(57)【要約】    【課題】  無細胞タンパク質合成反応を自動化する。    【解決手段】  制御部３４ａにより分注部２０がサンプル設置部４からサンプルＤＮＡを分取し、品質検定部１２の分注口１６に分注すると、品質検定部１２ではサンプルＤＮＡがミクロセルに送られて紫外線領域の吸光度が測定され、規定範囲にあるかどうかが判定される。そのサンプルＤＮＡの吸光度が規定範囲になければエラーメッセージが出され、次のエ程へ進むかどうかを聞いてくる。制御部３４ａに次のエ程へ進む指示を与えると、制御部３４ａは分注部２０によりサンプルＤＮＡを反応容器１０に分注し、転写試薬を分注して転写されたｍＲＮＡを生成させる。次に制御部３４ａは分注部２０によりその反応容器１０にタンパク質合成試薬を分注し、その後、数時間インキュベーションして、タンパク質を合成させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、
核酸の品質を検定する品質検定部と、
前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記品質検定部への前記鋳型溶液及び／又は前記反応容器の反応溶液の分注を行なう分注部と、
前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記品質検定部におけるサンプルＤＮＡ及び／又はｍＲＮＡの検定の自動制御を行なう制御部と、を備えた無細胞タンパク質合成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無細胞タンパク質合成装置において、
タンパク質の定量測定又は定性測定を行なうタンパク質測定部をさらに備え、
前記分注部は前記タンパク質測定部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、
前記制御部は前記タンパク質測定部におけるタンパク質の定量測定又は定性測定の自動制御も行なうように構成されている無細胞タンパク質合成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無細胞タンパク質合成装置において、
タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、
前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、
前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されている無細胞タンパク質合成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無細胞タンパク質合成装置において、
タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、
前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、
前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されている無細胞タンパク質合成装置。
【請求項５】
サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、
タンパク質の定量測定又は定性測定を行なうタンパク質測定部と、
前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記タンパク質測定部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注を行なう分注部と、
前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記タンパク質測定部におけるタンパク質の定量測定又は定性測定の自動制御を行なう制御部と、を備えた無細胞タンパク質合成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の無細胞タンパク質合成装置において、
タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、
前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、
前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されている無細胞タンパク質合成装置。
【請求項７】
サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、
タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部と、
前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注を行なう分注部と、
