(57)【要約】【課題】本発明は、数ｍｍ角のミニＤＮＡチップを既存の遺伝子解析自動化システムに導入するにあたり、ミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するためのＤＮＡチップホルダーを提供することを目的とする。【解決手段】一辺が数ｍｍの四角形形状を有するミニＤＮＡチップの少なくとも２辺に当接する凹部を備える板状のホルダー本体の当該凹部に、切り欠き部が形成された押え部材を嵌合する。ホルダー本体の凹部と押え部材の切り欠き部とによって画成された収容空間にミニＤＮＡチップを収容したのち、押え部材をねじによって締結する。その際、押え部材がねじの回転方向と同じ方向に若干回動することによって、ミニＤＮＡチップの側面が押え部材の切り欠き部の壁面によって押圧され、ミニＤＮＡチップが収容空間内に確実に保持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一辺が数ｍｍの四角形形状を有するＤＮＡチップを収容するためのＤＮＡチップホルダーであって、
前記ＤＮＡチップの少なくとも２辺に当接する凹部を備えるホルダー本体と、
前記ホルダー本体に嵌合する、切り欠き部を備える押え部材とを含み、
前記凹部と前記切り欠き部とによって、前記ＤＮＡチップを収容可能な収容空間が画成されることを特徴とする、
ＤＮＡチップホルダー。
【請求項２】
前記押え部材は、前記ホルダー本体にねじによって締結される、請求項１に記載のＤＮＡチップホルダー。
【請求項３】
前記押え部材が前記ホルダー本体に締結される際に、前記押え部材と前記ホルダー本体の前記凹部の壁面の間に隙間が確保される、請求項２に記載のＤＮＡチップホルダー。
【請求項４】
前記ホルダー本体の表面にスペーサが突設される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＮＡチップホルダー。
【請求項５】
前記収容空間に連結する排水溝を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＤＮＡチップホルダー。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＤＮＡチップホルダーを嵌入するための凹部を備えるハイブリチャンバー・アダプターであって、
前記凹部が、前記ＤＮＡチップホルダーが嵌入された後に、ハイブリ液を充填するための空間が確保されるように形成されている、ハイブリチャンバー・アダプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップを保持するためのホルダー部材に関し、より詳細には、数ｍｍ角のミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するためのＤＮＡチップホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遺伝子発現解析のために、スライドガラスまたはシリコン基板の表面にＤＮＡプローブ・セットを配置固定したＤＮＡマイクロアレイ（ＤＮＡチップ）が開発され、ヒトゲノム計画の成果を取り入れた分子診断法等に用いられている。現在、一般に流通するＤＮＡチップは、数万オーダーのＤＮＡプローブを搭載し、ゲノムワイドに遺伝子の発現を解析することを前提としており、標準的なもの（スライドガラス型）で２５ｍｍ×７５ｍｍの大きさを有し、がん関連の遺伝子に特化したAffymetrix社の GeneChip Human Cancer
G110 Arrayであっても、１５ｍｍ×１５ｍｍの大きさを有する。
【０００３】
一方、ＤＮＡチップ、および、これを走査して蛍光を測定するためのスキャナーは、一般に高価であり、特に、スキャナーは、その機構上、走査面積に比例して高額になる傾向にあるため、このことが、ＤＮＡチップを用いた分子診断法の普及の妨げになっている。このような現状を踏まえ、今後は、目的に特化してマーカー遺伝子を精選することによって、より少数のＤＮＡプローブを搭載した小サイズのＤＮＡチップを用いる実験系に移行していくことが予想される。
【０００４】
この点につき、本発明者は、ヒト肺がんの４病態の特定のために精選された８０のマーカー遺伝子由来のＤＮＡプローブを搭載した、わずか数ｍｍ角大きさのＤＮＡチップについて、特願２００７−２３４３６３号（特許文献１）として既に出願している。特許文献１が開示するミニＤＮＡチップは、その用途をヒト肺がんの４病態の特定に特化したものであり、データ標準化のための正常細胞で高発現の遺伝子等を含めても、総数でわずか１００程度のオリゴヌクレオチドからなるＤＮＡプローブ・セットによって、ヒト肺がんの４病態を正確に特定することに成功している。このような所定の目的に特化されたミニＤＮＡチップの開発は、より小型化された蛍光測定系の採用を可能にし、より安価な分子診断システムの可能性を示唆にするものであり、その解析時間の短縮化も相俟って、ＤＮＡチップを用いた分子診断法のさらなる普及を期待させるものである。
【０００５】
