(57)【要約】【課題】本発明は、ゲルの大きさに対して極端に大きくなく、前工程の分離も小さくすることが可能な生体物質回収装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、電気泳動によって分離された生体物質を備えたゲルと、生体物質を分離する電気泳動方向と交差する方向で、分離された特定の生体物質を挟むように配置された少なくとも１対の電極とを備え、１対の電極に電圧を印加して、１対の電極の一方の電極側に特定の生体物質を電気泳動させ、特定の生体物質を回収する構成とした。【選択図】  図１
2004294317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気泳動によって分離された生体物質を備えたゲルと、前記生体物質を分離する電気泳動方向と交差する方向で、前記分離された特定の生体物質を挟むように配置された少なくとも１対の電極とを備え、前記１対の電極に電圧を印加して、前記１対の電極の一方の電極側に前記特定の生体物質を電気泳動させ、前記特定の生体物質を回収することを特徴とする生体物質回収装置。
【請求項２】
前記生体物質が回収される側の電極に、前記特定の生体物質を回収する回収体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の生体物質回収装置。
【請求項３】
前記生体物質が回収される側の電極に、電気的に絶縁となるようにコーティングしたことを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の生体物質回収装置。
【請求項４】
前記生体物質が回収される側の電極に、溝部を形成したことを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の生体物質回収装置。
【請求項５】
前記生体物質が回収される側の電極を円筒形にして、電気的に絶縁となるように円筒の外側をコーティングし、更に、前記円筒形の電極に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の生体物質回収装置。
【請求項６】
前記円筒形の電極の上端外周に外縁部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の生体物質回収装置。
【請求項７】
前記生体物質が回収される側の電極の近傍に、冷却部を設けたことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の生体物質回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞、組織、生体液中に存在し、生体活動の調節、細胞へのエネルギー供給、重要な物質の合成、生物構造体の維持、さらには細胞間でのコミュニケーションや細胞内情報伝達に関与するタンパク質が様々な環境や、相互作用する他のタンパク質の存在、タンパク質が受けた修飾の程度や種類に応じて複数の機能を有することを明らかにするタンパク質の機能解析研究に使用するための試料タンパク回収や、癌・糖尿病・高血圧・アルツハイマーなどの様々な遺伝子の変異に起因する疾患や各個人が持つ遺伝子の多様性を調査することで、個々人に対する薬品の副作用および効果の有無をあらかじめ推測し各個人に最も適合した医薬品を提供すること、個人を特定し犯罪捜査や親子関係の特定、各個人のセキュリティーの確保に決定的な信頼性を付与することなど、各個人があらかじめ遺伝的に有する遺伝子配列の違いや後天的に起きてしまった突然変異を簡便に決定することが可能なＤＮＡ判定装置に使用する試料ＤＮＡ、ＲＮＡなどの電荷を有した生体物質を回収する生体物質回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タンパク質は細胞、組織、生体液中に存在し、生体活動の調節、細胞へのエネルギー供給、重要な物質の合成、生物構造体の維持、さらには細胞間でのコミュニケーションや細胞内情報伝達に関与している。現在ではタンパク質が様々な環境や、相互作用する他のタンパク質の存在、タンパク質が受けた修飾の程度や種類に応じて複数の機能を有することが明らかになってきている。また、タンパク質は二十種類のアミノ酸が遺伝子の指示（配列情報）により、順番につながることでつくられており、遺伝子の配列がわかれば、どのアミノ酸がどういう順番でつながってできているかわかる。従って、タンパク質の機能解析研究には、同定やキャラクタリゼーションのみならず、生化学アッセイやタンパク質間相互作用研究、タンパク質ネットワークまたは細胞内外のシグナリング解明なども行っていく必要がある。
【０００３】