前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記タンパク質精製部おけるタンパク質の精製の自動制御を行なう制御部と、を備えた無細胞タンパク質合成装置。
【請求項８】
前記品質検定部はマイクロチップ電気泳動装置を備えている請求項１から４のいずれかに記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項９】
前記品質検定部はキャピラリー電気泳動装置を備えている請求項１から４のいずれかに記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項１０】
前記品質検定部は分光光度計を備えている請求項１から４のいずれかに記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項１１】
前記タンパク質測定部はマイクロチップ電気泳動装置を備えている請求項２，３，５又は６に記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項１２】
前記タンパク質精製部はカラムを用いた分離装置を備えている請求項３，４，６又は７に記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項１３】
前記タンパク質精製部はゲルろ過装置を備えている請求項３，４，６又は７に記載の無細胞タンパク質合成装置。
【請求項１４】
前記タンパク質精製部はマイクロチップ電気泳動を備えている請求項３，４，６又は７に記載の無細胞タンパク質合成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無細胞タンパク質合成系において目的タンパク質を自動的に合成する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンパク質の合成反応は、細胞内では遺伝情報をもつＤＮＡからその情報がｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）に転写され、リボソーム上でそのｍＲＮＡの情報が翻訳されてタンパク質が合成されるという工程で進行する。細胞内におけるタンパク質合成反応を生体外で行なう方法として無細胞タンパク質合成系が開発されている（特許文献１参照。）。
【０００３】
無細胞タンパク質合成系は、リボソーム等を含む抽出液に転写の鋳型となるＤＮＡ又はｍＲＮＡ、基質となるアミノ酸、エネルギー源、各種イオン、緩衝液及びその他の有効因子を加えて反応容器内で行なわれる。具体的には、反応容器へサンプルＤＮＡを分注し、それに転写試薬を分注してｍＲＮＡを生成させ、それにタンパク質合成試薬を分注し数時間インキュベーションしてタンパク質を合成させるか、反応容器へ別に用意したｍＲＮＡを分注し、それにタンパク質合成試薬を分注し数時間インキュベーションしてタンパク質を合成させる。従来の装置ではこれらの各工程は用手法で行なわれており、自動化はなされていない。
【０００４】
無細胞タンパク質合成は転写前のサンプルＤＮＡや合成前のｍＲＮＡの量や質が悪いとタンパク質がうまく合成できない。そこでＤＮＡサンプルの検定やＲＮＡの検定が行なわれているが、従来は市販の分光光度計にて２６０ｎｍと２８０ｎｍの吸収量からＤＮＡサンプルやＲＮＡを検定したり、アガロース電気泳動のバンドを確認したりすることにより検定を行なっている。
【０００５】
合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定は電気泳動などで行なわれている。
また、合成後のタンパク質の精製は高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）を用いて行なわれている。
これらの検定、測定及び精製はいずれも用手法で行なわれている。
【特許文献１】特公平７−１１０２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アガロース電気泳動によるＤＮＡサンプルの検定やＲＮＡの検定は煩雑で時間を要するだけでなく、ｍＲＮＡについては量だけでなく分解されていないかどうかの確認も必要であるが、アガロース電気泳動では結果がスメア状（鮮明なバンドにならない状態）になるため、確認が困難である。
【０００７】
他の方法によるＤＮＡサンプルの検定やＲＮＡの検定も煩雑で時間を要する。
また、合成後のタンパク質の定量測定や定性測定、精製も煩雑で時間を要する作業である。
本発明はこのような煩雑で時間を要する作業を含む無細胞タンパク質合成反応を自動化できる装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第１の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、サンプルＤＮＡとｍＲＮＡの一方又は両方の検定を自動化するものであり、サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、核酸の品質を検定する品質検定部と、前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記品質検定部への前記鋳型溶液及び／又は前記反応容器の反応溶液の分注を行なう分注部と、前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記品質検定部におけるサンプルＤＮＡ及び／又はｍＲＮＡの検定の自動制御を行なう制御部とを備えている。
