(57)【要約】【課題】本発明は、バイオチップの反応領域の製法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明によると、バイオチップの基材として、第一素子と第二素子が提供される。少なくとも一つのスペーサが第一素子と第二素子間に設置されて、第一素子と第二素子間に反応領域を形成する。その後、試料液が、反応領域を充填して、バイオチップの反応装置を形成する。【選択図】図１A
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオチップの反応領域の製法であって、
第一素子と第二素子を提供する工程と、
前記第一素子と第二素子間に、少なくとも一つのスペーサを設置し、前記第一素子と第二素子間に反応領域を形成する工程と、
前記反応領域に、試料液を充填する工程
を含むことを特徴とする製法。
【請求項２】
前記第一素子と第二素子はバイオチップであることを特徴とする請求項１に記載の製法。  
【請求項３】
前記バイオチップは同じバイオチップであることを特徴とする請求項２に記載の製法。
【請求項４】
前記バイオチップは異なるバイオチップであることを特徴とする請求項２に記載の製法。
【請求項５】
更に、前記第一素子と第二素子を組み立てるホルダーを含むことを特徴とする請求項１に記載の製法。
【請求項６】
更に、密閉環境で前記反応領域を取り囲む工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製法。  
【請求項７】
前記第一素子と第二素子は、前記試料液に反応しないことを特徴とする請求項１に記載の製法。
【請求項８】
更に、前記反応領域をハイブリダイゼーション条件下で培養する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製法。  
【請求項９】
バイオチップの反応領域を含む装置であって、
平行に配置された第一素子と第二素子と、
前記第一素子と第二素子間に設置され、前記第一素子と第二素子間に反応領域を形成する少なくとも一つのスペーサ
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記第一素子と第二素子はバイオチップであることを特徴とする請求項９に記載の装置。  
【請求項１１】
前記バイオチップは同じバイオチップであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記バイオチップは異なるバイオチップであることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
更に、前記第一素子と第二素子を組み立てるホルダーを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記反応領域は、密閉環境で取り囲まれることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオチップ（biochip）の反応装置に関するもので、特に、平行に配置された二つのバイオチップの反応領域の製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遺伝情報は、生命の全過程に渡って、非常に重要なものである。生命中に含まれる各種情報は、遺伝子の基本要素の配列と関係し、器官の形成、毛髪、皮膚の色、疾病の発生、タンパク質の組成と表現、及び身体の高低等、全て、遺伝子による制御を受けている。よって、現段階で、ライフサイエンスの研究は、いかにして、早く、且つ正確に、生体構造から遺伝情報を得るかに重点的に取り組み、例えば、疾患関連遺伝子（Disease‐Related  Genes）や薬剤開発等、後続の研究に役立てようとしている。
【０００３】
近年来、多くの生体の遺伝情報を解読する研究が特に進展しており、例えば、３０億のDNA配列情報を含む人類の全ゲノム配列（genomic sequence）が、２００３年の４月に、完全に解読された。その他の領域で発展した新しい技術、例えば、光エレクトロニクス、マイクロ加工、及び情報技術は、ライフサイエンスの研究、及び医療応用上に使用される。新しい技術とゲノム配列情報の組み合わせは、次第に新世代の手段になり、科学者や研究者は、単一の実験により、大量の遺伝子の遺伝子活性、或いは遺伝子の構成に関する情報を得ることができる。これらの手段は、更に、既に解読された遺伝子配列情報と組み合わせて、理論上、ほぼ全ての遺伝子に応用することが出来る。これらの大量の実験結果は、治療学、及び診断学の分野におけるその後の応用に対し、空前の量の新しい手がかりを提供するので、医療及びライフサイエンスの研究に革命をもたらす。バイオチップ、或いは更に具体的には、マイクロアレイは、これらの応用として発展した手段である。
【０００４】
