(57)【要約】【課題】ハイブリダイゼーションの効率や均一性、再現性などを向上させることができるハイブリダイゼーション促進方法、およびハイブリダイゼーション条件を適切に評価することができるハイブリダイゼーション条件評価方法を提供する。【解決手段】乱流を作り出すためには、レイノルズ数Ｒｅを大きくする必要がある。このため、速度Ｕを急激に変動させ、大きな値の加速度ｄ２Ｕ／ｄｔ２を発生させる。また、外部からの物理エネルギーの投入により、代表長さＬを上記の速度変動に同期させて急激に変動させ、大きな値の加速度ｄ２Ｌ／ｄｔ２を発生させる。代表長さＬの変動を速度Ｕの変動に同期させ、速度Ｕを拡大することで、瞬間的な速度Ｕを極度に高めてレイノルズ数Ｒｅを増加させることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリダイゼーションを促進させるハイブリダイゼーション促進方法において、
ターゲットを含む溶液とプローブとを同一の空間に収納するステップと、
前記溶液および前記プローブが収容された前記空間の代表長さを変動させて前記溶液に乱流を与えるステップと、
を備えることを特徴とするハイブリダイゼーション促進方法。
【請求項２】
前記変動は、前記溶液の流れの変化に同期し、前記変化を拡大する位相を有することを特徴とする請求項１に記載のハイブリダイゼーション促進方法。
【請求項３】
前記代表長さは１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリダイゼーション促進方法。
【請求項４】
ハイブリダイゼーションの条件を評価するハイブリダイゼーション条件評価方法において、
ハイブリダイゼーションを行う空間にビーズを収納するステップと、
前記ビーズが収容された前記空間の代表長さを変動させるステップと、
前記空間に収容された前記ビーズの混合状態を評価するステップと、
を備えることを特徴とするハイブリダイゼーション条件評価方法。
【請求項５】
前記ビーズの直径は０．１μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項４に記載のハイブリダイゼーション条件評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリダイゼーションを促進させるハイブリダイゼーション促進方法およびハイブリダイゼーションの条件を評価するハイブリダイゼーション条件評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオチップを用いた検査では、ＤＮＡやＲＮＡ等のターゲットをバイオチップ上のプローブＤＮＡに会合させるための処理として、ハイブリダイゼーションが行われる。通常、ハイブリダイゼーションの方法としては、スライドガラス上にプローブＤＮＡを固定したバイオチップ上に、ギャップつきのカバーガラスを被せることでバイオチップの表面上に２０μｍ程度の厚みを有する微小空間を形成する方法が採られる。この微小空間にターゲットを含むハイブリダイゼーション溶液を与えることで、ターゲットをプローブに会合させている。
【非特許文献１】鈴木  雄二，「マイクロ・ナノ熱流体」，ナノテクノロジー大事典，工業調査会，２００３，ｐｐ．５３８−５４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、分子の移動速度はごく小さく、従来の方法ではプローブに近いターゲットのみが会合に関与し、プローブから離れたターゲットは会合に関与できない。例えば、低分子の場合、拡散係数が１×１０-5ｃｍ2／ｓのときに、５ｍｍを移動するために７時間かかる。このため、ハイブリダイゼーションには長時間を要するとともに、温度やバイオチップ面内のむら、あるいは洗浄むら等に起因して、ハイブリダイゼーションの再現性が確保できず、ハイブリダイゼーションにむらを生じさせるなどの問題がある。ターゲットの濃度を高めてプローブ近傍のターゲット数を増加させるためには、サンプルが大量に必要となり現実的でない。
【０００４】
プローブから離れたターゲットを活用するためには、ハイブリダイゼーション溶液を動かせばよい。しかし、ハイブリダイゼーションは一般的にスライドガラスとカバーグラスに挟まれた微小空間内で行なわれており、この微小空間における溶液の流れは層流になる（例えば、非特許文献１参照）。層流ではバイオチップの表面では速度がゼロとなる。このため、ターゲットの会合確率を向上させるとともに、ハイブリダイゼーションの再現性、均一性を高めるために、ハイブリダイゼーション溶液に乱流を与えることが必要となる。乱流を発生させることにより、会合の確率を向上させるとともに、会合の機会をランダム化することが期待できる。
【０００５】
本発明の目的は、ハイブリダイゼーションの効率や均一性、再現性などを向上させることができるハイブリダイゼーション促進方法、およびハイブリダイゼーション条件を適切に評価することができるハイブリダイゼーション条件評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のハイブリダイゼーション促進方法は、ハイブリダイゼーションを促進させるハイブリダイゼーション促進方法において、ターゲットを含む溶液とプローブとを同一の空間に収納するステップと、前記溶液および前記プローブが収容された前記空間の代表長さを変動させて前記溶液に乱流を与えるステップと、を備えることを特徴とする。
このハイブリダイゼーション促進方法によれば、溶液およびプローブが収容された空間の代表長さを変動させて溶液に乱流を与えるので、プローブに対するターゲットの会合の確率を向上させるとともに、会合の機会をランダム化できる。
【０００７】
前記変動は、前記溶液の流れの変化に同期し、前記変化を拡大する位相を有してもよい。
【０００８】
前記代表長さは１ｍｍ以下であってもよい。
【０００９】