「及び／又は」の表現は、「及び」である場合と「又は」である場合の両方があることを示している。
タンパク質はオリゴペプチド及びポリペプチドを含んだ意味で使用している。
本発明は、反応容器へサンプルＤＮＡを含む鋳型溶液を分注し、それに転写試薬を分注してｍＲＮＡを生成させ、それにタンパク質合成試薬を分注し数時間インキュベーションしてタンパク質を合成させる態様と、別に用意したｍＲＮＡを含む鋳型溶液を反応容器へ分注し、それにタンパク質合成試薬を分注し数時間インキュベーションしてタンパク質を合成させる態様の両方を含んでいる。そのため、鋳型溶液はサンプルＤＮＡを含む溶液である場合と、ｍＲＮＡを含む溶液である場合の両方を含んでいる。したがって、前記試薬は転写試薬とタンパク質合成試薬の両方を含む意味で使用している。
【０００９】
転写試薬としては既知のものを使用することができ、例えば転写酵素を含んだ溶液を使用することができる。
タンパク質合成試薬は既知のものを使用することができ、例えば胚芽、大腸菌、家兎網状赤血球などの細胞抽出物を含んだ溶液を使用することができる。好ましくは、小麦、大麦、イネ、コーンもしくはほうれん草の胚芽又は大腸菌を含んだ溶液を挙げることができる。
【００１０】
基質にはアミノ酸のほか、エネルギー源としてのＡＴＰ（アデノシン三リン酸）及びＧＴＰ（グアノシン三リン酸）を含む。
これらの鋳型溶液及び試薬から既知の方法により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系を調整することができる。
【００１１】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第２の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、サンプルＤＮＡとｍＲＮＡの一方又は両方の検定を自動化し、さらに合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定も自動化するものであり、上記した一局面の無細胞タンパク質合成装置にタンパク質の定量測定又は定性測定を行なうタンパク質測定部をさらに備え、前記分注部は前記タンパク質測定部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、前記制御部は前記タンパク質測定部におけるタンパク質の定量測定又は定性測定の自動制御も行なうように構成されているものである。
タンパク質の定量は、例えば測定使用とするタンパク質を蛍光色素で標識し、電気泳動分離されたタンパク質の蛍光強度に基づいて行なうことができる。
タンパク質の定性は、例えば測定使用とするタンパク質に分子量が既知のタンパク質をキャリブレータとして添加することにより行なうことができる。
【００１２】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第３の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、サンプルＤＮＡとｍＲＮＡの一方又は両方の検定を自動化し、合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定も自動化し、さらに合成後のタンパク質の精製も自動化するものであり、上記した第２の局面の無細胞タンパク質合成装置にタンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されているものである。
【００１３】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第４の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、サンプルＤＮＡとｍＲＮＡの一方又は両方の検定を自動化し、さらに合成後のタンパク質の精製も自動化するものであり、上記した第１の局面の無細胞タンパク質合成装置にタンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されているものである。
【００１４】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第５の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定も自動化するものであり、サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、タンパク質の定量測定又は定性測定を行なうタンパク質測定部と、前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記タンパク質測定部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注を行なう分注部と、前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記タンパク質測定部におけるタンパク質の定量測定又は定性測定の自動制御を行なう制御部とを備えている。
