JP4957917B2 - 電気泳動器具および電気泳動方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動化された生物学的サンプル分離装置および当該装置を構成する器具ならびにその用途に関するものであり、より詳細には、自動化された電気泳動用器具ならびに電気泳動方法に関するものである。

ヒトゲノムプロジェクトが終了した後、プロテオーム研究が盛んに行われている。「プロテオーム」とは、特定の細胞、器官、臓器の中で翻訳生産されているタンパク質全体が意図され、その研究としてはタンパク質のプロファイリングなどが挙げられる。

タンパク質をプロファイリングする手法の１つとして最も用いられているものが、タンパク質の２次元電気泳動である。タンパク質は、電荷および分子量の独特の性質を有しているので、多数のタンパク質の混合物であるプロテオームから電荷のみまたは分子量のみに依存して個々のタンパク質を分離するよりも、両者を組み合わせることにより、より多くのタンパク質を高分解能にて分離することができる。

２次元電気泳動は、タンパク質を電荷に依存して分離する等電点電気泳動、および分子量に依存して分離するスラブゲル電気泳動（特に、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）の２つの電気泳動ステップからなる。また、２次元電気泳動は、用いるサンプルを変性剤存在下または非存在下にて行うことも可能であり、数百種類以上のタンパク質を一度に分離し得る、優れた手法である。

２次元電気泳動では、サンプルを１次元目ゲルにて等電点電気泳動を行った後、１次元目ゲルを取り出して２次元目ゲルにアプライし、分子量に基づいて２次元目の分離を行う。通常、等電点電気泳動を行う１次元目ゲルは、その幅や長さに比べて非常に薄い形状を有している。よって、ゲルの表裏、ｐＨ勾配の方向の識別が困難であるだけでなく、反りや捩れが発生しやすく、形状を一定に保つことが困難である。このことは電気泳動結果の再現性が悪い要因となりやすい。さらに、１次元目ゲルの操作もまた容易ではなく、１次元目ゲルを２次元目ゲルまで移動する際の位置精度を向上させることは困難である。また、２次元目の分離にＳＤＳ−ＰＡＧＥを用いる場合などは、１次元目の電気泳動終了後、１次元目ゲル中のタンパク質を２次元目に展開するために、平衡化（ＳＤＳ化および還元）処理（薬液処理）を施す必要がある。１次元目ゲルにこのような処理を施す必要がある点も、作業者によるばらつきを生む原因となる。

このように２次元電気泳動は優れた手法である一方で、熟練した技術を要する。作業者の熟練度に依存するので、２次元電気泳動を用いて再現性よく定量的なデータを取得することは困難である。

そのため、２次元電気泳動を自動化するための技術が開発されている（特許文献１および非特許文献１参照）。
特開２００７−６４８４８号公報（平成１９年３月１５日公開） Hiratsuka et al., Fully Automated Two-Dimensional Electrophoresis System for High-Throughput Protein Analysis, Anal. Chem., 79 (15), 5730 -5739, 2007

上述したように、生物学的サンプルを分析する際において、電気泳動の結果得られるスポットの精度を向上させることが強く求められている。したがって、特許文献１または非特許文献１に記載の技術よりもさらに精度の高い電気泳動技術が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来技術よりもさらに精度の高い電気泳動技術を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る電気泳動用器具は、上記課題を解決するために、水平方向にサンプルを分離するサンプル分離媒体を、当該水平方向に平行な面の少なくとも一端を露出させて収納するサンプル分離部と、該サンプルを含むサンプル含有媒体を、下記式（１）を満たす接続位置において該サンプル分離媒体に接続する媒体接続手段とを備えていることを特徴としている。

Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
ただし、上記サンプル分離媒体の上面の露出しているはみ出し部分の根元から上記サンプル含有媒体までの水平方向の距離をＸとし、鉛直方向の距離をＹとする。

上記の構成によれば、サンプルを分離するサンプル分離媒体に対して、サンプルを含有するサンプル含有媒体を適切な位置において接続することができるので、電気泳動の結果得られるスポットの精度を従来技術よりも向上させることができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離媒体が、上記はみ出し部分の根元と等しいか、より高い位置に上面を有するサポート部を備えており、上記接続位置が、該サポート部上にあることが好ましい。

上記の構成によれば、上記媒体接続手段が、上記サンプル含有媒体を、上記サンプル分離媒体に接続したとき、サンプルが電気泳動される方向とは反対位置において上記サポート部が設けられており、該サポート部が存在することにより、驚くべきことに、電気泳動を首尾よく行うことができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離部が、上記サンプル分離媒体を挟む互いに平行な二枚の板を備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記サンプル分離媒体が、互いに平行な平面によって規定された板状の形状となるため、電気泳動によるサンプルの分離を好適に行うことができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル含有媒体およびサンプル分離媒体が、ポリアクリルアミド、アガロース、寒天、およびデンプンからなる群より選ばれるゲル化剤を含んでいるゲルであってもよい。

