JP2003000241A - 核酸を用いた環境モニタリングシステム - Google Patents
核酸を用いた環境モニタリングシステムInfo
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- JP2003000241A JP2003000241A JP2001193075A JP2001193075A JP2003000241A JP 2003000241 A JP2003000241 A JP 2003000241A JP 2001193075 A JP2001193075 A JP 2001193075A JP 2001193075 A JP2001193075 A JP 2001193075A JP 2003000241 A JP2003000241 A JP 2003000241A
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- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学物質や電磁波、放射線等の環境によ
る核酸への影響をも測定でき、高い検出感度を有する環
境モニタリング方法を提供する。 【解決手段】 核酸および核酸類似体からなる群より選
択される少なくとも１種の核酸を基板に固定化した核酸
固定化基板をモニタリング対象環境に曝し、該基板上の
核酸に生じる損傷を可視的に検出、測定する。
る核酸への影響をも測定でき、高い検出感度を有する環
境モニタリング方法を提供する。 【解決手段】 核酸および核酸類似体からなる群より選
択される少なくとも１種の核酸を基板に固定化した核酸
固定化基板をモニタリング対象環境に曝し、該基板上の
核酸に生じる損傷を可視的に検出、測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、環境モニ
タリング方法に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、基板上に固定化した核酸をモニタリン
グ対象環境に曝し、核酸に生じる損傷から環境をモニタ
リングする方法に関するものである。
タリング方法に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、基板上に固定化した核酸をモニタリン
グ対象環境に曝し、核酸に生じる損傷から環境をモニタ
リングする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】現代社会において我々が生活
する環境には、化学物質や電子線、放射線等の電磁波
等、様々な影響因子が存在する。近年、人体や環境に悪
影響を及ぼすと考えられるこれらの因子に対する危機感
が高まっており、様々な調査、報告がなされている。
する環境には、化学物質や電子線、放射線等の電磁波
等、様々な影響因子が存在する。近年、人体や環境に悪
影響を及ぼすと考えられるこれらの因子に対する危機感
が高まっており、様々な調査、報告がなされている。
【０００３】化学物質は、今や産業廃棄物や工業排水、
排ガスに限らず、保存料等の食品添加物、各種の医農薬
品、洗剤等の香粧品、建築建材の防腐剤や塗料等のあら
ゆる形態で我々の生活に浸透しており、近年、これらの
化学物質の人体や環境への影響が懸念されている。これ
らの化学物質の安全性については、従来、実験動物を用
いた試験による評価が一般的に行われていた。また、大
気や河川、あるいは各種製品中の化学物質の量について
は、種々の化学的分析方法により測定されている。これ
らの試験、測定方法はいずれも煩雑な操作と長期間を要
し、リアルタイムでの測定が困難であるという問題があ
った。さらに、人体への直接的および遺伝的影響を正確
に知るためには、過敏症等の症状があらわれた患者に対
して種々の候補物質を接触あるいは投与して原因物質を
特定したり、反応性を判断したりするしかなく、患者に
多大な苦痛を強いる上検査結果が得られるまでに長時間
を有するという問題があった。
排ガスに限らず、保存料等の食品添加物、各種の医農薬
品、洗剤等の香粧品、建築建材の防腐剤や塗料等のあら
ゆる形態で我々の生活に浸透しており、近年、これらの
化学物質の人体や環境への影響が懸念されている。これ
らの化学物質の安全性については、従来、実験動物を用
いた試験による評価が一般的に行われていた。また、大
気や河川、あるいは各種製品中の化学物質の量について
は、種々の化学的分析方法により測定されている。これ
らの試験、測定方法はいずれも煩雑な操作と長期間を要
し、リアルタイムでの測定が困難であるという問題があ
った。さらに、人体への直接的および遺伝的影響を正確
に知るためには、過敏症等の症状があらわれた患者に対
して種々の候補物質を接触あるいは投与して原因物質を
特定したり、反応性を判断したりするしかなく、患者に
多大な苦痛を強いる上検査結果が得られるまでに長時間
を有するという問題があった。
【０００４】一方、電磁波はその波長に応じて種類の異
なる様々なものが、我々の生活における多様な分野で利
用されている。波長〜１０-8ｍ程度のγ線（放射線、宇
宙線）やＸ線、１０-8〜４×１０-7ｍの紫外線、４×１
０-7〜８×１０-7ｍの可視光、８×１０-7〜１０-3ｍの
赤外線、１０-3〜１０-1ｍのマイクロ波、１０-1〜１０
4ｍの電波に分けられる。中でも、通信用に用いられる
電波に関しては、携帯電話や携帯端末の普及とともに、
近年、その人体に与える影響が懸念されている。また、
電子レンジに利用されるマイクロ波についても、最近に
なってその人体への影響が心配されている。しかし腫瘍
や免疫疾患等とこれらの電磁波の具体的な因果関係につ
いては、これまでのところ明らかになっていないのが実
情である。さらに、放射線については、原子力施設や医
療施設での放射能事故により、社会不安の大きな要因で
あるといわざるを得ない。
なる様々なものが、我々の生活における多様な分野で利
用されている。波長〜１０-8ｍ程度のγ線（放射線、宇
宙線）やＸ線、１０-8〜４×１０-7ｍの紫外線、４×１
０-7〜８×１０-7ｍの可視光、８×１０-7〜１０-3ｍの
赤外線、１０-3〜１０-1ｍのマイクロ波、１０-1〜１０
4ｍの電波に分けられる。中でも、通信用に用いられる
電波に関しては、携帯電話や携帯端末の普及とともに、
近年、その人体に与える影響が懸念されている。また、
電子レンジに利用されるマイクロ波についても、最近に
なってその人体への影響が心配されている。しかし腫瘍
や免疫疾患等とこれらの電磁波の具体的な因果関係につ
いては、これまでのところ明らかになっていないのが実
情である。さらに、放射線については、原子力施設や医
療施設での放射能事故により、社会不安の大きな要因で
あるといわざるを得ない。
【０００５】放射線には自然界の中に存在する自然放射
線と人工的に作られた人工放射線がある。自然放射線
は、人類が太古から浴びてきたものであり、太陽や銀河
系宇宙から地球に降り注ぐさまざまな放射線（宇宙線）
と、その大部分を占める高速の陽子線が大気中の窒素や
酸素の原子核と衝突して作り出される高エネルギーの原
子核、中性子、中間子、γ線といった二次宇宙線、さら
には、大地に含まれるウラン、トリウム、カリウム４０
等の自然の放射性同位元素から出されるγ線などがあ