ＤＮＡやＲＮＡにおいても、分子生物学の急速な進展によって、様々な疾患において遺伝的要素、すなわち遺伝子の関与がかなり正確に理解されるようになり、遺伝子をターゲットにした医療に注目が集まるようになってきている。遺伝子（または遺伝子の全集合体を意味するゲノム）は、共通の４つの塩基から成り立っており、この塩基の配列によって様々なタンパク質が作られ、各生物特有の生命活動が行われている。全ての生物に共通する４つの塩基とは、アデニン（記号はＡ）、グアニン（同Ｇ）、チミン（同Ｔ）、シトシン（同Ｃ）である。
【０００４】
遺伝子の配列を調べること、すなわち遺伝子診断として、健康診断時に遺伝子を調査し、現在は正常でも将来乳がんにかかりやすい体質の人を見つけることが可能になる。この診断によって、糖尿病や高血圧などの生活習慣病など世界中で多くの人が苦しんでいる病気に対して発病の前から食事や生活指導を正確にすることが可能になる。
【０００５】
このようなタンパク質やＤＮＡ、ＲＮＡを特定の大きさに分類する方法の１つに電気泳動法がある。電気泳動法とは、電荷を持った物質に電場を与えると、物質が逆極性の電極方向へ移動する。その際に、分子量の異なる物質の移動速度が異なることを利用して、分子量毎に分離する分析方法である。このときに、移動の場が抵抗のないものだと移動速度に差が出にくいため、一般的には寒天の一種であるアガロースゲルやアクリルアミドゲルなどを支持体としている。
【０００６】
ゲル電気泳動法は、従来からＤＮＡやタンパク質などの分析に広く用いられてきた。ゲル電気泳動では、高分子による網目を形成させ、網目の孔の大きさを調整することにより、ふるい効果をだして、電極への目的分子の移動に分子の微小な大きさの違いを反映させることができる。また、ゲル中に溶液を保持すると、ゲルの網目によって溶液の熱対流が抑制されるという利点もある。
【０００７】
ゲル電気泳動法は、電気泳動の駆動力とその制御方法、支持体の形状などによって種々のタイプに分類され、タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡなどに対しても独自の方法で分離することが可能である。詳細な説明は本発明には関係ないため割愛する。
【０００８】
ここで、図８は電気泳動によって分離された試料を備えるゲルを示す斜視図である。電気泳動によって分離された試料は、一般的には図８に示すようなパターンになる。このパターンから、目的の分子量を持つ部分を回収し、ゲルを溶解するなど種々の処理をして、タンパク質やＤＮＡなどの単一試料として精製する。
【０００９】
次に、現在最も一般的に用いられている試料回収方法は、「ゲル切り出し装置」として（特許文献１）に記載されているように、電気泳動により試料を分離したゲルに対し、円形、楕円形あるいは長方形等の多角形で中空のパイプをゲル面に押し付け、中空部にゲルが収納されるようにすることにより、目的の試料を切り出すことができる。切り出し部は鋭利な刃をもつ金属、セラミックなどの材料あるいは不純物の混入を防ぐために使い捨てのできるプラスチック材料で作る。ＸＹステージなどを使って、切り出すための刃を自動で動かし、ＣＣＤカメラなどで切り出す様子を撮影して、データとしてパソコンなどに取り込んで制御する装置もある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１３２０７９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来からの生体物質回収装置は、ターゲットとする生体物質を鋭利な刃をもつ金属やセラミックなどの材料で作製した円形、楕円形あるいは長方形等の多角形で中空のパイプを用いて、切り出すためにＸＹステージなどを使うことで、ゲルの大きさよりも多くのスペースを必要としていた。更に、切り出すための刃のスペースも余分に必要になるため、前工程の電気泳動分離時に前記余計なスペースを確保する分まで、大きく分離しなければならない。従って、電気泳動を行なう時間が余分にかかるという不具合が生じた。
【００１２】