【００１５】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第６の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定も自動化し、さらに合成後のタンパク質の精製も自動化するものであり、上記した第５の局面の無細胞タンパク質合成装置にタンパク質の精製を行なうタンパク質精製部をさらに備え、前記分注部は前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注も行なうように構成され、前記制御部は前記タンパク質精製部におけるタンパク質の精製の自動制御も行なうように構成されているものである。
【００１６】
本発明の無細胞タンパク質合成装置の第７の局面は、タンパク質合成を自動化するとともに、合成後のタンパク質の精製も自動化するものであり、サンプルＤＮＡ又はｍＲＮＡからなる鋳型を含む鋳型溶液を収容したサンプル設置部、前記鋳型を基にしてタンパク質を合成するための試薬を収容した試薬設置部、並びに前記鋳型溶液及び試薬により水性緩衝溶液中にリボソーム、ｍＲＮＡ及び基質を少なくとも含んでタンパク質を合成する無細胞タンパク質合成系の反応溶液が形成される反応容器を含む反応装置と、タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部と、前記反応容器への前記鋳型溶液及び試薬の分注、並びに前記タンパク質精製部へのタンパク質合成後の反応溶液の分注を行なう分注部と、前記反応容器における無細胞タンパク質合成反応の自動制御並びに前記タンパク質精製部おけるタンパク質の精製の自動制御を行なう制御部とを備えている。
【００１７】
前記品質検定部の一例は、マイクロチップ電気泳動装置を備えているものである。
前記品質検定部の他の例は、キャピラリー電気泳動装置を備えているものである。
前記品質検定部のさらに他の例は、分光光度計を備えているものである。
前記タンパク質測定部の一例は、マイクロチップ電気泳動装置を備えているものである。
前記タンパク質精製部の一例は、カラムを用いた分離装置を備えているものである。
前記タンパク質精製部の他の例は、ゲルろ過装置を備えているものである。
前記タンパク質精製部のさらに他の例は、マイクロチップ電気泳動を備えているものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無細胞タンパク質合成装置はタンパク質合成を自動化することができるとともに、核酸の品質を検定する品質検定部を備えた局面では無細胞タンパク質合成の転写工程の前にてＤＮＡサンプルの検定と転写されたｍＲＮＡの検定の一方又は両方も自動化できるようになる。
【００１９】
タンパク質の定量測定又は定性測定を行なうタンパク質測定部を備えた局面では、合成後のタンパク質の定量測定又は定性測定も自動化できるようになる。
タンパク質の精製を行なうタンパク質精製部を備えた局面では、合成後のタンパク質の精製も自動化できるようになる。
このように、本発明ではタンパク質合成の自動化だけでなく、ＤＮＡサンプルの検定など、上に示した１つ又は２つ以上の煩雑な作業から開放され、用手法によるばらつきやミスがなくなり、処理時間も短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して実施例を説明する。
図１は、無細胞タンパク質合成系の反応装置、分注部、ＤＮＡの品質を検定する品質検定部、及びそれらの動作を制御する制御部を備えた本発明の第１の局面の無細胞タンパク質合成装置の一実施例を表わすものであり、タンパク質の合成だけでなく、転写工程前のＤＮＡの検定も自動的に制御して行なうようにしたものである。
【００２１】
図１において、反応装置２はサンプルＤＮＡを収容したサンプル設置部としてのマイクロタイタプレート（ＭＴＰ）４、ＤＮＡからｍＲＮＡに転写する転写試薬を収容した転写試薬設置部の転写試薬容器６、タンパク質合成試薬を収容したタンパク質合成試薬設置部としての複数の合成試薬容器８及び無細胞タンパク質合成系を形成する反応容器１０を備えている。
【００２２】
サンプル設置部としてのマイクロタイタプレート４では複数の凹部にそれぞれサンプルＤＮＡを収容している。
反応容器１０は、例えば使い捨て可能なマイクロタイタプレートであり、複数の凹部を備え、各凹部がそれぞれ個別の反応容器として作用する。
【００２３】