上記の構成によれば、上記のようなゲルを用いることによって、サンプルを好適に分離することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離媒体よりも上記サンプル含有媒体の方が、上記ゲルの粘弾性が高いことが好ましい。言い換えれば、上記サンプル含有媒体をサンプル分離媒体に接続した際、サンプル含有媒体は変形せず、サンプル分離媒体が変形するように、上記サンプル分離媒体および上記サンプル含有媒体のそれぞれの構造強度が調整されていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記媒体接続手段が、上記サンプル含有ゲルを上記サンプル分離ゲルに押し付けるとき、該サンプル分離媒体を変形させて該サンプル含有ゲルの変形を抑えることができるため、押し付けを好適に行うことができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、第１緩衝液槽及び第２緩衝液槽をさらに備え、上記第１緩衝液槽が、上記はみ出し部分の少なくとも一部を包含するものであり、上記第２緩衝液槽が、上記サンプル分離部を挟んで該はみ出し部分とは反対側に設けられており、上記サンプル分離部が、該サンプル分離媒体と上記第２緩衝液槽との間に接続口を備えていてもよい。

上記の構成によれば、上記サンプル分離媒体の両端にそれぞれつながっている緩衝液槽が備えられているので、電気泳動を容易に行うことができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離部、第１緩衝液槽、および第２緩衝液槽が一体成型された構造体を備えていてもよい。

上記の構成によれば、上記サンプル分離部、第１緩衝液槽、および第２緩衝液槽が一つの構造体上に備えられているため、取り回しが容易である。

本発明に係る電気泳動用器具では、第１緩衝液槽内において上記サンプル分離媒体の上記はみ出し部分を覆う着脱可能な媒体形成用キャップと、上記接続口を封止する媒体形成用シールとをさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、媒体形成用キャップと、媒体形成用シールとを備えているため、これらを用いることにより、上記サンプル分離部において、上記サンプル分離媒体を容易に形成することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記媒体形成用キャップが第１緩衝液槽内に取り付けられたとき、第１緩衝液槽が液体を入れる空間を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、上記媒体形成用キャップは、第１緩衝液槽のすべてを充填しない。そのため、上記媒体形成用キャップを第１緩衝液槽から容易に着脱することができる。また、例えば、上記サンプル分離媒体として、嫌気条件下において固化するアクリルアミドゲルを用いる場合、上記媒体形成用キャップが第１緩衝液槽を充填していると、該媒体形成用キャップと第１緩衝液槽との隙間でのゲルの形成が起こり好ましくないが、上記の構成によれば、該媒体形成用キャップが第１緩衝液槽のすべてを充填しないため、該隙間でのゲルの形成を抑えることができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離部が備える第１嵌合部と上記媒体形成用キャップが備える第３嵌合部が嵌合するものであり、第１緩衝液槽が備える第２嵌合部と上記媒体形成用キャップが備える第４嵌合部とが嵌合するものであることが好ましい。

上記の構成によれば、上記媒体形成用キャップを、電気泳動用器具に容易に固定することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、第１嵌合部が凸部または凹部を有しており、第３嵌合部が第１嵌合部に対応する凹部または凸部を有することによって第１嵌合部と第３嵌合部とが嵌合するものであり、第２嵌合部が凸部または凹部を有しており、第４嵌合部が第２嵌合部に対応する凹部または凸部を有することによって第２嵌合部と第４嵌合部とが嵌合するものであり、第１嵌合部と第３嵌合部との間の嵌合の深さと、第２嵌合部と第４嵌合部との間の嵌合の深さとが異なっていることが好ましい。

上記の構成によれば、第１嵌合部と第３嵌合部との間の嵌合の深さよりも、第２嵌合部と第４嵌合部との間の嵌合の深さの方が深い場合、第１嵌合部と第３嵌合部との間の嵌合を行った後でも、無理なく第２嵌合部と第４嵌合部との間を嵌合させることができる。また、逆に、第１嵌合部と第３嵌合部との間の嵌合の深さの方が、第２嵌合部と第４嵌合部との間の嵌合の深さよりも深い場合、第２嵌合部と第４嵌合部との間の嵌合を行った後でも、無理なく第１嵌合部と第３嵌合部との間を嵌合させることができる。このように、片方の組の嵌合を行った後に、他方の嵌合を行うことができるので、空気を追い出しながらの嵌合が可能であり、上記サンプル分離媒体を好適に形成することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記媒体形成用キャップに、上記サンプル分離部の表面または第１緩衝液槽の壁面と重なる重なり部が設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記重なり部が設けられているため、空気が上記媒体形成用キャップ内に入り込まず、上記サンプル分離媒体を好適に形成することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記重なり部が、すくなくとも１ｍｍの幅を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、上記重なり部がすくなくとも１ｍｍの幅を有しているため、空気が上記媒体形成用キャップ内にさらに入り込まず、上記サンプル分離媒体をより好適に形成することができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記接続口が、上記サンプル分離部の上面に設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記接続口が上記サンプル分離部の上面に向けられていることにより、該接続口を封止する上記媒体形成用シールも、該サンプル分離部の上面に貼られる。そのため、上記媒体形成用シールを容易に剥せ、簡便に取り扱うことができる。