る。
線と人工的に作られた人工放射線がある。自然放射線
は、人類が太古から浴びてきたものであり、太陽や銀河
系宇宙から地球に降り注ぐさまざまな放射線（宇宙線）
と、その大部分を占める高速の陽子線が大気中の窒素や
酸素の原子核と衝突して作り出される高エネルギーの原
子核、中性子、中間子、γ線といった二次宇宙線、さら
には、大地に含まれるウラン、トリウム、カリウム４０
等の自然の放射性同位元素から出されるγ線などがあ
る。
【０００６】一方、放射線は微量のものも含めれば、様
々な分野で人工的に利用されている。例えば夜光時計の
文字盤、蛍光灯のスタータ、カメラのストロボ充電表示
用の表示管、煙探知器等は、いずれも微量のγ線やα線
を放出する放射性同位体を利用したものである。また、
テレビやパソコンのモニター等のブラウン管は、電子線
を利用したものである。さらに、ほとんどすべての疾患
に対して行われ、集団検診でも実施されるレントゲンで
は、比較的大量の人工放射線が利用されている。したが
って、一般的に認識されている以上に、我々は日常生活
において放射線に曝されているのである。
々な分野で人工的に利用されている。例えば夜光時計の
文字盤、蛍光灯のスタータ、カメラのストロボ充電表示
用の表示管、煙探知器等は、いずれも微量のγ線やα線
を放出する放射性同位体を利用したものである。また、
テレビやパソコンのモニター等のブラウン管は、電子線
を利用したものである。さらに、ほとんどすべての疾患
に対して行われ、集団検診でも実施されるレントゲンで
は、比較的大量の人工放射線が利用されている。したが
って、一般的に認識されている以上に、我々は日常生活
において放射線に曝されているのである。
【０００７】１９９２年の調査によれば、日本人が被曝
する放射線の発生源の平均的割合は、３９％が自然放射
線、５９％がレントゲンやＣＴスキャン、放射線治療等
の医療用放射線であり、残る２％に、職業上の被曝、原
子力施設からの放射線、航空機の利用により曝されるも
の、一般消費物によるもの等が含まれる。
する放射線の発生源の平均的割合は、３９％が自然放射
線、５９％がレントゲンやＣＴスキャン、放射線治療等
の医療用放射線であり、残る２％に、職業上の被曝、原
子力施設からの放射線、航空機の利用により曝されるも
の、一般消費物によるもの等が含まれる。
【０００８】近年、石油資源の枯渇が懸念され、新たな
エネルギー源として、原子力が検討されている。また、
癌治療を始めとする医療分野でも放射線の有効性がます
ます注目されている。しかし、原子力施設における放射
能漏れ事故や患者の大量被曝等により、作業者や施設付
近の住民の間で、放射線に対する不安感や危機感が高ま
っており、施設内の安全管理や作業環境および付近の放
射線量の検地が社会的に重要な課題となっている。
エネルギー源として、原子力が検討されている。また、
癌治療を始めとする医療分野でも放射線の有効性がます
ます注目されている。しかし、原子力施設における放射
能漏れ事故や患者の大量被曝等により、作業者や施設付
近の住民の間で、放射線に対する不安感や危機感が高ま
っており、施設内の安全管理や作業環境および付近の放
射線量の検地が社会的に重要な課題となっている。
【０００９】放射線は、呼吸によって大気中の放射性同
位元素を吸い込んだり、宇宙線や大地、放射性降下物か
らのγ線を体外から浴びたり、飲食物を通じて体内に取
り込んだりすることにより、人体に影響を及ぼす。人体
への影響は、大きく分けて、本人に現れる身体的、生理
的影響とその子孫に影響が現れる遺伝的影響があり、身
体的、生理的影響には急性効果と晩発効果がある。前記
のとおりに、我々の日常生活における放射線被曝は、医
療診断や自然界からのものが大半を占め、通常人体に影
響を及ぼさない程度のものであるが、放射線には色も臭
いもないため、放射線設備の安全管理、作業者や周辺住
民の放射線防護、あるいは社会的不安の除去のためにも
施設内外の放射線量の正確な測定が重要といえる。
位元素を吸い込んだり、宇宙線や大地、放射性降下物か
らのγ線を体外から浴びたり、飲食物を通じて体内に取
り込んだりすることにより、人体に影響を及ぼす。人体
への影響は、大きく分けて、本人に現れる身体的、生理
的影響とその子孫に影響が現れる遺伝的影響があり、身
体的、生理的影響には急性効果と晩発効果がある。前記
のとおりに、我々の日常生活における放射線被曝は、医
療診断や自然界からのものが大半を占め、通常人体に影
響を及ぼさない程度のものであるが、放射線には色も臭
いもないため、放射線設備の安全管理、作業者や周辺住
民の放射線防護、あるいは社会的不安の除去のためにも
施設内外の放射線量の正確な測定が重要といえる。
【００１０】従来の放射線量測定ではその蛍光、写真、
電離作用を利用する方法が用いられてきた。具体的に
は、蛍光体に生じる蛍光を測定、記録するシンチレーシ
ョンカウンター（蛍光作用）、フィルムバッジやオート
ラジオグラフ（写真作用）、気体の電離を測定するＧＭ
計数管（電離作用）が代表的な放射線量測定方法として
挙げられる。
電離作用を利用する方法が用いられてきた。具体的に
は、蛍光体に生じる蛍光を測定、記録するシンチレーシ
ョンカウンター（蛍光作用）、フィルムバッジやオート
ラジオグラフ（写真作用）、気体の電離を測定するＧＭ
計数管（電離作用）が代表的な放射線量測定方法として
挙げられる。
【００１１】しかし、従来の検出器はいずれも放射線の
線質、線量に応じて異なったものが使用されており、人
体への影響を評価する場合には、放射線荷重計数、組織
荷重計数で補正し、実効線量を算出する必要があった。
また、既存の方法は遺伝子への影響を直接的に測定する
ものではなく、間接的に評価しているにすぎないため、
遺伝的影響や晩発効果に関わるより実際的な放射線量の
測定ができないという問題があった。
線質、線量に応じて異なったものが使用されており、人
体への影響を評価する場合には、放射線荷重計数、組織
荷重計数で補正し、実効線量を算出する必要があった。
また、既存の方法は遺伝子への影響を直接的に測定する
ものではなく、間接的に評価しているにすぎないため、
遺伝的影響や晩発効果に関わるより実際的な放射線量の
測定ができないという問題があった。
【００１２】原子力施設や放射線治療設備の安全管理
や、作業者および付近住民の健康を守る上で、人体やＤ
ＮＡを始めとする核酸への放射線の影響を直接的、かつ
簡便に、精度高く測定できる方法の開発は重要と考えら
れる。
や、作業者および付近住民の健康を守る上で、人体やＤ
ＮＡを始めとする核酸への放射線の影響を直接的、かつ
簡便に、精度高く測定できる方法の開発は重要と考えら
れる。
【００１３】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解決するものとして、化学物質や電磁波、放射線等の
環境による核酸への影響をも測定でき、高い検出感度を
有する環境モニタリング方法を提供することを課題とし
ている。
の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点
を解決するものとして、化学物質や電磁波、放射線等の
環境による核酸への影響をも測定でき、高い検出感度を
有する環境モニタリング方法を提供することを課題とし
