JP2001165840A - 遺伝子解析方法及び装置 - Google Patents
遺伝子解析方法及び装置Info
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- JP2001165840A JP2001165840A JP34751399A JP34751399A JP2001165840A JP 2001165840 A JP2001165840 A JP 2001165840A JP 34751399 A JP34751399 A JP 34751399A JP 34751399 A JP34751399 A JP 34751399A JP 2001165840 A JP2001165840 A JP 2001165840A
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- JP
- Japan
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- dna
- gene analysis
- measured
- dna strand
- probe
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 迅速かつ、効率よく、高精度に遺伝子地図を
解析する手法を提供する。 【解決手段】 測定対象ＤＮＡ鎖１およびプローブ分子
２を用い、すくなくとも、ＤＮＡ特異結合操作、固定・
伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解析方法
などの遺伝子解析方法を考案し、ここで用いる探針と
して、近接場光学顕微鏡用プローブまたは原子間力顕微
鏡用プローブまたはトンネル顕微鏡用プローブを用い、
また、伸張操作として、光ピンセット法等を用いること
で、分解能と精度の高い遺伝子配列の解析を実現可能に
した。
解析する手法を提供する。 【解決手段】 測定対象ＤＮＡ鎖１およびプローブ分子
２を用い、すくなくとも、ＤＮＡ特異結合操作、固定・
伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解析方法
などの遺伝子解析方法を考案し、ここで用いる探針と
して、近接場光学顕微鏡用プローブまたは原子間力顕微
鏡用プローブまたはトンネル顕微鏡用プローブを用い、
また、伸張操作として、光ピンセット法等を用いること
で、分解能と精度の高い遺伝子配列の解析を実現可能に
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子の配列情報
を解析する方法、および、そのための装置に関する。
を解析する方法、および、そのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、遺伝子配列を解析する方法として
は、クローニングしたＤＮＡ鎖を制限酵素によって切断
し、数１００ｂｐ程度にしたうえで、さらに酵素によっ
て切断し、電気泳動によって、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃそれぞれ
の塩基についての電気泳動パターンを求め塩基配列を解
析する方法が広く用いられている。
は、クローニングしたＤＮＡ鎖を制限酵素によって切断
し、数１００ｂｐ程度にしたうえで、さらに酵素によっ
て切断し、電気泳動によって、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃそれぞれ
の塩基についての電気泳動パターンを求め塩基配列を解
析する方法が広く用いられている。
【０００３】また、最近では、数多くの既知の配列のオ
リゴヌクレオチドやｃＤＮＡなどを基板上に固定し、ク
ローニングした試料ＤＮＡを反応させ、特異吸着の起き
たことを検知することで、試料ＤＮＡ中に存在する塩基
配列を推測するＤＮＡチップと呼ばれる方法も開発され
ている。この他、ＤＮＡを解析する技術としては、Fluo
rescence in situ Hybridization 法によって、試料Ｄ
ＮＡに対してプローブＤＮＡが、ハイブリダイズした状
態を蛍光顕微鏡で観察することが、Holmes-Davisら［Tr
ends in Plant Science3(1999)91］によって試みられて
いる。
リゴヌクレオチドやｃＤＮＡなどを基板上に固定し、ク
ローニングした試料ＤＮＡを反応させ、特異吸着の起き
たことを検知することで、試料ＤＮＡ中に存在する塩基
配列を推測するＤＮＡチップと呼ばれる方法も開発され
ている。この他、ＤＮＡを解析する技術としては、Fluo
rescence in situ Hybridization 法によって、試料Ｄ
ＮＡに対してプローブＤＮＡが、ハイブリダイズした状
態を蛍光顕微鏡で観察することが、Holmes-Davisら［Tr
ends in Plant Science3(1999)91］によって試みられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電気泳動法による遺伝
子解析およびＤＮＡチップによる遺伝子解析法における
問題点としては、解析操作の複雑さが挙げられる。すな
わち、この方法によると、制限酵素で細かく断片化され
たＤＮＡの配列をいくつもの工程をへて解析し、さら
に、それらの情報をつなぎ合わせる、という作業を行う
必要がある。
子解析およびＤＮＡチップによる遺伝子解析法における
問題点としては、解析操作の複雑さが挙げられる。すな
わち、この方法によると、制限酵素で細かく断片化され
たＤＮＡの配列をいくつもの工程をへて解析し、さら
に、それらの情報をつなぎ合わせる、という作業を行う
必要がある。
【０００５】これは、試料ＤＮＡの準備に手間がかか
り、損傷ＤＮＡなどのクローニングのできないＤＮＡ試
料の解析には適用できないという問題がある。また、解
析が複雑になる点も問題としてあげられる。これに対し
て、Fluorescence in situ Hybridization 法は、断片
化していないＤＮＡ試料の配列情報を解析する方法とし
て、工程も少なく、情報をつなぎ合わせる操作も不要
で、きわめて有効な方法である。しかし、これまでの蛍
光顕微鏡による観察法では、分解能がせいぜい５００ｎ
ｍ程度であり、１．５ｋｂｐ程度の分解能でしか解析が
できないという課題を有している。
り、損傷ＤＮＡなどのクローニングのできないＤＮＡ試
料の解析には適用できないという問題がある。また、解
析が複雑になる点も問題としてあげられる。これに対し
て、Fluorescence in situ Hybridization 法は、断片
化していないＤＮＡ試料の配列情報を解析する方法とし
て、工程も少なく、情報をつなぎ合わせる操作も不要
で、きわめて有効な方法である。しかし、これまでの蛍
光顕微鏡による観察法では、分解能がせいぜい５００ｎ
ｍ程度であり、１．５ｋｂｐ程度の分解能でしか解析が
できないという課題を有している。
【０００６】遺伝子地図の解析は、遺伝子操作技術にお
いて、その対象となる遺伝子部位を特定するという点で
きわめて重要な部分を占める。したがって、迅速かつ、
効率よく、高精度に遺伝子地図を解析する手法の開発
が、強く望まれている。
いて、その対象となる遺伝子部位を特定するという点で
きわめて重要な部分を占める。したがって、迅速かつ、
効率よく、高精度に遺伝子地図を解析する手法の開発
が、強く望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記Fluorescence in si
tu Hybridization 法の課題を解決する方法として、測
定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺伝子配列の位置を求
める方法において、測定対象ＤＮＡ鎖およびプローブ分
子を用い、すくなくとも、ＤＮＡ特異結合操作、固定・
伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解析方法
、および、すくなくとも、ＤＮＡ固定操作、特異結合
操作、伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解
析方法、および、すくなくとも、ＤＮＡ固定・伸張操
作、特異結合操作、探針による検出操作からなる遺伝子
解析方法を考案し、ここで用いる探針として、近接場光
学顕微鏡用プローブまたは原子間力顕微鏡用プローブま
たはトンネル顕微鏡用プローブを用い、また、伸張操作