マイクロアレイは、通常、固体の支持体（例えば、スライドガラス、シリコンウエハ、ナイロン、或いはポリマーベースの基板等）からなり、複数の異なる試薬を備え、所定の方法で支持体の表面に固定されている。これらの試薬（プローブ）は、通常、生体サンプル中の対応物（標的）の結合傾向や反応によって選択される。生体サンプルが、実験制御された状態により、マイクロアレイに提供された後、マイクロアレイ上の各プローブと生体サンプル中の対応する標的との間の相互作用は、様々な標的標識法と適切な検出器具により観察されて、これにより、ユーザーは、検査済みの生体サンプル中の標的についての質的、及び量的な情報を得ることが出来る。
【０００５】
現在、広範囲に渡り、大量に使用されるマイクロアレイの一つは、DNAマイクロアレイである。DNAマイクロアレイは、DNA分子、或いはその派生物をプローブとする。DNAプローブとその派生物中の対応する標的（大部分は、細胞DNA、或いはRNA断片）は、核酸の特異的対合間の水素結合に基づく二重らせんの形成により結合され、DNA（或いは、RNA）ハイブリダイゼーションと称される。遺伝子配列情報が利用可能であるので、DNAマイクロアレイ上に大量のDNAプローブを設置して、全遺伝情報の全遺伝子を網羅する実験データを得ることが出来る。これにより、DNAマイクロアレイ実験により得られる実験データの量は、DNAマイクロアレイ上に配列されるプローブの数量に基づく。マイクロアレイのプローブ密度は、製造方法によって決定され、多くの試みにより、製造方法が改善され、プローブ密度を増加させている。現在、DNAマイクロアレイのプローブ密度は、毎平方ミクロンに数千のプローブを固定することが出来る。しかし、製造工程によるプローブ密度の改善は、時間もコストも高い。
【０００６】
従来、ハイブリダイゼーション反応は、一回に、単一のマイクロアレイ上で実行されていた。よくある原始的な方法は、試料液をマイクロアレイ上に提供し、被覆スリップで溶液を被覆し、湿化インキュベータで、ハイブリダイゼーションを実行するものである。更に精密な方法としては、マイクロアレイパッケージング、或いは器具で、試料液の処理、或いはハイブリダイゼーション結果の安定性を改善するものである。例えば、特許文献１で、ユーザーは、マイクロアレイの製造段階で、一体にパッケージしたマイクロアレイとカバーガラス間のチャンバに、試料液を直接注入している。もう一つの例としては、特許文献２で、標的を有する液体試薬をマイクロアレイ基板に付ける培養方法と装置が開示されている。特許文献２では、装置は変形可能なカバーとそらせ板を備える。変形可能なカバーは、変形可能なカバーとマイクロアレイ基板間の液体試薬を封止し、反応チャンバを形成する。変形可能なカバーは、その後、そらせ板により加圧されて変形する。これにより、ハイブリダイゼーションを実行する反応チャンバが、基板と液体試薬間に形成される。この技術は、使用者が手動により、変形可能なカバーを基板表面に被覆させて、反応チャンバを形成しなければならないため、ハイブリダイゼーションを実行する際、不確実性やエラーの心配がある。
【０００７】
もう一つの方策として、特許文献３及び特許文献４で、自動的にハイブリダイゼーションを実行する装置及び設備が開示されている。この二つの特許は、核酸雑種形成の加熱式流体循環装置を開示し、核酸のサンプルのハイブリダイゼーションが自動的に実行される。しかし、特許文献３と特許文献４で開示される装置は、体積が大きく、高価で、明らかに、ハイブリダイゼーション反応のコストを増加させる。この他、これらの方法、或いは装置は、いかにしてマイクロアレイ実験の容量を増加させるかという問題に言及していない。
【０００８】
これにより、効果的、且つ経済的に、ハイブリダイゼーション反応を実行できるような、バイオチップの反応領域の製法を提供することが必要である。
【０００９】
【特許文献１】米国意匠特許第４３０,０２４号
【特許文献２】米国特許第６,４８５,９１８号
【特許文献３】米国特許第６,２３８,９１０号
【特許文献４】米国特許第６,４３２,６９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、低コストで、且つ簡潔な構造を有するバイオチップの反応領域の製法を提供し、少量の試料液で安定したハイブリダイゼーション反応を実行することを目的とする。本発明によると、バイオチップの反応領域と容量を、共に増加させることが出来る。
【００１１】
本発明は、バイオチップの反応領域の製法を提供し、同じ試料液により、二つのバイオチップを、同時に、同じ状況下に制御することをもう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明で開示される方法は、二つのバイオチップを組み合わせ、プローブの表面は互いに向き合っている。公知の方法における、バイオチップ上に被覆スリップを設置して、反応領域を形成する方法に代わって、本発明は、もう一つのバイオチップで被覆スリップを代替する。二つのバイオチップ間に形成された空間は、反応領域となり、試料液を収容する。公知の方法により実行される一つのマイクロアレイと比較すると、本発明の方法において、ハイブリダイゼーション反応は、同量の試料液により、同時に、二つのバイオチップ上で実行される。
【００１３】
