JP2015159754A - 核酸増幅方法、核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キット - Google Patents

核酸増幅方法、核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キット Download PDF

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Abstract

【課題】核酸増幅方法、核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キットを提供する。
【解決手段】 核酸を含む試料に、吸着液および微粒子を混合して、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着工程と、前記核酸が吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄する洗浄工程と、前記核酸が吸着した微粒子に超音波を付与し、前記微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、前記溶出液中の核酸に対し、核酸増幅反応を行う核酸増幅工程と、を含む核酸増幅方法、および、この方法を実現できる核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キット。
【選択図】図１

Description

本発明は、核酸増幅方法、核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キットに関する。
近年、遺伝子の利用技術の発展により、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている。また農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されている。遺伝子を利用するための技術として、ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）などの技術が広く普及している。今日では、ＰＣＲは生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。ＰＣＲは、増幅の対象とする核酸（標的核酸）及び試薬を含む溶液（反応液）に熱サイクルを施すことで、標的核酸を増幅させる手法である。ＰＣＲの熱サイクルとしては、２段階又は３段階の温度で熱サイクルを施す手法が一般的である。
一方、医療の現場におけるインフルエンザに代表される感染症の診断は、現状ではイムノクロマト等の簡易検査キットを用いることが主流である。しかしこのような簡易検査では、精度が不十分となる場合があり、より高い検査精度を期待できるＰＣＲを感染症の診断に適用することが望まれている。また、医療機関における一般外来等では、診察の時間が制限される関係から、検査に費やすことのできる時間は短時間に制限される。そのため、例えばインフルエンザの検査は、検査の精度を犠牲にして、簡易的なイムノクロマト等の検査により短時間化して行われているのが現状である。
このような事情から、医療の現場で、より高い精度を期待できるＰＣＲによる検査を実現するためには反応に要する時間を短縮する必要があった。ＰＣＲの反応を短時間で行うための装置として、例えば特許文献１には、反応液と、反応液と混和せず反応液よりも比重の小さい液体とが充填された生体試料反応用チップを、水平方向の回転軸の周りに回転させることで、反応液を移動させて熱サイクルを施す生体試料反応装置が開示されている（特許文献１）。また、ＰＣＲの一手法として、磁性ビーズを用いた方法（特許文献２）や、磁性ビーズを液滴の移動手段として用い、基板上の温度変化領域での液滴を移動させることによりＰＣＲの熱サイクルを行う方法（特許文献３）等の開示がある。
特開２００９−１３６２５０号公報 特開２００９−２０７４５９号公報 特開２００８−０１２４９０号公報
特許文献２、３に記載の微粒子に核酸を吸着させて核酸増幅反応を高速で行う方法には、微粒子から核酸を溶出させるための工程が後続する。本工程を短時間で効率的に行いたいという要望があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、溶出効率のより高い核酸増幅方法、および、この方法を実現できる核酸抽出用デバイス、核酸増幅反応用カートリッジ、及び核酸増幅反応用キットを提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る核酸増幅方法は、核酸を含む試料に、吸着液および微粒子を混合して、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着工程と、前記核酸が吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄する洗浄工程と、前記核酸が吸着した微粒子に超音波を付与し、前記微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、前記溶出液中の核酸に対し、核酸増幅反応を行う核酸増幅工程と、を含む、核酸増幅方法である。
本発明の他の実施形態に係る核酸増幅方法は、核酸を含む試料に、吸着液および微粒子を混合して、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着工程と、前記核酸が吸着した微粒子を第２洗浄液で洗浄する洗浄工程と、前記第２洗浄液で洗浄後の前記核酸が吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄する洗浄工程と、前記核酸が吸着した微粒子に超音波を付与し、前記微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、前記核酸を増幅する核酸増幅工程と、を含む、核酸増幅方法である。
上記いずれかの核酸増幅方法において、前記核酸がリボ核酸（ＲＮＡ）であり、前記溶出液中に溶出した前記リボ核酸を逆転写し、ｃＤＮＡを合成する逆転写工程を含み、前記核酸増幅工程において増幅する核酸が、合成した前記ｃＤＮＡであってもよい。
