、水に対して難溶性の可塑性物質を使用することができ、好ましくは水に対する溶解度が1%以下の油脂が好適である。そうした油脂は、油脂ハンドブックなどで調べることができる。なお、ポジティブコントロールおよびネガティブコントロールを収容する各収容部とこれに連通する流路との間にも、同様に封止剤を充填してもよい。
・ポンプ接続部
本実施形態では、検体収容部20、試薬収容部18、ポジティブコントロール収容部21h、およびネガティブコントロール収容部21iのそれぞれについて、これらの収容部
の内容液を送液するマイクロポンプ11が、マイクロリアクタとは別途の装置として設けられている。マイクロポンプ11は試薬収容部18の上流側に接続され、マイクロポンプ11により駆動液を試薬収容部側へ供給することによって、試薬を流路へ押し出して送液している。好ましくはマイクロポンプユニット(ポンプの駆動部、電気制御部、ポンプ室を含む送液作動部のポンプユニット)は、マイクロリアクタとは別途の装置本体(DNA検
査デバイス)に組み込まれており、マイクロリアクタを装置本体に装着することによって、ポンプ接続部12からマイクロリアクタに接続されるようになっている。マイクロポンプユニットのうち、少なくともポンプ駆動部および電気制御部は、マイクロリアクタとは別途の装置本体に組み込まれており、マイクロリアクタを該装置本体に装着することによって、ポンプ接続部12からマイクロリアクタに接続されるようになっている。マイクロポンプ・エレメントとして、このポンプ接続部12の他に、ポンプ室を含むポンプ送液作動部もまたマイクロリアクタの微細流路内に設けることも可能であるが、その場合には、マイクロポンプ・エレメントはポンプ接続部12および該送液作動部を含む。
As such a sealant, a plastic material that is hardly soluble in water can be used, and an oil or fat having a solubility in water of 1% or less is preferable. Such fats and oils can be examined with a handbook of fats and oils. In addition, you may fill with a sealing agent similarly between each accommodating part which accommodates positive control and negative control, and the flow path connected to this.
-Pump connection part In this embodiment, about each of the sample storage part 20, the reagent storage part 18, the positive control storage part 21h, and the negative control storage part 21i, the micropump 11 which sends the content liquid of these storage parts is used. The microreactor is provided as a separate device. The micropump 11 is connected to the upstream side of the reagent storage unit 18, and supplies the driving liquid to the reagent storage unit side by the micropump 11, thereby pushing out the reagent to the flow path and feeding the reagent. Preferably, the micropump unit (pump unit of the liquid feeding operation unit including the pump drive unit, the electric control unit, and the pump chamber) is incorporated in an apparatus body (DNA testing device) separate from the microreactor, and the microreactor is installed in the apparatus. By attaching to the main body, the pump connection unit 12 is connected to the microreactor. Among the micropump units, at least the pump drive unit and the electric control unit are incorporated in an apparatus main body separate from the microreactor, and are connected to the microreactor from the pump connection unit 12 by attaching the microreactor to the apparatus main body. It is like that. As the micropump element, in addition to the pump connection portion 12, a pump liquid supply operation unit including a pump chamber can also be provided in the microchannel of the microreactor. In this case, the micropump element Includes a pump connection portion 12 and the liquid feeding operation portion.

本実施形態では、マイクロポンプとしてピエゾポンプを用いている。すなわち、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第一流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化の割合が該第一流路よりも小さい第二流路と、
該第一流路および該第二流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部の圧力を変化させるためのアクチュエータと
を備えたピエゾポンプである。その詳細は、上記特許文献1および2に記載されている。
・送液制御部および逆流防止部
本実施形態のマイクロリアクタには、その流路に、送液制御部13が多数設けられている。この送液制御部は、正方向への送液圧力が所定圧に達するまで液体の通過を遮断し、所定圧以上の送液圧力を加えることにより液体の通過を許容する。
In this embodiment, a piezo pump is used as the micro pump. That is,
A first channel in which the channel resistance changes according to the differential pressure;
A second flow path in which a ratio of a change in flow path resistance to a change in differential pressure is smaller than the first flow path;
A pressurizing chamber connected to the first flow path and the second flow path;
A piezo pump provided with an actuator for changing the pressure inside the pressurizing chamber. The details are described in Patent Documents 1 and 2 above.
-Liquid-feeding control part and backflow prevention part In the microreactor of this embodiment, many liquid-feeding control parts 13 are provided in the flow path. The liquid feeding control unit blocks the passage of the liquid until the liquid feeding pressure in the positive direction reaches a predetermined pressure, and allows the liquid to pass by applying a liquid feeding pressure equal to or higher than the predetermined pressure.