本発明に係る電気泳動用器具では、上記サンプル分離媒体の上記はみ出し部とは反対側が、上記接続口から末端までの位置において、下方にふくらんでいることが好ましい。

上記の構成によれば、上記ふくらんでいる部分は、上記接続口よりも末端において設けられているため、上記サンプル分離媒体におけるサンプルの分離を妨げない。そして、このように、ふくらんでいる部分が設けられていることによって、上記サンプル分離媒体の重量を付加して、該サンプル分離媒体を取り出すために上記サンプル分離部を分解する際に、該サンプル分離媒体が下部に残ることを助ける。また、上記サンプル分離媒体に電解質を含ませることにより、上記ふくらんでいる部分から電解質を供給させることができる。

本発明に係る電気泳動方法は、その上面の少なくとも一端が露出されて絶縁体に収納されている水平方向にサンプルを分離するサンプル分離媒体に、下記式（１）を満たす接続位置において、該サンプルを含むサンプル含有媒体を接続する媒体接続工程を包含することを特徴としている。

Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
ただし、上記サンプル分離媒体の上面の露出しているはみ出し部分の根元から上記サンプル含有媒体までの水平方向の距離をＸとし、鉛直方向の距離をＹとする。

本発明に係る電気泳動方法ではまた、上記サンプル分離媒体が、上記はみ出し部分の根元と等しいか、より高い位置に上面を有するサポート部をそなえており、上記接続位置が、該サポート部上にあることが好ましい。

上記の構成によれば、本発明に係る電気泳動用器具と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る電気泳動技術によれば、サンプルを分離するサンプル分離媒体に対して、サンプルを含有するサンプル含有媒体を適切な位置において接続することができるので、従来技術よりもさらに精度を高めることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電気泳動器具１００の概略構成を示す断面図であり、図２は、電気泳動器具１００の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、電気泳動器具１００は、互いに平行な第１板１０２と第２板１０３とからなるサンプル分離部１０１によって、水平方向にサンプルを分離するサンプル分離媒体１５０を、当該水平方向に平行な面の一端（はみ出し部１５１）を露出させて収納している。なお、本明細書において「はみ出し部分（はみ出し部）の根元」とは、サンプル分離媒体のはみ出し部分であって、サンプル分離部と接触している箇所をいう。

また、はみ出し部１５１の少なくとも一部を包含する第１緩衝液槽１０４と、サンプル分離部１０１を挟んではみ出し部１５１とは反対側に設けられている第２緩衝液槽１０５とを備えており、サンプル分離部１０１の第１板１０２には、サンプル分離媒体１５０と第２緩衝液槽１０５との間に接続口１０６を備えている。

さらに、サンプル分離媒体１５０のはみ出し部１５１とは反対側に、接続口１０６から末端までの位置において、下方にふくらんでいるふくらみ部１５２が設けられている。

そして、サンプルを含有するサンプル含有媒体１６０を支持する支持部１０７と支持部１０７を移動させる移動アーム１０８とからなる媒体接続手段が備えられている。一実施形態において、移動アーム１０８は、図２に示すような二次元方向への移動が可能な移動アームであり、サンプル含有媒体１６０を、サンプル含有媒体置き場１６１からサンプル分離媒体１５０に接続する位置へと移動させる。

なお、図１に示すように、サンプル分離部１０１、第１緩衝液槽１０４および第２緩衝液槽１０５は一体成型されており、この構造体を電気泳動用のチップとして用いることができる。

第１板１０２および第２板１０３は、アクリル、ガラス等の絶縁体によって形成することができる。サンプル分離部１０１は、第１板１０２と第２板１０３とが接着された状態であり、中にサンプル分離媒体１５０を収納する。そして、電気泳動が行われた後、第１板１０２と第２板１０３とは、へら等により分割されて、サンプル分離媒体１５０が取り出され、さらなる分析に供される。第１板１０２および第２板１０３の接着は、一般的な接着剤を用いてもよいが、接着剤の散布等の問題がない超音波溶着であることが好ましい。

