(57)【要約】【課題】流体の移動を伴うことなく、磁気ビーズに固定のターゲット生体高分子を他の生体高分子から分離し抽出することができ、かつ小型化も図り得る、磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法および装置を提供する。【解決手段】生体試料から負の電荷を帯び磁気ビーズに固定されたターゲット生体高分子を抽出する方法であって、前記生体試料を含む第１の溶液と、抽出された生体高分子を保存するための第２の溶液と、抽出された磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を保存するための第３の溶液をゲルによって互いに区切り、電気泳動により生体高分子を前記第１の溶液中から前記ゲルを経由して前記第２の溶液中へ移動させると共に、ゲル中を泳動中の磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を磁気吸引して前記第３の溶液中に移動させることにより磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子の抽出を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料から負の電荷を帯び磁気ビーズに固定されたターゲット生体高分子を抽出する方法であって、
前記生体試料を含む第１の溶液と、抽出された生体高分子を保存するための第２の溶液と、抽出された磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を保存するための第３の溶液をゲルによって互いに区切り、電気泳動により生体高分子を前記第１の溶液中から前記ゲルを経由して前記第２の溶液中へ移動させると共に、ゲル中を泳動中の磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を磁気吸引して前記第３の溶液中に移動させることによりターゲット生体高分子の抽出を行うことを特徴とする磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法。
【請求項２】
前記ゲルとして、微小円柱群または多孔質フィルターを使用したことを特徴とする請求項１記載の磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法。
【請求項３】
生体試料から負の電荷を帯び磁気ビーズに固定されたターゲット生体高分子を抽出する装置であって、
前記生体試料を含む第１の溶液と、抽出された生体高分子を保存するための第２の溶液と、抽出された磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を保存するための第３の溶液と、これら３つの溶液を互いに区切るゲルとを保持した容器と、
この容器内に、前記第１の溶液中からゲルおよび第２の溶液の方へ、負の電荷を帯びた生体高分子を電気泳動により移動させるために設けられた正負の電極と、
この正負の電極に正負の電圧をそれぞれ印加する電源と、
電気泳動により前記ゲル中を移動中の磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を磁気吸引して前記第３の溶液中へ移動させるための磁場を発生する磁界発生手段を備え、電気泳動および磁気吸引により磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を第３の溶液中に移動し抽出することができるように構成したことを特徴とする磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出装置。
【請求項４】
前記ゲルとして、微小円柱群または多孔質フィルターを使用したことを特徴とする請求項３記載の磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出装置。
【請求項５】
前記磁界発生手段として、電磁石または電磁コイルまたは永久磁石を使用したことを特徴とする請求項３または４記載の磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体試料の細胞から生体高分子を抽出分離する抽出装置や、その前処理装置、あるいは細胞からの生体高分子の抽出、増幅、検出などを一体的に行うカートリッジなどにおいて使用されるもので、生体試料である生体高分子の中からターゲット生体高分子を分離して抽出する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、生体高分子としてＤＮＡを例にとって説明する。ＤＮＡチップに用いるターゲットＤＮＡを生体細胞から抽出し回収する方法としては、大別して２種類の方法がある。１つは遠心分離による方法であり、他方は磁気ビーズによる方法である。遠心分離による方法はそのための装置が大がかりであるため、小型化が望まれる将来の方向としては磁気ビーズによる方法が主流になると予測される（磁気ビーズの応用例としては例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
