(57)【要約】【課題】  デオキシリボ核酸を損傷させずに操作できるとともに、操作が簡便なデオキシリボ核酸の操作方法、高分子の操作装置、及び試料セルを提供する。【解決手段】  溶液中に懸濁した細胞６０にレーザー光８Ａを集光照射して該細胞を捕捉する過程と、捕捉された細胞を低塩濃度溶液中に移行し、その細胞膜を浸透圧により破壊する過程と、破壊された細胞膜片６２が集光照射されたレーザー光により捕捉された状態で、かつ細胞から表出したデオキシリボ核酸７０が該細胞膜片に付着した状態で、細胞膜片を所定の溶液中に移行する過程とを有する。【選択図】    図４
2006296361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液中に懸濁した細胞にレーザー光を集光照射して該細胞を捕捉する過程と、
前記捕捉された細胞を低塩濃度溶液中に移行し、その細胞膜を浸透圧により破壊する過程と、
前記破壊された細胞膜片が前記集光照射されたレーザー光により捕捉された状態で、かつ前記細胞から表出したデオキシリボ核酸が該細胞膜片に付着した状態で、前記細胞膜片を所定の溶液中に移行する過程と
を有するデオキシリボ核酸の操作方法。
【請求項２】
高分子又は高分子を内包する殻体を含む第１の溶液を収容する試料セルを保持する試料セル保持手段と、レーザー光源と、前記レーザー光源からの照射光を前記溶液中で集光させて前記高分子又は前記殻体を捕捉するための集光レンズと、前記照射光の集光領域と前記試料セルとの位置を相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動手段を制御する制御部とを備え、
前記試料セルは、前記第１の溶液を収容する第１の室と、前記溶液と異なる組成の溶液を収容する１以上の処理室とを備え、かつ、前記第１の室及び前記処理室のうちの１つ、並びに隣接する前記処理室同士は互いに細管又は細溝を介して連通し、
前記制御部は、前記第１の室で前記集光領域によって捕捉された前記高分子又は前記殻体を前記細管又は細溝を通して前記処理室のうちの１つへ搬送し、及び隣接する前記処理室の間を前記細管又は細溝を通して搬送するよう前記相対移動手段を制御する高分子の操作装置。
【請求項３】
前記高分子はデオキシリボ核酸で、前記殻体は細胞であり、
前記試料セルは前記処理室を２個備え、かつ前記第１の室は溶液中に懸濁した前記細胞を収容し、前記処理室のうち前記第１の室に連通する第１の処理室は前記細胞の細胞膜を浸透圧により破壊する低塩濃度溶液を収容し、前記処理室のうち前記第１の処理室に隣接する第２の処理室は前記破壊された細胞から表出したデオキシリボ核酸が所定の構造をとる溶液を収容し、
前記制御部は、前記第１の室、前記第１の処理室、及び前記第２の処理室の順に前記集光領域によって捕捉された前記細胞又はその細胞片を搬送するよう前記相対移動手段を制御する請求項２に記載の高分子の操作装置。
【請求項４】
第１の溶液を収容する第１の室と、前記溶液と異なる組成の溶液を収容する１以上の処理室とを備え、かつ、前記第１の室及び前記処理室のうちの１つ、並びに隣接する前記処理室同士は互いに細管又は細溝を介して連通している請求項２に記載の高分子の操作装置に用いる試料セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光の集光照射による光放射圧を利用して、非接触的にデオキシリボ核酸や高分子を操作する方法、高分子の操作装置、及び試料セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザー光の集光照射による光放射圧を利用して水中の微細物を捕捉する、いわゆる光ピンセットが用いられている。この光ピンセットは、レーザー光を水等の媒質を通して微細物に照射した場合に、媒質と微細物の屈折率の違いからレーザー光が屈折し、それに伴う光運動量変化に対する反作用によって微細物を焦点にトラップするものである。そして、微細物を捕捉した状態で、微細物を含む試料ステージ側を相対移動させることにより、微細物を移動・搬送することができる。このような光ピンセットを用いて微細物を操作・採取する技術が種々開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