そこで本発明は従来のこのような問題を解決するもので、ゲルの大きさに対して極端に大きくなく、前工程の分離も小さくすることが可能な生体物質回収装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の生体物質回収装置は、電気泳動によって分離された生体物質を備えたゲルと、生体物質を分離する電気泳動方向と交差する方向で、分離された特定の生体物質を挟むように配置された少なくとも１対の電極とを備え、１対の電極に電圧を印加して、１対の電極の一方の電極側に特定の生体物質を電気泳動させ、特定の生体物質を回収する構成とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、電気泳動によって分離された生体物質を備えたゲルと、生体物質を分離する電気泳動方向と交差する方向で、分離された特定の生体物質を挟むように配置された少なくとも１対の電極とを備え、１対の電極に電圧を印加して、１対の電極の一方の電極側に特定の生体物質を電気泳動させ、特定の生体物質を回収することを特徴とする生体物質回収装置であって、余分なスペースを必要とせず短時間での回収が可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、生体物質が回収される側の電極に、特定の生体物質を回収する回収体を設けたことを特徴とする生体物質回収装置であって、電極側に引き寄せた生体物質の緩衝液への拡散を防止し、回収体を移動させることで装置外への搬出も可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１，２において、生体物質が回収される側の電極に、電気的に絶縁となるようにコーティングしたことを特徴とする生体物質回収装置であって、気泡の発生による電極近傍の緩衝液の揺らぎを抑えることが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１，２において、生体物質が回収される側の電極に、溝部を形成したことを特徴とする生体物質回収装置であって、発生した気泡をスムーズに電極上部へ逃がすことが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１，２において、生体物質が回収される側の電極を円筒形にして、電気的に絶縁となるように円筒の外側をコーティングし、更に、円筒形の電極に貫通孔を設けたことを特徴とする生体物質回収装置であって、気泡の発生による電極近傍の緩衝液の揺らぎを抑えることが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、円筒形の電極の上端外周に外縁部を設けたことを特徴とする生体物質回収装置であって、気泡の発生による電極近傍の緩衝液の揺らぎを抑えることが可能となる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６において、生体物質が回収される側の電極の近傍に、冷却部を設けたことを特徴とする生体物質回収装置であって、気泡の発生による電極近傍の緩衝液の揺らぎを抑えることが可能となる。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における生体物質回収装置を示す概要斜視図、図２は本発明の実施の形態１における生体物質回収装置を示すＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１、図２において、１，２は生体物質を分離するための分離用電極、３，４は生体物質を回収するための回収用電極であり、５は分離用電極１と分離用電極２との間、或いは、回収用電極２と回収用電極３との間に電圧を印加するための電源である。本実施の形態１では、電源５は、分離用電極１を陰極、分離用電極２を陽極とし、回収用電極３を陽極、回収用電極４を陰極として、これらの電極に電圧を印加するものとする。６は回収用電極３に引きつけられてきた生体物質（１０ａ）を回収するための回収体、７は生体物質試料等を電気泳動するために最初にセットする孔である。更に、８は電気泳動するための電解質供給と生体物質のｐＨを調整するための緩衝液であり、８ａは回収体６内における緩衝液を示す。９は生体物質の電気泳動時に適度の抵抗を与えるための抵抗体であり、本実施の形態１では、抵抗体９はアガロースゲルである。また、１０，１０ａは生体物質を示す。また、１１は容器であり、分離用電極１，２や回収用電極２，３、抵抗体９、緩衝液８等を収容する。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態１における生体物質回収装置は、容器１１の対向する面にそれぞれ分離用電極１，２が配置され、更に、容器１１の略中央には抵抗体９が配置される。そして、容器１１は緩衝液８で満たされている。
【００２４】
また、回収用電極３は回収体６内に配置され、回収用電極４と対向して配置されている。そして、この１対の回収用電極３と回収用電極４とは、分離用電極１と分離用電極２とが対向する方向（生体物質を分離するための電気泳動方向）と交差する方向で、抵抗体９を挟んで配置されている。更に、この回収体６及び１対の回収用電極３と回収用電極４とは、図示しないアクチュエーター等で抵抗体９の側面を移動可能であり、分離された生体物質１０群の中からターゲットとなる特定の生体物質１０ａを選択し、その特定の生体物質１０ａを挟む位置まで移動してその回収を行う。
