(57)【要約】【課題】確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる蛋白質結晶作製装置及び蛋白質結晶作製方法の提供【解決手段】容器に設けられた複数のウェルのうちスクリーニング用のウェル内の蛋白質溶液に蛋白質結晶作製用の光を照射し、蛋白質結晶作製用の光が照射された後の蛋白質溶液の濁度を計測して、濁度検出の検出結果に基づいて最も高い確率で結晶化が期待される濁度を与える光の照射条件を求めて、この照射条件を結晶作製用の光の照射条件を結晶化条件として設定する。次いで結晶作製用のウェルに設定された結晶化条件に基づいて結晶作製用の光を照射して、蛋白質溶液内に結晶核を生成させ、この結晶核を成長させて蛋白質結晶作製を行う。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛋白質溶液を収容した容器を保持可能なステージと、
前記ステージに保持された前記容器内の前記蛋白質溶液に蛋白質結晶作製用の光を照射する光照射部と、
前記蛋白質結晶作製用の光が照射された後の前記蛋白質溶液の濁度を検出する濁度検出部と、
前記光照射部及び前記濁度検出部を制御する制御部と、を含み、
前記制御部が、前記濁度検出部の検出結果に基づいて前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する結晶化条件設定部を備えることを特徴とする蛋白質結晶作製装置。
【請求項２】
前記容器が、複数の液体収容用のウェルを備える容器であり、
前記制御部が、さらに、前提条件記憶部を含み、
前記前提条件記憶部が、前記複数のウェルのうち特定の複数のウェルをスクリーニング用ウェルとして記憶し、他の少なくとも１つのウェルを蛋白質結晶作製用ウェルとして記憶し、かつ、前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を記憶することができるものであり、
前記制御部が、前記結晶化条件設定部が設定した前記照射条件で前記蛋白質結晶作製用の光を前記蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に照射させることができるものである、請求項１記載の蛋白質結晶作製装置。
【請求項３】
前記結晶化条件設定部が、前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記光の照射条件、照射されたスクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液から検出される濁度の情報、及び、予め設定された指定濁度に基づき、蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定できるものである請求項２記載の蛋白質結晶作製装置。
【請求項４】
前記光照射部における蛋白質結晶作製用の光源部が、紫外線光源、レーザ光光源、水銀灯、キセノンランプ及びハロゲンランプからなる群から選択される光源を含む請求項１から３のいずれか一項に記載の蛋白質結晶作製装置。
【請求項５】
蛋白質結晶作製方法であって、
蛋白質溶液に蛋白質結晶作製用の光を照射して結晶を作製すること、及び、
前記光照射の条件を、前記蛋白質溶液と同じ複数の蛋白質溶液に前記蛋白質結晶作製用の光を複数の条件で照射した後に検出される濁度の情報に基づき設定することを含む、蛋白質結晶作製方法。
【請求項６】
蛋白質結晶作製方法であって、
蛋白質溶液を、複数の液体収容用のウェルを備える容器の前記ウェルに収容させる準備工程と、
前記容器の特定の複数のウェルを蛋白質結晶化条件のスクリーニング用ウェルとして設定し、他の少なくとも１つのウェルを蛋白質結晶作製用ウェルとして設定し、かつ、スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する前提条件記憶工程と、
前記照射条件に基づいて前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対して前記蛋白質結晶作製用の光を照射する第１の光照射工程と、
照射されたスクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液の濁度を検出する濁度検出工程と、
前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記光の照射条件、検出された前記濁度の情報、及び、予め設定された指定濁度に基づき、蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する結晶化条件設定工程と、