一方、光ピンセットを用いてデオキシリボ核酸（以下、適宜「ＤＮＡ」と称する）を操作する方法として、デオキシリボ核酸の一端にプラスチックビーズを付け、ビーズをレーザー光で捕捉してデオキシリボ核酸を移動させる技術が知られている。しかし、この技術は、ビーズを付ける際にデオキシリボ核酸を化学修飾する必要があるという問題があった。
そこで、本発明者らは、高分子の溶液にデオキシリボ核酸を溶解させ、デオキシリボ核酸の分子量を高分子の分子量の１０倍以上とすることにより、デオキシリボ核酸を化学修飾せずに操作する技術を提案した（特許文献３参照）。この技術によれば、高分子中で凝集したデオキシリボ核酸がレーザー光に直接捕捉される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７１３００号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１８７５号公報
【特許文献３】特開２００５−８０５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のデオキシリボ核酸の操作方法の場合、デオキシリボ核酸にビーズを化学修飾する際の化学的損傷や、デオキシリボ核酸を直接レーザー光で捕捉した際の物理的剪断によって、デオキシリボ核酸が損傷を受け、デオキシリボ核酸を健全な構造を保ったまま操作することが困難であるという問題があった。特に、数１０ｋｂｐ（base pair）を超える長さのデオキシリボ核酸を操作する場合に、この問題が顕著であった。又、デオキシリボ核酸にビーズを化学修飾する作業は煩雑であり、しかもビーズに近いデオキシリボ核酸の末端しか捕捉できないという問題があった。
従って、本発明の目的は、デオキシリボ核酸を損傷させずに操作できるとともに、操作が簡便なデオキシリボ核酸の操作方法、高分子の操作装置、及び試料セルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明のデオキシリボ核酸の操作方法は、溶液中に懸濁した細胞にレーザー光を集光照射して該細胞を捕捉する過程と、前記捕捉された細胞を低塩濃度溶液中に移行し、その細胞膜を浸透圧により破壊する過程と、前記破壊された細胞膜片が前記集光照射されたレーザー光により捕捉された状態で、かつ前記細胞から表出したデオキシリボ核酸が該細胞膜片に付着した状態で、前記細胞膜片を所定の溶液中に移行する過程とを有する。
【０００７】
本発明の高分子の操作装置は、高分子又は高分子を内包する殻体を含む第１の溶液を収容する試料セルを保持する試料セル保持手段と、レーザー光源と、前記レーザー光源からの照射光を前記溶液中で集光させて前記高分子又は前記殻体を捕捉するための集光レンズと、前記照射光の集光領域と前記試料セルとの位置を相対移動させる相対移動手段と、前記相対移動手段を制御する制御部とを備え、前記試料セルは、前記第１の溶液を収容する第１の室と、前記溶液と異なる組成の溶液を収容する１以上の処理室とを備え、かつ、前記第１の室及び前記処理室のうちの１つ、並びに隣接する前記処理室同士は互いに細管又は細溝を介して連通し、前記制御部は、前記第１の室で前記集光領域によって捕捉された前記高分子又は前記殻体を前記細管又は細溝を通して前記処理室のうちの１つへ搬送し、及び隣接する前記処理室の間を前記細管又は細溝を通して搬送するよう前記相対移動手段を制御するものである。
【０００８】
前記高分子の操作装置において、前記高分子はデオキシリボ核酸で、前記殻体は細胞であり、前記試料セルは前記処理室を２個備え、かつ前記第１の室は溶液中に懸濁した前記細胞を収容し、前記処理室のうち前記第１の室に連通する第１の処理室は前記細胞の細胞膜を浸透圧により破壊する低塩濃度溶液を収容し、前記処理室のうち前記第１の処理室に隣接する第２の処理室は前記破壊された細胞から表出したデオキシリボ核酸が所定の構造をとる溶液を収容し、前記制御部は、前記第１の室、前記第１の処理室、及び前記第２の処理室の順に前記集光領域によって捕捉された前記細胞又はその細胞片を搬送するよう前記相対移動手段を制御することが好ましい。
【０００９】
