(57)【要約】【課題】高感度にターゲット高分子を検出できるマイクロアレイを提供する。【解決手段】  検出部位ごとに異なるターゲットＤＮＡに対応するプローブ鎖が固定されている。配列「Ａ」のターゲットＤＮＡ１に対応するプローブ鎖２を代表として示している。プローブ鎖２は、配列「Ａ」と相補的な配列「Ｘ」を繰り返した配列「ＸＸ・・・Ｘ」を有するＤＮＡ鎖であり、基板３に固定される。ターゲットＤＮＡ１に蛍光マーカ１１を付加してハイブリダイゼーションを行うと、ターゲットＤＮＡ１は、プローブ鎖２の配列「Ａ」の各部位に結合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子を前記プローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイにおいて、
同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子と相補的な同一の特定配列が当該プローブ鎖に沿って複数配置されていることを特徴とするマイクロアレイ。
【請求項２】
前記同一プローブ鎖中で、前記同一の特定配列が反復されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ。
【請求項３】
プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子を前記プローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイにおいて、
同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子中の互いに離れた複数部位とそれぞれ相補的な複数種類の特定配列が含まれていることを特徴とするマイクロアレイ。
【請求項４】
前記同一プローブ鎖中の前記特定配列の間にスペーサ配列を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロアレイ。
【請求項５】
前記ターゲット高分子は、核酸であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロアレイ。
【請求項６】
前記基材として基板、ビーズ、または網状の部材を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロアレイ。
【請求項７】
前記同一の特定配列が反復されているプローブ鎖は、ＬＡＮＰ法またはＲＣＡ法を用いて作成されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のマイクロアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子をプローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の異なる生体高分子の検出部位が高密度に集積されたマイクロアレイチップが開発されている。各検出部位には、ターゲットＤＮＡやターゲットＲＮＡなど、それぞれのターゲット高分子に相補的な配列のプローブ鎖が固定される。ターゲット高分子に蛍光マーカを付加した上でハイブリダイゼーションを行った後、検出部位ごとの蛍光発光を解析することによりターゲット高分子を検出できる。
【特許文献１】特開２０００−２３５０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなマイクロアレイチップでは、検出感度を増大させるために、ハイブリダイゼーションにより捕捉されるターゲット高分子数を増加させたいという要望がある。しかし、ＤＮＡはマイナスにチャージしており、近づきすぎると反発力が生じるために、プローブ鎖の固定密度には限界があり、検出部位における単位面積当たりのプローブ鎖の個数を限界値以上に増加させることはできない。また、プローブをデンドリマー化する方法もあるが、製造コストがかかりマイクロアレイチップが高価なものとなる。
【０００４】
また、プローブ鎖の本数を限界まで増やしたとしても、流体力学上、プローブ鎖が固定される基板の近傍ではハイブリダイゼーションが困難となるため、実際には、プローブ鎖の本数に比例して検出感度を高めることができないという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、高感度にターゲット高分子を検出できるマイクロアレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のマイクロアレイは、プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子を前記プローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイにおいて、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子と相補的な同一の特定配列が当該プローブ鎖に沿って複数配置されていることを特徴とする。