ている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、まず第１には、核酸およ
び核酸類似体からなる群より選択される少なくとも１種
の核酸を基板に固定化した核酸固定化基板をモニタリン
グ対象環境に曝し、該基板上の核酸に生じる損傷を検
出、測定することを特徴とする環境モニタリング方法を
提供する。
の課題を解決するものとして、まず第１には、核酸およ
び核酸類似体からなる群より選択される少なくとも１種
の核酸を基板に固定化した核酸固定化基板をモニタリン
グ対象環境に曝し、該基板上の核酸に生じる損傷を検
出、測定することを特徴とする環境モニタリング方法を
提供する。
【００１５】この出願の発明は、第２には、核酸固定化
基板は、核酸と基板表面の静電的相互作用により固定化
されている環境モニタリング方法を、第３には、基板が
ガラス基板である前記の環境モニタリング方法を、第４
には、基板がシリコン基板である前記の環境モニタリン
グ方法を、また第５には、基板がプラスチック基板であ
る前記の環境モニタリング方法を提供する。
基板は、核酸と基板表面の静電的相互作用により固定化
されている環境モニタリング方法を、第３には、基板が
ガラス基板である前記の環境モニタリング方法を、第４
には、基板がシリコン基板である前記の環境モニタリン
グ方法を、また第５には、基板がプラスチック基板であ
る前記の環境モニタリング方法を提供する。
【００１６】また、この出願の発明は、前記のいずれか
の環境モニタリング方法において、第６には、基板が表
面処理により、正電荷が付与されていること、および第
７には、基板がアミノシラン溶液によって表面処理され
ることを態様として提供する。
の環境モニタリング方法において、第６には、基板が表
面処理により、正電荷が付与されていること、および第
７には、基板がアミノシラン溶液によって表面処理され
ることを態様として提供する。
【００１７】この出願の発明は、また、第８には、モニ
タリング対象環境が放射線である前記の環境モニタリン
グ方法を、第９には、モニタリング対象環境が化学物質
である前記の環境モニタリング方法を提供する。
タリング対象環境が放射線である前記の環境モニタリン
グ方法を、第９には、モニタリング対象環境が化学物質
である前記の環境モニタリング方法を提供する。
【００１８】第１０には、この出願の発明は、核酸に生
じる損傷は、核酸にインターカレーターを接触させた後
モニタリング対象環境に曝し、検出、測定する環境モニ
タリング方法を、第１１には、インターカレーターが蛍
光色素である前記の環境モニタリング方法を提供する。
じる損傷は、核酸にインターカレーターを接触させた後
モニタリング対象環境に曝し、検出、測定する環境モニ
タリング方法を、第１１には、インターカレーターが蛍
光色素である前記の環境モニタリング方法を提供する。
【００１９】この出願の発明は、さらに、第１２には、
核酸に生じる損傷を、蛍光顕微鏡、高感度ＣＣＤカメラ
および走査型プローブ顕微鏡から選択される少なくとも
１つの検出手段により検出、測定すること、第１３に
は、核酸がＤＮＡであること、および第１４には、ＤＮ
Ａが繊維状の環状ＤＮＡまたは繊維状の直線状ＤＮＡか
ら選択されることを前記の環境モニタリング方法の態様
として提供する。
核酸に生じる損傷を、蛍光顕微鏡、高感度ＣＣＤカメラ
および走査型プローブ顕微鏡から選択される少なくとも
１つの検出手段により検出、測定すること、第１３に
は、核酸がＤＮＡであること、および第１４には、ＤＮ
Ａが繊維状の環状ＤＮＡまたは繊維状の直線状ＤＮＡか
ら選択されることを前記の環境モニタリング方法の態様
として提供する。
【００２０】さらに、この出願の発明は、第１５には、
前記のいずれかの環境モニタリング方法において用いら
れるプローブであって、少なくとも基板表面に核酸が固
定化された核酸固定化基板を有する環境モニタリング用
プローブを、また、第１６には、前記のいずれかの環境
モニタリング方法において用いられるプローブであっ
て、少なくとも基板表面に核酸が固定化された核酸固定
化基板と蓋を有し、その間にインターカレーターが封入
されている環境モニタリング用プローブを提供する。
前記のいずれかの環境モニタリング方法において用いら
れるプローブであって、少なくとも基板表面に核酸が固
定化された核酸固定化基板を有する環境モニタリング用
プローブを、また、第１６には、前記のいずれかの環境
モニタリング方法において用いられるプローブであっ
て、少なくとも基板表面に核酸が固定化された核酸固定
化基板と蓋を有し、その間にインターカレーターが封入
されている環境モニタリング用プローブを提供する。
【００２１】この出願の発明は、第１７には、前記の環
境モニタリング用プローブの製造方法であって、基板表
面に核酸を固定化することを特徴とする環境モニタリン
グ用プローブの製造方法を提供する。
境モニタリング用プローブの製造方法であって、基板表
面に核酸を固定化することを特徴とする環境モニタリン
グ用プローブの製造方法を提供する。
【００２２】また、この出願の発明は、第１８には、前
記の環境モニタリング用プローブの製造方法であって、
基板表面に核酸を固定化して得られる核酸固定化基板の
表面にインターカレーターを塗布した後、蓋で覆って封
入することを特徴とする環境モニタリング用プローブの
製造方法。
記の環境モニタリング用プローブの製造方法であって、
基板表面に核酸を固定化して得られる核酸固定化基板の
表面にインターカレーターを塗布した後、蓋で覆って封
入することを特徴とする環境モニタリング用プローブの
製造方法。
【００２３】第１９には、この出願の発明は、核酸を、
基板に正電荷を付与した後、核酸含有溶液を塗布し、乾
燥させて静電的相互作用により基板表面に固定化する前
記のいずれかの環境モニタリング用プローブの製造方法
を提供し、第２０には、核酸が、ＤＮＡである前記のい
ずれかの環境モニタリング用プローブの製造方法を提供
する。
基板に正電荷を付与した後、核酸含有溶液を塗布し、乾
燥させて静電的相互作用により基板表面に固定化する前
記のいずれかの環境モニタリング用プローブの製造方法
を提供し、第２０には、核酸が、ＤＮＡである前記のい
ずれかの環境モニタリング用プローブの製造方法を提供
する。
【００２４】この出願の発明は、第２１には、ＤＮＡ
を、任意の区画に分割されたＤＮＡについて各区画を増
幅するプライマーを設計し、各区画の長さに相当する間
隔で基板上にプライマーを固定化した後、該ＤＮＡを鋳
型にＤＮＡ合成して基板表面に伸長、固定化する環境モ
ニタリング用プローブの製造方法を提供する。
を、任意の区画に分割されたＤＮＡについて各区画を増
幅するプライマーを設計し、各区画の長さに相当する間
隔で基板上にプライマーを固定化した後、該ＤＮＡを鋳
型にＤＮＡ合成して基板表面に伸長、固定化する環境モ
ニタリング用プローブの製造方法を提供する。
【００２５】そして、第２２には、この出願の発明は、
前記のいずれかの環境モニタリング方法を用いて放射線
を測定するためのシステムであって、少なくとも前記の
環境モニタリング測定用プローブと、該プローブにおけ
る核酸の損傷を検出するための損傷検出手段と、検出結
果解析手段を有する環境モニタリングシステムをも提供
する。
前記のいずれかの環境モニタリング方法を用いて放射線
を測定するためのシステムであって、少なくとも前記の