本発明の試料セルは、前記高分子の操作装置に用いられ、第１の溶液を収容する第１の室と、前記溶液と異なる組成の溶液を収容する１以上の処理室とを備え、かつ、前記第１の室及び前記処理室のうちの１つ、並びに隣接する前記処理室同士は互いに細管又は細溝を介して連通しているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、デオキシリボ核酸や高分子を損傷させずに操作することができ、操作を簡便にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
まず、高分子の操作装置について説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る高分子の操作装置の構成を示すブロック図である。図１において、後述する試料セル５０内に操作対象となる高分子（デオキシリボ核酸、ＤＮＡ）を内包する殻体（細胞）が懸濁している。試料セル５０は試料ステージ２上に保持されている。試料ステージ２は、ＸＹＺ移動ステージ４に装着され、ＸＹＺ移動ステージ４が高分子操作装置本体の光学系の基準座標に対して縦、横、及び上下に移動する。これにより、試料ステージ２上の試料セル５０がレーザー光の光軸に対して相対移動可能になっている。ＸＹＺ移動ステージ４は、それぞれ縦、横、及び上下に変位可能なＸ移動ステージ、Ｙ移動ステージ、及びＺ移動ステージから構成される。Ｘ移動ステージ、Ｙ移動ステージ、及びＺ移動ステージは、ステッピングモータ等の駆動装置５によってそれぞれ縦、横、及び上下方向に駆動される。
【００１３】
駆動装置５は制御部２０に接続され、制御部２０にはキーボード等の入力部２２及びモニター等の表示部２４が接続されている。制御部２０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（記憶装置）、ハードディスクドライブ等の主記憶装置等を備え、メモリには、制御部２０の行う制御プログラム等が記憶されている。そして、詳しくは後述する処理により、駆動装置５が制御部２０によって制御されてＸＹＺ移動ステージ４が駆動される。ＸＹＺ移動ステージ４の駆動に応じて、試料ステージ２上の試料セル５０がレーザー光の光軸に対して相対移動され、ＤＮＡの操作が行われる。操作者は、入力部２２を介して操作命令を入力し、入力された命令に応じて制御部２０が駆動装置５を制御する。制御結果や制御の進行過程が表示部２４に表示される。
【００１４】
試料ステージ２の開口の下方には油浸対物レンズ６が配置され、油浸対物レンズ６の下方にはダイクロイックミラー１０Ａが斜めに配設されている。ダイクロイックミラー１０Ａの側方には光ピンセット用の光源であるＹＡＧレーザー８が設置されている。そして、ＹＡＧレーザー８から水平方向に照射されたレーザー光は、ダイクロイックミラー１０Ａによって９０度光軸を曲げられて上方へ照射され、油浸対物レンズ６を通って試料ステージ２の開口から試料セル５０内に入射するようになっている。これにより、試料セル５０内の細胞にレーザー光が集光され、細胞はレーザー光の光圧力によって非接触で光学的にトラップされる。なお、ダイクロイックミラー１０Ａは、レーザー光（波長１０６４ｎｍの光）を反射するものを使用することができる。
【００１５】
ダイクロイックミラー１０Ａの下方には、ダイクロイックミラー１０Ｂが斜めに配設されている。ダイクロイックミラー１０Ｂの側方には、試料セル５０内の観察用光源である水銀ランプ１４が設置されている。そして、水銀ランプ１４から水平方向に照射された光は、ＮＤフィルター１２Ａ、及び励起フィルター１２Ｂを介してダイクロイックミラー１０Ｂによって９０度光軸を曲げられて上方へ照射され、ダイクロイックミラー１０Ａ、油浸対物レンズ６を通って試料ステージ２の開口から試料セル５０を照射するようになっている。なお、ダイクロイックミラー１０Ｂ、ダイクロイックミラー１０Ａ、油浸対物レンズ６は、垂直な光軸上に並んでいる。なお、ダイクロイックミラー１０Ｂは、観察上使用する蛍光色素の吸収波長を反射するものを使用することができる。
【００１６】