本マイクロリアクタの流路には、液体の逆流を防止する逆流防止部16が多数設けられている。この逆流防止部16は、逆流圧により弁体が流路開口部を閉止する逆止弁か、あるいは弁体変形手段により弁体を流路開口部へ押圧して該開口部を閉止する能動弁からなる。
・試薬定量部
上記の送液制御部および逆流防止部を用いて、試薬を定量的に送液することができる。試薬定量部の構成として、逆流防止部16と送液制御部13aとの間の流路(試薬充填流路15a)には、所定量の試薬が充填される。また、この試薬充填流路15aから分岐し、駆動液を送液するマイクロポンプ11に連通する分岐流路が設けられている。なお、試薬充填流路15aに、大容積の貯留部17aを設けることによって、定量のバラツキが小さくなる。
A large number of backflow prevention sections 16 for preventing backflow of liquid are provided in the flow path of the microreactor. The backflow prevention unit 16 is a check valve in which the valve body closes the flow path opening by backflow pressure, or an active valve that closes the opening by pressing the valve body to the flow path opening by the valve body deforming means. Consists of.
-Reagent fixed_quantity | quantitative_assay part A reagent can be quantitatively sent using said liquid feeding control part and a backflow prevention part. As a configuration of the reagent quantification unit, a predetermined amount of reagent is filled in the channel (reagent filling channel 15a) between the backflow prevention unit 16 and the liquid feeding control unit 13a. Further, a branch channel that branches from the reagent filling channel 15a and communicates with the micropump 11 that feeds the driving liquid is provided. In addition, by providing the large-volume storage portion 17a in the reagent filling channel 15a, variation in fixed quantity is reduced.

試薬の混合は、2つの試薬をY字流路により混合する。この場合、各試薬を同時に送液したとしても、液の先頭部分では混合比率が安定しない。そこでこの先頭部分を切り捨てて、混合比率が安定してから混合液を次工程へ送液するようにすることが望ましい。
・遺伝子増幅反応部位
検出対象の遺伝子に特異的にハイブリダイズするビオチン修飾したキメラプライマー、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ、およびエンドヌクレアーゼなどの試薬は、図3の試薬収容部18a、18b、18cに収容され、各試薬収容部の上流側には、マイクロリアクタとは別途の装置本体に内蔵されたピエゾポンプ11がポンプ接続部12で接続され、各試薬収容部から下流側の流路15aへこれらのポンプにより試薬が送液される。
The reagent is mixed by mixing two reagents through a Y-shaped channel. In this case, even if each reagent is fed simultaneously, the mixing ratio is not stable at the beginning of the liquid. Therefore, it is desirable to cut off the leading portion so that the mixed solution is fed to the next step after the mixing ratio is stabilized.
-Gene amplification reaction site Reagents such as biotin-modified chimeric primers that specifically hybridize to the gene to be detected, DNA polymerase having strand displacement activity, and endonuclease are stored in the reagent storage units 18a, 18b, and 18c of FIG. A piezo pump 11 incorporated in the apparatus main body separate from the microreactor is connected to the upstream side of each reagent storage unit by a pump connection unit 12, and these pumps are connected from the reagent storage units to the downstream flow path 15 a. The reagent is fed by the pump.