第２板１０３の上端は、サンプル分離媒体１５０の上端と等しい位置にあり、第１板１０２と第２板１０３とが分割されたときに、サンプル分離媒体１５０を容易に第２板１０３に残すことができる。また、上述したようにサンプル分離媒体１５０にはふくらみ部１５２が形成されており、このことが、サンプル分離媒体１５０を第２板１０３に残すことをさらに容易にしている。このように、第２板１０３にサンプル分離媒体１５０が残るため、さらなる分析作業を定型的に行うことができる。

サンプル含有媒体１６０およびサンプル分離媒体１５０は、一般的に電気泳動のために用いられる媒体であればよく、例えば、ポリアクリルアミド、アガロース、寒天、およびデンプンからなる群より選ばれるゲル化剤を含んでいるゲルを用いることができる。

サンプル含有媒体１６０は、電気泳動すべきサンプルを含んでいる。サンプルは、サンプル含有媒体１６０に均一に含まれていてもよいが、例えば、サンプル含有媒体１６０において一次電気泳動が行われていてもよい。

サンプル含有媒体１６０は、サンプル分離媒体１５０のはみ出し部１５１に対して、図３に示すように接続される。すなわち、一実施形態において、図３（ａ）に示すように、はみ出し部１５１の上部に、サンプル含有媒体１６０を移動させた後、図３（ｂ）に示すように、下方向に押し付けることによって接続がなされる。このとき、接続位置が下記式（１）を満たす。これにより、サンプルをサンプル含有媒体１６０からサンプル分離媒体へと好適に移すことができる。

Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
ただし、はみ出し部１５１の根元からサンプル含有媒体１６０までの水平方向の距離をＸとし、鉛直方向の距離をＹとする。

また、さらに、図３（ｂ）に示すように、サンプル分離媒体１５０には、はみ出し部１５１の根元と等しいか、より高い位置に上面を有するサポート部１５３が存在しており、上記接続位置が、サポート部１５３上にあることが好ましい。例えば、図３（ｃ）に示すように、上記接続位置がサポート部１５３外であるよりも、図３（ｂ）に示すように、上記接続位置がサポート部１５３上である方が好ましい結果を得られる。

また、このとき、サンプル分離媒体１５０よりもサンプル含有媒体１６０の方が、粘弾性が高いことが好ましい。言い換えれば、サンプル含有媒体１５０をサンプル分離媒体１６０に接続した際、サンプル含有媒体１６０は変形せず、サンプル分離媒体１５０が変形するように、サンプル分離媒体１５０およびサンプル含有媒体１６０のそれぞれの構造強度が調整されていることが好ましい。これにより、図３に示すようなサポート部１５３の変形を好適に行うことができる。サンプル分離媒体１５０およびサンプル含有媒体１６０の粘弾性または構造強度の調整は、例えば、サンプル分離媒体１５０およびサンプル含有媒体１６０に用いるゲル化剤の種類を変化させてもよいし、より好ましくは、同一のゲル化剤を用いた上で、サンプル含有媒体１６０に含まれるゲル化剤の含有量を、サンプル分離媒体１５０に含まれるゲル化剤の含有量よりも多くすればよい。

図４は、電気泳動器具１００のサンプル分離媒体１５０の形成時における概略構成を示す断面図である。図４に示すように、サンプル分離部１０１が、媒体形成用キャップ１３０によってはみ出し部１５１側が、媒体形成用シール１２０によって接続口１０６側が封止されている。これにより、サンプル分離部１０１内部にサンプル分離媒体１５０を形成することができる。

ここで、媒体形成用キャップ１３０は、第１緩衝液槽１０４のすべてを充填しない。そのため、媒体形成用キャップ１３０を第１緩衝液槽１０４から容易に着脱することができる。また、例えば、サンプル分離媒体１５０として、嫌気条件下において固化するアクリルアミドゲルを用いる場合、媒体形成用キャップ１３０が第１緩衝液槽１０４を充填していると、媒体形成用キャップ１３０と第１緩衝液槽１０４との隙間でのゲルの形成が起こり好ましくないが、本実施形態では、媒体形成用キャップ１３０が第１緩衝液槽１０４のすべてを充填しないため、該隙間でのゲルの形成を抑えることができる。