前記結晶化条件設定工程において設定された前記光の照射条件に従って前記蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対して前記蛋白質結晶作製用の光を照射する第２の光照射工程と、を含む蛋白質結晶作製方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか一項に記載の蛋白質結晶作製装置を用いて行う請求項５又は６記載の蛋白質結晶作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛋白質結晶作製装置及び蛋白質結晶作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年遺伝子情報を医療などの分野に有効に利用するための取り組みが活発化しており、その基礎技術として遺伝子の産物である蛋白質の構造を解析する努力が行われている。この蛋白質の構造解析は、蛋白質の３次元立体構造を特定するものであり、ＮＭＲ（核磁気共鳴）やＸ線結晶構造解析などの方法によって行われる。このような蛋白質の構造解析は、分子量２万以下の蛋白質はＮＭＲ装置を用いて溶液状で可能であるが、大部分を占める分子量２万以上の蛋白質は、まず結晶化することが求められ、従来知られている蒸気拡散法やマイクロバッチ法などの結晶化方法とともに、各種の結晶化のための方法や結晶化条件スクリーニング方法が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、蛋白質などの巨大分子の溶液に光を照射することにより、巨大分子結晶の核を形成し成長させることが可能であるとの知見が開示されている。また特許文献２においては、蛋白質溶液の低度の過飽和溶液にレーザ光を照射することにより蛋白質の結晶核を生成することが可能であるとの知見に基づき、レーザ光照射によって生成した結晶核を成長させることによって蛋白質結晶を得る方法や、結晶核の生成の有無を判定することにより望ましい結晶化条件を求める方法などが開示されている。このような知見に基づいて蛋白質の結晶化を模索することにより、従来は熟練研究者の勘と経験に頼るしか方策がなかった蛋白質結晶化条件のスクリーニング作業をより効率的に行えるようになることが期待されている。
【特許文献１】特開２００３−３０６４９７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０１８７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献例においては光照射やレーザ光照射によって蛋白質の結晶化が可能であるという知見レベルにとどまっており、これらの文献に開示された技術のみでは、蛋白質結晶化や結晶化条件のスクリーニングを効率よく行うことにはなお困難があった。すなわち良好な蛋白質結晶化の結果を与える光照射やレーザ光照射の条件に到達するには、いずれの例においても幾通りもの試行を行って蛋白質の結晶核の有無を判定するなどの試行錯誤的な作業が不可欠であり、実用的な意味において理詰めで確度の高い結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を再現性よく作製することが可能な実用レベルの技術には達していなかった。
【０００５】
そこで本発明は、確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる蛋白質結晶作製装置及び蛋白質結晶作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蛋白質結晶作製装置は、蛋白質溶液を収容した容器を保持可能なステージと、前記ステージに保持された前記容器内の前記蛋白質溶液に蛋白質結晶作製用の光を照射する光照射部と、前記蛋白質結晶作製用の光が照射された後の前記蛋白質溶液の濁度を検出する濁度検出部と、前記光照射部及び前記濁度検出部を制御する制御部と、を含み、前記制御部が、前記濁度検出部の検出結果に基づいて前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する結晶化条件設定部を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の蛋白質結晶作製方法は、蛋白質溶液に蛋白質結晶作製用の光を照射して結晶を作製すること、及び、前記光照射の条件を前記蛋白質溶液と同じ複数の蛋白質溶液に前記蛋白質結晶作製用の光を複数の条件で照射した後に検出される濁度の情報に基づき設定することを含む蛋白質結晶作製方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、蛋白質溶液の濁度を指標にして蛋白質結晶作製用の光の照射条件の設定を簡便に行えるから、より確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