ダイクロイックミラー１０Ｂの下方には、バリアフィルター１２Ｃを介してビデオカメラ１６が配設されている。ビデオカメラ１６は、上記した垂直な光軸上に位置し、ダイクロイックミラー１０Ｂ、１０Ａ、及び油浸対物レンズ６を通して試料セル５０内を撮像する。ビデオカメラ１６は画像処理部１８Ａに接続され、画像処理部１８Ａにはビデオレコーダー１８Ｂ、及び制御部２０が接続されている。撮像データは画像処理部１８Ａで画像処理され、適宜ビデオレコーダー１８Ｂに記録されたり、制御部２０を介してモニター１２４上に画像出力される。
【００１７】
次に、試料セル５０の構成の一例を図２、図３を参照して説明する。図２において、試料セル５０はレーザー光を透過する矩形ガラス板からなり、ガラス板の上面には円筒状の凹部５１、５３、５５がガラス板の長辺方向に沿って一列に並んでいる。各凹部５１、５３、５５は液溜めとなっている。各凹部５１と５３は、ガラス板の長辺方向に延びる細溝５２を介して連通し、各凹部５３と５５は、ガラス板の長辺方向に延びる細溝５４を介して連通している。各細溝内を液が連絡するようになっている。
【００１８】
又、凹部５１の側壁からガラス板の長辺端縁（図２の上下方向）に向かって空気抜溝５１Ａ、５１Ｂが延び、凹部５１のうち細溝５２と対向する位置からガラス板の短辺端縁に向かって空気抜溝５１Ｃが延びている。
同様に、凹部５３の側壁からガラス板の長辺端縁（図２の上下方向）に向かって空気抜溝５３Ａ、５３Ｂが延びている。
又、凹部５５の側壁からガラス板の長辺端縁（図２の上下方向）に向かって空気抜溝５５Ａ、５５Ｂが延び、凹部５５のうち細溝５４と対向する位置からガラス板の短辺端縁に向かって空気抜溝５５Ｃが延びている。
【００１９】
各凹部、細溝、及び空気抜溝のガラス板の厚み方向の深さは、操作対象によって異なるが、ＤＮＡを対象とする場合は０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。但し、対物レンズ６の焦点深度の関係から、１ｍｍ以下の深さとすれば充分である。又、各凹部、細溝、及び空気抜溝の深さは、すべて同一とすることが好ましい。
又、各凹部、細溝、及び空気抜溝の底面からガラス板の下面までの厚みは、レンズの作動距離等の関係から、０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１６ｍｍ以下がより好ましい。
【００２０】
次に、試料セル５０へ溶液を導入する手順の一例について説明する。ここで、凹部５１を第１の室、凹部５３を第１の処理室、凹部５５を第２の処理室とする。まず、第１の室５１に細胞懸濁液を注入する。細胞懸濁液は、操作対象であるＤＮＡ（ゲノムＤＮＡ）を含む細胞を、所定の培養液中に混合したものである。培養液の組成、濃度等は限定されないが細胞が沈降せずに液中に分散するよう調製することが好ましい。
又、第１の処理室５３には、細胞膜が浸透圧によって破壊されるよう、低塩濃度溶液を注入する。低塩濃度溶液としては、上記培養液を５〜１０倍程度に蒸留水で希釈したもの、又は蒸留水等の塩濃度がほぼ０である溶媒を用いることができる。培養液の希釈倍率が小さいと浸透圧破壊が生じない。培養液の希釈倍率の上限は特に制限されないが、培養時の菌数に依存し、希釈液の菌密度が希薄になり過ぎると、対象物（菌体）を探すのが困難になり、操作上支障をきたすことがある。菌の培養液を超純水で希釈して、実用上問題が生じない範囲で貧溶媒に近づけることが望ましい。
【００２１】
低塩濃度溶液の塩濃度・成分組成等は、対象（細胞等）によって変化するが、一例として、超好熱始原菌の場合には塩化ナトリウムを使用することができる。他の、菌や細胞の場合でも、１価及び多価のアニオン溶液や１価及び多価のカチオン溶液を使用することで、同様な操作を可能にすることができる。
【００２２】
第２の処理室５５には、細胞膜の浸透圧破壊によって表出したＤＮＡを脱凝縮させるよう、所定の塩濃度の溶液が満たされている。この溶液としては、例えば０．５〜１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ溶液を挙げることができるがこれに限られない。細胞から表出したゲノムＤＮＡは、ヒストンと複合体を形成し、密に折畳まれて凝縮体となっているが、上記組成の溶液中ではＤＮＡが脱凝縮して引き伸ばされ、その構造を変化させることができる。
なお、第２の処理室５５に満たされる溶液は、上記したＤＮＡの脱凝縮を目的とするものに限られず、処理の目的に応じて溶液の組成や種類を変えることができる。