図５（ａ）は、媒体形成用キャップ１３０がはまるべき、サンプル分離部１０１および第１緩衝液槽１０４の形状を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、媒体形成用キャップ１３０の概略構成を示す斜視図である。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、サンプル分離部１０１が備える凹部（第１嵌合部）１０９と媒体形成用キャップ１３０が備える凸部（第３嵌合部）１３１が嵌合するものであり、第１緩衝液槽１０４が備える凹部（第２嵌合部）１１０と媒体形成用キャップ１３０が備える凸部（第４嵌合部）１３２とが嵌合するものである。凹部１０９と凸部１３１との間の嵌合の深さよりも、凹部１１０と凸部１３２との間の嵌合の深さの方が深いため、使用者は、まず、凹部１１０と凸部１３２との間を嵌合し、後に、凹部１０９と凸部１３１との間を嵌合することにより、空気を入れずに、媒体形成用キャップ１３０と、サンプル分離部１０１および第１緩衝液槽１０４を嵌合することができる。

なお、図に示すように、媒体形成用キャップ１３０には、サンプル分離部１０１の表面および第１緩衝液槽１０４の壁面と重なる１ｍｍ幅の重なり部が設けられており、これにより、媒体形成用キャップ１３０と、サンプル分離部１０１および第１緩衝液槽１０４との嵌合の際に空気が入ることを抑えることができる。

（計算例１）
サンプル分離媒体とサンプル含有媒体との好適な接続位置を検討するために、図６に示すような電気泳動器具２００をモデルとして、計算機上においてサンプルの電気泳動をシミュレーションした。

図６に示すように、電気泳動器具２００は、陰極２０１と陽極２０２との間に、厚さ２ｍｍのアクリル板２０３および２０４によって挟まれた厚さ１ｍｍのゲル（サンプル分離媒体）２０５が配置されている構成を有しているものとした。陰極２０１側のアクリル板２０３が欠けていることによって、ゲル２０５は陰極側において１０ｍｍに渡って露出しており、そこに、支持体２０６によって支持された厚さ０．４ｍｍ、幅１．２ｍｍのゲル（サンプル含有媒体）２０７が押し付けられるものとした。ゲル２０７とアクリル板２０３の陰極２０１側の端部との間の距離（露出したゲル２０５をサンプルが通過する距離）をＸとし、ゲル２０５の上端とゲル２０７の上端との間の距離（ゲル２０７が押し込まれた距離）をＹとした。

ゲル２０５および２０７の誘電率は、水と同じとした。サンプル（荷電粒子）としては、リゾチームをモデル化したものを用いた。モデル化されたリゾチームの移動度は、リゾチームのＳＤＳ−ＰＡＧＥの実測値から算定した。モデル化リゾチームは、ゲル（サンプル含有媒体）２０７の各頂点および各辺の中点の計８箇所からゲル内部に０．０２ｍｍ入った位置から、ゲル（サンプル分離媒体）２０５へと移動するものとした。

図７は、Ｙを０ｍｍとし、Ｘを０〜３ｍｍの範囲で変化させたときのシミュレーション結果を示す図である。なお、図７各図中左側は、ゲル２０７の押し付け位置付近のモデル化リゾチームの移動の様子を、右側は、ゲル３０５の陽極３０２側末端付近のモデル化リゾチームの移動の様子を示す。以降、図８、８、および９において同様である。

Ｘが０ｍｍの場合、＃１に示すように、モデル化リゾチームはゲル２０５内を移動し、バッファーに拡散しなかった。なお、ゲル２０７の上辺の中央および右部から出たモデル化リゾチームは、ゲルの壁面（アクリル板２０３）に衝突した。Ｘが０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、または２ｍｍの場合、それぞれ＃２、＃３、＃４、＃５、または＃６に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。なお、モデル化リゾチームのゲルの壁面への衝突は無かった。Ｘが３ｍｍの場合、＃７に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。なお、ゲル２０７の上辺の中央から出たモデル化リゾチームはゲルの壁面（アクリル板２０３）に衝突した。

以上のように、Ｙが０ｍｍのときは、ゲル（サンプル含有媒体）２０７から出たすべてのモデル化リゾチームがゲル（サンプル分離媒体）２０５内を移動したのは、Ｘが０ｍｍの場合のみであった。

図８は、Ｙを０．３ｍｍとし、Ｘを０〜３ｍｍの範囲で変化させたときのシミュレーション結果を示す図である。

Ｘが０ｍｍ、０．５ｍｍ、または０．７５ｍｍの場合、＃８、＃９、または＃１０にそれぞれ示すように、モデル化リゾチームはゲル２０５内を移動し、バッファーに拡散せず、またアクリル板にも衝突しなかった。Ｘが１ｍｍ、１．５ｍｍ、または２ｍｍの場合、それぞれ＃１１、＃１２、または＃１３に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。なお、モデル化リゾチームのゲルの壁面への衝突は無かった。Ｘが３ｍｍの場合、＃１４に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。また、ゲル２０７の上辺の中央から出たモデル化リゾチームはゲルの壁面（アクリル板２０３）に衝突した。