また、本発明の蛋白質結晶作製装置は、前記容器が複数の液体収容用のウェルを備える容器であり、前記制御部がさらに前提条件記憶部を含み、前記前提条件記憶部が、前記複数のウェルのうち特定の複数のウェルをスクリーニング用ウェルとして記憶し、他の少なくとも１つのウェルを蛋白質結晶作製用ウェルとして記憶し、かつ、前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を記憶することができるものであり、前記制御部が、前記結晶化条件設定部が設定した前記照射条件で前記蛋白質結晶作製用の光を前記蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に照射させることができるものであることが好ましい。
【００１０】
前記結晶化条件設定部は、前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記光の照射条件、照射されたスクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液から検出される濁度の情報、及び、予め設定された指定濁度に基づき、蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定できるものであることが好ましい。また、前記光照射部における蛋白質結晶作製用の光源部は、紫外線光源、レーザ光光源、水銀灯、キセノンランプ及びハロゲンランプからなる群から選択される光源を含むことが好ましい。
【００１１】
また、その他の態様において本発明の蛋白質結晶作製方法は、蛋白質結晶作製方法であって、蛋白質溶液を複数の液体収容用のウェルを備える容器の前記ウェルに収容させる準備工程と、前記容器の特定の複数のウェルを蛋白質結晶化条件のスクリーニング用ウェルとして設定し、他の少なくとも１つのウェルを蛋白質結晶作製用ウェルとして設定しかつスクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する前提条件記憶工程と、前記照射条件に基づいて前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対して前記蛋白質結晶作製用の光を照射する第１の光照射工程と、照射されたスクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液の濁度を検出する濁度検出工程と、前記スクリーニング用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記光の照射条件、検出された前記濁度の情報、及び、予め設定された指定濁度に基づき、蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対する前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する結晶化条件設定工程と、前記結晶化条件設定工程において設定された前記光の照射条件に従って前記蛋白質結晶作製用ウェルの前記蛋白質溶液に対して前記蛋白質結晶作製用の光を照射する第２の光照射工程と、を含む蛋白質結晶作製方法である。
【００１２】
本発明の蛋白質結晶作製方法は、本発明の蛋白質結晶作製装置を用いて行うことが好ましい。
【００１３】
本発明において、「蛋白質結晶作製用の光」とは、蛋白質の結晶核の発生及び／又は結晶成長の促進が可能な光であって、特に制限されず従来公知の光を利用できる。前記蛋白質結晶作製用の光としては、例えば、可視光（波長３９０〜７００ｎｍ）や紫外光（波長３９０ｎｍ未満）などがあげられる。前記蛋白質結晶作製用の光の光源としては、例えば、紫外線光源、レーザ光光源（例えば、固体レーザ、気体レーザ、半導体レーザ、エキシマレーザなど）、水銀灯、キセノンランプ及びハロゲンランプなどがあげられる。また、前記レーザ光は、パルスレーザであってもよい。前記蛋白質結晶作製用の光は、例えば、レンズなどを用いて蛋白質溶液中に集光させることが好ましい。
【００１４】
本発明において、「蛋白質溶液の濁度」とは、前記蛋白質結晶作製用の光が照射された蛋白質溶液に生じる濁りの度合いであって、好ましくは、白濁の度合いである。また、検出する前記濁度の種類としては特に制限されず、例えば、透過光濁度、散乱光濁度、積分球濁度などであってよい。また、その検出方法も特に制限されず従来公知の比濁分析方法などを適用できる。前記濁度を検出する場合に用いる光としては、特に制限されないが、分光したキセノンランプ光、半導体レーザ光、並びに、ヘリウムネオンレーザ及びアルゴンイオンレーザなどの気体レーザ光などを使用できる。前記濁度の検出光の波長としては、例えば３９０ｎｍ〜７００ｎｍの波長、好ましくは５００ｎｍ〜７００ｎｍの波長、さらに好ましくは６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長を使用することができる。また、前記濁度は、絶対値であってもよく、例えば、前記蛋白質結晶作製用の光の照射前の値を基準とした相対値であってもよい。