反応装置２の近傍にはＤＮＡの品質を光学的に検定する品質検定部１２が設けられている。品質検定部１２は紫外線領域での吸収スペクトルを測定するミクロセル分光光度計１４を備えており、分光光度計１４には検定しようとするＤＮＡを注入するための分注口１６が設けられている。分光光度計１４には正常なＤＮＡと判定するための吸光度値の規定範囲が保持されており、試料のＤＮＡの吸光度がその吸光度規定範囲内にあるかどうかで品質が評価される。
【００２４】
分析装置２と品質検定部１２の近傍には分注部２０が設けられており、分注部２０は反応容器１０へのサンプルＤＮＡ、転写試薬及びタンパク質合成試薬の分注、並びに品質検定部１２へのサンプルＤＮＡの分注を行なう。
【００２５】
分注部２０のノズル２２の先端には使い捨て可能なチップ２４が着脱可能に装着される。分注部２０はノズル２２が三方バルブ２６を介してシリンジポンプ２８に接続されており、シリンジポンプ２８によりサンプルＤＮＡや試薬などの分注を行なう。三方バルブ２６には洗浄液容器３０内の洗浄液につながる流路も接続されている。３２は洗浄部であり、ノズル２２の先端を洗浄部３２に挿入し、洗浄液３０をシリンジポンプ２８でノズル２２の先端から吐出することによりノズルの内部を洗浄するとともに、ノズルの外側を洗浄部３２の洗浄液で洗浄する。
【００２６】
この実施例の無細胞タンパク質合成装置の動作を自動的に操作できるようにするために、制御部３４ａが設けられている。制御部３４ａは反応容器１０における無細胞タンパク質合成反応の自動制御と、品質検定部１２におけるサンプルＤＮＡの検定の自動制御、必要に応じてさらにｍＲＮＡの検定の自動制御までも行なう。
【００２７】
この実施例の動作を説明する。
制御部３４ａにより分注部２０がサンプル設置部４からサンプルＤＮＡを分取し、品質検定部１２の分注口１６に分注すると、品質検定部１２ではサンプルＤＮＡがミクロセルに送られて紫外線領域の吸光度が測定され、規定範囲にあるかどうかが判定される。そのサンプルＤＮＡの吸光度が規定範囲になければエラーメッセージが出され、次のエ程へ進むかどうかを聞いてくる。
【００２８】
制御部３４ａに次のエ程へ進む指示を与えると、制御部３４ａは分注部２０によりサンプルＤＮＡを反応容器１０に分注し、転写試薬を分注する。これにより反応容器１０ではサンプルＤＮＡから転写されたｍＲＮＡが生成する。
【００２９】
次に制御部３４ａは分注部２０によりその反応容器１０にタンパク質合成試薬を分注する。その後、数時間インキュベーションして、タンパク質を合成させる。
ここでは、品質検定部１２はサンプルＤＮＡの品質検定のみをおこなっているが、サンプルＤＮＡから転写されたｍＲＮＡの品質検定も行なうようにしてもよい。ＲＮＡもＤＮＡと同様の基準により品質を検定することができる。
また、サンプルＤＮＡの品質検定を省略し、転写されたｍＲＮＡの品質検定を行なうようにしてもよい。
【００３０】
図２の実施例は、図１の実施例と同様に、無細胞タンパク質合成系の反応装置、分注部、ＤＮＡの品質を検定する品質検定部、及びそれらの動作を制御する制御部を備えて、タンパク質の合成だけでなく、転写工程前のＤＮＡの検定も自動的に制御して行なうようにしたものであるが、品質検定部として分光光度計に替えてマイクロチップ電気泳動装置を備えたものである。
図２の実施例において、反応装置２及び分注部２０は図１の実施例と同じである。
【００３１】
品質検定部４０はマイクロチップ５０の流路で試料の電気泳動を行なわせるマイクロチップ電気泳動装置を備えている。
品質検定部４０のマイクロチップ電気泳動装置は、サンプルＤＮＡの検定だけでなく、転写後のｍＲＮＡの検定も行なうことができることは図１の実施例と同様であるが、マイクロチップ電気泳動装置は合成後のタンパク質の定量測定装置又は定性測定装置としても利用することができる。したがって、図２の実施例は本発明の第１の局面を実現するように実施できるとともに、第２の局面を実現するように実施することもできるものである。
【００３２】
マイクロチップ５０はその基板内に電気泳動流路を備えている。この例では、電気泳動流路として、両端間に電圧を印加することによって試料を電気泳動させて分離する分離流路５５と、分離流路５５に交差し試料を分離流路５５まで導入するための試料導入流路５４を備えている。流路５５，５４の両端は基板表面に開口してリザーバとなっている。
【００３３】
マイクロチップ５０の電気泳動流路に充填される分離バッファ液は、分注部２０のノズル２２により電気泳動流路の一端のリザーバに分注される。電気泳動流路の一端のリザーバに分注された分離バッファ液を電気泳動流路内に充填するために、バッファ充填・排出部４２が備えられている。バッファ充填・排出部４２はマイクロチップ５０のいずれかの電気泳動流路の一端のリザーバ上に空気吐出口４４を気密を保って押し付け、他のリザーバに吸引ノズル４６を挿入し、空気吐出口４４から空気を吹き込んで分離バッファ液を電気泳動流路に押し込むとともに、他のリザーバから溢れた分離バッファ液をノズル４６から吸引ポンプにより吸引して外部へ排出する。
【００３４】
マイクロチップ５０の電気泳動流路５５，５４に試料導入用電圧と電気泳動用電圧を印加するために、電気泳動用高圧電源（図示略）が設けられている。