以上のように、Ｙが０．３ｍｍのときは、ゲル（サンプル含有媒体）２０７から出たすべてのモデル化リゾチームがゲル（サンプル分離媒体）２０５内を移動したのは、Ｘが０．７５ｍｍ以下の場合であった。

図９は、Ｙを０．６ｍｍとし、Ｘを０〜３ｍｍの範囲で変化させたときのシミュレーション結果を示す図である。

Ｘが０ｍｍの場合、＃１５に示すように、モデル化リゾチームはゲル２０５内を移動し、バッファーに拡散しなかった。なお、ゲル２０７の下辺左部から出たモデル化リゾチームは、ゲルの壁面（アクリル板２０４）に衝突した。Ｘが０．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１ｍｍ、または１．５ｍｍの場合、それぞれ＃１６、＃１７、＃１８、または＃１９に示すように、モデル化リゾチームはゲル２０５内を移動し、バッファーに拡散しなかった。なお、ゲル２０７の下辺から出た３個のモデル化リゾチームは、ゲルの壁面（アクリル板２０４）に衝突した。Ｘが２ｍｍの場合、＃２０に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。また、ゲル２０７の下辺から出た３個のモデル化リゾチームは、ゲルの壁面（アクリル板２０４）に衝突した。Ｘが３ｍｍの場合、＃２１に示すように、モデル化リゾチームはバッファーに拡散した。また、ゲル２０７の上辺の中央から出たモデル化リゾチームはゲルの壁面（アクリル板２０３）に、ゲル２０７の下辺から出た３個のモデル化リゾチームはゲルの壁面（アクリル板２０４）に衝突した。

以上のように、Ｙが０．６ｍｍのときは、ゲル（サンプル含有媒体）２０７から出たすべてのモデル化リゾチームがゲル（サンプル分離媒体）２０５内を移動したのは、Ｘが１．５ｍｍ以下の場合であった。

以上の結果を表１にまとめる。「○」は、すべてのモデル化リゾチームがゲル（サンプル分離媒体）２０５内を移動したことを示し、「×」は、モデル化リゾチームがバッファーに拡散したことを示す。

表１に示すように、ゲル２０７とゲル２０５との接続位置が、下記式（１）が成り立つときに好ましい結果が得られた。

Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
ただし、Ｘはゲル（サンプル含有媒体）２０７からアクリル板（上部ゲル板）２０３までの距離、Ｙはゲル２０７の上面とゲル（サンプル分離媒体）２０５の上面との間の距離を示す。

（計算例２）
計算例１におけるシミュレーションに対するゲル２０５の厚さの影響を検討するために、計算例１において用いたモデルにおいてゲル２０５の厚さを変化させてシミュレーションを行った。

図１０は、Ｘを１ｍｍとし、Ｙを０．６ｍｍとし、ゲル２０５の厚さを１〜９ｍｍの範囲で変化させたときのシミュレーション結果を示す図である。Ｍｏｄｅｌ１〜Ｍｏｄｅｌ４は、ゲル２０５の厚さをそれぞれ１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、または９ｍｍとしたときの結果を示す。

Ｍｏｄｅｌ１〜Ｍｏｄｅｌ４に示すように、ゲル２０５の厚さが何れの値であっても、モデル化リゾチームはバッファー中に拡散しなかった。Ｍｏｄｅｌ１では、ゲル２０７下辺から出た３個のモデル化リゾチームがゲルの壁面（アクリル板２０４）に衝突したが、Ｍｏｄｅｌ２〜４では、ゲル２０５が厚いため、モデル化リゾチームのゲル壁面への衝突は無かった。

なお、ゲル２０５が厚いＭｏｄｅｌ２〜４では、Ｍｏｄｅｌ１に比べ、ゲル２０７から出た直後のモデル化リゾチームの下方向への軌道のふくらみが大きかったが、これはゲルの厚さの違いによるものではないと考えられる。すなわち、ゲル２０７の付近では、電気力線が支持体２０６に遮られ下方にゆがむ。Ｍｏｄｅｌ１では、ゲル２０７の直下にアクリル板２０４があるため、電気力線の下方へのゆがみが抑えられるが、Ｍｏｄｅｌ２〜４ではゲル２０５が厚いため、ゲル２０７の直下がゲル２０５であるため電気力線の下方向へのゆがみは抑制されず、その結果、モデル化リゾチームの軌道がゲル２０７から出た直後下方向へゆがむと考えられる。

以上のように、モデル化リゾチーム（サンプル）の電気泳動の軌道は、ゲル（サンプル分離媒体）２０５の厚さによっては変動しないと考えられる。

（試験例１）
図１に示すような本発明に係る電気泳動器具を作製し、計算例１において示したＸおよびＹのパラメータを変化させて実際に電気泳動を行い、分離したサンプルを蛍光により検出した。サンプル含有媒体としては、ＩＰＧゲルにマウス肝臓可溶性タンパク質を一次元電気泳動したものを用いた。