【００１５】
本発明の蛋白質結晶作製装置において前記濁度の検出用の光の光源は、後述するように、前記蛋白質結晶作製用の光と同一であってもよく、異なるものであってもよい。また、前記光源が異なる場合、その光源は、前記光照射部に配置されてもよく、前記光照射部と異なる場所に配置されてもよい。また、本発明の蛋白質結晶作製装置における濁度検出部は特に制限されず、例えば、後述するように、蛋白質溶液の画像を取り込むためのカメラなどが濁度検出機能を併せ持ってもよく、また、別個に備えられた濁度計や比濁計などの濁度検出装置であってもよい。
【００１６】
前記「蛋白質溶液の濁度」の検出タイミングとしては、特に制限されないが、例えば、前記蛋白質結晶作製用の光の照射の１分〜６０分後であって、好ましくは１分〜３０分後、さらに好ましくは１分〜５分後である。
【００１７】
本発明において、「予め設定された指定濁度」（以下、単に「指定濁度」ともいう）とは、蛋白質溶液の濁度であって、好ましい結晶核の形成及び結晶成長が期待できる濁度である。本発明者らは、光照射を用いた蛋白質結晶化方法について鋭意研究を重ねた結果、光照射後の蛋白質溶液の濁りが所定の濁度（本発明における指定濁度）になると結晶化の確率が高くなり、さらにこの指定濁度が蛋白質の種類に依存しない傾向があることを見出した。すなわち、この指定濁度を予め一般的な蛋白質を用いて決定しておくことにより、結晶化のための光照射条件が不明な蛋白質であっても、前記指定濁度に基づいて結晶化のための光照射条件を決定できることとなる。本発明は、少なくとも、このような知見に基づく。本発明によれば、例えば、この指定濁度を与える前記蛋白質結晶作製用の光の照射条件を簡便かつ迅速に決定することができるため、より確度の高い結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を再現性よく作製することが可能となる。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製システムの斜視図であり、図２は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の斜視図あり、図３は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の部分断面図であり、図４は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置において用いられるマイクロプレートの平面図であり、図５は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の制御系の構成を示すブロック図であり、図６は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置において表示される操作画面を示す図であり、図７は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製方法を示すフロー図であり、図８及び図９は本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の部分断面図である。
【００１９】
まず図１を参照して蛋白質結晶作製システム１の構成を説明する。蛋白質結晶作製システム１は、蛋白質溶液中の蛋白質を折出させて結晶化する機能を有しており、結晶化の端緒となる結晶核を形成する蛋白質結晶作製装置２と、形成された結晶核を成長させて結晶とするためのインキュベータ５より構成される。さらに蛋白質結晶作製装置２は、蛋白質溶液に光を照射することにより結晶核を形成する光照射装置３及び光照射装置３の制御操作を行うための制御装置４より構成される。
【００２０】
次に図２を参照して、蛋白質結晶作製装置２の構造を説明する。なお、以下の記述においては、蛋白質結晶を単に「結晶」と略記する。光照射装置３は、基台３ａ上に配設された以下の各要素を扉３ｃを備えたカバー部３ｂによって覆った構成となっている。カバー部３ｂの内部は、温調装置（図示省略）によって所定の環境条件に保持される。基台３ａの上面にはＸ軸テーブル１３Ｘ、Ｙ軸テーブル１３Ｙより成るＸＹテーブル１３が配置されており、ＸＹテーブル１３は容器保持テーブル１４を、Ｘ方向、Ｙ方向に移動させる。さらに容器保持テーブル１４は、昇降機構（図示省略）によって高さの調整が可能となっている。
【００２１】
容器保持テーブル１４には、蛋白質溶液を複数のウェルに収容する容器であるマイクロプレート６が載置される。マイクロプレート６の各ウェル６ａには、予め分注装置によって同一組成の蛋白質溶液７が分注されている（図３参照）。したがって容器保持テーブル１４は、複数の液体収容用のウェルに蛋白質溶液を収容した容器を保持するステージとなっている。なお、蛋白質溶液７を収容する容器としてはマイクロプレート６である必要はなく、専用の容器を用いてもよい。