として、光ピンセット法等を用いることで、分解能と精
度の高い遺伝子配列の解析を実現可能にした。
tu Hybridization 法の課題を解決する方法として、測
定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺伝子配列の位置を求
める方法において、測定対象ＤＮＡ鎖およびプローブ分
子を用い、すくなくとも、ＤＮＡ特異結合操作、固定・
伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解析方法
、および、すくなくとも、ＤＮＡ固定操作、特異結合
操作、伸張操作、探針による検出操作からなる遺伝子解
析方法、および、すくなくとも、ＤＮＡ固定・伸張操
作、特異結合操作、探針による検出操作からなる遺伝子
解析方法を考案し、ここで用いる探針として、近接場光
学顕微鏡用プローブまたは原子間力顕微鏡用プローブま
たはトンネル顕微鏡用プローブを用い、また、伸張操作
として、光ピンセット法等を用いることで、分解能と精
度の高い遺伝子配列の解析を実現可能にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。図１から３は、本発明の遺伝
子解析方法の基本的な手順を示すものである。それぞ
れ、測定対象ＤＮＡ鎖１、プローブ分子２、基板３、探
針４に対して、図１においては、測定対象ＤＮＡ鎖１と
プローブ分子２とのＤＮＡ特異結合操作（図１ｂ）、測
定対象ＤＮＡ鎖１の基板３への固定操作（図１ｃ）、測
定対象ＤＮＡ鎖１の伸張操作（図１ｄ）、探針４による
検出操作（図１ｅ）による解析手順を示している。図２
においては、ＤＮＡ固定操作（図２ｂ）、特異結合操作
（図２ｃ）、伸張操作（図２ｄ）、探針による検出操作
（図２ｅ）による解析手順を示している。図３において
は、ＤＮＡ固定・伸張操作操作（図３ｂ）、特異結合操
作（図３ｃ）、探針による検出操作（図３ｄ）による解
析手順を示している。これらの解析手順は、各操作にお
いて使用する手法に応じて選択することができる。
て図面を参照し説明する。図１から３は、本発明の遺伝
子解析方法の基本的な手順を示すものである。それぞ
れ、測定対象ＤＮＡ鎖１、プローブ分子２、基板３、探
針４に対して、図１においては、測定対象ＤＮＡ鎖１と
プローブ分子２とのＤＮＡ特異結合操作（図１ｂ）、測
定対象ＤＮＡ鎖１の基板３への固定操作（図１ｃ）、測
定対象ＤＮＡ鎖１の伸張操作（図１ｄ）、探針４による
検出操作（図１ｅ）による解析手順を示している。図２
においては、ＤＮＡ固定操作（図２ｂ）、特異結合操作
（図２ｃ）、伸張操作（図２ｄ）、探針による検出操作
（図２ｅ）による解析手順を示している。図３において
は、ＤＮＡ固定・伸張操作操作（図３ｂ）、特異結合操
作（図３ｃ）、探針による検出操作（図３ｄ）による解
析手順を示している。これらの解析手順は、各操作にお
いて使用する手法に応じて選択することができる。
【０００９】本手法の探針による検出操作によって、高
い分解能で、遺伝子配列情報の解析を行うことが可能に
なる。この探針としては、近接場光学顕微鏡の探針、原
子間力顕微鏡の探針、トンネル顕微鏡の探針を用いるこ
とができる。この探針によって、２次元的な形状情報の
他、近接場光学顕微鏡による２次元的な蛍光情報、電気
化学・原子間力顕微鏡による電解電流、表面電位・原子
間力顕微鏡による表面電位、トンネル顕微鏡による電子
励起発光を検出することができ、多元的な情報によっ
て、測定対象ＤＮＡ鎖上のブローブ分子の位置を同定す
ることができる。
い分解能で、遺伝子配列情報の解析を行うことが可能に
なる。この探針としては、近接場光学顕微鏡の探針、原
子間力顕微鏡の探針、トンネル顕微鏡の探針を用いるこ
とができる。この探針によって、２次元的な形状情報の
他、近接場光学顕微鏡による２次元的な蛍光情報、電気
化学・原子間力顕微鏡による電解電流、表面電位・原子
間力顕微鏡による表面電位、トンネル顕微鏡による電子
励起発光を検出することができ、多元的な情報によっ
て、測定対象ＤＮＡ鎖上のブローブ分子の位置を同定す
ることができる。
【００１０】測定対象ＤＮＡ鎖としては、本手法を用い
ることで、１ｋｂｐ以上のＤＮＡ鎖を対象とすることが
できる。また、染色体中のＤＮＡ鎖を測定対象とするこ
ともできる。さらに、損傷ＤＮＡをそのまま解析するこ
とも可能である。この他にも、プラスミド、人工染色体
（ＢＡＣ、ＹＡＣなど）、ガン細胞中の遺伝子などにも
適用可能である。特に、特定の限られた１つのＤＮＡを
対象にできること、個々の細胞内のＤＮＡを対象にでき
ることは、大きな特徴といえる。
ることで、１ｋｂｐ以上のＤＮＡ鎖を対象とすることが
できる。また、染色体中のＤＮＡ鎖を測定対象とするこ
ともできる。さらに、損傷ＤＮＡをそのまま解析するこ
とも可能である。この他にも、プラスミド、人工染色体
（ＢＡＣ、ＹＡＣなど）、ガン細胞中の遺伝子などにも
適用可能である。特に、特定の限られた１つのＤＮＡを
対象にできること、個々の細胞内のＤＮＡを対象にでき
ることは、大きな特徴といえる。
【００１１】プローブ分子としては、ＲＮＡ、ｃＤＮ
Ａ、オリゴヌクレオチドなど、ＤＮＡの対応する配列に
特異的に結合する分子を用いることができる。このプロ
ーブ分子を標識しておくことで、形状情報以外の相補的
な配列情報を獲得できる。この標識には、蛍光物質、酵
素などを用いることができる。ここで、蛍光物質として
は、ＧＦＰ(Green Fluorescence Protein)、cameleon
（カルシウム指示タンパク質試薬）などの蛍光タンパク
質を用いることもできる。これらの標識物質は、複数種
類のプローブ分子を用いる場合には、それに応じて、複
数種類用いることで、それぞれのプローブ分子の識別が
できる。これによって、一つのＤＮＡ鎖上に複数のプロ
ーブ分子が結合した場合でも、それぞれを識別すること
ができる。また、酵素としては、酸化還元酵素を用いる
ことで、酵素反応生成物を検出し、位置検出を行うこと
もできる。この他、抗体を用いることも可能である。遺
伝子導入のチェックを行おうとする場合には、プロモー
タ領域に特異的に結合する転写因子、制限酵素などのタ
ンパク質をプローブ分子として用いることもできる。さ
らに、標識物質として金コロイドを用いることもでき、
この場合は、形状像から、位置の検出を行うことができ
る。一方、ＤＮＡ鎖中にインターカレートとする蛍光物
質によって、２本鎖部分を特異的に染色することもでき
る。
Ａ、オリゴヌクレオチドなど、ＤＮＡの対応する配列に
特異的に結合する分子を用いることができる。このプロ
ーブ分子を標識しておくことで、形状情報以外の相補的
な配列情報を獲得できる。この標識には、蛍光物質、酵
素などを用いることができる。ここで、蛍光物質として
は、ＧＦＰ(Green Fluorescence Protein)、cameleon
（カルシウム指示タンパク質試薬）などの蛍光タンパク
質を用いることもできる。これらの標識物質は、複数種
類のプローブ分子を用いる場合には、それに応じて、複
数種類用いることで、それぞれのプローブ分子の識別が
できる。これによって、一つのＤＮＡ鎖上に複数のプロ
ーブ分子が結合した場合でも、それぞれを識別すること
ができる。また、酵素としては、酸化還元酵素を用いる
ことで、酵素反応生成物を検出し、位置検出を行うこと
もできる。この他、抗体を用いることも可能である。遺
伝子導入のチェックを行おうとする場合には、プロモー
タ領域に特異的に結合する転写因子、制限酵素などのタ
ンパク質をプローブ分子として用いることもできる。さ
らに、標識物質として金コロイドを用いることもでき、
この場合は、形状像から、位置の検出を行うことができ
る。一方、ＤＮＡ鎖中にインターカレートとする蛍光物
質によって、２本鎖部分を特異的に染色することもでき
る。
【００１２】次に、ＤＮＡ鎖の固定操作としては、図４
に示すように、基板表面に対して、ＤＮＡ鎖全体を吸着
させたり、図５に示すように、ＤＮＡ鎖の末端（固定端
５）を結合させたりすることができる。あるいは、ＤＮ
Ａ鎖の片端あるいは両端にビーズを結合させ、このビー
ズの位置を固定することによって、固定を行うこともで
きる。図６ａは、両端にビーズ６を固定した例、図６ｂ
は、片端にビーズを固定し、もう一つの端は、基板上に
固定した例である。
に示すように、基板表面に対して、ＤＮＡ鎖全体を吸着
させたり、図５に示すように、ＤＮＡ鎖の末端（固定端
５）を結合させたりすることができる。あるいは、ＤＮ
Ａ鎖の片端あるいは両端にビーズを結合させ、このビー
ズの位置を固定することによって、固定を行うこともで
きる。図６ａは、両端にビーズ６を固定した例、図６ｂ