本発明の一実施形態に係る核酸抽出用デバイスは、長手方向を有し、オイルからなる第１プラグ、オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、オイルからなる第３プラグ、オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、オイルからなる第５プラグ、を、順に内部に備えたチューブと、前記核酸が結合した微粒子に超音波を付与するための超音波発生部と、前記チューブの前記第１プラグが配置された側に接続及び連通可能で、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む容器と、を有する、核酸抽出用デバイスである。
本発明の他の実施形態に係る核酸抽出用デバイスは、長手方向を有し、オイルからなる第１プラグ、オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、オイルからなる第３プラグ、オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、オイルからなる第５プラグ、を、順に内部に備えたチューブと、前記核酸が結合した微粒子に超音波処理を付与するための超音波発生部と、前記チューブの前記第１プラグが配置された側に連通し、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む液溜部と、を有する核酸抽出用デバイスであって、前記吸着液はアルコールを含み、前記第１洗浄液は酸性である、核酸抽出用デバイスである。
本発明の他の実施形態に係る核酸抽出用デバイスは、長手方向を有し、オイルからなる第１プラグ、オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第２洗浄液からなる第６プラグ、オイルからなる第７プラグ、オイルと相分離し、前記第２洗浄液で洗浄した前記核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、オイルからなる第３プラグ、オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、オイルからなる第５プラグ、を、順に内部に備えたチューブと、前記核酸が結合した微粒子に超音波を付与するための超音波発生部と、を有する核酸抽出用デバイスである。
上記いずれかの核酸抽出用デバイスにおいて、前記チューブの前記第１プラグが配置された側に接続可能で、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む容器、を有してもよい。前記チューブの前記第１プラグが配置された側に連通し、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む液溜部、を有してもよい。
本発明の一実施形態に係る核酸増幅反応用カートリッジは、核酸増幅反応用カートリッジであって、上記の核酸抽出用デバイスと、前記チューブの前記第５プラグの配置された側に連通し、オイルを含む核酸増幅反応用容器と、を備える。前記チューブの前記第１プラグが配置された側と連通し、前記チューブに前記微粒子を導入するタンクを備えてもよい。
本発明の一実施形態に係る核酸増幅反応用キットは、上記の核酸抽出用デバイスと、前記チューブに前記微粒子を導入するタンクと、を備える。
一実施形態に係る核酸抽出用デバイスの要部を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用デバイスの要部を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用デバイスの要部を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用デバイスを模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用デバイスを模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用デバイスの要部を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用カートリッジの核酸増幅反応用容器を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用キットの一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用キットの一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る核酸抽出用カートリッジの一例を模式的に示す図である。 一実施形態の核酸抽出方法の変形例を説明するための模式図である。 実施例で抽出した核酸を用いて行ったＰＣＲの結果を示すグラフである。
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要素であるとは限らない。
１．核酸抽出用デバイス
本実施形態の核酸抽出用デバイス１０００は、チューブ部１００と、第１プラグ１０、第２プラグ２０、第３プラグ３０、第４プラグ４０及び第５プラグ５０と、核酸が結合した微粒子を超音波処理するための超音波発生部としての超音波発生装置と、を有する。
図１は、本実施形態の核酸抽出用デバイス１０００の要部を模式的に示す図である。
１．１．チューブ部
チューブ部１００は、核酸抽出用デバイス１０００の要部を構成している。核酸抽出用デバイス１０００は、チューブ部１００の他に、各種の構成を含んでもよい。核酸抽出用デバイス１０００は、例えば、図示しないが、チューブ部１００に接続される配管、容器、栓、継ぎ手、ポンプ、制御装置などを含んでもよい。
チューブ部１００は、内部に空洞を有し、当該空洞内に液体を長手方向に流通させることのできる筒状の部分である。チューブ部１００は、長手方向を有するが、屈曲してもよい。チューブ部１００の内部の空洞は、内部に収容される液体がチューブ部１００内でプラグ形状を維持できれば、大きさ、形状ともに特に限定されない。また、チューブ部１００の内部の空洞の大きさや長手方向に垂直な断面の形状は、チューブ部１００の長手方向に沿って変化してもよい。液体がチューブ部１００内でプラグ形状を維持できるかどうかについては、チューブ部１００の材質、液体の種類等の条件に依存するので、チューブ部１００の長手方向に垂直な断面の形状は、液体がチューブ部１００内でプラグ形状を維持できる範囲内で適宜に設計される。