マイクロチップ５０の分離流路５５で電気泳動分離された試料成分を検出するために蛍光測定部（図示略）が設けられている。蛍光測定部は、分離流路５５の一部に励起光を照射するＬＥＤ（発光ダイオード）と、分離流路５５を移動する試料成分がそのＬＥＤからの励起光により励起されて発生した蛍光を受光する光ファイバと、その光ファイバからの蛍光から励起光成分を除去し、蛍光成分のみを透過させるフィルタを介して蛍光を受光する光電子増倍管とを備えている。なお、励起光の光源としては、ＬＥＤに限らずＬＤ（レーザダイオード）を用いてもよい。
【００３５】
図３と図４はこの実施例におけるマイクロチップの一例を示したものである。本発明におけるマイクロチップは基板内に電気泳動流路が形成されたこのような電気泳動装置を指しており、必ずしもサイズの小さいものに限定される意味ではない。
【００３６】
図３に示されるように、このマイクロチップ５０は一対の透明基板（石英ガラスその他のガラス基板や樹脂基板）５１，５２からなり、一方の基板５２の表面に、（Ｂ）に示されるように、互いに交差する泳動用キャピラリー溝５４，５５を形成し、他方の基板５１には、（Ａ）に示されるように、その溝５４，５５の端に対応する位置にリザーバ５３を貫通穴として設け、両基板５１，５２を（Ｃ）に示すように重ねて接合し、キャピラリー溝５４，５５を試料の電気泳動分離用の分離流路５５と、その分離流路に試料を導入するための試料導入流路５４とする。
【００３７】
マイクロチップ５０は基本的には図３に示したものであるが、取扱いを容易にするために、図４に示されるように、電圧を印加するための電極端子を予めチップ上に形成したものを使用する。図４はそのマイクロチップ５０の平面図を示したものである。リザーバ５３は流路５４，５５に電圧を印加するためのポートでもある。ポート＃１と＃２は試料導入流路５４の両端に位置するポートであり、ポート＃３と＃４は分離流路５５の両端に位置するポートである。各ポートに電圧を印加するために、このマイクロチップ５０の表面に形成された電極パターン６１〜６４がそれぞれのポートからマイクロチップ５０の側端部に延びて形成されており、電気泳動用高圧電源に接続されるようになっている。
【００３８】
図５はバッファ充填・排出部４２における空気供給口４４とマイクロチップ５０の接続状態を概略的に示したものである。空気供給口４４の先端にはＯリング４５が設けられており、空気供給口４４をマイクロチップ５０の1つのリザーバ上に押し当てることにより、マイクロチップ５０の電気泳動流路に対し、空気供給口４５を気密を保って取り付けることができ、空気供給口４４から空気を加圧して流路内に送り出すことができる。他のリザーバにはノズル４６が挿入され、流路から溢れ出した不用な分離バッファ液を吸入して排出する。
【００３９】
この実施例の無細胞タンパク質合成装置の動作を自動的に操作できるようにするために、制御部３４ｂが設けられている。制御部３４ｂは反応容器１０における無細胞タンパク質合成反応の自動制御と、品質検定部４０におけるサンプルＤＮＡの検定の自動制御、必要に応じてさらにｍＲＮＡの検定の自動制御までも行なう。
【００４０】
品質検定部４０を合成後のタンパク質の定量分析又は定性分析の測定装置として利用する場合には、制御部３４ｂは品質検定部４０におけるタンパク質の定量分析又は定性分析の自動制御までも行なう。
【００４１】
このマイクロチップ電気泳動装置を用いた品質検定部４０では、分注部２０のノズル２２により分離バッファ液４１が電気泳動流路の一端のリザーバに分注され、分離バッファ充填・排出部４２により電気泳動流路に充填される。
【００４２】
この実施例の動作を説明すると、制御部３４ｂにより分注部２０がサンプル設置部４からサンプルＤＮＡを分取し、品質検定部４０のマイクロチップ５０の試料導入流路５４の一端のリザーバに分注すると、サンプルＤＮＡはサンプル導入流路５４の両端間に印加される電圧によりサンプル導入流路５４を移動して分離流路５５との交差位置５６まで導入される。その後電気泳動流路への電圧印加が切り替えられ、その交差位置５６に導入されたサンプルＤＮＡは分離流路５５の両端間の電位差によって泳動して分離され、分離流路５５の一部に設けられた蛍光測定部によって検出される。
【００４３】
品質検定部４０はその電気泳動分離の結果に基づいて、ＤＮＡの分離サイズを測定し、規定範囲にあるかどうかを判定して検定する。規定範囲になければエラーメッセージを出し、次のエ程へ進むかどうか聞いてくる。その後のタンパク質合成工程は図１の実施例と同じである。
【００４４】
この実施例においては、タンパク質合成工程後のタンパク質の定量測定又は定性測定を行なうこともできる。その場合は、タンパク質合成工程終了後、分注部２０が反応容器１０の反応溶液を品質検定部４０のマイクロチップ５０の試料導入流路５４の一端のリザーバに分注する。サンプルＤＮＡの検定の場合と同様にして、合成後のタンパク質が電気泳動分離され、合成されたタンパク質の分子量分布が測定される。
この実施例では、品質検定部４０はマイクロチップ電気泳動装置を備えているが、マイクロチップ電気泳動装置に替えてキャピラリー電気泳動装置を用いることもできる。