【００２３】
ここで、第１の室５１に溶液を注入すると、細溝５１へ細胞懸濁液が侵入する。一方、第１の処理室５３からも細溝５１へ低塩濃度溶液が侵入するが、これらの溶液同士が混合して互いの室５１、５３へ拡散するためには、２〜３日を要する。つまり、液の拡散は２種類の液が接触した界面付近から始まるが、拡散混合層が各室５１、５３へ到達するまで充分の操作時間が確保されるので実用上問題はない。第１の処理室５３、第２の処理室５５間の細溝５４についても同様である。
なお、各室の間に緩衝溶液を貯留した室を設け、緩衝溶液を介して各室の溶液が連絡するようにしてもよい。
又、第１の室５１に溶液を注入すると、空気抜溝５１Ａ〜５１Ｃへ液が侵入するが、各空気抜溝の開放端で表面張力により液がとどまるので、実用上問題はない。他の室５３、５５についても同様である。なお、室の容量に応じて、空気抜溝を設けなくともよい。
【００２４】
各室５１、５３、５５に注入される液には、通常、ＤＮＡを染色して可視化するための蛍光色素を添加する。蛍光色素としては、例えばDAPI（4',6-ジアミジノ-2-フェニルインドール）、YOYO-1等を用いることができる。
【００２５】
以上の準備が終了すると、試料セル５０の上面にカバーガラスを載置し、試料セル５０を試料ステージ２上に設置し、ＤＮＡの操作に移行する。
【００２６】
次に、図４を参照してＤＮＡの操作手順について説明する。
まず、操作者は、モニター２４を見ながら、室５１にレーザー光８Ａを合わせ、レーザー光の集光位置に所望の細胞６０が来るよう、入力部２２に所定の位置合わせ情報を入力する。制御部２０は入力データに基づいて駆動装置５に制御命令を送信し、駆動装置５は制御命令に従ってＸＹＺ移動ステージ４を移動させる。レーザー光８Ａの集光位置に所望の細胞６０が来ると、細胞６０はレーザ光８Ａの光圧力によって非接触で光学的にトラップされる（図４（１））。
【００２７】
細胞６０が光学的にトラップされると、操作者は入力部２２に所定の命令を入力する。制御部２０は、この命令を受け取ると、室５３の領域として予め決められた座標にトラップされた細胞６０が搬送されるよう、ＸＹＺ移動ステージ４を移動させる命令を駆動装置５に送信する。なお、細胞６０の搬送経路は、室５１から細溝５２を通って室５３へ至るよう設定されている。これらの制御は、例えば、最初に試料セル５０を予め試料ステージ２上に設置した時の試料ステージ２の初期座標をメモリに記憶しておき、又、予め室５１、５３、細溝５２の相対的な座標関係を主記憶装置に記憶しておく。そして、細胞６０を光学的にトラップするためのＸＹＺ移動ステージ４の移動量と、上記初期座標と上記座標関係とから搬送経路を演算することができる。
【００２８】
次に、駆動装置５の駆動を介して試料セル５０が移動し、細胞６０が室５３へ搬送される（図４（２））。室５３には細胞６０が浸透圧によって破壊される低塩濃度溶液が満たされているので、細胞膜が浸透圧によって破壊され、破壊部分からＤＮＡ７０が露出する。一方、残存した細胞膜片６２はレーザー光８Ａにトラップされたままである。このため、浸透圧ショックによってＤＮＡが非侵襲で（損傷せずに）取り出されて捕捉される。又、細胞中のＤＮＡは細胞膜に付着している性質があるため、細胞膜片６２をレーザー光８Ａでトラップしておくことで、細胞膜片６２に付着したＤＮＡ７０を損傷させずに健全な構造を保ったまま操作することが可能となる。
なお、通常、細胞膜から表出した(ゲノム)高分子は、ヒストンと複合体を形成し、密に折畳まれて凝縮体となっている。従って、以下の操作を行ってＤＮＡを脱凝縮して引き伸ばし、ＤＮＡの解析に供することができる。
【００２９】
細胞が破壊されたことをモニター２４を見て確認すると、操作者は、入力部２２を介して室５５への搬送命令を入力する。制御部２０は、この命令を受け取ると、室５５の領域として予め決められた座標にトラップされた細胞片６２（及びＤＮＡ７０）が搬送されるよう、ＸＹＺ移動ステージ４を移動させる命令を駆動装置５に送信する。なお、この搬送経路は、室５３から細溝５４を通って室５５へ至るよう設定されている。これらの制御は、上記した主記憶装置に予め室５３、５５、細溝５４の相対的な座標関係を記憶しておき、上記した初期座標と、細胞６０を光学的にトラップするためのＸＹＺ移動ステージ４の移動量と、上記座標関係とから搬送経路を演算することができる。