磁気ビーズによる方法とは例えば次のような方法である。磁気ビーズの表面に、ある密度でプローブＤＮＡあるいはプローブ抗体を固定し、溶液中のターゲットＤＮＡとプローブとの相補結合により溶液中のＤＮＡの回収を行い、その後磁石により磁気ビーズを集め、洗浄した後磁気ビーズ表面からＤＮＡを溶液により解離し回収する方法である。
【０００４】
さて、このような磁気ビーズ方式を採用した装置として現在は卓上型パーソナルコンピュータ程度の大きさのものが実現されているが、その装置がチップ化され小型化されたものは未だ出現していない。
ただし、小型チップ化するために、μＴＡＳ（ｍｉｃｒｏ／ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄ  ｔｏｔａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｓｙｓｔｅｍ）を活用したデバイスは、現在色々な分野で紹介されている（μＴＡＳについては例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
松永是監修、「ＤＮＡチップ応用技術」、株式会社シーエムシー、２０００年７月発行、第７章  磁気ビーズ利用ＤＮＡチップ  竹山春子，中山秀喜
【非特許文献２】
庄子  習一、「生化学  マイクロ化学分析システム−マイクロマシン技術−」、第１頁、第１および第２項、図１、［２００３／０２／２６検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊａｃｌａｐ．ｏｒｇ／ＬａｂＣＰ／ｐ１１．ｈｔｍｌ＞
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このμＴＡＳデバイスにおいて、駆動装置であるポンプや、制御装置であるバルブ、そして攪拌装置であるミキサーなどは実用に耐えるものがなかなか実現されておらず、そのため流体の移動を伴うμＴＡＳデバイスでは商品化されたものは多くない。
【０００７】
これは、ミクロの世界では流体の粘性や流路形状等により流体動特性が大きく変わり、経済的および機能的に課題を解決できる要素技術が未だ試行錯誤の段階にあるためと考えられる。
それゆえ、流体の移動を伴うことなく、磁気ビーズに固定のターゲット生体高分子を他の生体高分子から分離し抽出することのできる方式の出現が望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、流体の移動を伴うことなく、磁気ビーズに固定のターゲット生体高分子を他の生体高分子から分離し抽出（以下単に抽出という）することができ、かつ小型化も図り得る磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法および装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の方法の発明では、
生体試料から負の電荷を帯び磁気ビーズに固定されたターゲット生体高分子を抽出する方法であって、
前記生体試料を含む第１の溶液と、抽出された生体高分子を保存するための第２の溶液と、抽出された磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を保存するための第３の溶液をゲルによって互いに区切り、電気泳動により生体高分子を前記第１の溶液中から前記ゲルを経由して前記第２の溶液中へ移動させると共に、ゲル中を泳動中の磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を磁気吸引して前記第３の溶液中に移動させることにより磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子の抽出を行うことを特徴とする。
【００１０】
電気泳動と磁気吸引の組合わせにより、磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を容易に抽出することができる。従来のような溶液の移動は一切伴わず、ポンプやバルブ、ミキサーなどを必要としない。
【００１１】
この場合、請求項２のように、ゲルとして微小円柱群または多孔質フィルターなどを使用することができる。
【００１２】
請求項３の装置の発明は、生体試料から負の電荷を帯び磁気ビーズに固定されたターゲット生体高分子を抽出する装置であって、
前記生体試料を含む第１の溶液と、抽出された生体高分子を保存するための第２の溶液と、抽出された磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を保存するための第３の溶液と、これら３つの溶液を互いに区切るゲルとを保持した容器と、
この容器内に、前記第１の溶液中からゲルおよび第２の溶液の方へ、負の電荷を帯びた生体高分子を電気泳動により移動させるために設けられた正負の電極と、
この正負の電極に正負の電圧をそれぞれ印加する電源と、
電気泳動により前記ゲル中を移動中の磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を磁気吸引して前記第３の溶液中へ移動させるための磁場を発生する磁界発生手段を備え、電気泳動および磁気吸引により磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を第３の溶液中に移動し抽出することができるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、電気泳動と磁気吸引の組合わせにより、磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を容易に抽出することができる。そして、従来のような溶液の移動は一切伴わず、ポンプやバルブ、ミキサーなどを必要としないため、装置の小型化も可能である。