チューブ部１００の外形の長手方向に垂直な断面の形状も限定されない。さらにチューブ部１００の肉厚（内部の空洞の側面から外部の表面までの長さ）も特に限定されない。チューブ部１００の内部の空洞の長手方向に垂直な断面が円形である場合、チューブ部１００の内径（内部の空洞の長手方向に垂直な断面における円の直径）は、例えば、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。チューブ部１００の内径がこの範囲であると、チューブ部１００の材質、液体の種類において広範な範囲で液体のプラグを形成しやすいので好ましい。
チューブ部１００の材質は、特に限定されないが、例えば、ガラス、高分子、金属などとすることができる。なお、チューブ部１００の材質にガラスや高分子などの可視光において透明性を有する材質を選択すると、チューブ部１００の外部から内部（空洞内）を観察することができるので好ましい。また、チューブ部１００の材質に、磁力を透過する物質や非磁性体を選択すると、チューブ部１００に磁性粒子を通過させる場合などに、チューブ部１００の外部から磁力を与えることによってこれを行うことが容易化されるためより好ましい。
チューブ部１００の内部には、第１のオイルからなる第１プラグ１０、オイルと混ぜると相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ２０、第１洗浄液と混和しない第２のオイルからなる第３プラグ３０、オイルと混ぜると相分離し、核酸が結合した微粒子から核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ４０、及び溶出液と混和しない第３のオイルからなる第５プラグ５０を、この順で内部に備える。
１．２．第１プラグ、第３プラグ、及び第５プラグ
第１プラグ１０、第３プラグ３０、及び第５プラグ５０は、いずれもオイルからなる。第１プラグ１０、第３プラグ３０、及び第５プラグ５０のオイルは、互いに異なる種類のオイルであってもよいし、同じ種類のオイルであってもよい。オイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル等のシリコーン系オイル、パラフィン系オイル及びミネラルオイル並びにそれらの混合物から選択される一種を挙げることができる。また、第１プラグ１０、第２プラグ２０、第３プラグ３０、第４プラグ４０、及び第５プラグ５０の隣り合うプラグを形成する液体は、互いに混和しないように選択される。
第１プラグ１０と第３プラグ３０の間には、第２プラグ２０が配置される。第１プラグ１０の第２プラグ２０と反対側の領域には、他の液体のプラグが配置されてもよい。第１プラグ１０の中には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第１プラグ１０を通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。また、第１プラグ１０と第２プラグ２０の間には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第１プラグ１０から第２プラグ２０へと通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。同様に、第２プラグ２０と第３プラグ３０の間には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第２プラグ２０から第３プラグ３０へと通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。
第３プラグ３０と第５プラグ５０の間には、第４プラグ４０が配置される。第５プラグ５０の第４プラグ４０と反対側の領域には、他の液体のプラグが配置されてもよい。第３プラグ３０の中には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第３プラグ３０を通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。また、第３プラグ３０と第４プラグ４０の間には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第３プラグ３０から第４プラグ４０へと通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。同様に、第４プラグ４０と第５プラグ５０の間には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第４プラグ４０から第５プラグ５０へと通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。さらに、第５プラグ５０の中には、気泡や他の液体がないことが好ましい。
第１プラグ１０、第３プラグ３０、及び第５プラグ５０のチューブ部１００の長手方向における長さは、プラグが形成可能な範囲であれば、いずれも特に限定されない。第１プラグ１０、第３プラグ３０、及び第５プラグ５０のチューブ部１００の長手方向における具体的な長さとしては、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、粒子等の移動距離を大きくしすぎないように、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下がさらに好ましい。これらのうち第３プラグ３０のチューブ部１００の長手方向における長さを長くすると、第４プラグ４０をチューブ部１００の第５プラグ５０側の端から吐出する態様を採る場合に、第２プラグ２０を吐出しにくくすることができる。この場合、第３プラグ３０の具体的な長さとしては、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることができる。
第１プラグ１０及び第５プラグ５０は、チューブ部１００の少なくとも一方の端が開放されたとしても、第１洗浄液（第２プラグ２０）及び溶出液（第４プラグ４０）の、蒸発等の外気との物質交換や、外部からの汚染を防ぐ機能を有している。そのため、チューブ部１００の少なくとも一方の端が外気に開放されたとしても、第１洗浄液や溶出液の体積を一定に保つことができ、各液体の濃度の変動や汚染を抑制することができる。これにより、核酸抽出における核酸や各種の薬剤の濃度の精度を高めることができる。
また、第３プラグ３０は、第１洗浄液（第２プラグ２０）及び溶出液（第４プラグ４０）が互いに混合することを抑制する機能を有する。また第３プラグ３０は、より高粘度のオイルとすることにより、第１洗浄液（第２プラグ２０）との界面で、粒子等を移動させる場合に、オイルによる「ぬぐい効果」を高めることができる。これにより、第２プラグ２０の第１洗浄液のプラグから、オイルの第３プラグ３０に粒子等を移動させた場合に、粒子等に付着した水溶性の成分を第３プラグ３０（オイル）に、より持ち込まれにくくすることができる。