しかしながら、現在、普及している遺伝子解析の自動化システムは、既存の標準的なサイズのＤＮＡチップ（たとえば、２５ｍｍ×７５ｍｍ）を前提に設計されているため、本発明者が開発した数ｍｍ角のミニＤＮＡチップをそのまま既存のシステムに適用することができなかった。そのため、本発明者は、ミニチューブ等を用い、ミニＤＮＡチップの一つずつについて、手作業でハイブリダイズから洗浄、乾燥の工程までを行なっていた。しかしながら、このような手作業においては、各工程の度に、極小のミニＤＮＡチップをピンセットで摘んでハンドリングする必要があり、どのように注意深く作業しても、ピンセットで基板表面を傷つけたり、落としたりすることが避けられなかった。
【特許文献１】特願２００７−２３４３６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、本発明は、数ｍｍ角のミニＤＮＡチップを既存の遺伝子解析自動化システムに導入するにあたり、ミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するためのＤＮＡチップホルダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するための構成につき鋭意検討した結果、わずか数ｍｍ角のシリコン基板を簡便且つ確実に保持することができる新規なＤＮＡチップホルダーの構成を見出し、本発明に至ったのである。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、一辺が数ｍｍの四角形形状を有するＤＮＡチップを収容するためのＤＮＡチップホルダーであって、前記ＤＮＡチップの少なくとも２辺に当接する凹部を備えるホルダー本体と、前記ホルダー本体に嵌合する、切り欠き部を備える押え部材とを含み、前記凹部と前記切り欠き部とによって、前記ＤＮＡチップを収容可能な収容空間が画成されることを特徴とするＤＮＡチップホルダーが提供される。本発明においては、前記押え部材を、前記ホルダー本体にねじによって締結することができ、前記押え部材が前記ホルダー本体に締結される際に、前記押え部材と前記ホルダー本体の前記凹部の壁面の間に隙間が確保されるようにすることができる。さらに、本発明においては、前記ホルダー本体の表面にスペーサを突設することができ、さらに加えて、前記収容空間に連結する排水溝を備えることができる。
【０００９】
また、本発明によれば、上述したＤＮＡチップホルダーを嵌入するための凹部を備えるハイブリチャンバー・アダプターであって、前記凹部が、前記ＤＮＡチップホルダーが嵌入された後に、ハイブリ液を充填するための空間が確保されるように形成されている、ハイブリチャンバー・アダプターが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明によれば、ミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するための新規なＤＮＡチップホルダーが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下、参照する図面においては、共通する要素については同じ符号を用い、その説明を適宜省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態であるＤＮＡチップホルダー１０の概略図を示す。本実施形態のＤＮＡチップホルダー１０は、一辺が数ｍｍの四角形形状を有するシリコン基板１２に約１００のオリゴヌクレオチドからなるＤＮＡプローブ・セット１４が搭載されてなるミニＤＮＡチップ１６を収容するためのホルダーとして構成されるものであり、数十ミリ矩形の大きさを有する板状のホルダー本体１８と、押え部材２０とを含んで構成されており、押え部材２０がホルダー本体１８に形成された凹部に嵌合することによって、ミニＤＮＡチップ１６を収容するための収容空間２２が形成されている。
【００１３】
図２は、本実施形態のＤＮＡチップホルダー１０の上面図と断面図を併せて示す。ホルダー本体１８には、ミニＤＮＡチップ１６の厚み以上の深さを有する凹部２４が形成されており、凹部２４には板状の押え部材２０が嵌合され、ねじ２６によって締結されるように構成されている。押え部材２０は、その表面積が凹部２４の開口面積よりも若干小さくなるように形成されており、押え部材２０がホルダー本体１８にねじ２６によって締結される際に、隙間ｇが確保されるように構成されている。
【００１４】
また、凹部２４の一角２４ｃは、ミニＤＮＡチップ１６の少なくとも２辺に対して安定して当接するように、ミニＤＮＡチップ１６の形状に合わせて、その壁面が形成されている。さらに、押え部材２０は、ミニＤＮＡチップ１６の形状（四角形形状）に合致した形状をもって形成された四角形形状の切り欠き部２８を備えており、押え部材２０がホルダー本体１８の凹部２４に嵌合することによって、凹部２４の一角２４の壁面と切り欠き部２８とが、ミニＤＮＡチップ１６を収容可能な収容空間２２を画成している。ここで、本実施形態においては、収容空間２２の開口面積がミニＤＮＡチップ１６の表面積よりも若干大きくなるように形成されており、ミニＤＮＡチップ１６を収容空間２２に緩く嵌合することができるため、その取付け、取外しが容易になっている。本実施形態においては、収容空間２２の開口面積を、数ミリ四方にすることができ、好ましくは、２×２ｍｍ〜５×５ｍｍとすることができる。
【００１５】