は、片端にビーズを固定し、もう一つの端は、基板上に
固定した例である。
【００１３】固定操作において、ＤＮＡ鎖全体を吸着さ
せる場合には、基板として、疎水性表面を有する基板を
用いることができる。また、親水性基板の場合には、マ
グネシウムイオンなどの２価カチオンを吸着させること
で、ＤＮＡ鎖を固定させることもできる。この他、基板
表面を化学修飾することで、種々の官能基を結合させ、
ＤＮＡの吸着能を高めることもできる。
せる場合には、基板として、疎水性表面を有する基板を
用いることができる。また、親水性基板の場合には、マ
グネシウムイオンなどの２価カチオンを吸着させること
で、ＤＮＡ鎖を固定させることもできる。この他、基板
表面を化学修飾することで、種々の官能基を結合させ、
ＤＮＡの吸着能を高めることもできる。
【００１４】ＤＮＡ鎖の末端を結合させる場合には、Ｄ
ＮＡ末端にチオール基を修飾することによって、金薄膜
または粒子を有する基板上に固定することもできる。ま
た、基板上の薄膜または粒子にアビチンが固定された基
板を用い、ビオチンを末端に修飾したＤＮＡ鎖を固定し
て使用することもできる。なお、このようなＤＮＡの末
端修飾は、ターミナルトランスフェラーゼを用いること
で、処理することができる。
ＮＡ末端にチオール基を修飾することによって、金薄膜
または粒子を有する基板上に固定することもできる。ま
た、基板上の薄膜または粒子にアビチンが固定された基
板を用い、ビオチンを末端に修飾したＤＮＡ鎖を固定し
て使用することもできる。なお、このようなＤＮＡの末
端修飾は、ターミナルトランスフェラーゼを用いること
で、処理することができる。
【００１５】ＤＮＡ鎖の固定後には、必要に応じて非特
異吸着のブロック操作として、基板に親和性を持ち、測
定対象ＤＮＡ鎖とプローブ分子には、特異結合性を示さ
ない分子を反応させることによって、プローブ分子が、
基板上に非特異的に結合するのを防ぐことができる。Ｄ
ＮＡ鎖の伸延には、特表平９−５０９０５７に開示され
ているような、メニスカスの移動を用いることもでき
る。この場合、ＤＮＡ水溶液の蒸発に伴う水流や、傾斜
あるいは吸引に伴って起こるＤＮＡ水溶液の水流、ある
いは、ブロアーによる気体の吹きつけによって生じる水
流を用いることができる。また、ＤＮＡが、電場の印加
によって、まっすぐにのびることを利用して、電場印加
によって、伸延することもできる。ＤＮＡ鎖の片端ある
いは両端にビーズを結合させた場合には、光ピンセット
によって、ビーズを移動させることで、ＤＮＡ鎖を伸延
させることができる。
異吸着のブロック操作として、基板に親和性を持ち、測
定対象ＤＮＡ鎖とプローブ分子には、特異結合性を示さ
ない分子を反応させることによって、プローブ分子が、
基板上に非特異的に結合するのを防ぐことができる。Ｄ
ＮＡ鎖の伸延には、特表平９−５０９０５７に開示され
ているような、メニスカスの移動を用いることもでき
る。この場合、ＤＮＡ水溶液の蒸発に伴う水流や、傾斜
あるいは吸引に伴って起こるＤＮＡ水溶液の水流、ある
いは、ブロアーによる気体の吹きつけによって生じる水
流を用いることができる。また、ＤＮＡが、電場の印加
によって、まっすぐにのびることを利用して、電場印加
によって、伸延することもできる。ＤＮＡ鎖の片端ある
いは両端にビーズを結合させた場合には、光ピンセット
によって、ビーズを移動させることで、ＤＮＡ鎖を伸延
させることができる。
【００１６】マイクロマニピュレータを用いることで、
伸延させることもできる。図７は、この例を示したもの
で、マイクロマニピュレータ先端部７にＤＮＡ鎖を結合
し（図７ｃ）、続いて、マイクロマニピュレータ先端部
を移動することによって（図７ｄ）、ＤＮＡ鎖を伸延さ
せることができる。解析対象となるＤＮＡとしては、染
色体、人工染色体、***、あるいは、花粉の一部を構成
しているＤＮＡ、および、ベクターも解析対象となる。
染色体などを測定対象とする場合には、特定の酵素（ト
リプシンなど）を用いることで、染色体の一部の構造を
弛緩させ、ＤＮＡ鎖を伸延させることができる。この
他、染色体に関しては、界面活性剤、超音波、遠心力、
酸（酢酸など）、温度上昇などを構造弛緩および伸延操
作に利用することができる。
伸延させることもできる。図７は、この例を示したもの
で、マイクロマニピュレータ先端部７にＤＮＡ鎖を結合
し（図７ｃ）、続いて、マイクロマニピュレータ先端部
を移動することによって（図７ｄ）、ＤＮＡ鎖を伸延さ
せることができる。解析対象となるＤＮＡとしては、染
色体、人工染色体、***、あるいは、花粉の一部を構成
しているＤＮＡ、および、ベクターも解析対象となる。
染色体などを測定対象とする場合には、特定の酵素（ト
リプシンなど）を用いることで、染色体の一部の構造を
弛緩させ、ＤＮＡ鎖を伸延させることができる。この
他、染色体に関しては、界面活性剤、超音波、遠心力、
酸（酢酸など）、温度上昇などを構造弛緩および伸延操
作に利用することができる。
【００１７】検出操作において、一定領域の走査による
測定対象ＤＮＡ鎖の位置検出、ＤＮＡ鎖に沿った検出用
走査の手順によって検出を行うことも可能であり、これ
によって、効率の良い測定が可能になる。また、検出操
作において、マイクロ巻き取り機構を使うことで、試料
ＤＮＡの巻き取りを行い、巻き取りによるＤＮＡ鎖の移
動によって、探針を相対的にＤＮＡ上を走査させること
ができる。図８において、巻き取り機構の先端部８にＤ
ＮＡ鎖が固定されており（図８ａ）、ローター部８が回
転することによって（図８ｂ）ＤＮＡ鎖を移動させるこ
とができる。この場合、ＤＮＡ鎖は、電場の印加等によ
って、方向を常に一定に保つことができる。
測定対象ＤＮＡ鎖の位置検出、ＤＮＡ鎖に沿った検出用
走査の手順によって検出を行うことも可能であり、これ
によって、効率の良い測定が可能になる。また、検出操
作において、マイクロ巻き取り機構を使うことで、試料
ＤＮＡの巻き取りを行い、巻き取りによるＤＮＡ鎖の移
動によって、探針を相対的にＤＮＡ上を走査させること
ができる。図８において、巻き取り機構の先端部８にＤ
ＮＡ鎖が固定されており（図８ａ）、ローター部８が回
転することによって（図８ｂ）ＤＮＡ鎖を移動させるこ
とができる。この場合、ＤＮＡ鎖は、電場の印加等によ
って、方向を常に一定に保つことができる。
【００１８】図８ａ−ｂの場合、プローブ先端の向きに
対して巻き取り機構の回転軸が、平行方向になる構成で
あるが、図８ｃ−ｄのように、プローブ先端の向きに対
して巻き取り機構の回転軸が直交するような構成にする
こともできる。この場合は、巻き取り機構先端部の軸上
で検出操作が行われることになる。この場合は、一度巻
き取られたＤＮＡ鎖は、ローター部上に伸延された形で
固定されるため、ローターを回転させることで、繰り返
し検出操作を行うことができる。
対して巻き取り機構の回転軸が、平行方向になる構成で
あるが、図８ｃ−ｄのように、プローブ先端の向きに対
して巻き取り機構の回転軸が直交するような構成にする
こともできる。この場合は、巻き取り機構先端部の軸上
で検出操作が行われることになる。この場合は、一度巻
き取られたＤＮＡ鎖は、ローター部上に伸延された形で
固定されるため、ローターを回転させることで、繰り返
し検出操作を行うことができる。
【００１９】次に、本発明の遺伝子解析装置について説
明する。図９は、近接場光学顕微鏡と光ピンセット操作
装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したものであ
る。図９において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位
可能な移動機構３１によって保持されており、その下に
は、対物レンズ３２が配置されている。光ピンセット用
レーザー３３からの光は、ガルバノミラー３４、ダイク
ロイックミラー３５を介して、対物レンズ３２を通り、
試料セル中のビーズに集光される。ガルバノミラーは、
コントローラ３６を介して、任意にコントロール可能で
ある。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。光プローブ顕
微鏡用プローブ４０は、試料セル３０中に配置され、試
料表面との距離を変位検出手段４１とコントローラ４２
および移動機構３１によって、制御される。蛍光励起用
の光は、光源４３から、プローブ４０に導入され、プロ
ーブ先端から、試料に照射され、試料からの蛍光は、対
物レンズ３２、ダイクロイックミラー３５、蛍光検出用
フィルター４４を介して、光検出器４５において検出さ
