(57)【要約】【課題】水平型電気泳動装置を用いた核酸、タンパク質の分離、検出方法における煩雑な作業を自動化することにより、安全に確実な分析結果を得ることができるようにすることである。【解決手段】水平型電気泳動装置において、緩衝液の供給、循環、排出機構、および染色液の供給、排出機構を儲け、水平型電気泳動装置の下方から、電気泳動装置内の核酸、またはタンパク質の位置情報と、その個所の色、強度などの光学的な情報をデジタルデータに変換可能な走査機構を設ける。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平型電気泳動装置において、電気泳動法により、核酸またはタンパク質を分離する機能を有し、核酸またはタンパク質を自動的に染色し、水平型電気泳動装置の下方から、分離画像を走査することにより、ゲル中の核酸またはタンパク質の位置情報と、その個所の色、強度などの光学的な情報をデジタルデータに変換可能な全自動電気泳動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子学、分子生物学、医学、臨床検査等において使用され、核酸またはタンパク質を電気泳動させて分離させたのち、目的とする核酸またはタンパク質を検出し、判定する生体分子の電気泳動および分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気泳動法は、電荷を有する分子を電場に置いたとき、分子の形・大きさ・総電荷の違いによって、移動方向や移動度に差が出る現象を利用して混合物を分離する方法であり、主に核酸やタンパク質などの生体成分の分離・精製等に広く利用されている。分離させるための担体としては、アガロースゲルやポリアクリルアミドゲルなどが用いられる。
【０００３】
電気泳動装置には、水平型（サブマリン型）と垂直型（スラブ型）とがある。通常、アガロースゲルは水平型で、ポリアクリルアミドゲルは垂直型で利用されることが多い。また、ＤＮＡやＲＮＡの分離にはアガロースゲルを用い、タンパク質の分離にはポリアクリルアミドゲルを用いることが多いが、分離する分子量の大きさによって使い分けられる。
【０００４】
担体中で分離された生体分子は、肉眼では観察できない場合が多く、核酸やタンパク質を特異的に染色する方法を用いて可視化される。核酸の場合は臭化エチジウム、サイバーグリーン１などの染色剤が用いられる。タンパク質の場合は、銀染色、サイバールビーなどの染色剤が用いられる。
臭化エチジウム、サイバーグリーン１は核酸と結合する性質があるため、発ガン性が指摘されている。そのため、取扱い時はゴム手袋などの保護具を着用する必要がある。
【０００５】
サイバーグリーン、サイバールビーなどの蛍光色素を用いた染色方法が、一般により高感度とされるが、蛍光色素を用いた場合、励起光源が必要になる。励起光としては紫外線やレーザー光が利用される。近年では発光ダイオード（ＬＥＤ）も励起光として利用される。紫外線などの励起光は、やけどや失明の危険があるため、適切な保護具を着用して、画像を撮影する必要がある。
【０００６】
蛍光色素により染色された核酸やタンパク質は、励起光を照射することによって、アガロースやポリアクリルアミドゲルなどの担体中で、バンドやスポットとして観察することができる。
観察されるバンドやスポット画像を保存、記録するには、アガロースゲルやポリアクリルアミドゲルに励起光を照射しながら撮影、記録する必要がある。インスタントフィルムなどを利用して写真にする、ビデオカメラを利用してプリンタに出力する、イメージスキャナを用いてパーソナルコンピューターに保存する方法がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０５２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする課題は、水平型電気泳動装置を用いた核酸、タンパク質の分離、検出方法における煩雑な作業を自動化することにより、安全に確実な分析結果を得ることができるようにすることである。
煩雑な作業とは、電気泳動により分離する工程、ゲルを染色する工程（一般にゲルを泳動槽から取り出す必要がある、染色液には発ガン性が疑われる物質が含まれる）、染色の終わったゲルを画像撮影装置に移す工程が挙げられる。
特許公開２０００−１０５２１９には電気泳動と撮影を連続して行う装置が記載されているが、電気泳動時にすでに核酸やタンパク質を染色しておく必要がある。いわゆる先染めと呼ばれる手法が必須となるが、先染めは、色素との結合により、核酸やタンパク質などの電気泳動時の移動度が変化するので、正確な分析には適していない。さらに、特許公開２０００−１０５２１９では、電気泳動装置の下方にトランスイルミネーターの配置し、電気泳動装置の上方から撮像カメラで撮影する装置が記載されているが、使用するレンズの焦点距離の関係で、装置全体が大きくなる傾向にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