本発明のハイブリダイゼーション条件評価方法は、ハイブリダイゼーションの条件を評価するハイブリダイゼーション条件評価方法において、ハイブリダイゼーションを行う空間にビーズを収納するステップと、前記ビーズが収容された前記空間の代表長さを変動させるステップと、前記空間に収容された前記ビーズの混合状態を評価するステップと、
を備えることを特徴とする。
このハイブリダイゼーション条件評価方法によれば、ビーズが収容された空間の代表長さを変動させ、空間に収容されたビーズの混合状態を評価することで、空間の代表長さを変動させる条件等を、ハイブリダイゼーション条件の適否に対応付けて適切に評価できる。
【００１０】
前記ビーズの直径は０．１μｍ〜５μｍであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のハイブリダイゼーション促進方法によれば、溶液およびプローブが収容された空間の代表長さを変動させて溶液に乱流を与えるので、プローブに対するターゲットの会合の確率を向上させるとともに、会合の機会をランダム化できる。
【００１２】
本発明のハイブリダイゼーション条件評価方法によれば、ビーズが収容された空間の代表長さを変動させ、空間に収容されたビーズの混合状態を評価することで、空間の代表長さを変動させる条件等を、ハイブリダイゼーション条件の適否に対応付けて適切に評価できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１および図２を参照して、本発明によるハイブリダイゼーション促進方法の一実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、ハイブリダイゼーション溶液が収容される空間のモデルを示す図である。
【００１５】
空間のモデル１には、ターゲットを含むハイブリダイゼーション溶液が収容される。また、モデル１の壁面がプローブの配置位置に相当する。
【００１６】
溶液の速度をＵ（m/s）、代表長さをＬ（m）、動粘性係数をν（m2/s）とするとき、一般的にレイノルズ数Ｒｅは、
【００１７】
Ｒｅ＝（Ｕ×Ｌ）／ν
で表される。
図２（ａ）は、モデル１内の溶液の流れが層流の状態を示している。上記のように、層流ではバイオチップ２の表面では速度Ｕがゼロとなる。このため、ターゲットの会合確率を向上させるとともに、ハイブリダイゼーションの再現性、均一性を高めるために、ハイブリダイゼーション溶液に乱流を与えることが必要となる。乱流を発生させることにより、会合の確率を向上させるとともに、会合の機会をランダム化することが期待できる。
【００１８】
乱流を作り出すためには、レイノルズ数Ｒｅを大きくする必要がある。本実施形態のハイブリダイゼーション促進方法では、外部からの物理エネルギーの投入により、代表長さＬを急激に変動させ、大きな値の加速度ｄ2Ｌ／ｄｔ2を発生させる。これは流体の外部から強いエネルギーを流体に加えることを意味する。また、この流路幅Ｌの急激な変動に伴い、速度Ｕも急激な変動を生じる。このように、代表長さＬと速度Ｕとを瞬間的に極度に高めて、レイノルズ数Ｒｅを急激に変化させることが可能となる。
【００１９】
このような外部エネルギーの投入により、ハイブリダイゼーション溶液の乱流化が可能になる。図２（ｂ）は、乱流化した状態を示しており、バイオチップ２の表面での速度Ｕが大幅に上昇する。したがって、ハイブリダイゼーションの効率が大幅に向上し、ハイブリダイゼーションの均一性、再現性などを併せて向上させることができる。なお、代表長さＬの変動に合わせて速度Ｕを強制的に変動させると、乱流化をさらに促進できる。
【００２０】
本発明によるハイブリダイゼーション促進方法において、ハイブリダイゼーションを促進する程度に関し、代表長さＬが１ｍｍ以下である場合に効果的である。
【００２１】
次に、図３を参照して、本発明によるハイブリダイゼーション条件評価方法の一実施形態について説明する。
【００２２】
本実施形態のハイブリダイゼーション条件評価方法では、まず、図３（ａ）に示すように、ハイブリダイゼーションを行わせる空間１０に２色の蛍光ビーズを互いに異なる領域に充填する。ビーズの直径は０．１μｍ〜５μｍの範囲で選択される。次に、代表長さＬを急激に変動させた後、２色の蛍光ビーズの混合状態を画像として取得し評価する。代表長さＬを変動させたときの空間１０の状態が、本発明によるハイブリダイゼーション促進方法の実施状況として適切であれば、図３（ｂ）に示すように、所定時間、代表長さＬを変動させた後の状態として、２色の蛍光ビーズが均一に混合された状態が得られる。したがって、ハイブリダイゼーションの条件として適切な否かを適切に評価できる。
【００２３】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、ハイブリダイゼーションを促進させるハイブリダイゼーション促進方法およびハイブリダイゼーションの条件を評価するハイブリダイゼーション条件評価方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ハイブリダイゼーション溶液が収容される空間のモデルを示す図。
【図２】ハイブリダイゼーション溶液の流れを示す図であり、（ａ）は層流の状態を示す図、（ｂ）は乱流が発生した状態を示す図。
【図３】本発明によるハイブリダイゼーション条件評価方法の一実施形態を示す図であり、（ａ）は空間１０に蛍光ビーズを充填した状態を示す図、（ｂ）は蛍光ビーズが均一に混合された状態を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１      モデル（空間）
２      バイオチップ（プローブ）
１０    空間
【図１】
2010032399.tif 000003
【図２】
2010032399.tif 000004
【図３】
2010032399.tif 000005