れる。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行う
ことによって、試料表面の形状像と蛍光像を取得し、遺
伝子配列情報の解析を行うことができる。光検出器４５
の部分に分光器と高感度ＣＣＤカメラを接続することに
よって、蛍光波長の解析を行い、蛍光標識分子の違いを
識別することができる。
明する。図９は、近接場光学顕微鏡と光ピンセット操作
装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したものであ
る。図９において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位
可能な移動機構３１によって保持されており、その下に
は、対物レンズ３２が配置されている。光ピンセット用
レーザー３３からの光は、ガルバノミラー３４、ダイク
ロイックミラー３５を介して、対物レンズ３２を通り、
試料セル中のビーズに集光される。ガルバノミラーは、
コントローラ３６を介して、任意にコントロール可能で
ある。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。光プローブ顕
微鏡用プローブ４０は、試料セル３０中に配置され、試
料表面との距離を変位検出手段４１とコントローラ４２
および移動機構３１によって、制御される。蛍光励起用
の光は、光源４３から、プローブ４０に導入され、プロ
ーブ先端から、試料に照射され、試料からの蛍光は、対
物レンズ３２、ダイクロイックミラー３５、蛍光検出用
フィルター４４を介して、光検出器４５において検出さ
れる。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行う
ことによって、試料表面の形状像と蛍光像を取得し、遺
伝子配列情報の解析を行うことができる。光検出器４５
の部分に分光器と高感度ＣＣＤカメラを接続することに
よって、蛍光波長の解析を行い、蛍光標識分子の違いを
識別することができる。
【００２０】本実施の形態においては、ＡＦＭ方式の光
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
０は、原子間力顕微鏡と光ピンセット操作装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１０にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。光ピンセット用レーザー３３
からの光は、ガルバノミラー３４、ダイクロイックミラ
ー３５を介して、対物レンズ３２を通り、試料セル中の
ビーズに集光される。ガルバノミラーは、コントローラ
３６を介して、任意にコントロール可能である。試料の
状態は、切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接
眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによっ
て観察することができる。原子間力顕微鏡用プローブ５
０は、試料セル３０中に配置され、試料表面との距離を
変位検出手段４１とコントローラ４２および移動機構３
１によって、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２
次元的な走査を行うことによって、試料表面の形状像を
取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができる。形
状像の他に、表面電位像などを取得することで、標識分
子の検出を行うことができる。
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
０は、原子間力顕微鏡と光ピンセット操作装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１０にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。光ピンセット用レーザー３３
からの光は、ガルバノミラー３４、ダイクロイックミラ
ー３５を介して、対物レンズ３２を通り、試料セル中の
ビーズに集光される。ガルバノミラーは、コントローラ
３６を介して、任意にコントロール可能である。試料の
状態は、切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接
眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによっ
て観察することができる。原子間力顕微鏡用プローブ５
０は、試料セル３０中に配置され、試料表面との距離を
変位検出手段４１とコントローラ４２および移動機構３
１によって、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２
次元的な走査を行うことによって、試料表面の形状像を
取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができる。形
状像の他に、表面電位像などを取得することで、標識分
子の検出を行うことができる。
【００２１】図１１は、トンネル顕微鏡と光ピンセット
操作装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１１において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。光ピンセッ
ト用レーザー３３からの光は、ガルバノミラー３４、ダ
イクロイックミラー３５を介して、対物レンズ３２を通
り、試料セル中のビーズに集光される。ガルバノミラー
は、コントローラ３６を介して、任意にコントロールで
きる。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。トンネル顕微
鏡用プローブ６０は、試料セル３０中に配置され、試料
表面との距離を変位検出手段６１とコントローラ４２お
よび移動機構３１によって、制御される。移動機構３１
をＸＹ方向に２次元的な走査を行うことによって、試料
表面の形状像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うこ
とができる。また、電子エネルギー損失分光を利用する
ことで、標識分子の識別を行うこともできる。
操作装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１１において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。光ピンセッ
ト用レーザー３３からの光は、ガルバノミラー３４、ダ
イクロイックミラー３５を介して、対物レンズ３２を通
り、試料セル中のビーズに集光される。ガルバノミラー
は、コントローラ３６を介して、任意にコントロールで
きる。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。トンネル顕微
鏡用プローブ６０は、試料セル３０中に配置され、試料
表面との距離を変位検出手段６１とコントローラ４２お
よび移動機構３１によって、制御される。移動機構３１
をＸＹ方向に２次元的な走査を行うことによって、試料
表面の形状像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うこ
とができる。また、電子エネルギー損失分光を利用する
ことで、標識分子の識別を行うこともできる。
【００２２】以上の装置構成において、さらに、ストロ
ークの大きなＸＹステージを設け、これによって、試料
面内を移動させることによって、数十ミクロン以上の長
いＤＮＡ鎖の測定に対応させることができ、さらに、複
数のＤＮＡ鎖の測定を同一試料基板上で行うことも可能
である。続いて、図１２は、近接場光学顕微鏡とマイク
ロマニピュレータ操作装置を複合した遺伝子解析装置の
例を示したものである。図１２において、試料セル３０
は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機構３１によって保持
されており、その下には、対物レンズ３２が配置されて
いる。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。伸延操作を行
うためのマイクロマニピュレータ操作装置７１は、先端
７を試料セル３０中に挿入した状態で設置されている。
光プローブ顕微鏡用プローブ４０は、試料セル３０中に
配置され、試料表面との距離を変位検出手段４１とコン