１．３．第２プラグ
第２プラグ２０は、チューブ部１００内の第１プラグ１０と第３プラグ３０との間の位置に配置される。第２プラグ２０は、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる。第１プラグ１０を構成するオイル及び第３プラグ３０を構成するオイルのいずれとも混和しない液体である。
第１洗浄液は、第１プラグ１０を構成するオイル及び第３プラグ３０を構成するオイルのいずれとも、混ぜた時に相分離する液体であればよく、例えば、水、又は溶質濃度が１０ｍＭ以下、好ましくは７ｍＭ以下、より好ましくは５ｍＭ以下の緩衝液が挙げられ、酸性水溶液であることが好ましい。酸性水溶液の場合、含有する酸は特に限定されないが、クエン酸、酢酸、グリシン塩酸塩などの水溶液が好ましい。ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）や、界面活性剤（Triton、Tween、SDSなど）等を含有してもよいが、カオトロピック物質を事実上含まない溶液であるほうが好ましい。ｐＨは、特に限定されないが、下限については、１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましく、３以上であることがさらに好ましく、４以上であることが最も好ましく、上限については、６以下であることが好ましく、５以下であることがさらに好ましく、４以下であることが最も好ましい。このような第１洗浄液を採用することにより、第１プラグの上流側で、核酸や核酸が吸着した粒子がアルコールを含む溶液と接しても、すなわち後述するアルコールを含む吸着液で核酸を抽出する場合や、アルコールを含む洗浄液で核酸が吸着した粒子を洗浄する場合であっても、第１洗浄液により核酸が吸着した粒子等を効率よく洗浄することができ、かつ下流へのアルコールの持ち込み、いわゆるアルコールのキャリーオーバーを防ぐことができる。
第２プラグ２０の体積は、特に限定されず、核酸を吸着させた粒子等の量等を指標として適宜設定することができる。例えば、粒子等の体積が、０．５μＬである場合には、第２プラグ２０の体積は、１０μＬ以上であれば十分であり、２０μＬ以上５０μＬ以下とすることが好ましく、２０μＬ以上３０μＬ以下とすることがさらに好ましい。第２プラグ２０の体積が、この範囲であれば、粒子等の体積が、０．５μＬである場合に粒子等の洗浄を十分に行うことができる。なお、粒子等の洗浄には、第２プラグ２０の体積は、より大きいことが好ましいが、チューブ部１００の長さや太さ、これに依存する第２プラグ２０のチューブ部１００の長手方向における長さ等を考慮して、適宜に設定することができる。
第２プラグ２０は、オイルのプラグによって分割されて複数のプラグから構成されてもよい。第２プラグ２０がオイルプラグで分割された複数のプラグからなる場合は、第１洗浄液のプラグが複数形成される。そのため、第２プラグ２０がオイルプラグで分割された場合には、洗浄の対象が水溶性物質であれば、分割された第１洗浄液によって到達する水溶性物質の濃度は、分割されていない同体積の第１洗浄液によって到達する水溶性物質の濃度よりも小さくなるためより好ましい。第２プラグ２０が分割される数は任意であるが、洗浄の対象が水溶性物質であれば、例えば、等体積で２分割すると、計算上は分割しない場合の１／４の濃度まで水溶性物質の濃度を低下させることができる。第２プラグ２０が分割される数は、例えば、チューブ部１００の長さや洗浄の対象等を考慮して適宜設定されることができる。
１．４．第４プラグ
第４プラグ４０は、チューブ部１００内の第３プラグ３０と第５プラグ５０との間の位置に配置される。第４プラグ４０は、核酸が結合した微粒子から核酸を溶出する溶出液からなる。
溶出液としては、例えば、滅菌水、蒸留水、イオン交換水等の精製された水、又はバッファーを用いることができる。溶出液を水又は水溶液とすれば、核酸が吸着した粒子等が溶出液に浸漬されることで、粒子等に吸着した核酸を溶出することができる。溶出液は、第３プラグ３０を構成するオイル及び第５プラグ５０を構成するオイルのいずれとも混和しない液体である。
溶出液は、逆転写反応のために、逆転写酵素、ｄＮＴＰ、及び逆転写酵素用プライマー（オリゴヌクレオチド）を含んでもよく、ポリメラーゼ反応のために、さらに、ＤＮＡポリメラーゼ及びＤＮＡポリメラーゼ用プライマー（オリゴヌクレオチド）を含んでもよく、ＴａｑＭａｎプローブや、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｃｏｎ、サイクリングプローブなどのリアルタイムＰＣＲ用プローブやＳＹＢＲグリーンなどのインターカレーター用蛍光色素を含んでいてもよい。さらに、反応阻害防止剤として、ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）またはゼラチンを含有することが好ましい。溶媒は、水であることが好ましく、エタノールやイソプロピルアルコール等の有機溶媒およびカオトロピック物質を事実上含まないものがより好ましい。また、逆転写酵素用緩衝液及び／又はＤＮＡポリメラーゼ用緩衝液となるように、塩を含有することが好ましい。緩衝液にするための塩は、酵素反応を阻害しない限り、特に限定されないが、トリス、ヘペス、ピペス、リン酸などの塩が好ましく用いられる。逆転写酵素は特に限定されず、例えば、アビアンミエロブラストウイルス（Ａｖｉａｎ Ｍｙｅｌｏｂｌａｓｔ Ｖｉｒｕｓ）、ラスアソシエーテッドウイルス２型（Ｒａｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｖｉｒｕｓ２型）、マウスモロニーミュリーンリューケミアウイルス（Ｍｏｕｓｅ Ｍｏｌｏｎｙ Ｍｕｒｉｎｅ Ｌｅｕｋｅｍｉａ Ｖｉｒｕｓ）、ヒト免疫不全ウイルス１型（Ｈｕｍａｎ Ｉｍｍｕｎｏｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｒｕｓ１型）由来の逆転写酵素などが使用できるが、耐熱性の酵素が好ましい。ＤＮＡポリメラーゼも特に限定されないが、耐熱性の酵素やＰＣＲ用酵素が好ましく、例えば、Ｔａｑポリメラーゼ、Ｔｆｉポリメラーゼ、Ｔｔｈポリメラーゼ、あるいはそれらの改良型など、非常に多数の市販品があるが、ホットスタートを行えるＤＮＡポリメラーゼが好ましい。