このマイクロアレイによれば、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子と相補的な同一の特定配列が当該プローブ鎖に沿って複数配置されているので、高感度にターゲット高分子を検出できる。
【０００７】
前記同一プローブ鎖中で、前記同一の特定配列が反復されていてもよい。
【０００８】
本発明のマイクロアレイは、プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子を前記プローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイにおいて、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子中の互いに離れた複数部位とそれぞれ相補的な複数種類の特定配列が含まれていることを特徴とする。
このマイクロアレイによれば、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子中の互いに離れた複数部位とそれぞれ相補的な複数種類の特定配列が含まれているので、高感度にターゲット高分子を検出できる。
【０００９】
前記同一プローブ鎖中の前記特定配列の間にスペーサ配列を設けてもよい。
【００１０】
前記ターゲット高分子は、核酸であってもよい。
【００１１】
前記基材として基板、ビーズ、または網状の部材を用いてもよい。
【００１２】
前記同一の特定配列が反復されているプローブ鎖は、ＬＡＮＰ法またはＲＣＡ法を用いて作成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロアレイによれば、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子と相補的な同一の特定配列が当該プローブ鎖に沿って複数配置されているので、高感度にターゲット高分子を検出できる。
【００１４】
本発明のマイクロアレイによれば、同一プローブ鎖中に、特定のターゲット高分子中の互いに離れた複数部位とそれぞれ相補的な複数種類の特定配列が含まれているので、高感度にターゲット高分子を検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図２を参照して、本発明によるマイクロアレイの実施形態について説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、一実施形態のマイクロアレイにおけるプローブ鎖中の配列を示す図である。
【００１７】
このマイクロアレイでは、検出部位ごとに異なるターゲットＤＮＡに対応するプローブ鎖が固定されている。図１（ａ）は、配列「Ａ」のターゲットＤＮＡ１に対応するプローブ鎖２を代表として示している。図１（ａ）に示すように、プローブ鎖２は、配列「Ａ」と相補的な配列「Ｘ」を繰り返した配列「ＸＸ・・・Ｘ」を有するＤＮＡ鎖であり、基板３に固定される。本実施形態のマイクロアレイでは、個々のターゲットＤＮＡに対応するプローブ鎖が、該当する検出部位に固定されている。個々のターゲットＤＮＡを検出する検出部位に同一のプローブ鎖を複数固定してもよいし、１箇所の検出部位ごとに１本のプローブ鎖を対応させてもよい。
【００１８】
プローブ鎖の作成方法としては、一般的なオリゴ合成法のほか、ＬＡＭＰ法（Loop-Mediated Isothermal Amplification）、ＲＣＡ法（Rolling Circle Amplification）を用いることで、長い配列の繰り返し構造を効率的に作成することができる。
【００１９】
ターゲットＤＮＡ１に蛍光マーカ１１を付加してハイブリダイゼーションを行うと、図１（ｂ）に示すように、ターゲットＤＮＡ１は、プローブ鎖２の配列「Ａ」の各部位に結合する。なお、蛍光マーカの付加とハイブリダイゼーションの処理の前後は任意に選択できる。
【００２０】
本実施形態のマイクロアレイでは、ターゲットＤＮＡ１は、プローブ鎖２の配列「Ａ」のどこに対してもハイブリダイゼーション可能なため、１本のプローブ鎖２に対し、多数のターゲットＤＮＡ１を結合させることができる。したがって、基板３の単位面積当たりの蛍光発光を増大させ、ターゲットＤＮＡ１の検出感度を高めることができる。
【００２１】
本実施形態のマイクロアレイでは、基板３と垂直方向にプローブ鎖２を伸ばしているため、ハイブリダイゼーション時の結合部位を３次元的に配置することができ、プローブ鎖２の面密度の制限にも拘わらず、プローブ鎖２に結合するターゲット高分子１の数を増加させることができる。また、プローブ鎖２の全体をハイブリダイゼーションのために有効に利用できる。
【００２２】