【００２５】
ここで、図３は本発明の実施の形態１における生体物質回収装置の回収体を示す斜視図である。回収体６は内部に回収用電極３を備えており、略角柱状の箱型となっている。緩衝液８は開口部から回収体６の内部に流入し、この回収体６の内部に存在する緩衝液８ａに生体物質１０ａが抽出される。なお、本実施の形態１では、回収体６は四角柱状としたが、緩衝液８を導入可能な開口部と、生体物質１０ａを抽出保持できる外壁を有し、内部に回収用電極３を配置できれば、その形状は特に限定されない。
【００２６】
また、生体物質１０ａを抽出保持した後、これを装置外に取り出す際には、自動で移動及び吸引排出可能なシリンジ装置を用い、生体物質１０ａを含む緩衝液８ａと共に採取して、これを他の容器に排出する構成、或いは、回収体６の開口部に自動シャッターを設け、生体物質１０ａを抽出保持した後で開口部を閉じ、回収体６を移動させた後、再度自動シャッターを開けて、内部の生体物質１０ａを含む緩衝液８ａを他の容器に排出させる構成でもよい。更に、回収体６の内部に生体物質１０ａを吸着させる吸着体を設けるか、或いは、高分子ポリマーの網目構造に生体物質１０ａを保持させる方法でもよく、この場合には、これらの吸着、保持基材を一旦外部に取り出し、再度抽出処理等を行うこともできる。
【００２７】
更に、図１に示すように、分離用電極１，２及び回収用電極３，４は、それぞれ電極５に接続されている。
【００２８】
次に、本発明の生体物質回収装置を実際に使用する方法について、一例をあげて説明する。
【００２９】
まず、生体物質試料と予め分子量が分かったマーカーを抵抗体９の一部に設けられた孔７にセットして、緩衝液８で抵抗体９と分離用電極１と分離用電極２を浸す。その後、電源５を使って分離用電極１と分離用電極２間に電圧を印加する。なお、生体物質試料とマーカーが負に帯電している場合、生体物質試料とマーカーは正電荷を持つ電極（陽極）側に移動する。本実施の形態１においては、陽極である分離用電極２側に移動する。
【００３０】
この電気泳動の結果、孔７に注入した生体物質試料およびマーカーは、図１に示すように、複数の生体物質１０に分離される。
【００３１】
次に、このように分離された生体物質１０群の中からターゲットとなる特定の生体物質、ここでは生体物質１０ａを選択し、回収用電極３（これを内包する回収体６）と回収用電極４とをターゲットとなる特定の生体物質１０ａを挟むように抵抗体９の側面にセットする。
【００３２】
そして、回収用電極３と回収用電極４間に電源５を使って電圧を印加すると、回収用電極３側に生体物質１０ａが引き寄せられてくる。
【００３３】
この状態は図２で示されるが、特定の生体物質１０ａは、抵抗体９の中を移動して通過し、最終的には、回収体６内の緩衝液８ａ中へ突き抜けてくる。このようにして、回収体６には、生体物質１０ａが保持されることになり、目的の生体物質１０ａを回収することができる。
【００３４】
回収体６によって、回収された生体物質１０ａは、例えば、回収体６の開口部に図示しない自動シャッターを設け、生体物質１０ａを抽出保持した後、自動シャッターによって開口部を閉じ、回収体６を自動で容器１１外に移動させ、再度自動シャッターを開けて、内部の生体物質１０ａを含む緩衝液８ａを他の容器に排出させることにより、その後の生体物質１０ａの解析、例えば、タンパク質の構造解析やＤＮＡの塩基配列の解析等に用いることが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
回収体６の中にある回収用電極３は、電気分解時に電極から発生する気泡によって、電極周りの緩衝液８ａが揺らぐため、気泡をうまく緩衝液８ａの外に逃がすことが必要である。
【００３６】
そこで、回収用電極３には発生した気泡を緩衝液８ａから除外するための種々の構成を採用することができる。
【００３７】
ここで、図４は本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す側面図であり、図４において、１２は絶縁物である。
【００３８】
図４に示すように、回収用電極３は、生体物質１０ａが寄ってくる側の面に、テフロン（Ｒ）などの絶縁物１２をコーティングすることで、回収用電極３の周りの緩衝液８ａの揺らぎをなくすことができる。
【００３９】
更に、図５は本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す正面図であり、図５において、１３は溝部である。
【００４０】
図５に示すように、回収用電極３に溝部１３を縦筋状に形成することにより、気泡が縦筋に沿って上昇していくため、緩衝液８ａの揺らぎを少なくすることができる。