ＤＮＡポリメラーゼ用プライマーは、検出するＤＮＡに対し、容易に適切な配列を決めることができる。通常、１種類のＤＮＡを増幅するために、５’側のプライマーと３’側のプライマーのプライマーペアを含めばよい。なお、複数種類のＤＮＡを増幅するために、異なる蛍光色素で標識された複数種のプライマーペアを含ませておくことによって、マルチプレックスＰＣＲにも対応可能である。その場合、適宜、ＴａｑＭａｎプローブも複数にすればよい。
反応液に含まれるｄＮＴＰや塩の濃度は、用いる酵素について適した濃度にすれば良いが、通常、ｄＮＴＰを１０〜１０００μＭ、好ましくは１００〜５００μＭ、Ｍｇ2+を１〜１００ｍＭ、好ましくは５〜１０ｍＭ、Ｃｌ-を１〜２０００ｍＭ、好ましくは２００〜７００ｍＭ、とすれば良く、総イオン濃度は、特に限定されないが、５０ｍＭより高い濃度であってもよく、１００ｍＭより高い濃度が好ましく、１２０ｍＭより高い濃度がより好ましく、１５０ｍＭより高い濃度がさらに好ましく、２００ｍＭより高い濃度がさらに好ましい。上限は、５００ｍＭ以下が好ましく、３００ｍＭ以下がより好ましく、２００ｍＭ以下がさらに好ましい。プライマー用オリゴヌクレオチドは、それぞれ０．１〜１０μＭ、好ましくは０．１〜１μＭが用いられる。ＢＳＡまたはゼラチンの濃度は、１ｍｇ／ｍＬ以下では、反応阻害防止効果が少なく、１０ｍｇ／ｍＬ以上だと、逆転写反応やその後の酵素反応を阻害する可能性があるため、１〜１０ｍｇ／ｍＬが好ましい。ゼラチンを用いる場合、その由来は、牛皮、豚皮、牛骨が例示できるが、特に限定されない。ゼラチンが溶解にしくいときは、加温して溶解させても良い。
溶出液プラグ４０の体積は、特に限定されず、核酸を吸着させた粒子等の量などを指標として適宜設定することができる。例えば、粒子等の体積が、０．５μＬである場合には、溶出液プラグ４０の体積は、０．５μＬ以上であれば十分であり、０．８μＬ以上５μＬ以下とすることが好ましく、１μＬ以上３μＬ以下とすることがさらに好ましい。溶出液プラグの体積がこれらの範囲であれば、例えば、微粒子の体積を０．５μＬにしても、微粒子から核酸を十分溶出することができる。
１．５．核酸抽出用デバイスの構成等
本実施形態の核酸抽出用デバイスは、チューブ部１００と、第１プラグ１０、第２プラグ２０、第３プラグ３０、第４プラグ４０、及び第５プラグ５０と、核酸が結合した微粒子を超音波処理するための超音波発生装置と、を有するが、他の機能を付加する構成を含んでもよい。本実施形態の核酸抽出用デバイスは、以下に説明する構成の組み合わせや、各構成の変形形態を含んでもよい。
１．５．１．チューブ部の端部
図２は、核酸抽出用デバイスの変形例の一種である核酸抽出用デバイス１０１０を模式的に示す図である。本実施形態の核酸抽出用デバイスは、例えば、チューブ部１００の第５プラグ５０側の端が開放されていてもよい。すなわち、図２に示すように、核酸抽出用デバイス１０１０では、チューブ部１００の第５プラグ５０側の端が、開放された状態となっている。核酸抽出用デバイス１０１０によれば、チューブ部１００の第１プラグ１０側からチューブ部１００の内部に圧力を印加することにより、第５プラグ５０及び第４プラグ４０を順に吐出させることができる。これにより、核酸抽出用デバイス１０１０を用いて、例えばＰＣＲのための反応容器等に、標的核酸を含む溶出液（第４プラグ４０）を容易に分注することができる。
１．５．２．栓
図３は、核酸抽出用デバイスの変形例の一種である核酸抽出用デバイス１０２０を模式的に示す図である。本実施形態の核酸抽出用デバイスは、図示のように、例えば、チューブ部１００の第５プラグ５０側の端を封止する、脱着自在の栓１１０をさらに有してもよい。栓１１０は、例えば、ゴムやエラストマー、高分子等によりなることができる。栓１１０によってチューブ部１００が封止される場合、栓１１０は、第５プラグ５０と接してもよいし、第５プラグ５０と栓１１０の間に空気等の気体が配置されてもよい。また、栓１１０は脱着自在であるが、その機構は特に限定されない。図３の例では、栓１１０の一部がチューブ部１００の内部に挿入されて固定される態様を示しているが、栓１１０はキャップ状であってもよい。
核酸抽出用デバイス１０２０において、栓１１０が外された場合には、チューブ部１００の第５プラグ５０側の端が開放して、上述した図２の核酸抽出用デバイス１０１０の態様となり、核酸抽出用デバイス１０２０を用いて、例えばＰＣＲのための反応容器等に、標的核酸を含む溶出液（第４プラグ４０）を容易に分注することができる。また、栓１１０によってチューブ部１００の第５プラグ５０側の端が封止された状態（図３に示す状態）であれば、各プラグのチューブ部１００内での移動を抑制する効果が得られ、これにより、例えば、粒子等をチューブ部１００内で移動させる場合に、粒子等の移動に伴ってプラグが移動することを抑制することができる。
１．５．３．容器
図４Ａは、核酸抽出用デバイスの構成の一例である核酸抽出用デバイス１０３０を模式的に示す図である。図４Ａに例示するように、核酸抽出用デバイス１０３０は、チューブ部１００の第１プラグ１０側の上流端に内部を連通させて接続できる、脱着自在の容器１２０をさらに有している。
容器１２０は、独立した部材とすることができる。容器１２０は、内部に液体を収容することができる。容器１２０は、液体や固体を出し入れできる開口１２１を有する。また、図４Ａの例では、容器１２０の開口１２１が、チューブ部１００の第１プラグ１０側の端に内部を連通させて接続される態様となっている。また、容器１２０は、開口１２１を複数有してもよく、この場合の開口１２１の１つをチューブ部１００の第１プラグ１０側の端に内部を連通させて接続される態様としてもよい。
容器１２０の内容積は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍＬ以上１００ｍＬ以下とすることができる。容器１２０の開口１２１は、必要に応じて蓋１２２によって封止できる構造としてもよい。容器１２０の材質は、特に限定されず、高分子、金属等とすることができる。
容器１２０の開口１２１は、チューブ部１００の第１プラグ１０側の端に接続することができるが、容器１２０とチューブ部１００との間の接続は、内容物が漏出しない態様である限り特に限定されない。容器１２０とチューブ部１００とが接続された場合には、容器１２０の内部とチューブ部１００の内部とが連通することができる。また、容器１２０は、必要に応じてチューブ部１００から取り外すことができる。