水平型電気泳動装置において、緩衝液の供給、循環、排出機構、および染色液の供給、排出機構を儲け、水平型電気泳動装置の下方から、電気泳動装置内の核酸、またはタンパク質の位置情報と、その個所の色、強度などの光学的な情報をデジタルデータに可能な走査機構を設ける。
【発明の効果】
【００１０】
安全で確実な、核酸、タンパク質の分析が可能になる。緩衝液の供給、循環、排出機構、および染色液の供給、排出機構により、染色時にゲルを移す必要がなくなり、発ガン性のある化合物に接触する機会がなくなる。発ガン性のある化合物を吸着する活性炭フィルターなどを装着することも出来るため、より安全に不要になった薬品類を廃棄することができる。
染色後、撮影装置にゲルを移すことなく電気泳動画像を撮影することが出来る。有害な励起光源に人体がさらされることもなく、安全な撮影が可能になる。
装置全体の小型化が可能になる。従来のデジタルカメラまたはビデオカメラを用いた撮影では、１０ｃｍｘ１０ｃｍ程度大きさのゲルを撮影するのに、ゲルから数１０ｃｍ以上離れて撮影する必要があるが、本発明では、水平型電気泳動装置の下方からわずか数ｃｍの距離から撮影可能である。水平型電気泳動装置の下方から撮影するので、電気泳動装置やゲルを一切移送することなく、撮影装置をセットしたまま試料の添加を行うことが出来、撮影完了、有害物質の廃棄までの一連の作業をゲルや危険な薬品や光源に近づくことなく行うことが出来るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
水平型電気泳動装置に、泳動用緩衝液および染色液供給装置を取付けることで、発ガン性のある化合物に接触する機会を大幅に低減することが可能になる。
水平型電気泳動装置に、泳動用緩衝液および染色液回収装置を取付けることで、泳動完了後も発ガン性のある化合物品に接触する機会を大幅に低減することが可能になる。回収装置には発ガン性のある化合物を吸着する活性炭フィルターなどを装着することが出来、安全に廃棄することができる。
水平型電気泳動装置の下方に、励起光源、ラインＣＣＤおよび走査装置を取付けることで、染色後、撮影装置にゲルを移すことなく電気泳動画像を撮影することが出来る。有害な励起光源に人体がさらされることもなく、安全な撮影が可能になる。
ラインＣＣＤおよび走査装置を取付けることで、装置全体の小型化が可能になる。例えば、従来のデジタルカメラまたはビデオカメラを用いた撮影では、１０ｃｍｘ１０ｃｍ程度のゲルを撮影するのに、ゲルから数１０ｃｍ以上離れて撮影する必要があったが、本発明では、水平型電気泳動装置の下方に数ｃｍの距離から撮影可能である。水平型電気泳動装置の下方から撮影するので、電気泳動装置やゲルを一切移送することなく、撮影装置をセットしたまま試料の添加を行うことが出来、撮影完了、有害物質の廃棄までの一連の作業を行うことが出来るようになる。
【実施例１】
【００１２】
図２に本発明の自動電気泳動分析装置の模式図を示す。この装置はパーソナルコンピューターによって制御することが可能である。水平型電気泳動装置に、泳動用緩衝液および染色液供給装置、泳動用緩衝液および染色液回収装置を取付けた。水平型電気泳動装置の下方に、励起光源、ラインＣＣＤおよび走査装置を取付けた。
緩衝液および染色液の供給は電磁弁で、任意にコントロールすることでき、緩衝液供給完了後、任意の時間の間自動的に電気泳動を行う。泳動完了後に染色液を供給する。染色完了後、自動的に励起光を照射しながらラインＣＣＤを走査させ、核酸やタンパク質の蛍光画像をパーソナルコンピューターに取り込む。撮影完了後、泳動用緩衝液および染色液回収する。
【実施例２】
【００１３】
図３に１．５ｘ０．１ｍｍ幅、０．４ｍｍ間隔のバンドパターンの従来の電気泳動装置での画像と本発明の電気泳動画像の比較例を示す。従来の電気泳動装置では、約３０ｃｍの離れた距離から撮影した５００万画素と同等の画像を、本発明ではわずか２ｃｍ離れた距離から得ることが出来た。本発明では、より小型な装置で高解像度画像を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
バイオテクノロジー、メディカルの分野で広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の電気泳動画像の撮影装置の模式図
【図２】本発明の全自動電気泳動分析装置の模式図
【図３】従来の電気泳動画像の撮影装置と本発明の撮影画像の比較
【符号の説明】
【００１６】
１    デジタルカメラまたはビデオカメラ
２    レンズ
３    暗箱
４    水平型電気泳動装置
５    担体
６    励起光源
７    泳動用緩衝液および染色液供給装置
８    泳動用緩衝液および染色液回収装置
９    励起光源、ラインＣＣＤおよび走査装置
１０    ３０万画素ビデオカメラの画像
１１    ５００万画素デジタルカメラの画像
１２    本発明の画像
【図１】
2007155476.tif 000002
【図２】
2007155476.tif 000003
【図３】
2007155476.tif 000004