また、同一配列の繰り返しにより、プローブ鎖２を長くすることができるため、基板３から離れた部位へのハイブリダイゼーションが可能となり、流体力学上、ハイブリダイゼーション効率が向上する。このためハイブリダイゼーション時の攪拌作業も容易となる。
【００２３】
図１（ｃ）は、スペーサ配列を設けた例を示す図である。図１（ｃ）に示すプローブ鎖２１では、配列「Ａ」の間にスペーサ配列「ｓ」が挿入されており、配列「ＡｓＡｓ・・・Ａｓ」を有するＤＮＡ鎖とされている。この場合には、プローブ鎖２１の隣り合った配列「Ａ」に結合したターゲットＤＮＡ１同士がスペーサ配列「ｓ」によって引き離されるため、相互の干渉を低減できる。このためハイブリダイゼーションの精度を向上させることができる。
【００２４】
次に、１つの遺伝子中の複数の部位に対応する配列を１本のプローブ鎖に含めるようにしてもよい。
【００２５】
図２（ａ）には、１つの遺伝子中に、配列「ａ」、配列「ｂ」および配列「ｃ」をとる３つの異なる部位がある例が示されている。一方、図２（ｂ）に示すプローブ鎖２２では、配列「ａ」と相補的な配列「ｘ」、配列「ｂ」と相補的な配列「ｙ」、および配列「ｃ」と相補的な配列「ｚ」が繰り返されて配置されている。
【００２６】
図２（ｃ）に示すように、ハイブリダイゼーションにより、配列「ａ」の部位には配列「ｘ」が、配列「ｂ」の部位には配列「ｙ」が、配列「ｃ」の部位には配列「ｚ」が、それぞれ結合するため、処理中に切断され断片化した遺伝子（図２（ａ））を効率的に検出できる。複数部位の選択に際して、１つの遺伝子中で互いに離れた部位の配列を選択することが有効である。例えば、３端末に近い部位と、５端末に近い部位とを選択することができる。このような場合、蛍光試薬は、ｄＣＴＰなどランダムに挿入されるものを用いる。
【００２７】
図２（ｃ）に示すように、所定の配列の繰り返し構造を採ることにより、図１（ａ）の場合と同様、ハイブリダイゼーション時の結合部位を３次元的に配置することができ、プローブ鎖２２に結合するターゲット高分子の数を増加させることができる。また、プローブ鎖２２の全体をハイブリダイゼーションのために有効に利用できる。さらに、同一配列の繰り返しにより、プローブ鎖２２を長くすることができるため、ハイブリダイゼーション効率が向上する。
【００２８】
図２（ｄ）に示すように、１つの遺伝子中の複数の配列を１本のプローブ鎖に含める代わりに、当該遺伝子を検出する検出部位（スポット）に固定されたプローブ鎖群の中に、これらの配列を取り込むようにしてもよい。図２（ｄ）の例では、配列「ｘ」の繰り返し構造を有するプローブ鎖２３と、配列「ｙ」の繰り返し構造を有するプローブ鎖２４と、配列「ｚ」の繰り返し構造を有するプローブ鎖２５と、を検出部位３１に固定している。これにより、検出部位３１全体で、当該遺伝子（図２（ａ））を検出することができる。
【００２９】
図２（ｄ）の例においても、所定の配列の繰り返し構造を採ることにより、ハイブリダイゼーション時の結合部位を３次元的に配置することができ、プローブ鎖２３〜２５に結合するターゲット高分子の数を増加させることができる。また、プローブ鎖２３〜２５の全体をハイブリダイゼーションのために有効に利用できる。さらに、同一配列の繰り返しにより、プローブ鎖２３〜２５を長くすることができるため、ハイブリダイゼーション効率が向上する。
【００３０】
上記実施形態では、プローブ鎖を固定する基材として基板を用いる例を示したが、基材としてビーズ、網状の部材、その他の任意の形態の基材を用いることができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、ターゲット高分子としてＤＮＡを例示したが、ターゲット高分子は、任意の生体高分子を含んでおり、例えば、核酸であってもよい。
【００３２】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プローブ鎖を基材に固定し、相補配列を有するターゲット高分子を前記プローブ鎖に結合させることで、当該ターゲット高分子を検出するマイクロアレイに対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のマイクロアレイを示す図であり、（ａ）は、一実施形態のマイクロアレイにおけるプローブ鎖中の配列を示す図、（ｂ）は、ハイブリダイゼーションを行った後の状態を示す図、（ｃ）は、スペーサ配列を設けた例を示す図。
【図２】別実施形態のマイクロアレイを示す図であり、（ａ）は、１つの遺伝子中の配列を示す図、（ｂ）はプローブ鎖の構造を示す図、（ｃ）は、ハイブリダイゼーション後の状態を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１      ターゲットＤＮＡ（ターゲット高分子）
２      プローブ鎖
３      基板（基材）
【図１】
2009103552.tif 000003
【図２】
2009103552.tif 000004