トローラ４２および移動機構３１によって、制御され
る。蛍光励起用の光は、光源４３から、プローブ４０に
導入され、プローブ先端から、試料に照射され、試料か
らの蛍光は、対物レンズ３２、ダイクロイックミラー３
５、蛍光検出用フィルター４４を介して、光検出器４５
において検出される。移動機構３１をＸＹ方向に２次元
的な走査を行うことによって、試料表面の形状像と蛍光
像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができ
る。光検出器４５の部分に分光器と高感度ＣＣＤカメラ
を接続することによって、蛍光波長の解析を行い、蛍光
標識分子の違いを識別することができる。
ークの大きなＸＹステージを設け、これによって、試料
面内を移動させることによって、数十ミクロン以上の長
いＤＮＡ鎖の測定に対応させることができ、さらに、複
数のＤＮＡ鎖の測定を同一試料基板上で行うことも可能
である。続いて、図１２は、近接場光学顕微鏡とマイク
ロマニピュレータ操作装置を複合した遺伝子解析装置の
例を示したものである。図１２において、試料セル３０
は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機構３１によって保持
されており、その下には、対物レンズ３２が配置されて
いる。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介し
て、例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣ
Ｄカメラによって観察することができる。伸延操作を行
うためのマイクロマニピュレータ操作装置７１は、先端
７を試料セル３０中に挿入した状態で設置されている。
光プローブ顕微鏡用プローブ４０は、試料セル３０中に
配置され、試料表面との距離を変位検出手段４１とコン
トローラ４２および移動機構３１によって、制御され
る。蛍光励起用の光は、光源４３から、プローブ４０に
導入され、プローブ先端から、試料に照射され、試料か
らの蛍光は、対物レンズ３２、ダイクロイックミラー３
５、蛍光検出用フィルター４４を介して、光検出器４５
において検出される。移動機構３１をＸＹ方向に２次元
的な走査を行うことによって、試料表面の形状像と蛍光
像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができ
る。光検出器４５の部分に分光器と高感度ＣＣＤカメラ
を接続することによって、蛍光波長の解析を行い、蛍光
標識分子の違いを識別することができる。
【００２３】本実施の形態においては、ＡＦＭ方式の光
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
３は、原子間力顕微鏡と光ピンセット操作装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１３にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。伸延操作を行うためのマイク
ロマニピュレータ操作装置７１は、先端７を試料セル３
０中に挿入した状態で設置されている。試料の状態は、
切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ
３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観察す
ることができる。原子間力顕微鏡用プローブ５０は、試
料セル３０中に配置され、試料表面との距離を変位検出
手段４１とコントローラ４２および移動機構３１によっ
て、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な
走査を行うことによって、試料表面の形状像を取得し、
遺伝子配列情報の解析を行うことができる。形状像の他
に、表面電位像などを取得することで、標識分子の検出
を行うことができる。
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
３は、原子間力顕微鏡と光ピンセット操作装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１３にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。伸延操作を行うためのマイク
ロマニピュレータ操作装置７１は、先端７を試料セル３
０中に挿入した状態で設置されている。試料の状態は、
切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ
３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観察す
ることができる。原子間力顕微鏡用プローブ５０は、試
料セル３０中に配置され、試料表面との距離を変位検出
手段４１とコントローラ４２および移動機構３１によっ
て、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な
走査を行うことによって、試料表面の形状像を取得し、
遺伝子配列情報の解析を行うことができる。形状像の他
に、表面電位像などを取得することで、標識分子の検出
を行うことができる。
【００２４】図１４は、トンネル顕微鏡と光ピンセット
操作装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１４において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。伸延操作を
行うためのマイクロマニピュレータ操作装置７１は、先
端７を試料セル３０中に挿入した状態で設置されてい
る。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介して、
例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカ
メラによって観察することができる。トンネル顕微鏡用
プローブ６０は、試料セル３０中に配置され、試料表面
との距離を変位検出手段６１とコントローラ４２および
移動機構３１によって、制御される。移動機構３１をＸ
Ｙ方向に２次元的な走査を行うことによって、試料表面
の形状像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことが
できる。
操作装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１４において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。伸延操作を
行うためのマイクロマニピュレータ操作装置７１は、先
端７を試料セル３０中に挿入した状態で設置されてい
る。試料の状態は、切り替え式のミラー３７を介して、
例えば、接眼レンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカ
メラによって観察することができる。トンネル顕微鏡用
プローブ６０は、試料セル３０中に配置され、試料表面
との距離を変位検出手段６１とコントローラ４２および
移動機構３１によって、制御される。移動機構３１をＸ
Ｙ方向に２次元的な走査を行うことによって、試料表面
の形状像を取得し、遺伝子配列情報の解析を行うことが
できる。
【００２５】本実施の形態で示した一般的なマイクロマ
ニピュレータ操作装置とは別に、マイクロマシン技術に
よって、ミリメートルレベルのマイクロマニピュレータ
を作製することが可能であり、この場合は、駆動部分全
体を試料セル中に挿入して使用することもできる。一
方、図１５は、近接場光学顕微鏡とマイクロ巻き取り装
置を複合した遺伝子解析装置の例を示したものである。
図１５において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可
能な移動機構３１によって保持されており、その下に
は、対物レンズ３２が配置されている。マイクロマシン
技術で製作したマイクロ巻き取り機構の駆動部８１とロ
ーターは、試料セル３０中に挿入されており、コントロ
ーラ８２によってコントロールされる。試料の状態は、
切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ
３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観察す
ることができる。伸延操作を行うためのマイクロマニピ