【００２２】
容器保持テーブル１４の上方には光照射部１６が配設されており、光照射部１６は容器保持テーブル１４に保持されたマイクロプレート６内の蛋白質溶液７に、結晶作製用の光を照射する。容器保持テーブル１４の下方にはカメラ１５が配設されており、カメラ１５は光照射部１６から照射され、マイクロプレート６のウェル６ａに収容された蛋白質溶液７を透過した光を受光する。これにより、ウェル６ａ内における蛋白質溶液７の画像が取得されるとともに、後述するように、取得された画像データを用いて蛋白質溶液７の白濁等の濁りの度合いを数値データとして検出することができる。
【００２３】
ＸＹテーブル１３の動作や、カメラ１５、光照射部１６による処理は、制御装置４によって制御される。制御装置４は制御機能を内蔵した本体部４ａ上に操作・入力部１０及び表示部１１を設置し、さらにマイクロプレート６の識別を行うための容器ＩＤ読取部１２を備えた構成となっている。操作・入力部１０を操作することにより、制御コマンドや各種のデータの入力が行われる。表示部１１は、操作・入力部１０による操作入力時の案内画面や、カメラ１５によって撮像した画像の表示を行う。容器ＩＤ読取部１２はバーコードリーダやＩＣタグリーダなどであり、マイクロプレート６に印加されたバーコードやＩＣタグから個々のマイクロプレート６を特定するための識別情報を読取る機能を有している。
【００２４】
次に図３を参照して、光照射部１６、カメラ１５の構成を説明する。光照射部１６はＵＶ光から赤外光までの広帯域の波長の光を発生する光源部１７を備えており、光源部１７の下方には高速シャッタ１８及びフィルタ切換部１９が装着されている。高速シャッタ１８は光源部１７からの光を間欠的に照射する場合に用いられる。フィルタ切換部１９は２種類のフィルタ１９ａ、１９ｂを備えており、フィルタ１９ａを光源部１７の光軸に位置させることにより、特定波長（例えば、６００ｎｍ、６３０ｎｍ、６６０ｎｍなど。）の可視光のみを透過させる。またフィルタ１９ｂを光源部１７の光軸に位置させることにより、ＵＶ光が照射される。
【００２５】
さらにフィルタ１９ａ、１９ｂいずれも使用しない場合には、光源部１７が発生する生の光がそのまま照射される。後述するように、フィルタ１９ａはマイクロプレート６のウェル６ａ内の蛋白質溶液７の濁度を計測する際に用いられ、フィルタ１９ｂは蛋白質溶液７内に結晶核を形成させるための光を照射する際に用いられる。またこれらのフィルタを用いない場合には、可視観察用の画像を取得することが可能となる。なお、結晶作製用の光を照射する光源部は、上述のとおり、紫外線光源、レーザ光光源、水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプのいずれかを用いるようにしてもよい。
【００２６】
光源部１７から発生され、高速シャッタ１８、フィルタ切換部１９を透過した光はレンズ部２０によって集光され、ウェル６ａ内に収容された蛋白質溶液７に照射される。そしてウェル６ａ中の蛋白質溶液７を透過した光は、カメラ１５の光学系１５ａによって集光された後、ＣＣＤなどの撮像素子１５ｂによって受光され、これにより蛋白質溶液７を撮像した画像が取得される。またこの撮像データは蛋白質溶液７の濁度検出用のデータとしても利用可能である。なお蛋白質溶液７の濁度は種々の態様で検出可能であり、例えば、フィルタ１９ａを介さない光源部１７の生の光を濁度検出用の光として用いることができる。この場合には、フィルタ１９ａは不要となる。またカメラ１５によってウェル６ａ内の蛋白質溶液７の画像を取得する必要がない場合には、カメラ１５の替りに専用の濁度検出器を用いるようにしてもよい。
【００２７】
次に図４を参照して、マイクロプレート６におけるウェル６ａの配列及び区分について説明する。本実施の形態に示す結晶作製においては、従来の方法のように熟練した研究者の勘と経験に依存したスクリーニングではなく、結晶化の種となる結晶核の形成度合いを予め予備的なスクリーニングによって判定し、この判定結果に基づいて結晶化を行うようにしている。すなわち、この予備的なスクリーニングは、蛋白質溶液に特定条件下で光照射（ここではＵＶ光の照射）を行うことによって蛋白質の結晶化の種となる結晶核を生じさせることができ、この結晶核の形成により蛋白質溶液には白濁等の濁りが生じるという知見に基づくものである。そしてこのような結晶核が形成された蛋白質溶液をインキュベータによって所定環境条件下に保持することにより、高い確率で結晶を得ることができると期待される。さらに、本発明においては、前記指定濁度を利用することで、前記予備的なスクリーニングを簡便かつ迅速に行うことができる。
【００２８】