【００３０】
次に、駆動装置５の駆動を介して試料セル５０が移動し、細胞６０が室５５へ搬送される（図４（３））。室５５にはＤＮＡを脱凝縮させるよう、所定の塩濃度の溶液が満たされているので、ＤＮＡ７０は脱凝縮して引き伸ばされ、通常、ランダムコイル状態となる。図４において、高分子鎖７２Ａは引き伸ばされた部分である。
このように、ＤＮＡ７０を直接操作せず、ＤＮＡが付着している細胞膜片６２を光トラップするので、ＤＮＡ７０を損傷させずに健全な構造を保ったまま操作し、各種の解析に供することが可能となる。
【００３１】
なお、上記した例では、図４（２）の工程で操作者が細胞膜破壊を目視で確認後、室５５への搬送命令を入力したが、例えば室５３へ細胞を搬送してから一定時間経過後、制御部２０が自動的に室５５への搬送命令を生成するようにしてもよい。
又、上記した説明においては、各室５３、５５への細胞の搬送を制御部２０が自動的に制御したが、本発明に係る高分子の操作方法においては、操作者が手動で各室５３、５５への細胞の搬送を行う場合も含む。
【００３２】
以上述べたように、本実施形態によれば、ＤＮＡを非侵襲で損傷せずに脱凝縮し、その状態でトラップすることができるので、ＤＮＡの解析や種々の測定を行うことができ、希少な試料からの遺伝子単離や解析、遺伝子群の同期的な発現解析等を行うことができる。又、本実施形態によれば、多数の細胞から選択的に単一の細胞を選択し、その細胞内の単一のゲノムＤＮＡの構造や活性をその場解析できるので、臨床診断、新薬開発などの応用が可能である。
特に、数１０ｋｂｐ（塩基対）を超えるＤＮＡを操作する場合、ＤＮＡの損傷を有効に防止し、健全な構造を保ったままの操作が行える。
又、従来、ランダムコイル構造のＤＮＡは傷付きやすいため、ＤＮＡを凝縮させてから操作することが行われてきたが、凝縮したままではＤＮＡの生化学的機能を発現させることができないという問題があった。本実施形態によれば、脱凝縮した状態のＤＮＡをトラップすることができるという利点がある。
さらに、本実施形態によれば、ＤＮＡにビーズを結合させる等の処理が不要であるので、操作が簡便になる。
【００３３】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明の高分子の操作装置は、ＤＮＡだけでなく、他の高分子（例えばアミノ酸）の操作にも適用可能である。この場合、ポリスチレンビーズ等にアミノ酸を付着させ、このビーズを光トラップする。試料セルには、第１の室、及び複数の処理室を形成し、各処理室には所定のアミノ酸含有溶液を注入しておく。そして、光トラップしたアミノ酸を各処理室間に搬送し、各処理室内でアミノ酸を順次配列させてペプチド合成させることができる。
又、上記実施形態では、試料セルに処理室を２個設けたが、通常、図１に示す操作装置のＸＹＺステージは、最低でも約５cm四方の可動範囲が確保されているので、試料セルの大きさがその範囲内であれば、処理室の設置数を増やすことも可能である。この場合、上記実施形態における２〜３ステップの操作よりも、さらに複雑な操作、及び各種の反応を起こさせることが可能となる。
【００３４】
以下に、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３５】
（細胞懸濁液）
図５に示す超好熱始原菌KOD1株（Thermococcus  kodakaraensis、ゲノムサイズ：2,088,737-bp ＤＮＡ (ca. 700 (m)）を細胞として準備し、この細胞を培養液に懸濁させた。培養液は、1.25倍希釈人工海水中に、酵母エキス (5.0 g/liter)、硫黄 (2 g/liter)(pH 6.6)を添加して調製した。人工海水1L中の主要成分は、NaCl：20 g，MgCl2・6H2O：3.0 gMgSO4・7H2O：6.0 g， (NH4)2SO4： 1.0 g， NaHCO3： 0.2 g， CaCl2・2H2O：0.3 g， KCl： 0.5 g， KH2PO4： 0.42 gであった。
なお、図５において菌から出ている紐状のものは鞭毛の１種である。
【００３６】