流路15aと、流路15aから分岐した次工程への流路と、送液制御部13a、13bは、各試薬収容部から送液された試薬の混合液の先端部を切り捨て、混合状態が安定した後に試薬混合液を次工程へ送液するような流路を構成する。各試薬収容部には、合計で7.5μL超の試薬が収容されており、先端を切り捨てた計7.5μLの試薬混合液が、2.5μLずつ3本に分岐した流路15b、15c、15dへ送液される。流路15bは検体
との反応、検出系22へ(図1、3)、流路15cはポジティブコントロールとの反応、検出系22へ(図1)、流路15dはネガティブコントロールとの反応、検出系22へ(図1)、それぞれ連通している。
The flow path 15a, the flow path to the next process branched from the flow path 15a, and the liquid feeding control units 13a and 13b cut off the tip of the mixed liquid of the reagent fed from each reagent storage unit, and the mixed state is A flow path is formed so that the reagent mixture is sent to the next step after stabilization. In each reagent storage unit, a total of more than 7.5 μL of reagent is stored, and a total of 7.5 μL of the reagent mixed solution with the tip cut off is divided into three channels 15 b, 15 c, 2.5 μL each. The liquid is fed to 15d. The flow path 15b reacts with the analyte, to the detection system 22 (FIGS. 1 and 3), the flow path 15c reacts with the positive control, and to the detection system 22 (FIG. 1), and the flow path 15d reacts with the negative control and detection. Each communicates with the system 22 (FIG. 1).

流路15bに送液された混合試薬は、図1の貯留部17aに充填される。なお、貯留部
17aの上流側の逆止弁16と、下流側の送液制御部13aとの間で、試薬充填流路が構
成され、駆動液を送液するポンプ11に連通する分岐流路に設けられた送液制御部13bとともに、前述した試薬定量部を構成している。
The mixed reagent sent to the flow path 15b is filled in the reservoir 17a of FIG. In addition, a reagent filling flow path is configured between the check valve 16 on the upstream side of the storage unit 17a and the liquid supply control unit 13a on the downstream side, and the branch flow channel communicates with the pump 11 that supplies the driving liquid. The above-described reagent quantification unit is configured together with the liquid feeding control unit 13b provided in the above.

血液もしくは喀痰から抽出した検体は、図1の検体収容部20から注入され、貯留部17bに、上記の試薬定量部と同じ機構で検体が定量に充填され(2.5μL)、後続する
流路へ定量送液される。各貯留部17に充填された検体と試薬混合液は、Y字流路を介して流路15e(容積5μL)に送液され、この流路15e内で混合およびICAN(登録
商標)反応が行われる。ここで、検体と試薬との送液は、交互に各ポンプ11を駆動して流路15eへ輪切り状に検体と試薬混合液とを交互に導入し、迅速に検体と試薬とが拡散、混合するようにしている。
A sample extracted from blood or sputum is injected from the sample storage unit 20 of FIG. 1, and the storage unit 17b is filled with a sample in a fixed amount (2.5 μL) by the same mechanism as the reagent determination unit described above, and the subsequent flow path A fixed amount of liquid is fed to The specimen and reagent mixed solution filled in each reservoir 17 are sent to the flow channel 15e (volume: 5 μL) via the Y-shaped flow channel, and mixing and ICAN (registered trademark) reaction are performed in the flow channel 15e. Is called. Here, the liquid supply of the specimen and the reagent alternately drives each pump 11 and alternately introduces the specimen and the reagent mixed solution into the flow path 15e in a circular shape so that the specimen and the reagent are quickly diffused and mixed. Like to do.