本実施の形態においては、上述の光照射による予備的なスクリーニングと結晶作製とを同一のマイクロプレート６を用いて行うようにしている。すなわち、マイクロプレート６に格子配列で設けられた複数のウェル６ａの配列において、図４に示す範囲Ｗ１で括られる複数のウェル６ａは前述の予備的なスクリーニングに用いられるものであり、範囲Ｗ２（ここではコーナ部に位置する１つのウェル６ａのみを含む）内のウェル６ａは、実際に結晶化を行わせて結晶作製の状態を確認するために用いられる。このような方法を採用することにより、従来のいわば手探りによる結晶化条件のスクリーニングを、より効率的に行うことが可能となる。
【００２９】
次に図５を参照して制御系の構成を説明する。図５において、制御部２１は制御装置４に備えられた制御装置であり、光源部１７、高速シャッタ１８、フィルタ切換部１９、ＸＹテーブル１３、表示部１１による動作や処理を制御するとともに、カメラ１５、容器ＩＤ読取部１２及び操作・入力部１０からの入力データに基づき、以下に説明する制御処理を行う。制御部２１は内部処理機能として、前提条件設定部２２、前提条件記憶部２３、指定濁度記憶部２４、濁度検出処理部２５、検出濁度記憶部２６、結晶化条件設定部２７及び結晶化条件記憶部２８を備えている。
【００３０】
前提条件設定部２２は、前述の範囲Ｗ１、Ｗ２の設定や、範囲Ｗ１のウェル６ａに照射される結晶作製用の光照射の条件を前述の予備的なスクリーニング実行のための前提条件として設定する。この前提条件設定処理には、マイクロプレート６の複数のウェル６ａのうち特定の複数のウェル６ａを蛋白質の結晶化条件のスクリーニング用として記憶するとともに、他の少なくとも１つのウェルを結晶作製用として記憶する処理や、スクリーニング用のウェル６ａについて結晶作製用の光照射の条件を、スクリーニングを実行するための前提条件として予め記憶する処理が含まれる。そしてこれらの前提条件は前提条件記憶部２３に記憶され、これにより蛋白質結晶化条件を求めるためのスクリーニングの実行が可能となる。
【００３１】
指定濁度記憶部２４は、蛋白質溶液に光を照射することにより生じた白濁の濁度検出結果に基づき望ましい結晶化条件を探る前述のスクリーニングにおいて、最も高い確率で効率良く結晶化を行うことができると考えられる状態に対応した濁度を、最適な濁度であって実際に使用されるべき条件として指定された指定濁度として記憶することが好ましい。濁度検出処理部２５は、カメラ１５によって取得されたウェル６ａ中の蛋白質溶液７の撮像データに基づいて、蛋白質溶液７の濁度を検出する処理を行う。検出された濁度のデータは、検出濁度記憶部２６に記憶される。したがってカメラ１５及び濁度検出処理部２５は、容器保持テーブル１４において結晶作製用の光が照射された後の蛋白質溶液７の白濁の度合いを検出する濁度検出部となっている。
【００３２】
結晶化条件設定部２７は、濁度検出処理部２５の検出結果に基づいて光照射部１６によって照射される蛋白質結晶作製用の光の照射条件を設定する。この光の照射条件を設定する処理は、指定濁度記憶部２４に記憶された指定濁度、検出濁度記憶部２６に記憶された検出濁度及び前提条件記憶部２３に記憶された前提条件に基づいて行うことができる。すなわち指定濁度記憶部２４に記憶された指定濁度と検出濁度記憶部２６に記憶された検出濁度とを比較することにより、範囲Ｗ１に属するウェル６ａのうち、濁度検出結果が最も指定濁度に近いウェル６ａを特定する。そしてこのウェル６ａに対して指定され実行された光照射条件が結晶化条件として選択される。選択された結晶化条件は結晶化条件記憶部２８に記憶され、蛋白質結晶作製用のウェル６ａに対して光照射を行う際には、光照射部１６は、結晶化条件設定部２７によって設定された結晶化条件に従って結晶作製用のウェル６ａに光を照射する。
【００３３】
ここで、指定濁度の設定例について下記表１を参照して説明する。下記表１は、光照射による蛋白質溶液の白濁と蛋白質結晶との関係を求めるために行った試験結果を示すものである。すなわちここでは蛋白質としてリゾチームを２５ｍｇ／ｍｌの濃度で含有する蛋白質溶液に対し、光源出力１５０ＷのＸｅ（キセノン）ランプによって波長２８０ｎｍの紫外光を照射している。そして光照射時間を０〜１２０秒の範囲で１１通りに変化させた場合のそれぞれについて、光照射後１分程度経過した時点の白濁の程度及び２日間のインキュベーションを行なった後の結晶生成状態の観察結果をまとめたものである。なお判定基準としては、目視評価による−、±、＋、＋＋の４段階判定を用いている。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
＜試験結果＞から判るように、白濁の程度は光照射時間の増加に伴って白濁の度合いが増加しており、光照射によって結晶核の生成が進行していることが判る。これに対し、結晶生成状態は光照射時間に伴って単調な変化は示しておらず、光照射時間が２５〜３０秒の場合、すなわち判定基準±に該当する“微かな白濁”が観察される状態において、判定基準＋＋に該当する“明確で大きな結晶”が得られている。換言すれば、白濁が微かに生じ始める程度の光照射を行った場合に、結晶化の確率が高いと言うことができる。そして本実施の形態においては、このような“微かな白濁”に対応する濁度が、指定濁度として設定される。なお、前記指定濁度は、例えば、吸光度の数値として指定濁度記憶部２４に記憶させることができる。