【００４５】
図６は、無細胞タンパク質合成系の反応装置、分注部、合成後のタンパク質の精製を行なうタンパク質精製部、及びそれらの動作を制御する制御部を備えた本発明の第７の局面の無細胞タンパク質合成装置の一実施例を表わすものであり、タンパク質の合成だけでなく、合成後のタンパク質の精製も自動的に制御して行なうようにしたものである。
【００４６】
図６の実施例では、合成後のタンパク質をカラムを用いて分離精製する。反応装置２及び分注装置２０は図１の実施例で示したものと同じである。
反応装置２の近傍にタンパク質精製部７０が設けられている。分注部２０のノズル２２によって反応容器１０からタンパク質合成反応終了後の反応溶液が吸引されてタンパク質精製部７０のインジェクションポート７２に注入される。インジェクションポート７２はサンプリングバルブ７４に接続されている。サンプリングバルブ７４にはサンプリングのためのサンプルループ７６が接続され、さらにサンプリングした試料を移動相で送るための移動相送液流路７８と、試料を移動相でカラムへ送るための送液流路８０が接続されている。
【００４７】
移動相送液流路７８はバッファ液Ａとバッファ液Ｂとを混合して送ることができるように、それらのバッファ液がグラジエントバルブ８６を介してポンプ８８からミキサー９０を経て供給されるように流路が接続されている。バッファ液Ａは複数種が用意され、選択バルブ８３により選択できるようになっている。移動相送液流路７８は、バルブ８３と８６の選択により所望のバッファ液を選択し、ミキサー９０で混合して送ることができる。
【００４８】
サンプリングバルブ７４の切替え操作によりサンプルループ７６に採取された合成後のタンパク質が移動相のバッファ液とともに流路８０からカラム９２に送られる。カラム９２は複数種類のものが用意され、それぞれの上流側と下流側のカラム選択バルブ９４と９６によって選択されたものにタンパク質溶液が供給される。カラム９２で精製されたタンパク質はＵＶ検出器９８、電気伝導度検出器１００及びｐＨ測定器１０２を経てフラクションノズル１０４からフラクション容器（図示略）に集められ、分画が行なわれる。
【００４９】
この実施例の無細胞タンパク質合成装置の動作を自動的に操作できるようにするために、制御部３４ｃが設けられている。制御部３４ｃは反応容器１０における無細胞タンパク質合成反応の自動制御と、タンパク質精製部７０の精製操作の自動制御を行なう。
検出器９８，１００，１０２は特にこれらに限定されるものではなく、タンパク質を検出できるものであれば他のものであってもよい。
【００５０】
この実施例では、指定されたカラム９２と、選択されたバッファ液Ａ，Ｂのグラジエントにて精製が行なわれ、フラクションノズル１０４にて指定された容器に分画される。
タンパク質の精製はゲルろ過による精製やマイクロチップ電気泳動による精製に置き換えることもできる。
【００５１】
以上の実施例は反応装置と分注部に品質検定部を備えたもの、品質検定部と定量もしくは定性測定部を備えたもの、タンパク質精製部を設けたものをそれぞれ示しているが、これに限らない。品質検定部、定量もしくは定性測定部及びタンパク質精製部は、それらのうちのいずれか２種類を備えたものであってもよく、それらの３種類をすべて備えたものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、医療、化学、研究などの分野でタンパク質を合成するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】第２の実施例を示す概略構成図である。
【図３】マイクロチップの一例を示す図であり、（Ａ）と（Ｂ）はマイクロチップを構成する透明板状部材を示す平面図、（Ｃ）はマイクロチップの正面図である。
【図４】同実施例で使用するマイクロチップを示す平面図である。
【図５】同実施例におけるバッファ充填・排出部における空気供給口とマイクロチップの接続状態を概略的に示す断面図である。
【図６】第３の実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
２      反応装置
４      サンプル設置部としてのマイクロタイタプレート（ＭＴＰ）
６      転写試薬容器
８      合成試薬容器
１０      反応容器
１２，４０      品質検定部
１４      分光光度計
２０      分注部
２２      ノズル
２６      三方バルブ
２８      シリンジポンプ
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ      制御部
５０      マイクロチップ
５４      試料導入流路
５５      分離流路
７０      タンパク質精製部
９２      カラム
【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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