増幅反応は、5μLの反応液と、停止液収容部21aに収容された1μLの反応停止液とを容積6μLの流路15fに送液してこれらを混合することにより停止される。次いで、
変性液収容部21bに収容された変性液(1μL)と、反応液と停止液との混合液(0.
5μL)とを、容積1.5μLの流路15gへ送液して混合し、増幅された遺伝子を1本鎖に変性する。次いで、変性処理した処理液(1.5μL)を2分して、流路内にストレプ
トアジビンを吸着させた検出部位22a、22bへ送る。
・検出部位
この増幅遺伝子が固定化された流路22a内へ、単一のポンプ11により、ハイブリダイゼーションバッファー収容部21cのバッファーを流す。次にプローブDNA収容部21fに収容された、末端をFITCで蛍光標識したプローブDNA溶液(2.5μL)を
送液し、一本鎖の増幅遺伝子にプローブDNAをハイブリダイズさせる。さらに各収容部21d、21eに収容された洗浄液および抗FITC抗体で標識した金コロイドの溶液を、同図に示した順序で送液する。同様に、増幅遺伝子が固定化された流路22b内へ、単一のポンプ11により、各収容部21c、21d、21g、21eに収容されたハイブリダイゼーションバッファー、洗浄液、インターナルコントロール用プローブDNA溶液および抗FITC抗体で標識した金コロイドの溶液を、同図に示した順序で送液する。
The amplification reaction is stopped by feeding 5 μL of the reaction solution and 1 μL of the reaction stop solution stored in the stop solution storage portion 21a to the 6 μL channel 15f and mixing them. Then
A mixture of denatured solution (1 μL) housed in the denatured solution container 21b, reaction solution and stop solution (0.
5 μL) is sent to a 15 g flow channel having a volume of 1.5 μL and mixed to denature the amplified gene into a single strand. Next, the denatured treatment solution (1.5 μL) is divided into 2 minutes and sent to the detection sites 22a and 22b in which the streptazibine is adsorbed in the flow path.
-Detection site The buffer of the hybridization buffer accommodating part 21c is flowed by the single pump 11 into the flow path 22a in which the amplified gene is immobilized. Next, the probe DNA solution (2.5 μL) housed in the probe DNA housing part 21f and fluorescently labeled with FITC is fed, and the probe DNA is hybridized to the single-stranded amplified gene. Further, the washing liquid accommodated in the accommodating portions 21d and 21e and the colloidal gold solution labeled with the anti-FITC antibody are fed in the order shown in FIG. Similarly, the hybridization buffer, the washing solution, and the probe DNA solution for internal control accommodated in the accommodating portions 21c, 21d, 21g, and 21e by the single pump 11 into the channel 22b in which the amplified gene is immobilized. A solution of colloidal gold labeled with an anti-FITC antibody is fed in the order shown in FIG.

金コロイド溶液を送液することにより、固定化された増幅遺伝子にFITCを介して金コロイドが結合され、固定化される。この固定化された金コロイドを光学的に検出することにより、増幅の有無または増幅効率を測定する。   By feeding the colloidal gold solution, the colloidal gold is bound to the immobilized amplified gene via FITC and immobilized. The presence or absence of amplification or amplification efficiency is measured by optically detecting the immobilized gold colloid.

図3の流路15c、15dは、ポジティブコントロールの反応、検出系、およびネガティブコントロールの反応、検出系に連通され、試薬混合液をこれらに送液することにより、上述した検体の反応、検出系における場合と同様に、試薬と流路内で増幅反応させた後、プローブDNA収容部に収容されたプローブDNAと流路内でハイブリダイゼーションさせ、この反応生成物に基いて増幅反応が検出される。   The flow paths 15c and 15d in FIG. 3 communicate with the positive control reaction, the detection system, and the negative control reaction and the detection system. By sending a reagent mixture to these, the above-described sample reaction and detection system are connected. In the same manner as in the above, after the amplification reaction in the flow path with the reagent, hybridization is performed in the flow path with the probe DNA housed in the probe DNA housing section, and the amplification reaction is detected based on this reaction product .

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。本発明は、かかる実施例によりなんら限定されるものではない。
用いた試薬類
・ストレプトアビジン;ナカライテスク社製を使用した。
・ビオチン化金コロイド;Albumin-Biotin Gold Labeled 20nm(シグマ社、品番A4417)
これを下記の5×SSCで50倍に希釈して用いた。
・緩衝液(調製後、0.2μmのフィルターでろ過滅菌した)
5×SSC;750mM 塩化ナトリウムおよび75mM クエン酸三ナトリウム
生理食塩水;0.9% 塩化ナトリウム
50mM Tris-HCl; Trisは、2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiolである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. The present invention is not limited in any way by such examples.
Reagents used : Streptavidin; manufactured by Nacalai Tesque.
・ Biotinylated gold colloid: Albumin-Biotin Gold Labeled 20nm (Sigma, product number A4417)
This was diluted 50 times with the following 5 × SSC and used.
・ Buffer (filter sterilized with 0.2μm filter after preparation)
5 × SSC; 750 mM sodium chloride and 75 mM trisodium citrate saline; 0.9% sodium chloride
50 mM Tris-HCl; Tris is 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol.