ュレータ操作装置７１は、先端７を試料セル３０中に挿
入した状態で設置されている。光プローブ顕微鏡用プロ
ーブ４０は、試料セル３０中に配置され、試料表面との
距離を変位検出手段４１とコントローラ４２および移動
機構３１によって、制御される。蛍光励起用の光は、光
源４３から、プローブ４０に導入され、プローブ先端か
ら、試料に照射され、試料からの蛍光は、対物レンズ３
２、ダイクロイックミラー３５、蛍光検出用フィルター
４４を介して、光検出器４５において検出される。移動
機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行うことによっ
て、試料表面の形状像と蛍光像を取得し、遺伝子配列情
報の解析を行うことができる。光検出器４５の部分に分
光器と高感度ＣＣＤカメラを接続することによって、蛍
光波長の解析を行い、蛍光標識分子の違いを識別するこ
とができる。
ニピュレータ操作装置とは別に、マイクロマシン技術に
よって、ミリメートルレベルのマイクロマニピュレータ
を作製することが可能であり、この場合は、駆動部分全
体を試料セル中に挿入して使用することもできる。一
方、図１５は、近接場光学顕微鏡とマイクロ巻き取り装
置を複合した遺伝子解析装置の例を示したものである。
図１５において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可
能な移動機構３１によって保持されており、その下に
は、対物レンズ３２が配置されている。マイクロマシン
技術で製作したマイクロ巻き取り機構の駆動部８１とロ
ーターは、試料セル３０中に挿入されており、コントロ
ーラ８２によってコントロールされる。試料の状態は、
切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ
３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観察す
ることができる。伸延操作を行うためのマイクロマニピ
ュレータ操作装置７１は、先端７を試料セル３０中に挿
入した状態で設置されている。光プローブ顕微鏡用プロ
ーブ４０は、試料セル３０中に配置され、試料表面との
距離を変位検出手段４１とコントローラ４２および移動
機構３１によって、制御される。蛍光励起用の光は、光
源４３から、プローブ４０に導入され、プローブ先端か
ら、試料に照射され、試料からの蛍光は、対物レンズ３
２、ダイクロイックミラー３５、蛍光検出用フィルター
４４を介して、光検出器４５において検出される。移動
機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行うことによっ
て、試料表面の形状像と蛍光像を取得し、遺伝子配列情
報の解析を行うことができる。光検出器４５の部分に分
光器と高感度ＣＣＤカメラを接続することによって、蛍
光波長の解析を行い、蛍光標識分子の違いを識別するこ
とができる。
【００２６】本実施の形態においては、ＡＦＭ方式の光
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
６は、原子間力顕微鏡とマイクロ巻き取り装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１６にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。マイクロマシン技術で製作し
たマイクロ巻き取り機構の駆動部８１とローターは、試
料セル３０中に挿入されており、コントローラ８２によ
ってコントロールされる。試料の状態は、切り替え式の
ミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ３８を通して
観察するか、ＣＣＤカメラによって観察することができ
る。原子間力顕微鏡用プローブ５０は、試料セル３０中
に配置され、試料表面との距離を変位検出手段４１とコ
ントローラ４２および移動機構３１によって、制御され
る。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行うこ
とによって、試料表面の形状像を取得し、遺伝子配列情
報の解析を行うことができる。形状像の他に、表面電位
像などを取得することで、標識分子の検出を行うことが
できる。
プローブについて示したが、ストレートタイプの光プロ
ーブを用いるシアフォース方式も適用可能である。図１
６は、原子間力顕微鏡とマイクロ巻き取り装置を複合し
た遺伝子解析装置の例を示したものである。図１６にお
いて、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に変位可能な移動機
構３１によって保持されており、その下には、対物レン
ズ３２が配置されている。マイクロマシン技術で製作し
たマイクロ巻き取り機構の駆動部８１とローターは、試
料セル３０中に挿入されており、コントローラ８２によ
ってコントロールされる。試料の状態は、切り替え式の
ミラー３７を介して、例えば、接眼レンズ３８を通して
観察するか、ＣＣＤカメラによって観察することができ
る。原子間力顕微鏡用プローブ５０は、試料セル３０中
に配置され、試料表面との距離を変位検出手段４１とコ
ントローラ４２および移動機構３１によって、制御され
る。移動機構３１をＸＹ方向に２次元的な走査を行うこ
とによって、試料表面の形状像を取得し、遺伝子配列情
報の解析を行うことができる。形状像の他に、表面電位
像などを取得することで、標識分子の検出を行うことが
できる。
【００２７】図１７は、トンネル顕微鏡とマイクロ巻き
取り装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１７において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。マイクロマ
シン技術で製作したマイクロ巻き取り機構の駆動部８１
とローターは、試料セル３０中に挿入されており、コン
トローラ８２によってコントロールされる。試料の状態
は、切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レ
ンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観
察することができる。トンネル顕微鏡用プローブ６０
は、試料セル３０中に配置され、試料表面との距離を変
位検出手段６１とコントローラ４２および移動機構３１
によって、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２次
元的な走査を行うことによって、試料表面の形状像を取
得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができる。
取り装置を複合した遺伝子解析装置の例を示したもので
ある。図１７において、試料セル３０は、ＸＹＺ方向に
変位可能な移動機構３１によって保持されており、その
下には、対物レンズ３２が配置されている。マイクロマ
シン技術で製作したマイクロ巻き取り機構の駆動部８１
とローターは、試料セル３０中に挿入されており、コン
トローラ８２によってコントロールされる。試料の状態
は、切り替え式のミラー３７を介して、例えば、接眼レ
ンズ３８を通して観察するか、ＣＣＤカメラによって観
察することができる。トンネル顕微鏡用プローブ６０
は、試料セル３０中に配置され、試料表面との距離を変
位検出手段６１とコントローラ４２および移動機構３１
によって、制御される。移動機構３１をＸＹ方向に２次
元的な走査を行うことによって、試料表面の形状像を取
得し、遺伝子配列情報の解析を行うことができる。
【００２８】なお、本装置で使用するローターは、顕微
鏡下で観察しやすくするために、ガラスなどの透明な材
料で製作することができる。
鏡下で観察しやすくするために、ガラスなどの透明な材
料で製作することができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明の遺伝子解析方法及び装置によっ
て、遺伝子地図の解析をシーケンス法に比べ、大幅に速
く、実用的な分解能で行うことが可能になり、シーケン
ス法で、１度に解析できる限界の１ｋｂｐをはるかに越
えるサイズのＤＮＡ鎖の解析を行うこともできる。本発
明の手法によれば、従来のＦＩＳＨ法に対しても、分解
能の向上に加えて、形状測定を行うことによって、測定
精度を向上させることが可能になった。さらに、従来の
シーケンス法では、適用できなかったＤＮＡの損傷の解
析を行うことができるようになった。