【００４１】
また、図６（ａ）は本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す斜視図であり、図６（ｂ）は本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す断面図であり、図６（ｃ）は本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す斜視図である。図６において、１４は貫通孔、１５は外縁部である。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、回収用電極３を円筒形の電極とし、更に、その円筒の外側は絶縁物１２でコーティングされており、円筒の外側と内側の間の肉厚部に貫通孔１４を設けて、緩衝液８ａが円筒の内部に染みる構造とすることで、図６（ｂ）で示すように、回収用電極３の内側に気泡を発生させることができるため、緩衝液８ａの揺らぎをなくすことができる。
【００４３】
更に、図６（ｃ）に示すように、回収用電極３で発生した気泡が緩衝液８ａ表面に浮かぶときに、煙突の役目をはたす筒状の外縁部１５を上部に設けることにより、緩衝液８ａの揺らぎを更に少なくすることができる。
【００４４】
なお、以上説明した本実施の形態２における回収用電極３の構成は互いに組み合わせて用いることができるのは言うまでもない。
【００４５】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における生体物質回収装置の回収用電極と冷却部を示す正面図である。図７において、１６は冷却部である。
【００４６】
回収体６の中にある回収用電極３は、電気泳動時に発生する気泡によって、回収用電極３の周りの緩衝液８ａが揺らぐため、気泡の発生を少なくすることが必要であり、図７に示す冷却部１６はペルチェ素子などで構成されており、この冷却部１６が回収用電極３へ接することで、回収用電極３自身を冷却し、更に、回収用電極３近傍の緩衝液８ａも冷却できるため、気泡の発生を更に抑えることができるため、緩衝液８ａの揺らぎを少なくすることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生体物質の回収がコンパクトにすることができ、その回収に要する時間も短くすることが可能となる。そして、ゲルの大きさに対して極端に大きくなく、前工程の分離も小さくすることが可能な生体物質回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における生体物質回収装置を示す概要斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における生体物質回収装置を示すＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の実施の形態１における生体物質回収装置の回収体を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す側面図
【図５】本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す正面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す斜視図
（ｂ）本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す断面図
（ｃ）本発明の実施の形態２における生体物質回収装置の回収用電極を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態３における生体物質回収装置の回収用電極と冷却部を示す正面図
【図８】電気泳動によって分離された試料を備えるゲルを示す斜視図
【符号の説明】
１，２  分離用電極
３，４  回収用電極
５  電源
６  回収体
７  孔
８，８ａ  緩衝液
９  抵抗体
１０，１０ａ  生体物質
１１  容器
１２  絶縁物
１３  溝部
１４  貫通孔
１５  外縁部
１６  冷却部
【図１】
2004294317.tif 000003
【図２】
2004294317.tif 000004
【図３】
2004294317.tif 000005
【図４】
2004294317.tif 000006
【図５】
2004294317.tif 000007
【図６】
2004294317.tif 000008
【図７】
2004294317.tif 000009
【図８】
2004294317.tif 000010