次に、本実施形態のＤＮＡチップホルダー１０がミニＤＮＡチップ１６を保持する機構について、図３を参照して説明する。本実施形態のＤＮＡチップホルダー１０は、その使用に際して、まず、図３（ａ）に示すように、収容空間２２にミニＤＮＡチップ１６を緩く嵌合したのち、ねじ２６を円弧矢印の方向に回して締め付ける。
【００１６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線で囲んだ部分を拡大して示す。上述したように、ねじ２６を円弧矢印の方向に回して締め付けていく過程で、押え部材２０とホルダー本体１８との間に隙間ｇが形成されているため、締結の最終的な段階において、押え部材２０がねじ２６の回転方向と同じ方向に若干回動する。この作用により、ミニＤＮＡチップ１６の側面が押え部材２０の切り欠き部２８の壁面によって押圧され、その結果、ミニＤＮＡチップ１６が収容空間２２内に保持される。上述したように、本実施形態のＤＮＡチップホルダー１０によれば、ミニＤＮＡチップ１６をホルダー本体１８に簡便にセットすることができ、さらに、ＤＮＡプローブが搭載される表面に一切接触することなく、ミニＤＮＡチップ１６を確実に収容空間２２内に保持することができる。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施形態であるＤＮＡチップホルダー３０を示す。ＤＮＡチップホルダー３０は、図２について上述したＤＮＡチップホルダー１０のホルダー本体１８の四隅にスペーサ３２を突設して構成したものである。本発明のＤＮＡチップホルダーは、ハイブリダイズ工程において、ハイブリチャンバー・アダプター３４に嵌入されたのち、その表面上にハイブリ液を充填し、上からガスケットスライド３６を置くことによってハイブリ液を封入する。その後、ハイブリチャンバーはハイブリロータにかけられるが、このとき、ＤＮＡチップホルダー３０がハイブリチャンバー・アダプター３４から浮いてしまう虞がある。そのような場合においても、スペーサ３２がガスケットスライド３６の内側のガラス面に当接することによって、ミニＤＮＡチップ１６の表面とガスケットスライド３６とが接触することが防止される。
【００１８】
図５は、本発明の第３実施形態であるＤＮＡチップホルダー４０を示す。ＤＮＡチップホルダー４０は、図２および図４について上述したＤＮＡチップホルダーの収容空間２２に連結する排水溝４２を付加して構成したものである。本発明のＤＮＡチップホルダーは、ハイブリダイズ工程の後、余剰のｃＤＮＡを除去するために、基板表面を洗浄するが、その際、排水溝４２が、ホルダー本体１８の凹部２４と押え部材２０の隙間や、ミニＤＮＡチップ１６と切り欠き部２８の間に残る液体の逃げ道として有効に機能するため、洗浄が確実に実施され、再現性の高い結果が担保される。また、ＤＮＡチップホルダーは、洗浄工程の後、スピンドライヤー等によって脱水されるが、その際にも、排水溝４２が水分の逃げ道として有効に機能することによって、乾燥を促進する。なお、排水溝４２の形状は、図５（ａ）に示した形状の他、図５（ｂ）に示すような形状を採用することもでき、その排水効率に鑑みて適宜設計することができる。
【００１９】
以上、本発明のＤＮＡチップホルダーについて説明してきたが、本発明のＤＮＡチップホルダーを構成する各要素の材質については、耐熱性および耐薬品性を備え、また、ハイブリダイズ液に化学的な影響を及ぼさない材料を採用することが好ましく、金属イオンやガスの溶出が少ない、耐熱・耐薬品性の合成樹脂材料を採用することが好ましい。本発明においては、上記材料として、たとえば、ポリ・エーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族ポリイミド、芳香族ポリエステル等を挙げることができる。
【００２０】
また、本発明のＤＮＡチップホルダーのサイズおよび外形形状については、ハンドリングが容易であって、適用する遺伝子解析自動化システムにおいて、スポッティングから、ハイブリダイズ、洗浄、乾燥、および蛍光測定に至る一連の工程に適用することのできる最適な大きさおよび形状を適宜設計することができる。
【００２１】
次に、本発明のＤＮＡチップホルダーを、既存の遺伝子解析自動化システムに適用する態様について、図６〜図１２を参照して、一連の工程ごとに説明する。
【００２２】
図６は、本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされるアレイヤーアダプター５０の上面図を示す。アレイヤーアダプター５０は、ＤＮＡチップホルダー１０がセットされる複数の凹部５２を備えており、各凹部５２に、シリコン基板１２が収容されたＤＮＡチップホルダー１０を一つずつセットした後、全てのＤＮＡチップホルダー１０についてアジャスタ５４を用いて正確に位置決めする。なお、アレイヤーアダプター５０の外形形状およびサイズは、適用する既存のＤＮＡマイクロアレイヤーの規格に合わせて設計されている。ＤＮＡチップホルダー１０がセットされたアレイヤーアダプター５０を既存のＤＮＡマイクロアレイヤーに導入し、ＤＮＡプローブのスポッティングを行なう。
【００２３】