【００３６】
次に図６を参照して、前提条件設定部２２により表示される入力用の案内画面について説明する。図６に示すように表示画面３０には、光照射条件を１つのマイクロプレート６のウェル６ａごとに示す光照射条件入力欄３１、マイクロプレート６におけるウェル６ａの配列を示すウェル配列表示欄３２が表示されている。
【００３７】
ウェル別入力列３１ａには、光照射条件（強度、照射時間、回数及び照射間隔）が個別に入力されるウェル別入力列３１ａが、ウェル６ａごとに表示される。スクロールバー３１ｂを操作することにより、ウェル別入力列３１ａを画面内でスクロールさせることができる。そして入力対象となるウェル別入力列３１ａ＊をクリック操作することにより、当該ウェル別入力列３１ａ＊及びこの入力列に対応するウェル６ａがウェル配列表示欄３２において反転表示され、光照射条件を入力しようとするウェル６ａがマイクロプレート６においてどの位置に存在するかを視覚的に確認することができる。
【００３８】
また表示画面３０にはウェル設定入力枠３３、濁度設定入力枠３４、操作枠３５、操作枠３６が設けられている。ウェル設定入力枠３３には、結晶作製用ウェルの設定を行うための入力枠が設けられており、ここでは同一のマイクロプレート６において結晶作製用ウェルを２つまで設定することが可能となっている。濁度設定入力枠３４には、指定濁度が入力される。この入力は、予め行われた指定濁度決定用の試験の結果（上記表１参照）に基づいて行われる。そして操作枠３５を操作することにより、入力結果のうち該当する項目が前提条件記憶部２３、指定濁度記憶部２４、結晶化条件記憶部２８にそれぞれ保存され、操作枠３６を操作することにより、メインメニューの画面表示に戻る。
【００３９】
次に図７を参照して、蛋白質溶液７に蛋白質結晶作製用の光を照射することにより蛋白質結晶を作製する蛋白質結晶作製方法について説明する。まず前述のスクリーニングを実行するための前提条件を設定して記憶させる操作を、図６に示す表示画面３０上で行う。すなわち表示画面３０上の各入力欄に所定の入力を行うことにより、マイクロプレート６の複数のウェル６ａのうち特定の複数のウェル６ａを結晶化条件のスクリーニング用として記憶させるとともに、他の少なくとも１つのウェル６ａを結晶作製用として記憶させ、スクリーニング用のウェル６ａについて結晶作製用の光照射の条件をスクリーニングを実行するための前提条件として予め記憶する（前提条件記憶工程）。
【００４０】
次いで、複数のウェル６ａに蛋白質溶液７を収容したマイクロプレート６を容器保持テーブル１４に保持させる（容器保持工程）。そしてこの後、図７に示す各ステップが実行される。まずマイクロプレート６の複数のウェル６ａのうち、先頭のスクリーニング用のウェル６ａを照射位置に位置決めする（ＳＴ１）。次いで、前提条件記憶部２３より前提条件を読み取る（ＳＴ２）。そしてスクリーニング用のウェル６ａに読み取られた前提条件によって指定された光照射条件に基づいて、結晶作製用の光を照射する（第１の光照射工程）（ＳＴ３）。
【００４１】
この後、次のウェル６ａの有無を確認し（ＳＴ４）、次のウェルありの場合には、次のスクリーニング用のウェル６ａを照射位置に位置決めする（ＳＴ５）。そして（ＳＴ２）に戻って当該ウェル６ａの光照射条件を読み取り、同様に光照射を実行する。このようにして各ウェル６ａについて同様の処理を反復して、（ＳＴ４）において次のウェルなしと確認されたならば、光照射工程の後このスクリーニング用のウェルの蛋白質溶液の濁度を検出する濁度検出工程に移行する。
【００４２】
すなわち、先頭のスクリーニング用のウェルを濁度検出位置に位置決めする（ＳＴ６）。そしてカメラ１５によってウェル６ａ内の蛋白質溶液７を撮像して、濁度検出を実行する（ＳＴ７）。検出結果は検出濁度記憶部２６に記憶される。この後、次のウェル６ａの有無を確認し（ＳＴ８）、次のウェルありの場合には、次のスクリーニング用のウェル６ａを濁度検出位置に位置決めする（ＳＴ９）。そして同様に濁度検出を行い、同様の処理を反復し、（ＳＴ８）において次のウェルなしと確認されたならば、結晶化条件設定を行う（ＳＴ１０）。すなわち、濁度検出工程における検出結果に基づいて結晶作製用の光の照射条件を設定する（結晶化条件設定工程）。ここでは、スクリーニング用のウェル６ａについて検出された濁度を指定濁度と比較し、最も近い濁度検出値を与えるウェル６ａについての光照射条件が、結晶化条件として設定される。
【００４３】