核酸抽出用デバイス１０３０のように、容器１２０を備えることにより、容器１２０内において、例えば、粒子等と、吸着液と、試料と、を収容し、粒子等に核酸を吸着させることができる。その後、容器１２０をチューブ部１００の第１プラグ１０側の端に接続すれば、当該粒子等をチューブ部１００の第１プラグ１０側から容易にチューブ部１００内に導入できる状態とすることができる。
吸着液とは、核酸結合性固相担体である微粒子（例えば磁性粒子Ｍ）に核酸を吸着させる液体のことをいう。吸着液は、カオトロピック物質を含有すれば特に限定されないが、細胞膜の破壊あるいは細胞中に含まれるタンパク質を変性させる目的で界面活性剤を含有させてもよい。この界面活性剤としては、一般に細胞等からの核酸抽出に使用されるものであれば特に限定されないが、具体的には、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘなどのトリトン系界面活性剤やＴｗｅｅｎ２０などのツイーン系界面活性剤のような非イオン性界面活性剤、Ｎ‐ラウロイルサルコシンナトリウム（ＳＤＳ）等の陰イオン性界面活性剤が挙げられるが、特に非イオン性界面活性剤を、０．１〜２％の範囲となるように使用するのが好ましい。さらに、吸着液には、２−メルカプトエタノールあるいはジチオスレイトール等の還元剤を含有させることが好ましい。吸着液は、緩衝液であってもよいが、ｐＨ６〜８の中性であることが好ましい。これらのことを考慮し、具体的には、３〜７Ｍのグアニジン塩、０〜５％の非イオン性界面活性剤、０〜０．２ｍＭのＥＤＴＡ、０〜０．２Ｍの還元剤などを含有することが好ましい。
カオトロピック物質は、水溶液中でカオトロピックイオン（イオン半径の大きな１価の陰イオン）を生じ、疎水性分子の水溶性を増加させる作用を有しており、核酸の微粒子への吸着に寄与するものであれば、特に限定されない。具体的には、グアニジンチオシアン酸塩、グアニジン塩酸塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、過塩素酸ナトリウム等が挙げられるが、これらのうち、タンパク質変成作用の強いグアニジンチオシアン酸塩またはグアニジン塩酸塩が好ましい。これらのカオトロピック物質の使用濃度は、各物質により異なり、例えば、グアニジンチオシアン酸塩を使用する場合には、３〜５．５Ｍの範囲で、グアニジン塩酸塩を使用する場合は、５Ｍ以上で使用するのが好ましい。
この吸着液は、アルコール、又はアセトニトリルを含むことが好ましい。この場合、アルコール等の濃度は、特に限定されないが、下限については、１０％以上であってもよく、２０％以上であってもよく、３０％以上であってもよいが、４０％以上であることが最も好ましい。上限については、８０％以下であってもよく、７０％以下であってもよく、６０％以下であってもよいが、５０％以下であることが最も好ましい。アルコールの種類は特に限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノールなどが例示できる。吸着液にアルコール等を添加することにより、粒子等に核酸を吸着する効果を高め、核酸抽出用デバイスとしてみた場合には核酸の抽出効率を高めることが可能になる。
容器１２０は、チューブ部１００に接続していない状態で、振とうすることができ、容器１２０内の液体を十分に撹拌することができる。これにより、迅速に粒子等に核酸を吸着させることができる。容器１２０は、開口１２１を封止する蓋１２２を有してもよい。さらに容器１２０に導入する試料の量とチューブ部１００内の液体（特に第４プラグ４０）の体積とを適宜変更することによって、試料中の核酸を第４プラグ４０の溶出液において定量的に濃縮することもできる。
容器１２０の材質にゴム、エラストマー、高分子等の可とう性を有するものを選択すると、容器１２０をチューブ部１００に接続した状態で、容器１２０を変形させることにより、チューブ部１００の内部を加圧することができる。このようにすれば、第４プラグ４０の溶出液をチューブ部１００の第５プラグ５０側の端から吐出させる際に、チューブ部１００の第１プラグ１０側から圧力を印加することが容易である。これにより、例えばＰＣＲのための反応容器等に溶出液を分注することができる。
１．５．４．液溜部
図４Ｂは、核酸抽出用デバイスの構成の一例である核酸抽出用デバイス１０４０を模式的に示す図である。図４Ｂに例示するように、核酸抽出用デバイス１０４０は、チューブ部１００の第１プラグ１０側の端に、チューブ部１００に連通する液溜部１３０が形成されている。液溜部１３０の内部とチューブ部１００の内部とは連通している。
液溜部１３０は、内部に液体を収容することができる。液溜部１３０は、液溜部１３０内部に外部から物質を導入できる開口１３１を有する。液溜部１３０における開口１３１が形成される位置は特に限定されない。液溜部１３０は、開口１３１を複数有してもよい。液溜部１３０の内容積は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍＬ以上１００ｍＬ以下とすることができる。液溜部１３０の材質は、特に限定されず、高分子、金属等とすることができ、チューブ部１００の材質と同じであってもよい。
核酸抽出用デバイス１０４０のように、液溜部１３０を備えることにより、液溜部１３０内において、例えば、粒子等と、吸着液と、試料と、を収容し、粒子等に核酸を吸着させることができる。そして、当該粒子等をチューブ部１００の第１プラグ１０側から容易にチューブ部１００内に導入することができる。
また、液溜部１３０は、チューブ部１００とともに振とうすることができ、液溜部１３０内の液体を十分に撹拌することができる。これにより、迅速に粒子等に核酸を吸着させることができる。さらに液溜部１３０に導入する試料の量とチューブ部１００内の液体の体積とを適宜変更することによって、試料中の核酸を溶出液において定量的に濃縮することができる。
核酸抽出用デバイス１０４０のように液溜部１３０を有する場合、液溜部１３０の開口１３１を封止する、脱着自在の蓋１３２をさらに有してもよい。そして、液溜部１３０の材質にゴム、エラストマー、高分子等の可とう性を有するものを選択すると、液溜部１３０に蓋１３２を装着した状態で、液溜部１３０を変形させることにより、チューブ部１００の内部を加圧することができる。
このようにすれば、核酸が溶出された第４プラグ４０の溶出液をチューブ部１００の第５プラグ５０側の端から吐出させる際に、チューブ部１００の第１プラグ１０側から圧力を容易に印加することができる。これにより、容器１２０に試料を導入する工程から、例えばＰＣＲのための反応容器等に容易に溶出液を分注する工程までを行うことができる。また、蓋１３２を装着すれば、液溜部１３０をチューブ部１００とともに振とうする際の液漏れを抑制することができるため、より粒子等に核酸を吸着させる効率を向上させることができる。