【００１４】
この場合、請求項４のように、ゲルとして微小円柱群または多孔質フィルターなどを使用することができる。
また、請求項５のように、磁界発生手段としては、電磁石または電磁コイルまたは永久磁石を使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法を実施するための装置の一実施例を示す要部構成図である。本発明では、生体試料である生体高分子［例えばＤＮＡやＲＮＡ（ＲＮＡはＤＮＡからの転写産物、すなわちｍＲＮＡまたはｒＲＮＡまたはｔＲＮＡまたは低分子ＲＮＡである）、タンパク質などである］の中から、負の電荷を帯びた既知のターゲット生体高分子を抽出するものである。通常の電気泳動装置により未知の生体高分子を電気泳動により画定・同定するものとは相違する。
【００１６】
なお、本実施例では、生体高分子としてＤＮＡ（より詳しくはＤＮＡ断片）を例にとって説明する。図において、１はガラス板などで平型箱状に形成され、ＤＮＡの電気泳動を行うための密閉状の容器である。この容器１内には、中央部にゲル４が配置されると共に、そのゲル４の三方に接して、生体試料を含む溶液（溶液Ａあるいは第１の溶液ともいう）２と、移動された生体高分子を保存するための溶液（溶液Ｂあるいは第２の溶液ともいう）３と、抽出されたターゲットＤＮＡ５を保存するための溶液（溶液Ｃあるいは第３の溶液ともいう）１０がそれぞれ充填されている。
【００１７】
なお、ターゲットＤＮＡ５は負の電荷を帯び、磁気ビーズ５ａ表面には複数個のターゲットＤＮＡ５が固定されている。なお、ここでは、磁気ビーズに固定されたターゲットＤＮＡを磁気ビーズ固定ターゲットＤＮＡともいう。
【００１８】
また、溶液Ａと溶液Ｂ中にはそれぞれ負の電極（−電極という）６と正の電極（＋電極という）７が配置されており、この２つの電極には電源８から負と正の電圧がそれぞれ印加される。
また、容器１の溶液Ｃ部の外側には磁気ビーズを磁気吸引するための磁場を発生する磁界発生手段１１が配置されている。
【００１９】
このような構成における動作を次に説明する。溶液Ａ中に生体試料を注入しておく。生体試料には、磁気ビーズ固定ターゲットＤＮＡ５と、それ以外の生体高分子が混在している。この生体試料中からターゲットＤＮＡ５を以下のようにして抽出する。
【００２０】
まず、＋電極７と−電極６に電源８からの正負の電圧をそれぞれ印加して電気泳動を行う。負の電荷を帯びているターゲットＤＮＡ５および他の生体高分子は＋電極７側に引き寄せられ、移動する。
一方、同時に磁界発生手段１１により溶液Ｃの方向に磁界をかけると、ゲル４中を泳動中の磁気ビーズ結合ターゲットＤＮＡ５は溶液Ｃ中へ引き寄せられ、分離抽出される。電気泳動中の他の生体高分子は磁気を帯びていないので、磁界に影響されず、溶液Ｂ中へ移動する。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、ゲルとしては、微小な柱（ピラー）のアレイあるいは多孔質で形成されたフィルターを使用してもよい。
【００２２】
また、実施例ではＤＮＡを例にとって説明したが、本発明はＤＮＡに限らず、負の電荷を帯び磁気ビーズに結合された生体高分子を対象に抽出することができる。
また、磁界発生手段として、電磁石または電磁コイルまたは永久磁石を用いることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、μＴＡＳ活用のデバイスで必要としたポンプやバルブ、ミキサーなどを用いることなく、また溶液などの移動を伴うことなく、電気泳動と磁気吸引とによって生体試料から磁気ビーズ固定ターゲット生体高分子を容易に分離し抽出することができる。
【００２４】
なお、μＴＡＳ技術を応用したデバイスは今後色々と実用化されて来る。そのとき、成分の分離や抽出が目的であり、しかも対象が電荷を帯びているような場合には、電気泳動により抽出を行うことが可能であり、機構が複雑となるポンプやバルブを使わなくてもその目的を達成することができる箇所には本発明を適用することができ、その効果は大である。
【００２５】
また、細胞から分子あるいは生体高分子を抽出する抽出装置や前処理装置、あるいは抽出機能およびＤＮＡ増幅機能そして検出反応を一体型で行うようにしたカートリッジなどにおいては、分子あるいは生体高分子の中から磁気ビーズに固定のターゲット分子を分離・抽出する部分に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気ビーズに固定の生体高分子の抽出方法を実施するための装置の一実施例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１  容器
２  溶液Ａ
３  溶液Ｂ
４  ゲル
５  磁気ビーズ固定ターゲットＤＮＡ
６、７  電極
８  電源
１０  溶液Ｃ
１１  磁界発生手段
【図１】
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