環境モニタリング測定用プローブと、該プローブにおけ
る核酸の損傷を検出するための損傷検出手段と、検出結
果解析手段を有する環境モニタリングシステムをも提供
する。
【００２６】
【発明の実施の形態】この出願の発明の放射線測定方法
では、ＤＮＡ等の核酸に注目し、化学物質や放射線が核
酸に与える損傷の度合いを検出することにより、環境と
核酸損傷度の関係を明らかにし、化学種や線質の違いを
考慮することなく生物への損傷度を評価できるものであ
る。
では、ＤＮＡ等の核酸に注目し、化学物質や放射線が核
酸に与える損傷の度合いを検出することにより、環境と
核酸損傷度の関係を明らかにし、化学種や線質の違いを
考慮することなく生物への損傷度を評価できるものであ
る。
【００２７】従来、放射線測定方法として用いられてき
たフィルムバッチやガラス線量計等では生物への影響を
間接的に予測することが可能であったが、この出願の発
明の環境モニタリング方法では、核酸への影響を直接測
定できるため、極めて正確な測定が可能となる。また、
この出願の発明の環境モニタリング方法は、核酸損傷の
検出において煩雑な生化学的操作を必要とせず、微細な
基板上に固定化した核酸を直接的に、あるいは蛍光色素
等を用いて、可視化することにより損傷を簡便に検出、
定量できる。
たフィルムバッチやガラス線量計等では生物への影響を
間接的に予測することが可能であったが、この出願の発
明の環境モニタリング方法では、核酸への影響を直接測
定できるため、極めて正確な測定が可能となる。また、
この出願の発明の環境モニタリング方法は、核酸損傷の
検出において煩雑な生化学的操作を必要とせず、微細な
基板上に固定化した核酸を直接的に、あるいは蛍光色素
等を用いて、可視化することにより損傷を簡便に検出、
定量できる。
【００２８】核酸の中でも遺伝子の本体であるＤＮＡを
例に挙げれば、一般にＤＮＡの切断は放射線量が数Ｇｙ
以下の場合でも起こるが、溶液中での吸光度変化や電気
泳動などの生化学的手法によりＤＮＡ切断を検出するに
は１００Ｇｙ以上の放射線照射が必要となる。核酸の損
傷を顕微鏡等の下で直読するこの出願の発明の環境モニ
タリング方法を用いることにより、放射線の検出感度を
飛躍的に向上させることが可能なのである。同様に、化
学物質についても、基板上に固定化されたＤＮＡ等の核
酸を直接化学物質に曝露し、その損傷を直読することが
できることから、感度高い検出が可能となるのである。
例に挙げれば、一般にＤＮＡの切断は放射線量が数Ｇｙ
以下の場合でも起こるが、溶液中での吸光度変化や電気
泳動などの生化学的手法によりＤＮＡ切断を検出するに
は１００Ｇｙ以上の放射線照射が必要となる。核酸の損
傷を顕微鏡等の下で直読するこの出願の発明の環境モニ
タリング方法を用いることにより、放射線の検出感度を
飛躍的に向上させることが可能なのである。同様に、化
学物質についても、基板上に固定化されたＤＮＡ等の核
酸を直接化学物質に曝露し、その損傷を直読することが
できることから、感度高い検出が可能となるのである。
【００２９】この出願の発明の放射線測定方法は、基板
上に放射線の影響を測定したい対象生物の細胞核や染色
体から得られるＤＮＡ、クローニング、あるいは合成に
より得られるＤＮＡやＲＮＡ等の核酸や核酸類似体を固
定化し、この核酸固定化基板をモニタリングしたい環境
下に曝した後、核酸固定化基板における核酸の損傷を検
出、測定するものである。具体的には、例えば核酸とし
てＤＮＡやＲＮＡを用いるとき、ＤＮＡ（またはＲＮ
Ａ）固定化基板に放射線を照射したり、化学物質を含有
する溶液を塗布したりして、ＤＮＡ（またはＲＮＡ）の
断片化を蛍光顕微鏡や高感度ＣＣＤカメラ、走査型プロ
ーブ顕微鏡等で検出、測定できる。このとき、ＤＮＡ固
定化基板にインターカレーターを接触させれば、ＤＮＡ
の螺旋構造が歪み、モニタリング環境による損傷を受け
てＤＮＡの切断が生じやすくなるため、好ましい。ま
た、インターカレーターとして蛍光色素を選択すれば、
核酸の損傷が可視化されるため、蛍光顕微鏡や高感度Ｃ
ＣＤカメラ等での検出、測定が容易となる。蛍光色素で
はないインターカレーターを用いる場合には、走査型プ
ローブ顕微鏡で損傷を検出、測定できる。また、高線量
の放射線を検出する場合や、長時間にわたって放射線を
測定する場合など、目的に応じてインターカレーターは
必要ない。
上に放射線の影響を測定したい対象生物の細胞核や染色
体から得られるＤＮＡ、クローニング、あるいは合成に
より得られるＤＮＡやＲＮＡ等の核酸や核酸類似体を固
定化し、この核酸固定化基板をモニタリングしたい環境
下に曝した後、核酸固定化基板における核酸の損傷を検
出、測定するものである。具体的には、例えば核酸とし
てＤＮＡやＲＮＡを用いるとき、ＤＮＡ（またはＲＮ
Ａ）固定化基板に放射線を照射したり、化学物質を含有
する溶液を塗布したりして、ＤＮＡ（またはＲＮＡ）の
断片化を蛍光顕微鏡や高感度ＣＣＤカメラ、走査型プロ
ーブ顕微鏡等で検出、測定できる。このとき、ＤＮＡ固
定化基板にインターカレーターを接触させれば、ＤＮＡ
の螺旋構造が歪み、モニタリング環境による損傷を受け
てＤＮＡの切断が生じやすくなるため、好ましい。ま
た、インターカレーターとして蛍光色素を選択すれば、
核酸の損傷が可視化されるため、蛍光顕微鏡や高感度Ｃ
ＣＤカメラ等での検出、測定が容易となる。蛍光色素で
はないインターカレーターを用いる場合には、走査型プ
ローブ顕微鏡で損傷を検出、測定できる。また、高線量
の放射線を検出する場合や、長時間にわたって放射線を
測定する場合など、目的に応じてインターカレーターは
必要ない。
【００３０】この出願の発明の環境モニタリング方法に
おいて、核酸固定化基板を環境モニタリング用プローブ
として使用するためには、（１）核酸が絡まることなく
固定されること、（２）核酸が操作中に物理的な切断を
受けることなく、長さを保った状態にあること、および
（３）顕微鏡等の手段により観察できる程度に可視化す
ることが可能であることが必要である。したがって、Ｄ
ＮＡを核酸として用いる場合を例示すれば、基板表面に
固定化されたＤＮＡは、繊維状態（直鎖状）を保持して
いることが好ましく、このような条件を満たすために
は、ＤＮＡとして繊維状ＤＮＡを用いることが好まし
い。このとき、繊維状ＤＮＡは、環状であっても直鎖状
であってもよい。
おいて、核酸固定化基板を環境モニタリング用プローブ
として使用するためには、（１）核酸が絡まることなく
固定されること、（２）核酸が操作中に物理的な切断を
受けることなく、長さを保った状態にあること、および
（３）顕微鏡等の手段により観察できる程度に可視化す
ることが可能であることが必要である。したがって、Ｄ
ＮＡを核酸として用いる場合を例示すれば、基板表面に
固定化されたＤＮＡは、繊維状態（直鎖状）を保持して
いることが好ましく、このような条件を満たすために
は、ＤＮＡとして繊維状ＤＮＡを用いることが好まし
い。このとき、繊維状ＤＮＡは、環状であっても直鎖状
であってもよい。
【００３１】このような種々の核酸を固定化する基板と
しては、その材質は固定化される核酸に影響を及ぼさ
ず、モニタリング対象の環境を阻害したり、それにより
劣化したりしないものであればよく、とくに限定されな
い。ガラス基板は入手が容易で安価であり、表面処理を
