JP2010207237A - ポリヌクレオチドの検出及び定量装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリヌクレオチドを増幅する増幅デバイスと、増幅されたポリヌクレオチド産物の量を定量する分析デバイスとを含む装置。増幅デバイスはさらに、増幅用鋳型を調製するためのポリヌクレオチド抽出、又は定量されたポリヌクレオチド産物の配列同定を可能とする。本装置は、フラクション回収器を含む。これは、定量されたポリヌクレオチド産物を、その配列が同定される前に回収する。分析デバイスはさらにデータ生成を可能とする。または、別個のデータ生成デバイスによるデータ生成も可能である。本装置内のデバイスは、増幅及び分析を目的として流体又は信号を送る接続手段により接続される。
【選択図】図1
Description
図2及び図7に示すように、本発明に係るポリヌクレオチド抽出デバイス20は、生体試料(例えば細胞試料又は組織試料)からポリヌクレオチド(すなわち、DNA又はRNA)を直接抽出することができる。
図1に示すように、本発明に係る増幅デバイス64は、好ましくはポリヌクレオチド連鎖反応(PCR)によりポリヌクレオチドを増幅できる任意の装置であってよい。典型的には、PCR反応はサーマルサイクラーを用いて行われる。有用なサーマルサイクラーとしては、Applied Biosystems(Forster City、カリフォルニア州)製のGeneAmp PCR System 9700;Bio−Rad(Hercules、カリフォルニア州)製のiCycler Thermal Cycler;Eppendorf製のEppendorf Mastercycler Gradient;Cepheid(Sunnyvale、カリフォルニア州)製のSmart Cycler TD System;Roche(Indianapolis、インディアナ州)製のLightCycler;AMPLICOR(登録商標)自動化PCRシステム(Roche、Indianapolis、インディアナ州)が挙げられるが、これらに限定されない。本発明において有用なPCRデバイスとしては、以下の米国特許第5,475,610号、第5,602,756号、第5,720,923号、第5,779,977号、第5,827,480号、第6,033,880号、及び第6,326,147号、第6,1716,785号に開示される装置が挙げられるが、これらに限定されない。当該文献は全て、本明細書に参照として組み込まれる。
キャピラリー電気泳動法は、本発明における増幅産物を分析するために好ましい方法である。図1に示すように、本発明は、例えばキャピラリー電気泳動法デバイスのような増幅デバイス64及び分析デバイス68の両方を含む一の装置を与える。キャピラリー電気泳動法デバイスは業界周知である。本発明において有用なキャピラリー電気泳動法デバイスとしては、Applied Biosystems(Foster City、カリフォルニア州)製のABI PRISM(商標)3100 Genetic Analyzer、ABI PRISM(商標)3700 DNA Analyzer、ABI PRISM(商標)377 DNA Sequencer、ABI PRISM(商標)310 Genetic Analyzer;Amersham Pharmacia Biotech(Piscataway、ニュージャージー州)製のMegaBACE1000Capillary Array Electrophoresis System;Beckman Coulter(Fullerton、カリフォルニア州)製のCEQ(登録商標)8000 Genetic Analytic System;Caliper Technologies(Mountain View、カリフォルニア州)製のAgilent 2100 Bioanalyzer;Convergent Bioscience Ltd.(Toronto、カナダ)製のiCE280 Systemが挙げられる。有用なキャピラリー電気泳動法反復装置は、米国特許第6,217,731号、第6,001,230号、第5,963,456号、第5,246,577号、第5,126,025号、第5,364,521号、第4,985,129号、第5,202,010号、第5,045,172号、第5,560,711号、第6,027,624号、第5,228,969号、第6,048,444号、第5,616,228号、第6,093,300号、第6,120,667号、第6,103,083号、第6,132,582号、第6,027,627号、第5,938,908号、及び第5,916,428号に開示されており、その全てが参照として本明細書に組み込まれる。
図5に示すように、本発明の分析デバイス68によりデータ生成が行われる。代替的には、図3に示すように、別個のデータ生成デバイス120によりデータが生成される。
本発明において、本装置はフラクション回収器を含む。これは、分析デバイスから任意の所望のポリヌクレオチド試料を回収するべく分析デバイスに接続される。図8に示すように、フラクション回収器160は第4接続手段140を介して分析デバイス68に接続される。加えて、図10に示すように、フラクション回収器160は第5接続手段180によって配列同定器200に接続される。
本発明の装置はさらに配列同定器を含む。これにより、例えば分析デバイスにより同定された対象ポリヌクレオチドのような所望のポリヌクレオチドの配列が与えられる。図10に示すように、配列同定器200は、それぞれの回収フラクション中のポリヌクレオチドの配列を同定するべくフラクション回収器160に接続される。他実施例において、図9及び12に示すように、配列同定器200は第5接続手段180により分析デバイスに接続される。他実施例において、図11に示すように、分析デバイス68自体が配列同定器として機能してよい。好ましくは、対象ポリヌクレオチドを含む試料が、その配列を同定するべく分析デバイスに再ロードされる。DNA配列決定は一般に、Sangerら(Proc.Nat.Acad.Sci.USA 74:5463、1977年)の方法により行われ、一本鎖DNA鋳型とプライマーからの一本鎖DNAの酵素合成を伴う。一本鎖の鋳型は、鋳型にハイブリダイズするプライマーとともに与えられる。このプライマーは、DNAポリメラーゼを用いて伸長される。それぞれの反応は、例えばジデオキシヌクレオチドのような適切な連鎖終結剤との協働により、特定の塩基(グアニン,G、アデニン,A、チミン,T、又はシトシン,C)にて終結される。次に、ポリヌクレオチドのヌクレオチド同一性が、ポリヌクレオチドの各位置に組み込まれた連鎖終結剤に応じて決定される。しかしながら、その他のDNA配列決定デバイス及び方法も開発されており、本発明における配列同定器として用いることができる。