１．５．５．第６プラグ及び第７プラグ
本実施形態の核酸抽出用デバイスは、チューブ部の内部に、第６プラグ及び第７プラグを有してもよい。図５は、チューブ部１００の内部に、第６プラグ６０及び第７プラグ７０を有する核酸抽出用デバイス１１００を模式的に示す図である。
核酸抽出用デバイス１１００は、上述の核酸抽出用デバイスのチューブ部１００の内部の第１プラグ１０と第２プラグ２０との間に、第１プラグ１０側から順に、オイルと混ぜると相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第２洗浄液からなる第６プラグ６０、及び第４のオイルからなる第７プラグ７０を追加した構成を有している。
第６プラグ６０は、第２洗浄液からなる。第２洗浄液６０は、第１プラグを構成するオイル１０及び第７プラグを構成するオイル７０のいずれとも、混ぜた時に相分離する液体であればよい。第２洗浄液６０は、水または低塩濃度水溶液であることが好ましく、低塩濃度水溶液の場合、緩衝液であることが好ましい。低塩濃度水溶液の塩濃度は、１００ｍＭ以下が好ましく、５０ｍＭ以下がより好ましく、１０ｍＭ以下が最も好ましい。また、低塩濃度水溶液の下限は特に無いが、０．１ｍＭ以上であることが好ましく、０．５ｍＭ以上であることがさらに好ましく、１ｍＭ以上であることが最も好ましい。また、この溶液はＴｒｉｔｏｎ、Ｔｗｅｅｎ、ＳＤＳなどの界面活性剤を含有しても良く、ｐＨは特に限定されない。緩衝液にするための塩は特に限定されないが、トリス、ヘペス、ピペス、リン酸などの塩が好ましく用いられる。カオトロピック物質を含んでいてもかまわない。
さらに、この洗浄液は、洗浄効果を上げるため、アルコールを含むことが好ましい。特に、第１洗浄液を酸性溶液とする効果を高めるためには、少なくとも吸着液と第２洗浄液のいずれかがアルコールを含むのが好ましい。この場合、アルコール濃度は、特に限定されないが、下限については、５０％以上であってもよく、６０％以上であってもよいが、７０％以上であることが最も好ましい。アルコール濃度の上限については、９０％以下であってもよく、８０％以下であってもよいが、７０％以下であることが最も好ましい。アルコールの種類は特に限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトニトリルなどが例示できる。なお、核酸、及び核酸が吸着した粒子等の洗浄という観点では、上述の吸着液、又は第２洗浄液の少なくとも一方がアルコールを含めば、洗浄効果を高めることができるが、吸着液と第２洗浄液の双方がアルコールを含むと、さらに洗浄効果を高めることができるので好ましい。
第６プラグ６０の体積は、特に限定されず、核酸を吸着させた粒子等の量等を指標として適宜設定することができる。例えば、粒子等の体積が、０．５μＬである場合には、第６プラグ６０の体積は、１０μＬ以上であれば十分であり、２０μＬ以上５０μＬ以下とすることが好ましく、２０μＬ以上３０μＬ以下とすることがさらに好ましい。第６プラグ６０の体積が、この範囲であれば、粒子等の体積が、０．５μＬである場合に粒子等の洗浄を十分に行うことができる。なお、粒子等の洗浄には、第６プラグ６０の体積は、より大きいことが好ましいが、チューブ部１００の長さや太さ、これに依存する第６プラグ６０のチューブ部１００の長手方向における長さ等を考慮して、適宜に設定することができる。
第６プラグ６０は、オイルのプラグによって分割されて複数のプラグから構成されてもよい。第６プラグ６０がオイルプラグで分割された複数のプラグからなる場合は、各プラグの洗浄液の構成は、同じであっても異なっていても良く、特に限定されないが、上述のように、アルコールを含むのが好ましい。
第７プラグ７０は、隣り合う第６プラグ６０及び第２プラグ２０の液体と混和しないオイルからなる。第７プラグ７０のオイルは、第１プラグ１０、第３プラグ３０、及び第５プラグ５０のオイルと同じ種類のオイルであっても異なる種類のオイルであってもよい。オイルとしては、第１プラグ１０等において例示したと同様とすることができる。
第７プラグ７０の中には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等が第７プラグ７０を通過できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。また、第７プラグ７０と隣り合う第２プラグ２０及び第６プラグ６０との間には、気泡や他の液体がないことが好ましいが、核酸を吸着させた粒子等がチューブ部１００内を移動できる限りにおいて、気泡や他の液体が存在してもよい。
第７プラグ７０のチューブ部１００の長手方向における長さは、プラグが形成可能な範囲であれば特に限定されない。第７プラグ７０のチューブ部１００の長手方向における具体的な長さとしては、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、粒子等の移動距離を大きくしすぎないように、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下がさらに好ましい。
また、第７プラグ７０は、第２洗浄液（第６プラグ６０）及び第１洗浄液（第２プラグ２０）が互いに混合することを抑制する機能を有する。また第７プラグ７０は、より高粘度のオイルとすることにより、第２洗浄液（第６プラグ６０）との界面で、粒子等を移動させる場合に、オイルによる「ぬぐい効果」を高めることができる。これにより、第６プラグ６０の第２洗浄液のプラグから、オイルの第７プラグ７０に粒子等を移動させた場合に、粒子等に付着した水溶性の成分を第７プラグ７０に、より持ち込まれにくくすることができる。
核酸抽出用デバイス１１００によれば、核酸が吸着された粒子等を、第２プラグ２０に加え、第６プラグ６０において洗浄することができる。これにより、粒子等の洗浄効率をさらに高めることができる。
また、核酸抽出用デバイス１１００においては、第６プラグ６０の第２洗浄液にカオトロピック剤を含有させてもよい。例えば、第２洗浄液にグアニジン塩酸塩を含有させると、第６プラグ６０において、粒子等に吸着した核酸の吸着を維持又は強化しつつ粒子等を洗浄することができる。第６プラグ６０にグアニジン塩酸塩を含有させる場合の濃度としては、例えば、３ｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは５ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下とすることができる。グアニジン塩酸塩の濃度がこの範囲であれば、粒子等に吸着された核酸をより安定に吸着させつつ、他の夾雑物等を洗浄することができる。