施すことにより静電的にＤＮＡ等の核酸を固定化できる
ため、好ましく、シリコン基板は、フォトレジスト法等
の半導体微細加工技術を応用してＤＮＡを伸長、固定化
できるため、好ましい。また、シリコン基板は、体の形
状に合わせた変形が可能であることから、体内の目的と
する位置での測定も可能となる。さらに、基板は、種々
の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなるプラスチック基
板であってもよい。これらのプラスチック基板は、表面
にエポキシドを呈示させ、核酸塩基のグアニンのアミノ
基と結合させることにより、核酸を固定化でき、好まし
い。
しては、その材質は固定化される核酸に影響を及ぼさ
ず、モニタリング対象の環境を阻害したり、それにより
劣化したりしないものであればよく、とくに限定されな
い。ガラス基板は入手が容易で安価であり、表面処理を
施すことにより静電的にＤＮＡ等の核酸を固定化できる
ため、好ましく、シリコン基板は、フォトレジスト法等
の半導体微細加工技術を応用してＤＮＡを伸長、固定化
できるため、好ましい。また、シリコン基板は、体の形
状に合わせた変形が可能であることから、体内の目的と
する位置での測定も可能となる。さらに、基板は、種々
の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂からなるプラスチック基
板であってもよい。これらのプラスチック基板は、表面
にエポキシドを呈示させ、核酸塩基のグアニンのアミノ
基と結合させることにより、核酸を固定化でき、好まし
い。
【００３２】また、このような基板については、その大
きさもとくに限定されない。この出願の発明の放射線測
定方法では、核酸の損傷を可視化できることから、顕微
鏡や高感度カメラ（ＣＣＤカメラ）等によって観察、検
出できる程度の大きさがあればよい。例えばガラス基板
としては、汎用のスライドガラスが適用できる。
きさもとくに限定されない。この出願の発明の放射線測
定方法では、核酸の損傷を可視化できることから、顕微
鏡や高感度カメラ（ＣＣＤカメラ）等によって観察、検
出できる程度の大きさがあればよい。例えばガラス基板
としては、汎用のスライドガラスが適用できる。
【００３３】以上のとおりの基板表面に核酸を固定化す
る方法としては、ＤＮＡ等の核酸を基板表面に伸長、展
開し、乾燥させる方法や化学的に結合させる方法等が考
慮される。具体的には、基板表面を化学修飾することに
より正電荷を付与させ、負電荷を有するＤＮＡとの間に
静電的相互作用を生じさせてＤＮＡを固定化させる方法
が好ましい。ガラス基板、シリコン基板、プラスチック
基板のいずれの場合においても、基板表面をアミノシラ
ン化することにより、正電荷を生じさせることができ
る。
る方法としては、ＤＮＡ等の核酸を基板表面に伸長、展
開し、乾燥させる方法や化学的に結合させる方法等が考
慮される。具体的には、基板表面を化学修飾することに
より正電荷を付与させ、負電荷を有するＤＮＡとの間に
静電的相互作用を生じさせてＤＮＡを固定化させる方法
が好ましい。ガラス基板、シリコン基板、プラスチック
基板のいずれの場合においても、基板表面をアミノシラ
ン化することにより、正電荷を生じさせることができ
る。
【００３４】また、基板上にＤＮＡを固定化する方法と
しては、オンチップＤＮＡ合成反応法も考慮される。具
体的には、ＤＮＡが、任意の区画に分割されたＤＮＡに
ついて、各区画を増幅するＤＮＡプライマーを設計し、
各区画の長さに相当する間隔で基板上にプライマーを固
定化した後、ＤＮＡ合成すれば、基板表面に伸長、固定
化された状態でＤＮＡが合成されるのである。ＤＮＡ合
成方法としては、ホットスタート法等の公知の合成手法
が適用できる。もちろん、これ以外の種々の公知または
新規の方法でＤＮＡ等の核酸を固定化してもよい。
しては、オンチップＤＮＡ合成反応法も考慮される。具
体的には、ＤＮＡが、任意の区画に分割されたＤＮＡに
ついて、各区画を増幅するＤＮＡプライマーを設計し、
各区画の長さに相当する間隔で基板上にプライマーを固
定化した後、ＤＮＡ合成すれば、基板表面に伸長、固定
化された状態でＤＮＡが合成されるのである。ＤＮＡ合
成方法としては、ホットスタート法等の公知の合成手法
が適用できる。もちろん、これ以外の種々の公知または
新規の方法でＤＮＡ等の核酸を固定化してもよい。
【００３５】この出願の発明の環境モニタリング方法で
は、得られた核酸固定化基板を化学物質、電子線、電磁
波、放射線等のモニタリング対象環境に曝し、核酸に生
じる損傷を可視化して直読することにより化学物質量、
電子線量、電磁波量、放射線量等、さらには、それらに
よる該核酸への影響を定量できるのである。可視化方法
としては、核酸固定化基板表面にインターカレータ−と
なる蛍光色素を塗布する方法が好ましく例示される。こ
のような蛍光色素を塗布した核酸固定化基板をプローブ
として用いれば、例えば、直鎖状に固定化された繊維状
ＤＮＡに一定の線量の放射線を照射した際に、繊維状Ｄ
ＮＡ上に生じる二本鎖切断を可視化でき、蛍光顕微鏡を
用いてただちに直読、定量できるのである。もちろん、
核酸は、ＤＮＡに限定されず、ＲＮＡや他の核酸類似体
であってもよく、１種に限らず、複数種を併用してもよ
い。
は、得られた核酸固定化基板を化学物質、電子線、電磁
波、放射線等のモニタリング対象環境に曝し、核酸に生
じる損傷を可視化して直読することにより化学物質量、
電子線量、電磁波量、放射線量等、さらには、それらに
よる該核酸への影響を定量できるのである。可視化方法
としては、核酸固定化基板表面にインターカレータ−と
なる蛍光色素を塗布する方法が好ましく例示される。こ
のような蛍光色素を塗布した核酸固定化基板をプローブ
として用いれば、例えば、直鎖状に固定化された繊維状
ＤＮＡに一定の線量の放射線を照射した際に、繊維状Ｄ
ＮＡ上に生じる二本鎖切断を可視化でき、蛍光顕微鏡を
用いてただちに直読、定量できるのである。もちろん、
核酸は、ＤＮＡに限定されず、ＲＮＡや他の核酸類似体
であってもよく、１種に限らず、複数種を併用してもよ
い。
【００３６】可視化に用いられる蛍光色素としては、種
々のものが考慮される。例えば、インターカレーターと
してＤＮＡのらせん構造内に取り込まれ、励起光下でＤ
ＮＡを可視化する試薬等が考慮される。すなわち、ＤＮ
Ａの切断を可視化できるプローブであれば、どのような
ものであってもよい。前記（１）〜（３）の条件を満た
すためには、蛍光色素は、ＤＡＰＩ、propidium iodid
e、YoYo-1等のインターカレーターであることが好まし
い。
々のものが考慮される。例えば、インターカレーターと
してＤＮＡのらせん構造内に取り込まれ、励起光下でＤ
ＮＡを可視化する試薬等が考慮される。すなわち、ＤＮ
Ａの切断を可視化できるプローブであれば、どのような
ものであってもよい。前記（１）〜（３）の条件を満た
すためには、蛍光色素は、ＤＡＰＩ、propidium iodid
e、YoYo-1等のインターカレーターであることが好まし
い。
【００３７】この出願の発明の環境モニタリング方法で
は、さらに、核酸固定化基板に前記の蛍光色素溶液を塗
布し、その表面に蓋を施してもよい。蓋を施すことによ
り、塗布された蛍光色素溶液が乾固することを少なくと
も一定時間防止でき、核酸の損傷を安定に検出、定量で