本発明は、バイオチップの反応領域の製法を開示する。本発明によると、第一素子と第二素子が提供される。少なくとも一つのスペーサが第一素子と第二素子間に設置されて、第一素子と第二素子間に反応領域を形成する。その後、試料液が、反応領域を充填して、バイオチップの反応装置を形成する。
【００１４】
本発明に係るバイオチップの反応領域の製法においては、（１）
第一素子と第二素子を提供する工程と、
前記第一素子と第二素子間に、少なくとも一つのスペーサを設置し、前記第一素子と第二素子間に反応領域を形成する工程と、
前記反応領域に、試料液を充填する工程
を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る製法においては、（２）前記第一素子と第二素子はバイオチップであることを特徴とする、上記（１）に記載の製法であることを特徴とする。  
【００１６】
また、本発明に係る製法においては、（３）前記バイオチップは同じバイオチップであることを特徴とする、上記（２）に記載の製法であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る製法においては、（４）前記バイオチップは異なるバイオチップであることを特徴とする、上記（２）に記載の製法であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る製法においては、（５）更に、前記第一素子と第二素子を組み立てるホルダーを含むことを特徴とする、上記（１）に記載の製法であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る製法においては、（６）更に、密閉環境で前記反応領域を取り囲む工程を含むことを特徴とする、上記（１）に記載の製法であることを特徴とする。  
【００２０】
また、本発明に係る製法においては、（７）前記第一素子と第二素子は、前記試料液に反応しないことを特徴とする、上記（１）に記載の製法であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る製法においては、（８）更に、前記反応領域をハイブリダイゼーション条件下で培養する工程を含むことを特徴とする、上記（１）に記載の製法であることを特徴とする。  
【００２２】
また、本発明に係るバイオチップの反応領域を含む装置においては、（９）
平行に配置された第一素子と第二素子と、
前記第一素子と第二素子間に設置され、前記第一素子と第二素子間に反応領域を形成する少なくとも一つのスペーサ
を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る装置においては、（１０）前記第一素子と第二素子はバイオチップであることを特徴とする、上記（９）に記載の装置であることを特徴とする。  
【００２４】
また、本発明に係る装置においては、（１１）前記バイオチップは同じバイオチップであることを特徴とする、上記（１０）に記載の装置であることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る装置においては、（１２）前記バイオチップは異なるバイオチップであることを特徴とする、上記（１０）に記載の装置であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る装置においては、（１３）更に、前記第一素子と第二素子を組み立てるホルダーを含むことを特徴とする、上記（９）に記載の装置であることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明に係る装置においては、（１４）前記反応領域は、密閉環境で取り囲まれることを特徴とする、上記（９）に記載の装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、低コストで、且つ簡潔な構造を有するバイオチップの反応領域の製法が提供され、少量の試料液で安定したハイブリダイゼーション反応を実行することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下で記述する内容は、本発明によるバイオチップの反応領域の製法と装置に関するものである。本発明を具体的に実施するため、図を参照し、生物学的技術中のハイブリダイゼーション反応を説明して、どのようにして本発明がバイオチップの反応領域を得るかを説明するが、本発明は実施例に限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の趣旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や処置を加えることができる。
【００３０】
本発明のバイオチップの反応領域の製法によると、バイオチップの反応領域と容量は、共に増加する。“バイオチップ”はジーンチップ（gene  chip）、DNAチップ、マイクロアレイなどを含むが、これに限定するものではない。“容量”は、ハイブリダイゼーション反応中の数種のプローブ数量のことである。“反応領域”は、表面が互いに向き合ったプローブを備える二つのバイオチップ間のハイブリダイゼーション反応の空間のことである。
【００３１】