純水
検出
極大波長が、520~530nmの発光ダイオードと、フォトダイオードとを対向させて、その
間にサンプルの測定部分を置き、フォトダイオードの出力を測定した。すなわち、発光ダイオードとフォトダイオードとの間に何もないときの数値をI0、吸着させていない素ベー
スの数値をIb、金コロイドを反応させたときの数値をIgとした場合、吸着強度は、
log (I0 / (I0 + (Ig−Ib) )で算出される。
手順
図4に示すように、ポリスチレンのシートに、直径4mmの穴の空いたシリコーンゴムを貼り付ける。上記の穴に、各種の緩衝液(Trisバッファー、SSCバッファー、ハイブリバッファー、生理食塩水)で調製した、種々の濃度(10〜50μg/mLの範囲で9種類)のストレプトアビジン溶液をそれぞれ12μL充填する。シリコーンゴムの穴をシリコーンゴ
ムの蓋を載せて塞ぎ、室温に1時間静置した。ストレプトアビジン溶液を抜き取り、各種
緩衝液で3回、穴を洗浄した。次いでシリコーンの穴にビオチン標識金コロイドを2μL
充填した。ビオチン標識金コロイドを抜き取り、各種緩衝液で3回、穴を洗浄した。シリコーンゴムを外して、ポリスチレンシートを乾燥させた。
Pure water
A light-emitting diode having a detection maximum wavelength of 520 to 530 nm and a photodiode were opposed to each other, and a measurement part of the sample was placed between them, and the output of the photodiode was measured. That is, when the value of the time nothing between the light emitting diode and the photodiode I 0, the numerical value of the silicon-based non adsorbed I b, a numerical value obtained by reacting a gold colloid was I g, adsorption Strength is
It is calculated by log (I 0 / (I 0 + (I g −I b )).
Procedure As shown in FIG. 4, silicone rubber with a hole having a diameter of 4 mm is attached to a polystyrene sheet. Each hole is filled with 12 μL of streptavidin solution of various concentrations (9 types in the range of 10-50 μg / mL) prepared with various buffers (Tris buffer, SSC buffer, hybrid buffer, physiological saline). To do. The silicone rubber hole was covered with a silicone rubber lid and allowed to stand at room temperature for 1 hour. The streptavidin solution was extracted and the wells were washed 3 times with various buffers. Next, 2μL of biotin-labeled gold colloid in the silicone hole
Filled. The biotin-labeled gold colloid was extracted and the holes were washed three times with various buffer solutions. The silicone rubber was removed and the polystyrene sheet was dried.

その後、ポリスチレンシートの穴の部分とその他の部分の光学濃度を測定し、金コロイド部分の吸着強度を上記式に従い、算出した。得られた結果を表1に示す。
ストレプトアビジンの濃度としては、25μg/mLが最適である。使用する緩衝液として、生理食塩水>SSC>Tris>純水の順で好ましい。
Then, the optical density of the hole part and other part of a polystyrene sheet was measured, and the adsorption strength of the gold colloid part was calculated according to the above formula. The obtained results are shown in Table 1.
The optimal streptavidin concentration is 25 μg / mL. As a buffer solution to be used, physiological saline>SSC>Tris> pure water is preferable in this order.

Figure 2006217818
Figure 2006217818

図1は、本発明の一実施形態における遺伝子検査用マイクロリアクタの概略図である。なおマイクロポンプ11は、基本的には別途の装置に属する。FIG. 1 is a schematic diagram of a gene testing microreactor according to an embodiment of the present invention. The micropump 11 basically belongs to a separate device. 図2は、図1のマイクロリアクタと装置本体とからなるDNA検査デバイスの概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a DNA testing device comprising the microreactor of FIG. 1 and the apparatus main body. 図3は、本発明の一実施形態におけるマイクロリアクタの試薬混合部の構成を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the reagent mixing section of the microreactor in one embodiment of the present invention. 図4は、ポリスチレンへのストレプトアビジンの吸着条件を調べるために使用したポリエチレンシートおよびシリコーンゴムの配置を示す。FIG. 4 shows the arrangement of the polyethylene sheet and silicone rubber used to examine the conditions for the adsorption of streptavidin onto polystyrene.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロリアクタ
2 装置本体
11 マイクロポンプ
12 ポンプ接続部
13 送液制御部
15 流路
16 逆流防止部
17a 試薬貯留部
17b 検体貯留部
18 試薬収容部
20 検体収容部
21a 停止液収容部
21b 変性液収容部
21c ハイブリダイゼーションバッファー収容部
21d 洗浄液収容部
21e 金コロイド収容部
21f プローブDNA収容部
21g インターナルコントロール用プローブDNA収容部
21h ポジティブコントロール収容部
21i ネガティブコントロール収容部
22 検出部(ストレプトアジビン吸着)
23 廃液貯留部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microreactor 2 Apparatus main body 11 Micropump 12 Pump connection part 13 Flow control part 15 Flow path 16 Backflow prevention part 17a Reagent storage part 17b Sample storage part 18 Reagent storage part 20 Sample storage part 21a Stop liquid storage part 21b Denatured liquid storage part 21c Hybridization buffer accommodating part 21d Washing liquid accommodating part 21e Colloidal gold accommodating part 21f Probe DNA accommodating part 21g Internal control probe DNA accommodating part 21h Positive control accommodating part 21i Negative control accommodating part 22 Detection part (streptadibin adsorption)
23 Waste liquid reservoir