本発明の接続手段40、66、80、140又は180により、図1−12に示すように、流体及び/又は信号を2つのデバイス間で連通することができる。好ましくは、本発明の接続手段は、流体の移送を可能にするべく水平及び垂直の両方向に移動できる。接続手段は、管若しくはチャネル又はロボットアームである。接続手段は、2つ以上の管を含む。2以上の管が互いに隣り合う。例えば増幅デバイスの反応チャンバのような接続手段が取り付けられる区画は、接続手段が存在する場合を除いて閉じられる。または、一以上の開いた側面を有してもなお、本発明の目標及び目的に適合する有効な容積を画定する。試料は接続手段を通して界面導電学的に移送される。例えば、接地電位を含む選択可能な電位を印加可能な電圧コントローラを用いて移送される。かかる電圧コントローラは、選択可能な電位を得るべく複数の分圧器及び複数のリレーを使用して実装できる。界面導電学的移送の利用は、試料操作のため及びポンピングメカニズムとして実行可能なアプローチである。本発明はまた、様々な流体を制御された再現可能な様式で混合させるべく電気浸透流の使用を伴う。適切な流体が、対応する適切な材料で作られた管内に配置されると、当該管の表面の官能基がイオン化される。電気浸透は、プログラム可能なポンピングメカニズムとして使用できる。
Claims (45)
- 反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅して増幅産物を産生する増幅デバイスと、
前記増幅デバイスに第1接続手段によって接続されて前記増幅産物を検出及び定量する分析デバイスと
を含み、
前記第1接続手段は、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送することを可能とするロボットアームである、発現プロファイリング装置。 - 第2接続手段によって前記増幅デバイスに接続されたポリヌクレオチド抽出装置をさらに含み、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチド抽出デバイスから前記増幅デバイスへ移送することを可能とする、請求項1に記載の装置。 - フラクション回収器デバイスをさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 前記フラクション回収器デバイスは、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項3に記載の装置。
- 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、定量された産物を前記分析デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項1に記載の装置。 - 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、回収された産物を前記フラクション回収器デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記フラクション回収器デバイスに接続される、請求項3に記載の装置。 - 反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅して増幅産物を産生する増幅デバイスと、
前記増幅デバイスに第1接続手段によって接続されて前記増幅産物を検出及び定量する分析デバイスと、
前記増幅デバイスに第2接続手段によって接続されたポリヌクレオチド抽出デバイスと
を含み、
前記第1接続手段は、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送することを可能とし、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチドデバイスから前記増幅デバイスへ移送することを可能とする、発現プロファイリング装置。 - フラクション回収器デバイスをさらに含む、請求項7に記載の装置。
- 前記フラクション回収器は、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項8に記載の装置。
- 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、定量された産物を前記キャピラリー電気泳動法デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項7に記載の装置。 - 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、回収された産物を前記フラクション回収器デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記フラクション回収器デバイスに接続される、請求項8に記載の装置。 - 増幅産物を産生するべく反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅する増幅デバイスと、
前記増幅デバイスに第1接続手段によって接続されて前記増幅産物を検出及び定量する分析デバイスと、
前記分析デバイスに第3接続手段によって接続されたデータ生成デバイスと
を含み、
前記第1接続手段は、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送することを可能とし、
前記第3接続手段は、信号を前記分析デバイスから前記データ生成デバイスへ送信することを可能とする、発現プロファイリング装置。 - 前記増幅デバイスに第2接続手段によって接続されたポリヌクレオチド抽出デバイスをさらに含み、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチド抽出装置から前記増幅デバイスへ移送することを可能とする、請求項12に記載の装置。 - フラクション回収器デバイスをさらに含む、請求項12に記載の装置。
- 前記フラクション回収器デバイスは、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項14に記載の装置。
- 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、定量された産物を前記分析デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項12に記載の装置。 - 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、回収された産物を前記フラクション回収器デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記フラクション回収器デバイスに接続される、請求項12に記載の装置。 - 増幅産物を産生するべく反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅する増幅デバイスと、
前記増幅デバイスに第1接続手段によって接続されて前記増幅産物を検出及び定量する分析デバイスと、
定量された産物の回収を可能とするフラクション回収器デバイスと
を含み、