きるようになる。
は、さらに、核酸固定化基板に前記の蛍光色素溶液を塗
布し、その表面に蓋を施してもよい。蓋を施すことによ
り、塗布された蛍光色素溶液が乾固することを少なくと
も一定時間防止でき、核酸の損傷を安定に検出、定量で
きるようになる。
【００３８】以上のとおりに、核酸の損傷は、前記のと
おりのインターカレーターにより可視化して検出される
が、検出方法としては、蛍光顕微鏡、高感度ＣＣＤカメ
ラ、および走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡等）
等の各種のものが例示される。好ましくは、断片化を蛍
光色素であるインターカレーターにより可視化し、蛍光
顕微鏡により確認し、高感度カメラにより画像化する方
法で、これにより、ＤＮＡ断片化への線量や線質の影響
を比較したり、経時的な断片化を測定したりできるよう
になる。また、走査型プローブ顕微鏡を用いる場合に
は、インターカレーターが蛍光色素である必要はない。
さらに、このようにして得られた画像は、電子情報化
し、コンピューター上に保存、あるいは解析、加工して
もよい。
おりのインターカレーターにより可視化して検出される
が、検出方法としては、蛍光顕微鏡、高感度ＣＣＤカメ
ラ、および走査型プローブ顕微鏡（原子間力顕微鏡等）
等の各種のものが例示される。好ましくは、断片化を蛍
光色素であるインターカレーターにより可視化し、蛍光
顕微鏡により確認し、高感度カメラにより画像化する方
法で、これにより、ＤＮＡ断片化への線量や線質の影響
を比較したり、経時的な断片化を測定したりできるよう
になる。また、走査型プローブ顕微鏡を用いる場合に
は、インターカレーターが蛍光色素である必要はない。
さらに、このようにして得られた画像は、電子情報化
し、コンピューター上に保存、あるいは解析、加工して
もよい。
【００３９】この出願の発明は、以上のとおりの方法に
より環境による核酸への影響を測定するための環境モニ
タリング用プローブをも提供する。すなわち、以上の環
境モニタリングは、基板表面に核酸が固定化された核酸
固定化基板を有するプローブ、あるいは、核酸固定化基
板と蓋を有し、それらの間にインターカレーターが封入
されたプローブを用いて行われるものなのである。
より環境による核酸への影響を測定するための環境モニ
タリング用プローブをも提供する。すなわち、以上の環
境モニタリングは、基板表面に核酸が固定化された核酸
固定化基板を有するプローブ、あるいは、核酸固定化基
板と蓋を有し、それらの間にインターカレーターが封入
されたプローブを用いて行われるものなのである。
【００４０】さらに、この出願の発明は、このような環
境モニタリング用プローブの製造方法をも提供する。具
体的には、基板表面に核酸を固定化して核酸固定化基板
を得る、あるいはこの表面に、さらに蛍光色素の溶液を
塗布し、蓋をする。このとき、核酸の固定化方法は、前
記のＤＮＡプライマーの固定化方法に例示されるとおり
の様々な方法が適用できる。
境モニタリング用プローブの製造方法をも提供する。具
体的には、基板表面に核酸を固定化して核酸固定化基板
を得る、あるいはこの表面に、さらに蛍光色素の溶液を
塗布し、蓋をする。このとき、核酸の固定化方法は、前
記のＤＮＡプライマーの固定化方法に例示されるとおり
の様々な方法が適用できる。
【００４１】この出願の発明は、さらに、以上のとおり
の放射線測定方法を用いて放射線量を測定するためのシ
ステムをも提供する。このようなシステムとしては、図
１の概略図に示されるように、少なくとも前記の環境モ
ニタリング用プローブ（１）における核酸の損傷を検出
するための顕微鏡（２）や高感度ＣＣＤカメラ（３）等
の検出手段と画像解析ソフト（４）等の検出結果解析手
段を有するものであればよい。核酸の損傷を検出するた
めの検出装置（２）としては、蛍光顕微鏡が好ましく例
示される。このようなシステムを用いることにより、前
記のとおりの環境モニタリングが簡便に、かつスムーズ
に実施できるだけでなく、コンピューター（４）上に様
々な化学物質や放射線質、化学物質量や放射線量による
核酸の損傷に関するデータベースを構築することも可能
となり、これらの各種の因子による生物への直接的影響
や遺伝的影響はもとより、遺伝子治療等の研究において
も重要な知見が得られ、有用であるといえる。
の放射線測定方法を用いて放射線量を測定するためのシ
ステムをも提供する。このようなシステムとしては、図
１の概略図に示されるように、少なくとも前記の環境モ
ニタリング用プローブ（１）における核酸の損傷を検出
するための顕微鏡（２）や高感度ＣＣＤカメラ（３）等
の検出手段と画像解析ソフト（４）等の検出結果解析手
段を有するものであればよい。核酸の損傷を検出するた
めの検出装置（２）としては、蛍光顕微鏡が好ましく例
示される。このようなシステムを用いることにより、前
記のとおりの環境モニタリングが簡便に、かつスムーズ
に実施できるだけでなく、コンピューター（４）上に様
々な化学物質や放射線質、化学物質量や放射線量による
核酸の損傷に関するデータベースを構築することも可能
となり、これらの各種の因子による生物への直接的影響
や遺伝的影響はもとより、遺伝子治療等の研究において
も重要な知見が得られ、有用であるといえる。
【００４２】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。もちろん、この発明は以下の例に限定されるもので
はなく、細部については様々な態様が可能であることは
言うまでもない。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。もちろん、この発明は以下の例に限定されるもので
はなく、細部については様々な態様が可能であることは
言うまでもない。
【００４３】
【実施例】以下の実施例および比較例では、ＤＮＡとし
て、入手が容易で観察に適した長さをもつλファージＤ
ＮＡ（宝酒造株式会社製）を用いた。また、蛍光色素と
しては、蛍光顕微鏡下での断片化ＤＮＡの直接観察が可
能となる蛍光強度を有するYoYo-1（フナコシ株式会社
製、YoYo-1 Iodide）を用いた。
て、入手が容易で観察に適した長さをもつλファージＤ
ＮＡ（宝酒造株式会社製）を用いた。また、蛍光色素と
しては、蛍光顕微鏡下での断片化ＤＮＡの直接観察が可
能となる蛍光強度を有するYoYo-1（フナコシ株式会社
製、YoYo-1 Iodide）を用いた。
【００４４】また、各試薬や溶媒は、記載のない限り、
和光純薬工業株式会社製のものを用いた。 ＜実施例１＞スライドガラス（松浪硝子工業株式会社7.
6ｃｍ×2.6ｃｍ×0.8ｍｍ）を５％水酸化カリウム溶液
中で３０分間超音波洗浄した後、イオン交換水で３０
分、超純水でさらに３０分間洗浄した。洗浄後のガラス
を８０℃のオーブン中で乾燥し、過酸化水素液・硫酸混
合液（過酸化水素液（３０％）：硫酸（３６Ｎ）＝１：
２）中で２０分間処理した。超純水で洗浄した後、アミ
ノシラン溶液（エタノール：超純水：γ−アミノプロピ
ルエトキシシラン＝５００：５００：１）中で１時間処
理し、エタノールおよび超純水で洗浄して、オーブン
（１２０℃）にて３０分乾燥した。
和光純薬工業株式会社製のものを用いた。 ＜実施例１＞スライドガラス（松浪硝子工業株式会社7.