て、遺伝子地図の解析をシーケンス法に比べ、大幅に速
く、実用的な分解能で行うことが可能になり、シーケン
ス法で、１度に解析できる限界の１ｋｂｐをはるかに越
えるサイズのＤＮＡ鎖の解析を行うこともできる。本発
明の手法によれば、従来のＦＩＳＨ法に対しても、分解
能の向上に加えて、形状測定を行うことによって、測定
精度を向上させることが可能になった。さらに、従来の
シーケンス法では、適用できなかったＤＮＡの損傷の解
析を行うことができるようになった。
【図１】本発明の遺伝子解析方法を示す説明図である。
【図２】本発明の遺伝子解析方法を示す説明図である。
【図３】本発明の遺伝子解析方法を示す説明図である。
【図４】本発明における固定操作を示す説明図である。
【図５】本発明における固定操作を示す説明図である。
【図６】本発明における固定操作を示す説明図である。
【図７】本発明における伸延操作を示す説明図である。
【図８】本発明における伸延操作を示す説明図である。
【図９】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図である。
【図１０】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１１】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１２】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１３】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１４】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１５】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１６】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
【図１７】本発明の遺伝子解析装置を示す模式図であ
る。
る。
１ ＤＮＡ鎖 ２ プローブ分子 ３ 基板 ４ 探針 ５ ＤＮＡ固定端 ６ ビーズ ７ マイクロマニピュレータ先端部 ８ 巻き取り機構先端部 ３０ 試料セル ３１ 移動機構 ３２ 対物レンズ ３３ 光ピンセット用レーザー ３４ ガルバノミラー ３５ ダイクロイックミラー ３６ コントローラー ３７ ミラー ３８ 接眼レンズ ４０ 光プローブ顕微鏡用プローブ ４１ 変位検出手段 ４２ コントローラ ４３ 光源 ４４ 蛍光検出用フィルタ ４５ 光検出器 ５０ 原子間力顕微鏡用プローブ ６０ トンネル顕微鏡用プローブ ６１ 変位検出手段 ７１ マイクロマニピュレータ操作装置 ８１ マイクロ巻き取り機構駆動部 ８２ コントローラ
フロントページの続き (72)発明者 ▲萩▼原 昌司 茨城県つくば市観音台２丁目１−２ 農林 水産省 食品総合研究所内 (72)発明者 乙部 和紀 茨城県つくば市観音台２丁目１−２ 農林 水産省 食品総合研究所内 (72)発明者 廣瀬 玉紀 茨城県つくば市観音台２丁目１−２ 農林 水産省 食品総合研究所内 (72)発明者 村松 宏 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 (72)発明者 山本 典孝 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セ イコーインスツルメンツ株式会社内
Claims (54)
- 【請求項１】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺伝
子配列の位置を求める方法において、測定対象ＤＮＡ鎖
およびプローブ分子を用い、すくなくとも、ＤＮＡ特異
結合操作、固定・伸張操作、探針による検出操作からな
ることを特徴とする遺伝子解析方法。 - 【請求項２】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺伝
子配列の位置を求める方法において、測定対象ＤＮＡ鎖
とプローブ分子を用い、すくなくとも、ＤＮＡ固定操
作、特異結合操作、伸張操作、探針による検出操作から
なることを特徴とする遺伝子解析方法。 - 【請求項３】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺伝
子配列の位置を求める方法において、測定対象ＤＮＡ鎖
とプローブ分子を用い、すくなくとも、ＤＮＡ固定・伸
張操作、特異結合操作、探針による検出操作からなるこ
とを特徴とする遺伝子解析方法。 - 【請求項４】 前記測定対象ＤＮＡ鎖が、１ｋｂｐ以上
であることを特徴とする特許請求の範囲１、２または３
のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項５】 前記測定対象ＤＮＡ鎖が、染色体の一部
を構成していることを特徴とする特許請求の範囲１、２
または３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項６】 前記測定対象ＤＮＡ鎖が、人工染色体、
***、あるいは、花粉の一部を構成していることを特徴
とする特許請求の範囲１、２または３のいずれか一項に
記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項７】 前記測定対象ＤＮＡ鎖が、ベクターであ
ることを特徴とする特許請求の範囲１、２または３のい
ずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項８】 前記測定対象ＤＮＡ鎖が、損傷ＤＮＡで
あることを特徴とする特許請求の範囲１、２または３の
いずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項９】 前記プローブ分子が、ＲＮＡであること
を特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいずれか
一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１０】 前記プローブ分子が、ｃＤＮＡである
ことを特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいず
れか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１１】 前記プローブ分子が、オリゴヌクレオ
チドであることを特徴とする特許請求の範囲１、２また
は３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１２】 前記プローブ分子が、転写因子、制限
酵素などを含むＤＮＡ結合タンパク質であることを特徴
とする特許請求の範囲１、２または３のいずれか一項に
記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１３】 前記プローブ分子が、蛍光物質で標識
されていることを特徴とする特許請求の範囲１、２また
は３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１４】 前記プローブ分子として、複数種のプ
ローブ分子を同時に用いることを特徴とする特許請求の
範囲１、２または３のいずれか一項に記載の遺伝子解析
方法。 - 【請求項１５】 前記プローブ分子が、酵素によって標
識されていることを特徴とする特許請求の範囲１、２ま
たは３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１６】 前記酵素が酸化還元酵素であることを
特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいずれか一
項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１７】 前記プローブ分子が、金コロイドによ
って標識されていることを特徴とする特許請求の範囲
１、２または３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方
法。 - 【請求項１８】 前記プローブ分子が、蛍光分子である
ことを特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいず
れか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項１９】 前記固定操作が、基板表面に対して、