図１１は、Ｙを０．３ｍｍとし、Ｘを０〜２ｍｍの範囲で変化させたときの、電気泳動の結果得られた蛍光スポットを示す図である。図１１に示すように、Ｘが増加するにつれて全体のタンパク質強度が減少する傾向が見られた。また、ＸおよびＹが上記式（１）を満たす場合、すなわち、Ｘが０ｍｍ、または０．５ｍｍである場合、＃８、または＃９にそれぞれ示すように、スポットに引きずりは見られず、Ｘが１ｍｍである場合、＃１１に示すように、僅かにスポットの引きずりが見られた。一方、ＸおよびＹが上記式（１）を満たさない場合、すなわち、Ｘが１．５ｍｍまたは２ｍｍである場合、＃１２または＃１３にそれぞれ示すように、スポットに引きずりが見られた。

（試験例２）
図１に示すような本発明に係る電気泳動器具を作製して、実際に電気泳動を行い、分離したサンプルを蛍光により検出した。サンプル含有媒体としては、ＩＰＧゲルにマウス肝臓可溶性タンパク質を一次元電気泳動したものを用いた。図３（ｂ）に示すように、サポート部１５３が形成される接続方法（１ｓｔｅｐ）を用いた場合の結果を図１２（ａ）に、図３（ｃ）に示すような、サポート部が形成されない接続方法（２ｓｔｅｐ）を用いた場合の結果を図１２（ｂ）に示した。図１２に示すように、サンプル分離媒体に対して、サンプルの分離方向に接続した場合（２ｓｔｅｐ）よりも、サンプルの分離方向に垂直な方向に接続した場合（１ｓｔｅｐ）の方が良い結果が得られた。

さらに、Ｔｙｐｈｏｏｎ（ＧＥヘルスケア）を用いてそれぞれの結果写真の画像を検出し、ＰＤＱｕｅｓｔ（ＢｉｏＲａｄ）を用いて画像処理を施した後、ＰｒｏＦｉｎｄｅｒ（パーキンエルマー）を用いて各スポットの検出ならびにスポット蛍光量、およびスポット重心の検出を行った。得られたスポット重心座標からピークトップ位置を検出して半値幅を検出した。結果を表２に示す。

表２に示すように、半値幅は、１ｓｔｅｐの方が狭く、解像度が高いことが示されている。これは、サンプルが、サンプル含有ゲルからサンプル分離ゲルへとスムーズに移動しているためだと考えられる。なお、シミュレーション（示さず）の結果では、１ｓｔｅｐと２ｓｔｅｐとの間に差異はなかった。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。

２次元電気泳動装置の不利益を改善し得る本発明は、現在盛んに行われているプロテオーム研究をより発展させることができ、本発明の電気泳動器具に用いる種々の部材を別々に作製・販売することにより市場を活性化することができる。

本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の概略構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具のサンプル含有媒体とサンプル分離媒体との接続のバリエーションを示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具のサンプル分離媒体形成時の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電気泳動器具の媒体形成用キャップの概略構成を示す斜視図である。 計算例１において用いた電気泳動器具のモデルを示す断面図である。 計算例１におけるシミュレーション結果を示す図である。 計算例１におけるシミュレーション結果を示す図である。 計算例１におけるシミュレーション結果を示す図である。 計算例２におけるシミュレーション結果を示す図である。 試験例１における電気泳動結果を示す図である。 試験例２における電気泳動結果を示す図である。

符号の説明

１００、２００ 電気泳動器具
１０１ サンプル分離部
１０２ 第１板
１０３ 第２板
２０３、２０４ アクリル板
１０４ 第１緩衝液槽
１０５ 第２緩衝液槽
１０６ 接続口
１０７、２０６ 支持部
１０８ 移動アーム
１０９ 凹部（第１嵌合部）
１１０ 凹部（第２嵌合部）
１２０ 媒体形成用シール
１３０ 媒体形成用キャップ
１３１ 凸部（第３嵌合部）
１３２ 凸部（第４嵌合部）
１５０、２０５ サンプル分離媒体
１５１ はみ出し部
１５２ ふくらみ部
１５３ サポート部
１６０、２０７ サンプル含有媒体
１６１ サンプル含有媒体置き場

Claims (16)