図７は、本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされるハイブリチャンバー・アダプター６０を示す。ハイブリチャンバー・アダプター６０は、ＤＮＡチップホルダー１０を嵌入するための凹部６２を備えており、凹部６２は、ＤＮＡチップホルダー１０の形状およびサイズに合わせて形成されている。なお、ハイブリチャンバー・アダプター６０の外形形状およびサイズは、適用する既存のハイブリチャンバーの規格に合わせて設計されており、その大きさによって、２つまたはそれ以上の凹部６２を適宜形成することができる。上述した手順で作成されたミニＤＮＡチップ１６が収容されたＤＮＡチップホルダー１０は、ハイブリチャンバー・アダプター６０の凹部６２に嵌入され、ハイブリ液６６を充填された後、ガスケットスライド３６がその上に載置される。なお、この際、ガスケットスライド３６とＤＮＡチップの間にハイブリ液が入るだけでなく少量の気泡が生じるように空間的余裕が必要である。
【００２４】
その後、ハイブリチャンバー・アダプター６０は、図８に示すように、既存のハイブリチャンバー６８にセットされて封止される。図８に示されるように、ハイブリチャンバー・アダプター６０の凹部６２は、ＤＮＡチップホルダー１０が嵌入されたのちにガスケットスライド３６がその上に載置された状態で、ハイブリ液６６が封入される空間Ｓが確保されるように段状の凹部として形成されている。
【００２５】
次に、上述した手順で用意されたハイブリチャンバー６８は、図９に示すハイブリロータ７０にセットされ、ゆるやかに回転させられる。この過程で、ハイブリ液６６内の気泡が動くことによって、ハイブリ液６６が好適に循環し、均一なバイブリダイゼーションが促進される。
【００２６】
上述したバイブリダイゼーション工程終了後、ハイブリチャンバー６８からハイブリチャンバー・アダプター６０が取り外され、さらにハイブリチャンバー・アダプター６０からＤＮＡチップホルダー１０が取り出される。取り出されたＤＮＡチップホルダー１０は、図１０に示す、既存の自動洗浄機のステイ８０に取り付けられた洗浄用治具８２にセットされ、洗浄液８４に浸漬されることによって洗浄される。
【００２７】
その後、図１１に示すような、既存のスピンドライヤー（小型遠心機）の規格に合わせて設計された乾燥用アダプタ９０にＤＮＡチップホルダー１０をセットして、スピンドライヤーにかけて水滴を切り、ＤＮＡチップホルダー１０を十分に乾燥させる。
【００２８】
最後に、図１２に示すような既存の蛍光スキャナー装置１００の規格に合わせて設計されたスキャン用アダプタ１０２にＤＮＡチップホルダー１０をセットして、蛍光値を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上、説明したように、本発明によれば、ミニＤＮＡチップのハンドリング性を改善するための新規なＤＮＡチップホルダーが提供される。本発明によれば、所定の目的に特化したミニＤＮＡチップを用いる実験系を、既存の遺伝子解析自動化システムで実施することが可能になり、ＤＮＡチップを用いた分子診断法のさらなる発展が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態のＤＮＡチップホルダーの概略図。
【図２】本実施形態のＤＮＡチップホルダーの上面図と断面図。
【図３】ミニＤＮＡチップを保持する機構について説明するための概念図。
【図４】本発明の第２の実施形態であるＤＮＡチップホルダーを示す図。
【図５】本発明の第３実施形態であるＤＮＡチップホルダーを示す図。
【図６】本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされるアレイヤーアダプターの上面図。
【図７】本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされるハイブリチャンバー・アダプターを示す図。
【図８】ハイブリチャンバー・アダプターがハイブリチャンバーにセットされる図。
【図９】ハイブリチャンバーがハイブリロータにセットされた図。
【図１０】本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされる洗浄用治具を示す図。
【図１１】本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされる乾燥用アダプタを示す図。
【図１２】本発明のＤＮＡチップホルダーがセットされるスキャン用アダプタを示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ＤＮＡチップホルダー、１２…シリコン基板、１４…ＤＮＡプローブ・セット、１６…ミニＤＮＡチップ、１８…ホルダー本体、２０…押え部材、２２…収容空間、２４…凹部、２６…ねじ、２８…切り欠き部、３０…ＤＮＡチップホルダー、３２…スペーサ、３４…ハイブリチャンバー・アダプター、３６…ガスケットスライド、４０…ＤＮＡチップホルダー、４２…排水溝、５０…アレイヤーアダプター、５２…凹部、５４…アジャスタ、６０…ハイブリチャンバー・アダプター、６２…凹部、６６…ハイブリ液、６８…ハイブリチャンバー、７０…ハイブリロータ、８０…自動洗浄機のステイ、８２…洗浄用治具、８４…洗浄液、９０…乾燥用アダプタ、１００蛍光スキャナー装置、１０２…スキャン用アダプタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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