ＤＮＡ鎖全体を吸着させる操作であることを特徴とする
特許請求の範囲１、２または３のいずれか一項に記載の
遺伝子解析方法。 - 【請求項２０】 前記固定操作が、基板表面に対して、
ＤＮＡ鎖の末端を結合させる操作であることを特徴とす
る特許請求の範囲１または２のいずれかに記載の遺伝子
解析方法。 - 【請求項２１】 前記固定操作が、ＤＮＡ鎖の片端ある
いは両端にビーズを結合させ、このビーズの位置を固定
する操作であることを特徴とする特許請求の範囲１また
は２のいずれかに記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項２２】 前記基板が、疎水性表面であることを
特徴とする特許請求の範囲１８記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項２３】 前記基板が、２価カチオンが吸着した
表面であることを特徴とする特許請求の範囲１９記載の
遺伝子解析方法。 - 【請求項２４】 前記基板に金薄膜または粒子を有し、
ＤＮＡ末端に修飾したチオール基によって固定すること
を特徴とする特許請求の範囲２０記載の遺伝子解析方
法。 - 【請求項２５】 前記基板にアビチンを有し、ＤＮＡ末
端に修飾したビオチンによって固定することを特徴とす
る特許請求の範囲２０記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項２６】 前記固定操作において、固定後に非特
異吸着のブロック操作を行うことを特徴とする特許請求
の範囲２または３のいずれかに記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項２７】 前記伸延操作が、ＤＮＡ水溶液の蒸発
に伴う水流を利用することを特徴とする特許請求の範囲
１、２または３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方
法。 - 【請求項２８】 前記伸延操作が、傾斜、吸引、あるい
は、気体の吹きつけに伴って起こるＤＮＡ水溶液の水流
を利用することを特徴とする特許請求の範囲１、２また
は３のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項２９】 前記伸延操作が、電場の印加であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいずれ
か一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３０】 前記伸延操作が、光ピンセットによる
ことを特徴とする特許請求の範囲２１記載の遺伝子解析
方法。 - 【請求項３１】 前記伸延操作が、マイクロマニピュレ
ータによることを特徴とする特許請求の範囲２１記載の
遺伝子解析方法。 - 【請求項３２】 前記伸延操作が、酵素によることを特
徴とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３３】 前記伸延操作が、界面活性剤によるこ
とを特徴とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方
法。 - 【請求項３４】 前記伸延操作が、超音波によることを
特徴とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３５】 前記伸延操作が、遠心力によることを
特徴とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３６】 前記伸延操作が、酸によることを特徴
とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３７】 前記伸延操作が、微小なローターを有
するマイクロ巻き取り機構により、前記ローターを回転
させることによって、前記ローター上に伸延させること
を特徴とする特許請求の範囲５記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３８】 前記検出操作が、近接場光学顕微鏡に
よる形状及び蛍光の２次元的な検出であることを特徴と
する特許請求の範囲１３、１４，１８のいずれか一項に
記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項３９】 前記検出蛍光操作が、分光情報の検出
を含むことを特徴とする特許請求の範囲１３、１４，１
８のいずれか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項４０】 前記検出操作が、原子間力顕微鏡によ
る形状の２次元的な検出であることを特徴とする特許請
求の範囲１、２または３のいずれか一項に記載の遺伝子
解析方法。 - 【請求項４１】 前記検出操作が、トンネル顕微鏡によ
る形状の２次元的な検出であることを特徴とする特許請
求の範囲１、２または３のいずれか一項に記載の遺伝子
解析方法。 - 【請求項４２】 前記検出操作が、電気化学・原子間力
顕微鏡による形状及び電解電流の２次元的な検出である
ことを特徴とする特許請求の範囲１７記載の遺伝子解析
方法。 - 【請求項４３】 前記検出操作が、表面電位・原子間力
顕微鏡による形状及び表面電位の２次元的な検出である
ことを特徴とする特許請求の範囲１、２または３のいず
れか一項に記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項４４】 前記検出操作において、マイクロ巻き
取り機構により、試料ＤＮＡの巻き取りを行い、巻き取
りによるＤＮＡ鎖の移動によって、探針が相対的にＤＮ
Ａ上を走査されることを特徴とする特許請求の範囲１ま
たは２のいずれかに記載の遺伝子解析方法。 - 【請求項４５】 前記検出操作において、一定領域の走
査による測定対象ＤＮＡ鎖の位置検出、ＤＮＡ鎖に沿っ
た検出用走査の手順によって検出を行うことを特徴とす
る特許請求の範囲１、２または３のいずれか一項に記載
の遺伝子解析方法。 - 【請求項４６】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも近
接場光学顕微鏡、光ピンセット操作装置によって構成さ
れる遺伝子解析装置。 - 【請求項４７】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも原
子間力顕微鏡、光ピンセット操作装置によって構成され
る遺伝子解析装置。 - 【請求項４８】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくともト
ンネル顕微鏡、光ピンセット操作装置によって構成され
る遺伝子解析装置。 - 【請求項４９】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも近
接場光学顕微鏡、マイクロマニピュレータ操作装置によ
って構成される遺伝子解析装置。 - 【請求項５０】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも原
子間力顕微鏡、マイクロマニピュレータ操作装置によっ
て構成される遺伝子解析装置。 - 【請求項５１】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくともト
ンネル顕微鏡、マイクロマニピュレータ操作装置によっ
て構成される遺伝子解析装置。 - 【請求項５２】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも近
接場光学顕微鏡、マイクロ巻き取り装置によって構成さ
れる遺伝子解析装置。 - 【請求項５３】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくとも原
子間力顕微鏡、マイクロ巻き取り装置によって構成され
る遺伝子解析装置。 - 【請求項５４】 測定対象のＤＮＡ鎖に含まれる特定遺
伝子配列の位置を求める装置において、すくなくともト
ンネル顕微鏡、マイクロ巻き取り装置によって構成され
る遺伝子解析装置。
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1999
- 1999-12-07 JP JP34751399A patent/JP4475478B2/ja not_active Expired - Fee Related
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