この後、結晶作製のための光照射が行われる。すなわち、結晶作製用のウェル６ａ（図４に示すウェル６ａ＊参照）を照射位置に位置決めする（ＳＴ１１）。そして結晶化条件設定工程において設定された結晶化条件に従って、結晶作製用のウェル６ａに光を照射する（第２の光照射工程）（ＳＴ１２）。第２の光照射工程が終了したマイクロプレート６は、光照射装置３から取り出され、インキュベータ５に収容される。そしてインキュベータ５にて所定環境条件下で所定時間保持することにより、結晶作製用のウェル６ａには、蛋白質の結晶が高い確率で作製される。
【００４４】
このように、本発明はマイクロプレート６内の蛋白質溶液に結晶作製用の光を照射し、結晶作製用の光が照射された後の蛋白質溶液の白濁の度合いを検出し、濁度検出の検出結果に基づいて結晶作製用の光の照射条件を設定するものである。これにより、従来技術においては、いわば手探りによって試行錯誤的に行われていたスクリーニング作業を効率化して、確かな蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができる。
【００４５】
なお本実施の形態においては、図３に示す例のように、光照射部１６に単一の光源部１７を備え、フィルタ切換部１９を切換えることにより結晶作製用の光と濁度検出用の光とを照射するようにしているが、複数の専用の光源部を備えることによりこれらの光を個別に発生するようにしてもよい。このような構成とすることにより、それぞれの目的により適した性質の光を選択することが可能となる。
【００４６】
例えば図８に示す光照射部１６Ａの例では、濁度検出用の光を発生する光源部１７Ａと結晶作製用の光を発生する光源部１７Ｂを、共通のレンズ部２０を介してマイクロプレート６のウェル６ａに照射する構成を示している。光源部１７Ａ、光源部１７Ｂはそれぞれ高速シャッタ１８Ａ、１８Ｂを備えており、さらに光源部１７Ａはフィルタ１９ａの有無を切換可能なフィルタ切換部１９Ａを備えた構成となっている。光源部１７Ａ、光源部１７Ｂから発光した光は、それぞれの直下に４５°方向に配置されたミラー２９ａ、２９ｂによって水平方向内側に反射され、さらにレンズ部２０の上方に配置された回転ミラー２９ｃによって垂直下方に反射されてレンズ部２０に入射する。そして回転ミラー２９ｃの角度を９０°反転させることによって、レンズ部２０に入射する光の光源を光源部１７Ａ、１７Ｂのいずれかに切換えることが可能となっている。
【００４７】
さらに図９に示す光照射部１６Ａの例では、同様に複数の光源部１７Ａ、１７Ｂを備えた構成において、濁度検出位置と照射位置とを光源部１７Ａ、１７Ｂのそれぞれの光軸の位置に設定した例を示している。すなわち、ここに示す例では、光源部１７Ａ、１７Ｂはそれぞれ高速シャッタ１８Ａ、１８Ｂ及びレンズ部２０Ａ、部２０Ｂを個別に備えており、さらに光源部１７Ａはフィルタ１９ａの有無を切換可能なフィルタ切換部１９Ａを備えた構成となっている。光源部１７Ａ、１７Ｂから発生した光は、それぞれ直下に位置するレンズ部２０Ａ、２０Ｂによって集光され、カメラ１５による濁度検出位置Ｐ１、結晶作製用の光照射のための照射位置Ｐ２にそれぞれ位置決めされたウェル６ａに対して照射される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の蛋白質結晶作製装置及び蛋白質結晶作製方法は、確度の高い蛋白質結晶化条件に効率よく到達して蛋白質結晶を作製することができるという効果を有し、例えば、生化学分野などにおいて蛋白質の３次元立体構造解析に先立って行われる蛋白質結晶化処理において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製システムの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置において用いられるマイクロプレートの平面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の制御径の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置において表示される操作画面を示す図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製方法を示すフロー図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態の蛋白質結晶作製装置の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  蛋白質結晶作製システム
２  蛋白質結晶作製装置
３  光照射装置
４  制御装置
５  インキュベータ
６  マイクロプレート
６ａ  ウェル
７  蛋白質溶液
１４  容器保持テーブル（ステージ）
１５  カメラ（濁度検出部）
１６，１６Ａ，１６Ｂ  光照射部
１７，１７Ａ，１７Ｂ  光源部
【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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