(57)【要約】【課題】化学発光法に用いられるバイオチップの読取りを、高い精度、信頼性を持って行うことができるものとする。【解決手段】化学発光基質と酵素との接触によって吸着性領域から可視光波長領域の化学発光が放出されているバイオチップ１０上を冷却ＣＣＤカメラ１１によって光電的に検出し、増幅器１２で増幅し、アナログ／デジタル変換器１３でデジタル信号に変換して、発光強度としてデータ処理手段１４に入力する。データ処理手段１４では、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光のうち、最も低い発光強度の１．５倍以上の異常に高い発光強度を削除する処理がなされる。続いて、異常に高い発光強度を削除された残りの発光強度の平均値、中央値、最小値および最大値のいずれか１つを読取値として算出あるいは選択する。【選択図】　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の位置に同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている化学発光法に用いられるバイオチップの読取装置であって、前記同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、異常に高い発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えていることを特徴とするバイオチップ読取装置。
【請求項２】
前記異常に高い発光強度が、前記複数の発光強度のうち、最も低い発光強度の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１記載のバイオチップ読取装置。
【請求項３】
前記データ処理手段が、前記異常に高い発光強度を除いた複数の発光強度の平均値、中央値、最小値および最大値のいずれか１つを前記読取値とするものであることを特徴とする請求項１または２記載のバイオチップ読取装置。
【請求項４】
複数の位置に同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている化学発光法に用いられるバイオチップの読取装置であって、前記同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の発光強度のうち、一番低い発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えていることを特徴とするバイオチップ読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイオチップの読取りに関し、詳しくは、化学発光法により試料の定性、定量を行うバイオチップ読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生体由来の物質の構造または特性を解析するシステムとして、例えば、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ、塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知のリガンドまたはレセプタを、スポッター装置を用いて滴下して多数の独立したスポットを形成、あるいは塩基配列が既知のリガンドまたはレセプタの配列あるいはその配列の一部を有するヌクレオチドを担体表面上に合成し、次いで、ホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなどの抽出、単離などによって生体から採取され、あるいは、化学的、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、蛍光物質、蛍光色素などの蛍光標識物質によって標識された標識レセプタまたは標識リガンドを、ハイブリダイゼーションなどによって、リガンドまたはレセプタに特異的に結合させたバイオチップ（ＤＮＡマイクロアレイあるいはＤＮＡチップとも呼ばれる）に、励起光を照射して、蛍光物質、色素などの標識レセプタまたは標識リガンドから発せられた蛍光などを光電的に検出して、生体由来の物質を解析するシステムが開発されている。
【０００３】
このシステムによれば、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置に、数多くのリガンドまたはレセプタのスポットを高密度に形成して、標識物質によって標識された標識レセプタまたは標識リガンドをハイブリダイズさせることによって、短時間で生体由来の物質を解析することが可能になるという利点がある。
【０００４】
ところで、従来は、１種類のリガンドまたはレセプタは１つのバイオチップ上に１つしかスポット又は合成されていなかった。従って、なんらかの誤作動があった場合には、そのリガンドまたはレセプタに対する試料の親和性は誤ったものとして認識される可能性があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば特開平１１−１４２４０８号公報には、複数の位置に同一種類のプローブを合成するバイオチップを用いて、バイオチップ上の複数位置のプローブに対する読取値の平均値を演算しデータ処理する読取装置が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４２４０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
標識されたリガンドまたはレセプタを解析する別の方法として、化学発光法（ケミルミネッセンス法）を用いた検出方法が知られている。これは、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置にリガンドまたはレセプタを固定し、抗原などで標識された標識レセプタまたは標識リガンドをハイブリダイゼーションなどによって、固定されたリガンドまたはレセプタと特異的に結合させ、続いて、標識レセプタまたは標識リガンドを標識している抗原などの物質に対する抗体を、酵素のように化学発光を生じさせる標識物質で標識し（以下、酵素標識抗体という）、この酵素標識抗体を標識レセプタまたは標識リガンドの抗原と特異的に結合させ、さらに、酵素標識抗体の酵素と特異的に結合する化学発光基質を接触させて、化学発光基質と酵素との接触によって生ずる可視光波長領域の化学発光を光電的に検出する方法である。