前記第1接続手段は、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送する、発現プロファイリング装置。 - 前記フラクション回収器デバイスは、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記分析デバイスに接続される、請求項18に記載の装置。
- 前記増幅デバイスに第2接続手段によって接続されたポリヌクレオチド抽出デバイスをさらに含み、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチド抽出デバイスから前記増幅デバイスへ移送することを可能にする、請求項18に記載の装置。 - 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、回収された産物を前記フラクション回収器デバイスから前記配列同定器へ移送するこをと可能とする第5接続手段によって前記フラクション回収器に接続される、請求項18に記載の装置。 - 増幅産物を産生するべく反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅する増幅デバイスと、
前記増幅デバイスに第1接続手段によって接続されて前記増幅産物を検出及び定量する分析デバイスと、
定量された産物の配列を同定する配列同定器と
を含み、
前記第1接続手段は、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送することを可能とし、
前記配列同定器は、定量された産物を前記分析デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記分析デバイスに接続される、発現プロファイリング装置。 - 第2接続手段によって前記増幅デバイスに接続されたポリヌクレオチド抽出装置をさらに含み、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチド抽出デバイスから前記増幅デバイスへ移送することを可能とする、請求項22に記載の装置。 - フラクション回収器デバイスをさらに含む、請求項22に記載の装置。
- 前記フラクション回収器デバイスは、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記分析デバイスに接続され、
前記フラクション回収器デバイスもまた、他の第5接続手段によって前記配列同定器に接続され、
前記第5接続手段は、回収された産物を前記フラクション回収器から前記配列同定器に移送するこをと可能とする、請求項24に記載の装置。 - 前記増幅デバイス及び前記分析デバイスもまたポリヌクレオチドの配列同定を可能にする、請求項1、7、12、18、及び22のいずれか1項に記載の装置。
- 増幅産物を産生するべく反応混合物中でポリヌクレオチドを増幅する増幅デバイスと、
前記増幅産物を検出及び定量するキャピラリー電気泳動法デバイスと
を含み、
前記キャピラリー電気泳動法デバイスのキャピラリーは前記反応混合物に浸漬されて、前記反応混合物の定分量が前記増幅デバイスから前記キャピラリー電気泳動法デバイスへ移送される、発現プロファイリング装置。 - 第2接続手段によって前記増幅デバイスに接続されたポリヌクレオチド抽出装置をさらに含み、
前記第2接続手段は、抽出されたポリヌクレオチド試料を前記ポリヌクレオチド抽出デバイスから前記増幅デバイスへ移送することを可能とする、請求項27に記載の装置。 - フラクション回収器デバイスをさらに含む、請求項27に記載の装置。
- 前記フラクション回収器デバイスは、定量された産物の回収を可能とする第4接続手段によって前記キャピラリー電気泳動法デバイスに接続される、請求項27に記載の装置。
- 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、定量された産物を前記キャピラリー電気泳動法デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記キャピラリー電気泳動法デバイスに接続される、請求項27に記載の装置。 - 前記キャピラリー電気泳動法デバイスの電極に電流が印加されて、前記反応混合物に浸漬された前記キャピラリー電気泳動法デバイスのキャピラリーが、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記キャピラリー電気泳動法デバイスへ移送する、請求項27に記載の装置。
- 前記増幅デバイス及び前記キャピラリー電気泳動法デバイスもまたポリヌクレオチドの配列同定を可能にする、請求項27に記載の装置。
- 定量された産物の配列を同定する配列同定器をさらに含み、
前記配列同定器は、回収された産物を前記フラクション回収器デバイスから前記配列同定器へ移送することを可能とする第5接続手段によって前記フラクション回収器に接続される、請求項29に記載の装置。 - 前記増幅デバイスはポリメラーゼ連鎖反応(PCR)増幅デバイスである、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1接続手段は、各PCRサイクルの終わりに、前記反応混合物の定分量を前記増幅デバイスから前記分析デバイスへ移送する、請求項35に記載の装置。
- 前記増幅デバイスは、cDNA産生のための逆転写を可能とする、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 逆転写に使用された一以上のプライマーが、反応管の内壁又はマイクロタイタープレートのウェルに化学的に結合する、請求項37に記載の装置。
- 前記装置は、一以上の蛍光標識によって生成される信号の検出及び定量を可能とする、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1、第2、第4又は第5接続手段はロボットアームである、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1、第2、第3、第4又は第5接続手段は管又はチャネルである、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記第1、第2、第4又は第5接続手段は一の接続手段である、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 移送を可能にするべく前記第1、第2、第4又は第5接続手段に電流が印加される、請求項1、7、12、18、22、及び27のいずれか1項に記載の装置。
- 前記分析デバイスはキャピラリー電気泳動法デバイスである、請求項1、7、12、18、及び22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記ポリヌクレオチド抽出デバイスは、一以上の生体物質から全RNA又はmRNAを単離可能である、請求項2、7、12、20、23、及び28のいずれか1項に記載の装置。
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