6ｃｍ×2.6ｃｍ×0.8ｍｍ）を５％水酸化カリウム溶液
中で３０分間超音波洗浄した後、イオン交換水で３０
分、超純水でさらに３０分間洗浄した。洗浄後のガラス
を８０℃のオーブン中で乾燥し、過酸化水素液・硫酸混
合液（過酸化水素液（３０％）：硫酸（３６Ｎ）＝１：
２）中で２０分間処理した。超純水で洗浄した後、アミ
ノシラン溶液（エタノール：超純水：γ−アミノプロピ
ルエトキシシラン＝５００：５００：１）中で１時間処
理し、エタノールおよび超純水で洗浄して、オーブン
（１２０℃）にて３０分乾燥した。
【００４５】得られたアミノシラン化ガラス基板をλフ
ァージＤＮＡ溶液（６ｎｇ／ｍＬ純水溶液）に浸漬し、
０．１５ｍｍ／ｓｅｃの速度でアミノシラン化ガラス基
板を上昇させた、デシケーター中で乾燥させた。
ァージＤＮＡ溶液（６ｎｇ／ｍＬ純水溶液）に浸漬し、
０．１５ｍｍ／ｓｅｃの速度でアミノシラン化ガラス基
板を上昇させた、デシケーター中で乾燥させた。
【００４６】蛍光色素YoYo-1（フナコシ株式会社製、Yo
Yo-1 Iodide）を1μｇ／ｍＬの濃度になるように退色防
止剤（ベクターシールド：Vector社製）を用いて調製
し、得られたＤＮＡ固定化ガラス基板に滴下した後、直
ちにカバーガラス（2.4ｃｍ×2.4ｃｍ×0.12ｍｍ）を乗
せ、使用時まで遮光して保存した。
Yo-1 Iodide）を1μｇ／ｍＬの濃度になるように退色防
止剤（ベクターシールド：Vector社製）を用いて調製
し、得られたＤＮＡ固定化ガラス基板に滴下した後、直
ちにカバーガラス（2.4ｃｍ×2.4ｃｍ×0.12ｍｍ）を乗
せ、使用時まで遮光して保存した。
【００４７】この放射線測定用ＤＮＡ線量計に60Ｃｏか
らの放射線（γ線）を照射し、ＤＮＡ切断を蛍光顕微鏡
（ZEISS Axioplan2 Imaging）下で観察した。蛍光色素Y
oYo-1は４９１ｎｍの光で励起し、５０９ｎｍ付近に蛍
光を発した。得られた画像は直ちにＣＣＤカメラ（Prin
ceton Instruments, MODEL PTE/CCD-1401, MicroMax）
で撮影し、電子情報化して保存した。
らの放射線（γ線）を照射し、ＤＮＡ切断を蛍光顕微鏡
（ZEISS Axioplan2 Imaging）下で観察した。蛍光色素Y
oYo-1は４９１ｎｍの光で励起し、５０９ｎｍ付近に蛍
光を発した。得られた画像は直ちにＣＣＤカメラ（Prin
ceton Instruments, MODEL PTE/CCD-1401, MicroMax）
で撮影し、電子情報化して保存した。
【００４８】図２に２０Ｇｙのγ線を照射した際のλフ
ァージＤＮＡの切断を見た写真を示した。作成されたＤ
ＮＡ線量計の放射線（γ線）に対する感受性を確認する
ために、単位長さ（４８．５ｋｂ、１６．５μｍ）あた
りの切断数を数え、ＤＮＡの損傷度を評価した。
ァージＤＮＡの切断を見た写真を示した。作成されたＤ
ＮＡ線量計の放射線（γ線）に対する感受性を確認する
ために、単位長さ（４８．５ｋｂ、１６．５μｍ）あた
りの切断数を数え、ＤＮＡの損傷度を評価した。
【００４９】図３に放射線照射線量とＤＮＡ切断数の関
係を示した。放射線照射線量と単位長さあたりのＤＮＡ
の切断数には相関が認められた。また、図４に、０〜
６．０Ｇｙの範囲における放射線照射線量とＤＮＡ切断
数の関係を示した。 ＜比較例１＞５０μＬλファージＤＮＡ溶液（３μｇ／
ｍＬ純水溶液）に60Ｃｏからの放射線（γ線）を照射
し、得られた溶液を、アガロースゲルを用いて電気泳動
した。
係を示した。放射線照射線量と単位長さあたりのＤＮＡ
の切断数には相関が認められた。また、図４に、０〜
６．０Ｇｙの範囲における放射線照射線量とＤＮＡ切断
数の関係を示した。 ＜比較例１＞５０μＬλファージＤＮＡ溶液（３μｇ／
ｍＬ純水溶液）に60Ｃｏからの放射線（γ線）を照射
し、得られた溶液を、アガロースゲルを用いて電気泳動
した。
【００５０】図５に結果を示した。図５より、１００Ｇ
ｙでＤＮＡの損傷が確認され、５００ＧｙでＤＮＡが完
全に消失した。したがって、電気泳動法による検出範囲
は、１００Ｇｙ以上であることが示された。
ｙでＤＮＡの損傷が確認され、５００ＧｙでＤＮＡが完
全に消失した。したがって、電気泳動法による検出範囲
は、１００Ｇｙ以上であることが示された。
【００５１】一方、この出願の発明のＤＮＡ線量計を用
いると、０．１Ｇｙの線量でも検出が可能であることか
ら（図４）、放射線検出感度は溶液状態のものを電気泳
動で調べる方法に比べて極めて高いことが確認された。 ＜実施例２＞ オンチップＤＮＡ合成によるＤＮＡ固定
化基板の作成 シリコン基板にフォトレジスト法によりパタニングし、
アビジン結合部位をアルミ蒸着により保護した。
いると、０．１Ｇｙの線量でも検出が可能であることか
ら（図４）、放射線検出感度は溶液状態のものを電気泳
動で調べる方法に比べて極めて高いことが確認された。 ＜実施例２＞ オンチップＤＮＡ合成によるＤＮＡ固定
化基板の作成 シリコン基板にフォトレジスト法によりパタニングし、
アビジン結合部位をアルミ蒸着により保護した。
【００５２】２％フルオロシランをメタノールに溶解
し、得られた処理基板を３０分間処理した後、超音波洗
浄（３０分）し、MilliQイオン交換水でさらに洗浄し
た。過酸化水素液・硫酸混合液（過酸化水素液（３０
％）：硫酸（３６Ｎ）＝１：２）中で１０分間処理した
後、イオン交換水で１０分間洗浄し、さらに、アミノシ
ラン溶液（エタノール：超純水：γ−アミノプロピルエ
トキシシラン＝５０：５０：１）中で１時間、エタノー
ルで１０分間処理した。その後１２０℃で３０分間熱処
理し、得られた基板に、マイクロマニピュレーターを用
いてビオチン化ＤＮＡプライマーを添加した。
し、得られた処理基板を３０分間処理した後、超音波洗
浄（３０分）し、MilliQイオン交換水でさらに洗浄し
た。過酸化水素液・硫酸混合液（過酸化水素液（３０
％）：硫酸（３６Ｎ）＝１：２）中で１０分間処理した
後、イオン交換水で１０分間洗浄し、さらに、アミノシ
ラン溶液（エタノール：超純水：γ−アミノプロピルエ
トキシシラン＝５０：５０：１）中で１時間、エタノー
ルで１０分間処理した。その後１２０℃で３０分間熱処
理し、得られた基板に、マイクロマニピュレーターを用
いてビオチン化ＤＮＡプライマーを添加した。
【００５３】ＤＮＡ合成を行ったところ、ＤＮＡが直線
状に固定化されたことが確認された。
状に固定化されたことが確認された。
【００５４】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この発明に
より、化学物質や放射線等の環境因子の核酸への影響を
精度高く直接測定できる新規なモニタリング方法が得ら
れた。
より、化学物質や放射線等の環境因子の核酸への影響を
精度高く直接測定できる新規なモニタリング方法が得ら
れた。
【図１】この出願の発明の放射線測定システムを例示し
た概略模式図である。
た概略模式図である。
【図２】この出願の発明の実施例において、γ線照射に
より切断されたＤＮＡを蛍光顕微鏡で観察した写真に代
わる図である。
より切断されたＤＮＡを蛍光顕微鏡で観察した写真に代
わる図である。
【図３】この出願の発明の実施例において、照射線量と
λファージＤＮＡ単位長さあたりの切断数の関係を示し
た図である。
λファージＤＮＡ単位長さあたりの切断数の関係を示し
た図である。
【図４】この出願の発明の実施例において、０〜６．０
Ｇｙの範囲での放射線照射線量とＤＮＡ切断数の関係を
示した図である。
Ｇｙの範囲での放射線照射線量とＤＮＡ切断数の関係を
示した図である。
【図５】この出願の発明の実施例において、電気泳動に
より、ＤＮＡ損傷を確認した際のアガロースゲルの写真
に代わる図である。
より、ＤＮＡ損傷を確認した際のアガロースゲルの写真
に代わる図である。
１ 環境モニタリング用プローブ
２ 蛍光顕微鏡
３ 高感度ＣＣＤカメラ
４ 画像解析ソフト（コンピューター）
ａ λ／Hind III
ｂ ０Ｇｙ
ｃ ４Ｇｙ
ｄ ２０Ｇｙ
ｅ １００Ｇｙ
ｆ ５００Ｇｙ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 33/50 Ｇ０１Ｎ 33/58 Ａ