【０００８】
化学発光法では、標識レセプタまたは標識リガンドと酵素標識抗体を抗原抗体反応させているが、酵素標識抗体は凝集性があるため、標識レセプタまたは標識リガンドと抗原抗体反応させる際に、この凝集状態の酵素標識抗体が標識レセプタまたは標識リガンドと反応して異常なスポットを形成する場合がある。この異常なスポットから検出される値は、本来そのスポットから検出される値よりも異常に高い値となる。従って、化学発光法の場合に、上記特開平１１−１４２４０８号公報に記載されているような、単に複数位置の読取値の平均値を演算しデータ処理する方法では誤差が大きくなり、高い精度、信頼性のあるデータを得ることはできない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、化学発光法に用いられるバイオチップのスポットを定量する場合に、高い精度、信頼性を持って、試料の定性、定量を行うことが可能なバイオチップの読取装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のバイオチップ読取装置は、複数の位置に同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている化学発光法に用いられるバイオチップの読取装置であって、前記同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、異常に高い発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
前記異常に高い発光強度は、前記同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、最も低い発光強度の１．５倍以上であることが好ましく、さらには２倍以上であることが好ましい。また、前記データ処理手段は、前記異常に高い発光強度を除いた複数の発光強度の平均値、中央値、最小値および最大値のいずれか１つを前記読取値とするものであることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のバイオチップ読取装置の別の態様は、複数の位置に同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている化学発光法に用いられるバイオチップの読取装置であって、前記同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の発光強度のうち、一番低い発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のバイオチップ読取装置は、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、異常に高い発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えているので、化学発光法において特徴的な、異常な発光強度を示すスポットがあった場合であっても、この異常な発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるため、異常な発光強度に引きずられて誤差が大きくなるということがなく、高い精度、信頼性のあるデータを得ることが可能となる。
【００１４】
また、化学発光法において見られる異常に高い発光強度は、通常示す発光強度よりも飛び抜けて高いため、例えば、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、異常に高い発光強度を最も低い発光強度の１．５倍以上と設定することによって、より信頼性のあるデータを得ることが可能となる。
【００１５】
また、データ処理手段を、異常に高い発光強度を除いた複数の発光強度の平均値、中央値、最小値および最大値のいずれか１つを読取値とすれば、高い精度であて、かつ再現性のあるデータを得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明のバイオチップ読取装置は、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の発光強度のうち、一番低い発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えているものとすることによっても、高い精度、信頼性のあるデータを得ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のバイオチップの読取装置に用いられるバイオチップの一の実施の形態を示すものである。図１に示すバイオッチップ１０は、孔３が複数設けられた基板２と、孔３の内部に充填され、多孔性材料が基板２と接着された吸着性領域４とからなる。吸着性領域４は、構造または特性が既知のリガンドまたはレセプタが滴下され、その後の処理により固定化されている。リガンドまたはレセプタは、塩基配列が既知のリガンドまたはレセプタの配列あるいはその配列の一部を有するヌクレオチドを吸着性領域に直接合成することによって配置したものであってもよい。また、ここでは吸着性領域がそれぞれ独立した特定のバイオチップを用いているが、本発明のバイオチップはこれに限定されるものではなく、リガンドまたはレセプタがスポットされるあるいは合成される位置情報が把握できるものであれば、スライドガラス板やメンブレンフィルタや中空状のマイクロチャンネル基板も用いることができる。
【００１８】
図１では、同一種類のリガンドまたはレセプタを５ヶ所の吸着性領域Ｓに割り当ててバイオチップ１０を構成するものを例にとって示しているが、複数であれば、これに限定されるものではない。また、種類の異なるリガンドまたはレセプタを必ずしも同じ数の吸着性領域に割り当てる必要はなく、あるリガンドまたはレセプタは５ヶ所、あるリガンドまたはレセプタは３ヶ所といったように割り当ててもよい。なお、同一種類のプローブは、バイオチップ１０上の位置による特異性を相殺するために、ある程度離して、例えば、端と中央など位置による特異性が発生しにくくなるように配置することが好ましい。