1. 水平方向にサンプルを分離するサンプル分離媒体を、当該水平方向に平行な面の少なくとも一端を露出させて収納するサンプル分離部と、
   該サンプルを含むサンプル含有媒体を、下記式（１）を満たす接続位置において該サンプル分離媒体に接続する媒体接続手段とを備えており、
   Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
   （ただし、上記サンプル分離媒体の上面の露出しているはみ出し部分の根元から上記接続位置のうち最も上記サンプル分離部側の位置までの水平方向の距離をＸとし、鉛直方向の距離をＹとする。）
   第１緩衝液槽及び第２緩衝液槽をさらに備え、
   上記第１緩衝液槽が、上記はみ出し部分の少なくとも一部を包含するものであり、
   上記第２緩衝液槽が、上記サンプル分離部を挟んで該はみ出し部分とは反対側に設けられており、上記サンプル分離部が、該サンプル分離媒体と上記第２緩衝液槽との間に接続口を備えること特徴とする電気泳動器具。
2. 上記サンプル分離媒体が、上記はみ出し部分の根元と等しいか、より高い位置に上面を有するサポート部を備えており、
   上記接続位置が、該サポート部上にあることを特徴とする請求項１に記載の電気泳動器具。
3. 上記サンプル分離部が、上記サンプル分離媒体を挟む互いに平行な二枚の板を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気泳動器具。
4. 上記サンプル含有媒体およびサンプル分離媒体が、ポリアクリルアミド、アガロース、寒天、およびデンプンからなる群より選ばれるゲル化剤を含んでいるゲルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気泳動器具。
5. 上記サンプル分離媒体よりも上記サンプル含有媒体の方が、粘弾性が高いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気泳動器具。
6. 上記サンプル分離部、第１緩衝液槽、および第２緩衝液槽が一体成型された構造体を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電気泳動器具。
7. 第１緩衝液槽内において上記サンプル分離媒体の上記はみ出し部分を覆う着脱可能な媒体形成用キャップと、上記接続口を封止する媒体形成用シールとをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電気泳動器具。
8. 上記媒体形成用キャップが第１緩衝液槽内に取り付けられたとき、第１緩衝液槽が液体を入れる空間を有していることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動器具。
9. 上記サンプル分離部が備える第１嵌合部と上記媒体形成用キャップが備える第３嵌合部が嵌合するものであり、
   第１緩衝液槽が備える第２嵌合部と上記媒体形成用キャップが備える第４嵌合部とが嵌合するものであることを特徴とする請求項７または８に記載の電気泳動器具。
10. 第１嵌合部が凸部または凹部を有しており、第３嵌合部が第１嵌合部に対応する凹部または凸部を有することによって第１嵌合部と第３嵌合部とが嵌合するものであり、第２嵌合部が凸部または凹部を有しており、第４嵌合部が第２嵌合部に対応する凹部または凸部
    を有することによって第２嵌合部と第４嵌合部とが嵌合するものであり、第１嵌合部と第３嵌合部との間の嵌合の深さと、第２嵌合部と第４嵌合部との間の嵌合の深さとが異なっていることを特徴とする請求項９に記載の電気泳動器具。
11. 上記媒体形成用キャップに、上記サンプル分離部の表面または第１緩衝液槽の壁面と重なる重なり部が設けられていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の電気泳動器具。
12. 上記重なり部が、すくなくとも１ｍｍの幅を有していることを特徴とする請求項１１に記載の電気泳動器具。
13. 上記接続口が、上記サンプル分離部の上面に設けられていることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の電気泳動器具。
14. 上記サンプル分離媒体の上記はみ出し部とは反対側が、上記接続口から末端までの位置において、下方にふくらんでいることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載の電気泳動器具。
15. 水平方向にサンプルを分離するサンプル分離媒体を、当該水平方向に平行な面の少なくとも一端を露出させて収納するサンプル分離部を備えている電気泳動器具を用いて、上記サンプルの分離を行う電気泳動方法であって、
    上記サンプル分離媒体に、下記式（１）を満たす接続位置において、該サンプルを含むサンプル含有媒体を接続する媒体接続工程を包含しており、
    Ｙ ≧ ０．４ × Ｘ ・・・ （１）
    （ただし、上記サンプル分離媒体の上面の露出しているはみ出し部分の根元から上記サンプル含有媒体までの水平方向の距離をＸとし、鉛直方向の距離をＹとする。）
    上記電気泳動器具は、第１緩衝液槽及び第２緩衝液槽をさらに備え、
    上記第１緩衝液槽が、上記はみ出し部分の少なくとも一部を包含するものであり、
    上記第２緩衝液槽が、上記サンプル分離部を挟んで該はみ出し部分とは反対側に設けられており、上記サンプル分離部が、該サンプル分離媒体と上記第２緩衝液槽との間に接続口を備えること特徴とする電気泳動方法。
16. 上記サンプル分離媒体が、上記はみ出し部分の根元と等しいか、より高い位置に上面を有するサポート部をそなえており、上記接続位置が、該サポート部上にあることを特徴とする請求項１５に記載の電気泳動方法。