33/58 17/00
// Ｇ０１Ｎ 17/00 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ
Ａ
Ｆターム(参考） 2G045 BB14 DA13 FA16 FA19 FB13
FB15 GC15
2G050 BA00 CA01 DA01 EA10 EB10
EC10
4B024 AA17 CA01 CA09 HA12
4B029 AA07 AA23 BB20 CC03
4B063 QA01 QA20 QQ18 QQ19 QQ91
QR32 QR39 QR56 QR82 QS03
QX02 QX04
Claims (22)
- 【請求項１】 核酸および核酸類似体からなる群より選
択される少なくとも１種の核酸を基板に固定化した核酸
固定化基板をモニタリング対象環境に曝し、該基板上の
核酸に生じる損傷を検出、測定することを特徴とする環
境モニタリング方法。 - 【請求項２】 核酸固定化基板は、核酸と基板表面の静
電的相互作用により固定化されている請求項１の環境モ
ニタリング方法。 - 【請求項３】 基板は、ガラス基板である請求項１また
は２のいずれかの環境モニタリング方法。 - 【請求項４】 基板は、シリコン基板である請求項１ま
たは２のいずれかの環境モニタリング方法。 - 【請求項５】 基板は、プラスチック基板である請求項
１または２のいずれかの環境モニタリング方法。 - 【請求項６】 基板は、表面処理により、正電荷が付与
されている請求項１ないし５のいずれかの環境モニタリ
ング方法。 - 【請求項７】 基板は、アミノシラン溶液によって表面
処理される請求項６の環境モニタリング方法。 - 【請求項８】 モニタリング対象環境は放射線である請
求項１ないし７の環境モニタリング方法。 - 【請求項９】 モニタリング対象環境は化学物質である
請求項１ないし７の環境モニタリング方法。 - 【請求項１０】 核酸に生じる損傷は、核酸にインター
カレーターを接触させた後モニタリング対象環境に曝
し、検出、測定する請求項１ないし９の環境モニタリン
グ方法。 - 【請求項１１】 インターカレーターが蛍光色素である
請求項１０の環境モニタリング方法。 - 【請求項１２】 核酸に生じる損傷は、蛍光顕微鏡、高
感度ＣＣＤカメラおよび走査型プローブ顕微鏡から選択
される少なくとも１つの検出手段により検出、測定する
請求項１ないし１１の環境モニタリング方法。 - 【請求項１３】 核酸はＤＮＡである請求項１ないし１
２のいずれかの環境モニタリング方法。 - 【請求項１４】 ＤＮＡは繊維状の環状ＤＮＡまたは繊
維状の直線状ＤＮＡから選択される請求項１３の環境モ
ニタリング方法。 - 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかの環境
モニタリング方法において用いられるプローブであっ
て、少なくとも基板表面に核酸が固定化された核酸固定
化基板を有することを特徴とする環境モニタリング用プ
ローブ。 - 【請求項１６】 請求項１ないし１４のいずれかの環境
モニタリング方法において用いられるプローブであっ
て、少なくとも基板表面に核酸が固定化された核酸固定
化基板と蓋を有し、その間にインターカレーターが封入
されていることを特徴とする環境モニタリング用プロー
ブ。 - 【請求項１７】 請求項１５の環境モニタリング用プロ
ーブの製造方法であって、基板表面に核酸を固定化する
ことを特徴とする環境モニタリング用プローブの製造方
法。 - 【請求項１８】 請求項１６の環境モニタリング用プロ
ーブの製造方法であって、基板表面に核酸を固定化して
得られる核酸固定化基板の表面にインターカレーターの
溶液を塗布した後、蓋で覆って封入することを特徴とす
る環境モニタリング用プローブの製造方法。 - 【請求項１９】 核酸は、基板に正電荷を付与した後、
核酸含有溶液を塗布し、乾燥させて静電的相互作用によ
り基板表面に固定化する請求項１７または１８のいずれ
かの環境モニタリング用プローブの製造方法。 - 【請求項２０】 核酸は、ＤＮＡである請求項１７ない
し１９のいずれかの環境モニタリング用プローブの製造
方法。 - 【請求項２１】 ＤＮＡは、任意の区画に分割されたＤ
ＮＡについて各区画を増幅するプライマーを設計し、各
区画の長さに相当する間隔で基板上にプライマーを固定
化した後、該ＤＮＡを鋳型にＤＮＡ合成して基板表面に
伸長、固定化する請求項２０の環境モニタリング用プロ
ーブの製造方法。 - 【請求項２２】 請求項１ないし１４のいずれかの環境
モニタリング方法を用いて放射線を測定するためのシス
テムであって、少なくとも請求項１５または１６の環境
モニタリング測定用プローブと、該プローブにおける核
酸の損傷を検出するための損傷検出手段と、検出結果解
析手段を有することを特徴とする環境モニタリングシス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001193075A JP4276390B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核酸を用いた環境モニタリングシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001193075A JP4276390B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核酸を用いた環境モニタリングシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003000241A true JP2003000241A (ja) | 2003-01-07 |
| JP4276390B2 JP4276390B2 (ja) | 2009-06-10 |
Family
ID=19031426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001193075A Expired - Lifetime JP4276390B2 (ja) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | 核酸を用いた環境モニタリングシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4276390B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114512A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for detecting target substance and target-substance detection kit |
-
2001
- 2001-06-26 JP JP2001193075A patent/JP4276390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114512A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for detecting target substance and target-substance detection kit |
| JP2008151761A (ja) * | 2006-03-31 | 2008-07-03 | Canon Inc | 標的物質検出方法および標的物質検出キット |
| US7932100B2 (en) | 2006-03-31 | 2011-04-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for detecting target substance and target-substance detection kit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4276390B2 (ja) | 2009-06-10 |
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