【００１９】
図１に示されるリガンドまたはレセプタが固定化されたバイオチップは、標識レセプタまたは標識リガンドとハイブリダイゼーションに供し、固定されたリガンドまたはレセプタと特異的に結合させる。続いて、標識レセプタまたは標識リガンドを標識している抗原などの物質に対する抗体を酵素（アルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼなど）で標識した酵素標識抗体を、標識レセプタまたは標識リガンドの抗原と抗原抗体反応させる。最後に、酵素標識抗体の酵素と特異的に反応する化学発光基質（ジオキセタン、ルミノール、ルシフェリンなど）を接触させる。
【００２０】
図２は、本発明のバイオチップ読取装置の構成図、図３は、データ処理手段１４のリガンドまたはレセプタ位置の記憶テーブルを示す図である。化学発光基質を接触させると、化学発光基質と酵素との接触によってバイオチップ１０上のそれぞれの吸着性領域から可視光波長領域の化学発光が放出される。これを冷却ＣＣＤカメラ１１によって光電的に検出し、増幅器１２で増幅して、アナログ／デジタル変換器１３でデジタル信号に変換して、それぞれの吸着性領域の発光強度としてデータ処理手段１４に入力する。
【００２１】
図３に示すように、リガンドまたはレセプタはｎ種類あり、それぞれのリガンドまたはレセプタについてデータ格納部と読取値格納部がある。データ格納部にはリガンドまたはレセプタの吸着性領域の位置情報及びその位置における発光強度が格納されている。具体的には、バイオチップ１０上の吸着性領域４の座標としてリガンドまたはレセプタの吸着性領域の位置ｘｉが格納され、さらに、そのリガンドまたはレセプタの吸着性領域の位置ｘｉにおける発光強度ｐｉが格納されている。読取値格納部には、以下のデータ処理手段によって各リガンドまたはレセプタ位置における読取値が格納される。
【００２２】
データ処理手段１４では、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている吸着性領域の位置から発光される化学発光光の５つの発光強度のうち、異常に高い発光強度を削除する処理がなされる。この場合、異常に高い発光強度を、５つの発光強度のうち最も低い発光強度の１．５倍以上と設定しておく。５つの発光強度のうち最も低い発光強度の１．５倍以上の発光強度が１つである場合には、その１つが削除されて、残りの４つの発光強度に基づいて読取値が求められる。５つの発光強度のうち最も低い発光強度の１．５倍以上の発光強度が２つである場合には、その２つが削除されて、残りの３つの発光強度に基づいて読取値が求められる。
【００２３】
異常に高い発光強度が削除された残りの発光強度のうち、最大の発光強度と最小の発光強度から中央値を算出して読取値を求める処理がなされる。この場合、読取値を求める処理は、異常に高い発光強度が削除された残りの発光強度の平均値を求める処理としてもよいし、異常に高い発光強度が削除された残りの発光強度の最大値または最小値を求める処理としてもよい。
【００２４】
バイオチップ上のｎ種類のリガンドまたはレセプタが固定されているすべての位置から発光される化学発光光から、同様にして読取値を求める。データ処理装置で読みとられた読取値の結果は表示装置１５で表示してもよいし、また、プリンタ１６で紙出力してもよい。
【００２５】
図４は、本発明のバイオチップ読取装置の別の態様の構成図である。ここで示すバイオッチップ２０は、同一種類のリガンドまたはレセプタが２ヶ所の吸着性領域に割り当てられているものを示している。化学発光基質と酵素との接触によってそれぞれの吸着性領域から可視光波長領域の化学発光光が放出されているバイオチップ２０上を冷却ＣＣＤカメラ２１によって光電的に検出し、増幅器２２で増幅して、アナログ／デジタル変換器２３でデジタル信号に変換して、発光強度としてデータ処理手段２４に入力する。データ処理手段２４では、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている２つの位置から発光される化学発光光の発光強度のうち、より低い発光強度を読取値として選択する処理がなされる。
【００２６】
なお、図４では、同一種類のリガンドまたはレセプタが２ヶ所の吸着性領域に割り当てられているものを示しているが、図１に示すように、同一種類のリガンドまたはレセプタが３以上の吸着性領域に割り当てられている場合も、適用することができる。この場合には、一番低い発光強度が読取値として選択される。
【００２７】
以上のように、本発明のバイオチップ読取装置は、同一種類のリガンドまたはレセプタが固定されている位置から発光される化学発光光の複数の発光強度のうち、異常に高い発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるデータ処理手段を備えているので、化学発光法において特徴的な、異常な発光強度を示すスポットがあった場合であっても、この異常な発光強度を除いた発光強度に基づいて読取値を求めるため、異常な発光強度に引きずられて誤差が大きくなるということがなく、高い精度、信頼性のあるデータを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の化学発光法に用いられる生化学解析用ユニットの概略斜視図
【図２】本発明のバイオチップ読取装置の構成図
【図３】データ処理手段のリガンドまたはレセプタ位置の記憶テーブルを示す図
【図４】本発明のバイオチップ読取装置の別の態様の構成図
【符号の説明】
２　　基板
３　　孔
４　　吸着性領域
１０　バイオチップ
１４　データ処理手段
【図１】
2004101376.tif 000003
【図２】
2004101376.tif 000004
【図３】
2004101376.tif 000005
【図４】
2004101376.tif 000006