本発明によるバイオチップの反応装置の具体例は、図１A〜図１Dで示される。
【００３２】
図１Aを参照すると、本具体例の反応装置は、二つのバイオチップの基材で、有機、或いは無機材からなる第一素子２０と第二素子３０を含む。第一素子２０と第二素子３０は平行に配置されて、少なくとも一つのスペーサ４０（二つのスペーサ４０が図１Aで示される）は、第一素子２０と第二素子３０間に配置される。スペーサ４０が存在するため、図１Bで示されるように、第一素子２０と第二素子３０間に、反応領域５０が形成される。これにより、少なくとも一種のサンプリング分子を含有する試料液が、反応領域５０内を充填するか、或いは吸い込まれる。
【００３３】
試料液中の分子は、ハイブリダイゼーション反応を実行する有機分子、無機分子、或いは生体分子である。分子は帯電しているか、中性である。有機分子は、有機酸、有機アルカリ、アミノ酸を含むが、これに限定するものではない。無機分子は、金属イオン、無機塩類を含むが、これに限定するものではない。生体分子は、核酸、オリゴヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、及びその派生物を含むが、これに限定するものではない。
【００３４】
注意すべきことは、上述の実施例中、二つのスペーサ４０を採用し、且つその形状は棒状であるが、図１C或いは図１Dで示されるような、その他の形状のスペーサ４１、４２を採用してもよい。つまり、本発明はスペーサの形状、寸法、及び数量を限定しない。
【００３５】
本発明によるバイオチップの反応領域の製法によると、簡潔な構造のバイオチップの反応装置が得られる。二つのバイオチップが反応装置内に形成されるので、応用可能な反応領域と容量は、共に増加する。
【００３６】
更に、二つのバイオチップとなる第一素子２０と第二素子３０は、同じ反応領域を有する二つの同一のバイオチップで、反応が複製できる。一方、第一素子２０と第二素子３０は、二つの異なるバイオチップでもよい。例えば、遺伝子照合時、二つの完全に異なるバイオチップ、或いは二つの補償バイオチップを採用することが出来、例えば、ヒト遺伝子を識別する時、一つはヒト遺伝子の一部用、もう一つはヒト遺伝子の残り部分用である。この他、遺伝子発現分析では、第一バイオチップはある細胞組織用、第二バイオチップはもう一つの細胞組織用である。また、第一素子２０と第二素子３０は、もう一つのタイプの二つの異なるバイオチップ、例えば、二つの異なる種のバイオチップで、一つはヒト遺伝子用、もう一つは他種、例えば、げっ歯類用である。
【００３７】
更に、本発明による反応装置は、少量の試料液により、安定したハイブリダイゼーション反応を提供することが出来、ハイブリダイゼーション反応中の不確実性、及び、エラーを大幅に減少させることが出来る。
【００３８】
図２は、もう一つの具体例を示し、同様に、第一素子２０と第二素子３０を備え、第一素子２０と第二素子３０間に、少なくとも一つ（例えば二つ）のスペーサ４０が設置されている。反応装置は、更に、少なくとも一つのホルダー１０を備える。ホルダー１０は、第一素子２０と第二素子３０とを組み立てて、二つの素子間の反応領域５０を保持する。
【００３９】
本発明によるもう一つの好ましい具体例のバイオチップの反応装置は、図３で示されるように、第一素子２０、第二素子３０、第一素子２０と第二素子３０間の少なくとも一つ（例えば二つ）のスペーサ４０、ホルダー１０、及び、ケーシング６０を備える。ケーシング６０はホルダー１０を被覆し、密閉環境となって、ハイブリダイゼーション空間を取り囲む。従って、ハイブリダイゼーションは、密閉環境で実行される。
【００４０】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当業者なら誰でも、本発明の趣旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や処置を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明による異なるタイプの二つのバイオチップの反応装置の具体例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明による異なるタイプの二つのバイオチップの反応装置の具体例を示す図である。
【図１Ｃ】本発明による異なるタイプの二つのバイオチップの反応装置の具体例を示す図である。
【図１Ｄ】本発明による異なるタイプの二つのバイオチップの反応装置の具体例を示す図である。
【図２】ホルダーにより組み立てられる二つのバイオチップを示す図である。
【図３】本発明によるケーシングを備えるバイオチップの反応装置のもう一つの具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０：ホルダー
２０：第一素子
３０：第二素子
４０、４１、４２：スペーサ
５０：反応領域
６０：ケーシング
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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