Claims (9)

微細流路を有し、少なくとも検出部分が透明なプラスチックであるマイクロリアクタであって、
その微細流路内で、ビオチン標識プライマーを用いて増幅された検体遺伝子をトラップするために、ビオチン親和性タンパク質が、該微細流路の遺伝子増幅反応部位よりも下流上に、検出部位としてポリスチレンに吸着されている
ことを特徴とする遺伝子検査用マイクロリアクタ。
A microreactor having a microchannel and at least a detection portion being a transparent plastic,
In order to trap the sample gene amplified using the biotin-labeled primer in the microchannel, the biotin affinity protein is located downstream of the gene amplification reaction site in the microchannel and is detected as polystyrene as the detection site. A microreactor for genetic testing characterized by being adsorbed.
前記の増幅された遺伝子とハイブリダイズするプローブが、パーオキシダーゼで標識されていることを特徴とする請求項1に記載の遺伝子検査用マイクロリアクタ。   2. The microreactor for genetic testing according to claim 1, wherein the probe that hybridizes with the amplified gene is labeled with peroxidase. 前記プローブを、発色試薬と反応させることを特徴とする請求項2に記載の遺伝子検査用マイクロリアクタ。   The microreactor for genetic testing according to claim 2, wherein the probe is reacted with a coloring reagent. 前記発色試薬が、発色物質として3,3',5,5'−テトラメチルベンジジン、3,3'−ジアミ
ノベンジジン、p−フェニレンジアミン、5−アミノサリチル酸、3-アミノ−9−エチル
カルバゾール、4−クロロ−1−ナフトール、4−アミノアンチピリンまたはo−ジアニシ
ジンを含むことを特徴とする請求項3に記載の遺伝子検査用マイクロリアクタ。
The coloring reagent may be 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine, 3,3′-diaminobenzidine, p-phenylenediamine, 5-aminosalicylic acid, 3-amino-9-ethylcarbazole, 4 The microreactor for genetic testing according to claim 3, comprising -chloro-1-naphthol, 4-aminoantipyrine or o-dianisidine.
前記遺伝子検査用マイクロリアクタと、
マイクロポンプと、
マイクロポンプおよび温度を制御する装置と、ならびに
遺伝子増幅反応の検出を光学的に行う検出装置と
を備え、該マイクロリアクタを装着することにより遺伝子増幅反応および該増幅反応の検出を自動的に行うことを特徴とするDNA検査デバイス。
The genetic testing microreactor;
A micropump,
A micropump and a device for controlling the temperature, and a detection device for optically detecting the gene amplification reaction, and automatically detecting the gene amplification reaction and the amplification reaction by mounting the microreactor. Characteristic DNA testing device.
前記マイクロポンプは、
流路抵抗が差圧に応じて変化する第一流路と、
差圧の変化に対する流路抵抗の変化の割合が該第一流路よりも小さい第二流路と、
該第一流路および該第二流路に接続された加圧室と、
該加圧室の内部の圧力を変化させるためのアクチュエータと
を備えたピエゾポンプであることを特徴とする請求項5に記載のDNA検査デバイス。
The micropump is
A first channel in which the channel resistance changes according to the differential pressure;
A second flow path in which a ratio of a change in flow path resistance to a change in differential pressure is smaller than the first flow path;
A pressurizing chamber connected to the first flow path and the second flow path;
6. The DNA testing device according to claim 5, wherein the DNA testing device is a piezo pump provided with an actuator for changing the pressure inside the pressurizing chamber.
前記検出装置は、
微細流路内で増幅された遺伝子を微細流路の検出部位に吸着させたビオチン親和性タンパク質と結合させた後に、プローブDNAとのハイブリダイズによりハイブリダイゼーション生成物を得てから、あるいは
微細流路内で増幅された遺伝子とプローブDNAとをハイブリダイズさせて得られるハイブリダイゼーション生成物を、微細流路の検出部位に吸着させたビオチン親和性タンパク質に結合させてから
該プローブDNAを着色物質に変換することにより光学的に検出する装置であることを特徴
とする請求項5に記載のDNA検査デバイス。
The detection device includes:
After the gene amplified in the microchannel is bound to the biotin-affinity protein adsorbed to the detection site of the microchannel, the hybridization product is obtained by hybridization with the probe DNA, or the microchannel The hybridization product obtained by hybridizing the amplified gene and probe DNA is bound to the biotin-affinity protein adsorbed on the detection site of the microchannel, and then the probe DNA is converted into a colored substance. The DNA test device according to claim 5, wherein the device is an optical detection device.
マイクロリアクタの流路内で増幅された遺伝子をトラップするためのビオチン親和性タンパク質を、その流路の遺伝子増幅反応部位よりも下流上に増幅遺伝子の検出部位として固定化させるために、ビオチン親和性タンパク質をSSC緩衝液または生理食塩水に溶解し
て10〜35μg/mLの濃度の溶液を調製し、ポリスチレンを用いて形成された微細流路に該溶液を適用して該微細流路上にビオチン親和性タンパク質を吸着させることを特徴とする遺伝子検査用マイクロリアクタの検出部位の作製方法。
In order to immobilize the biotin affinity protein for trapping the amplified gene in the flow path of the microreactor as the detection site of the amplified gene downstream from the gene amplification reaction site in the flow path, Is dissolved in SSC buffer or physiological saline to prepare a solution having a concentration of 10 to 35 μg / mL, and the solution is applied to the microchannel formed using polystyrene, and biotin affinity is formed on the microchannel. A method for producing a detection site of a microreactor for genetic testing, characterized by adsorbing a protein.
マイクロリアクタの微細流路の遺伝子増幅反応部位で増幅された遺伝子を含む反応液と変性液とを混合し、増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理する工程と、
増幅された遺伝子を一本鎖に変性処理して得られた処理液を、ビオチン親和性タンパク質をポリスチレンに吸着させた微細流路の検出部位に送液し、増幅された遺伝子を該検出部位にトラップさせる工程と、
該検出部位にパーオキシダーゼで修飾したプローブDNAを送液し、増幅された遺伝子と該プローブDNAとをハイブリダイズさせる工程と、
次いで増幅された遺伝子をトラップした該検出部位に、発色物質を含む発色試薬の溶液を送液し、該パーオキシダーゼが触媒する反応により該発色物質を発色させる工程と、
該検出部位における発色を光学的に測定する工程と
を含むことを特徴とする増幅された遺伝子の検出方法。
Mixing the reaction solution containing the gene amplified at the gene amplification reaction site in the microchannel of the microreactor with the denaturation solution, and denaturing the amplified gene into a single strand;
The treatment solution obtained by denaturing the amplified gene into a single strand is sent to the detection site of the microchannel where the biotin-affinity protein is adsorbed to polystyrene, and the amplified gene is sent to the detection site. Trapping process;
Sending a probe DNA modified with peroxidase to the detection site, and hybridizing the amplified gene and the probe DNA;
Then, a solution of a coloring reagent containing a coloring substance is sent to the detection site where the amplified gene is trapped, and the coloring substance is colored by a reaction catalyzed by the peroxidase;
And a step of optically measuring the color development at the detection site.
JP2005031748A 2004-10-28 2005-02-08 Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene Pending JP2006217818A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005031748A JP2006217818A (en) 2005-02-08 2005-02-08 Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene
US11/255,664 US20060094004A1 (en) 2004-10-28 2005-10-21 Micro-reactor, biological material inspection device, and microanalysis system
EP05109954A EP1652912A1 (en) 2004-10-28 2005-10-25 Micro-reactor, biological material inspection device, and microanalysis system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005031748A JP2006217818A (en) 2005-02-08 2005-02-08 Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006217818A true JP2006217818A (en) 2006-08-24