（試料セルの調製）
図２に示す試料セル５０の室５１に上記細胞懸濁液を注入し、室５０Ｂ、５０Ｃにそれぞれ以下の低塩濃度溶液、及び高塩濃度溶液を注入した後、カバーガラスで全体を覆い、試料セルの内部厚み（高さ）を約２００μｍとした。
低塩濃度溶液は、蒸留水中に、DAPI (蛍光色素) 0.2 mmol/L、2-メルカプトエタノール 4 %(v/v)を添加して調製した。
高塩濃度溶液は、NaCl：0.5mol/L溶液中に、DAPI (蛍光色素) 0.2 mmol/L、2-メルカプトエタノール 4 %(v/v)を添加して調製した。
【００３７】
（ＤＮＡの操作）
図１に示すＤＮＡ操作装置として、蛍光顕微鏡（NikonTE-300）、YAGレーザー（Spectra Physics, Nd:YAG, 1064 nm, CW）を用いレーザー出力を５００〜１０００mWに調節した。レーザー光の焦点走査には音響光学回折機、ガルバノミラーを用いた。油浸対物レンズ（Nikon Plan Flour ×１００、開口数1.30）を通してレーザー光を照射し、室５１の懸濁液中の細胞１個をレーザーの焦点に捕捉した。
次に、捕捉した細胞が室５３へ搬送されるよう、試料セル５０をレーザー光に対して手動操作して相対移動させた。蛍光顕微鏡の紫外線を励起光とし、青色の蛍光を透過するフィルターを介して高感度SITカメラ１６を使用して室５３内を記録し、細胞がバースト（破壊）されることを確認した。その様子を図６及び図７に示す。
図６中の白い塊は懸濁液中の細胞１個であり、図７中の白い塊はバーストした細胞である。浸透圧ショックによって細胞から表出したゲノムＤＮＡは、細胞内に格納されていた時よりも少し広がり、直径約２μｍの球状の凝縮形態となっていた。
【００３８】
次に、捕捉した細胞片が室５５へ搬送されるよう、試料セル５０をレーザー光に対して手動操作して相対移動させた。上記と同様に高感度SITカメラ１６を使用して記録し、ＤＮＡが脱凝縮することを確認した。その様子を図８に示す。
図８中の大きな白い塊は凝縮したＤＮＡであり、図中の白い矢印は捕捉された細胞片である。そして、凝縮したＤＮＡと細胞片の間の白い筋状のものが脱凝縮して引き伸ばされたＤＮＡである。
この実施例１の場合、ＤＮＡの一部が脱凝縮された。
【実施例２】
【００３９】
高塩濃度溶液中のNaCl濃度を１mol/Lとしたこと以外は、実施例１と全く同様にしてＤＮＡを操作した。ＤＮＡが脱凝縮した様子を図９に示す。
図９中の白い矢印は捕捉された細胞片であり、細胞片から左側へ向かって伸びる白い筋状のものが脱凝縮して引き伸ばされたＤＮＡである。
この実施例２の場合、ＤＮＡがほぼ完全に脱凝縮されて引き伸ばされた（ランダムコイル状態となった）。
【００４０】
（参考例）
高塩濃度溶液中のNaCl濃度を0.1mol/Lとしたこと以外は、実施例１と全く同様にしてＤＮＡを操作した。
この参考例の場合、高塩濃度溶液中へ細胞片を搬送しても、ＤＮＡは脱凝縮しなかったことが目視確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１実施形態に係る高分子の操作装置の構成を示すブロック図である。
【図２】試料セルの構成を示す上面図である。
【図３】試料セルの構成を示す側面図である。
【図４】高分子を操作する方法を示す工程図である。
【図５】超好熱始原菌KOD1株を示す図である。
【図６】懸濁液中の細胞を示す図である。
【図７】バーストした細胞を示す図である。
【図８】脱凝縮した高分子を示す図である。
【図９】脱凝縮した高分子を示す別の図である。
【符号の説明】
【００４２】
２      試料ステージ（試料セル保持手段）
４      ＸＹＺ移動ステージ（相対移動手段）
５      駆動装置（相対移動手段）
６      油浸対物レンズ（集光レンズ）
８      ＹＡＧレーザ（レーザー光源）
８Ａ    レーザー光
２０    制御部
５０    試料セル
６０    細胞
６２    細胞膜片
７０    デオキシリボ核酸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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