Family

ID=36980536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005031748A Pending JP2006217818A (en) 2004-10-28 2005-02-08 Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006217818A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058077A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Gene test method, microreactor for gene test and gene test system
JP2009085817A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Rohm Co Ltd Microchip and use method therefor
JP2010508039A (en) * 2006-11-06 2010-03-18 クロンデイアグ・ゲーエムベーハー Apparatus and method for assays using binding elements
JP2010538644A (en) * 2007-09-13 2010-12-16 アリックス インク Method and apparatus for screening objects in forensic DNA analysis and medical diagnosis
JP2010538645A (en) * 2007-09-11 2010-12-16 アリックス インク Combined method and apparatus for sorting objects
WO2019107231A1 (en) 2017-11-29 2019-06-06 積水化学工業株式会社 Micro-fluid chip

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058077A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Gene test method, microreactor for gene test and gene test system
JP2010508039A (en) * 2006-11-06 2010-03-18 クロンデイアグ・ゲーエムベーハー Apparatus and method for assays using binding elements
JP2013046618A (en) * 2006-11-06 2013-03-07 Clondiag Gmbh Device and process for assay using binding member
JP2016027798A (en) * 2006-11-06 2016-02-25 クロンデイアグ・ゲーエムベーハー Apparatus and method for assays using binding elements
JP2018029597A (en) * 2006-11-06 2018-03-01 クロンデイアグ・ゲーエムベーハー Device and method for assays using binding element
US10167525B2 (en) 2006-11-06 2019-01-01 ALERE TECHNOLOGIES GmbH Assays
JP2010538645A (en) * 2007-09-11 2010-12-16 アリックス インク Combined method and apparatus for sorting objects
JP2010538644A (en) * 2007-09-13 2010-12-16 アリックス インク Method and apparatus for screening objects in forensic DNA analysis and medical diagnosis
JP2009085817A (en) * 2007-10-01 2009-04-23 Rohm Co Ltd Microchip and use method therefor
WO2019107231A1 (en) 2017-11-29 2019-06-06 積水化学工業株式会社 Micro-fluid chip
US11291993B2 (en) 2017-11-29 2022-04-05 Sekisui Chemical Co., Ltd. Micro-fluid chip

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4784508B2 (en) Inspection microreactor, inspection apparatus, and inspection method
EP1652912A1 (en) Micro-reactor, biological material inspection device, and microanalysis system
JP3580801B2 (en) Methods for separating and purifying nucleic acids
AU2008280121B2 (en) Assays
US20050196779A1 (en) Self-contained microfluidic biochip and apparatus
US20050221281A1 (en) Self-contained microfluidic biochip and apparatus
JP2007068413A (en) Microreactor for genetic testing
CA3121745A1 (en) Assays using binding members and reported compounds
JP2011062119A (en) Chip for quantitatively determining biological sample
JPWO2006046433A1 (en) Microreactor for genetic testing
JPWO2007058077A1 (en) Genetic testing method, genetic testing microreactor, and genetic testing system
JPWO2007099736A1 (en) Micro inspection chip, optical detection device, and micro total analysis system
JP2006121935A (en) Micro-reactor for inspecting biosubstance equipped with pretreatment means and waste liquid storage tank
JP2006217818A (en) Micro reactor for inspecting gene and method for inspecting gene
US7361315B2 (en) Micro-reactor for biological substance inspection and biological substance inspection device
JP2007135504A (en) Nucleic acid testing microreactor holding beads at the amplification site
JP5505646B2 (en) Biological sample quantification method
JP2006211997A (en) Microreactor for genetic screening
JP2006149379A (en) Microreactor for testing biological substance and biological substance test device
JP4130143B2 (en) Nucleic acid separation and purification equipment
US20230285965A1 (en) Microfluidic device for detecting nucleic acids
HK1190357B (en) Microfluidic system
JPWO2007122819A1 (en) Equipment for liquid-based reactions
HK1186499B (en) Assays