そして、上述したように、第２プラグ２０の第１洗浄液を、酸性溶液とすることで、第６プラグ６０において粒子等に吸着したアルコールを、第２プラグ２０で効率よく洗浄することができ、溶出液や、その後の逆転写反応系や核酸増幅反応系に、アルコールの持ち込みを減少させることができる。
チューブ部１００の内部に、第６プラグ６０及び第７プラグ７０を有する核酸抽出用デバイス１１００であっても、上述した栓、容器、液溜部等を構成に付加することができ、上述と同様の効果が得られることは容易に理解されよう。
１．５．６．核酸増幅反応用容器
本発明の核酸抽出用デバイスは、チューブの下流端と連通し、オイルを含む核酸増幅反応用容器を備えた核酸増幅反応用カートリッジという構成としてもよい。図６に、核酸増幅反応用容器の構成の一例を示し、図８に、核酸増幅反応用カートリッジの全体構成の一例を示す。
図６Ａは、初期状態の説明図である。図６Ｂは、溶出液がチューブ２００から押し出された後の状態の説明図である。核酸増幅反応用容器２３０は、チューブ２００から押し出される液体を受け入れる容器であるとともに、熱サイクル処理時に溶出液２４９を収容する容器である。
核酸増幅反応用容器２３０は、シール形成部２３１及び流路形成部２３５を有する。シール形成部２３１は、チューブ２００が挿入されている部分であり、流路形成部２３５から溢れるオイルが外部に漏洩することを抑制する部位である。流路形成部２３５は、シール形成部２３１よりも下流側の部分であり、液滴状の溶出液２４９の移動する流路を形成する部位である。核酸増幅反応用容器２３０は、シール形成部２３１の上シール部２３４Ａと下シール部２３４Ｂの２箇所でチューブ２００に対して固定される。
シール形成部２３１は、オイル受容部２３２及び段差部２３３を有する。
オイル受容部２３２は、筒状の部位であり、流路形成部２３５から溢れ出るオイルを受容するリザーバーとして機能する。オイル受容部２３２の内壁と、チューブ２００の外壁との間には隙間があり、この隙間が、流路形成部２３５から溢れるオイルを受容するオイル受容空間２３２Ａとなる。
オイル受容部２３２の上流側の内壁がチューブ２００の環状の凸部と接触することによって、上シール部２３４Ａが形成される。上シール部２３４Ａは、空気の通過は許容しつつ、オイル受容空間２３２Ａのオイルが外部に漏洩することを抑制するシールである。上シール部２３４Ａは、オイルの表面張力によってオイルが漏洩しない程度に、通気口が形成されている。上シール部２３４Ａの通気口は、チューブ２００の凸部とオイル受容部２３２の内壁との間の隙間でも良いし、チューブ２００の凸部に形成した穴、溝又は切欠でも良い。また、オイルを吸収するオイル吸収材によって上シール部２３４Ａを形成しても良い。
段差部２３３は、オイル受容部２３２の下流側に設けられた段差のある部位である。段差部２３３の下流部の内径は、オイル受容部２３２の内径よりも小さい。段差部２３３の内壁は、チューブ２００の下流側の外壁と接触している。段差部２３３の内壁とチューブ２００の外壁が接触することによって、下シール部２３４Ｂが形成される。下シール部２３４Ｂは、流路形成部２３５のオイルがオイル受容空間２３２Ａへ流れることを許容しつつ、その流れに抵抗するシールである。下シール部２３４Ｂでの圧力損失によって、流路形成部２３５の圧力が外気圧よりも高くなるので、熱サイクル処理時に流路形成部２３５の液体が加熱されても、流路形成部２３５の液体に気泡が発生しにくい。
流路形成部２３５は、管状の部位であり、液滴状の溶出液２４９の移動する流路を形成する容器となる。流路形成部２３５にはオイルが充填されている。流路形成部２３５の上流側はチューブ２００の末端によって閉じられており、流路形成部２３５に向かってチューブ２００の末端が開口している。流路形成部２３５の内径は、チューブ２００の内径よりも大きく、溶出液２４９が球状になったときの外径よりも大きい。流路形成部２３５の内壁は、水溶性の溶出液２４９が付着しない程度の撥水性を有することが望ましい。
図６Ａに示すように、初期状態では、核酸増幅反応用容器２３０の流路形成部２３５にオイルが充填されている。オイルの界面は、オイル受容空間２３２Ａの比較的下流側に位置している。
図６Ｂに示すように、溶出液２４９がチューブ２０から押し出されても、流路形成部２３５には予めオイルが充填されているので、流路形成部２３５に気体は流入しない。
溶出液２４９がチューブ２００から押し出される前には、まず、チューブ２００の最も下流にあるオイルプラグ内のオイルが流路形成部２３５に流入し、流入分のオイルが流路形成部２３５からオイル受容空間２３２Ａに流れ込み、オイル受容空間２３２Ａのオイル界面が上昇する。このとき、下シール部２３４Ｂの圧力損失によって、流路形成部２３５の液体の圧力が高くなる。最も下流にあるオイルプラグがチューブ２００から押し出された後、溶出液２４９がチューブ２００から流路形成部２３５に流入する。溶出液プラグ２４９に増幅させる核酸と核酸増幅反応を行う試薬が含まれている場合、流入した溶出液プラグ２４９が、液滴状になり、そのままＰＣＲに用いられる。
このような一体型の核酸増幅反応用カートリッジは、例えば、特開２０１２−１１５２０８で原理が開示されているような回転式ＰＣＲ装置に対し、好適に用いることができる。
１．５．７．超音波発生装置
超音波発生装置は、特に限定されず、チューブから吐出した溶出液を超音波処理できればよく、または、チューブ内に位置する溶出液に対して超音波処理ができればよい。例えば、市販の超音波発生装置を用いることができる。その配置も特に限定されない。
２．核酸抽出用キット
図７Ａは、本実施形態の核酸抽出用キットの一例を示す模式図である。図７Ａに例示した核酸抽出用キット２０００は、上述した核酸抽出用デバイスの要部を構成する部品を含む。「１．核酸抽出用デバイス」の項において説明した構成と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
本実施形態の核酸抽出用キット２０００は、オイルからなる第１プラグ１０、オイルと混和しない第１洗浄液からなる第２プラグ２０、オイルからなる第３プラグ３０、オイルと混和しない溶出液からなる第４プラグ４０、及びオイルからなる第５プラグ５０、が当該順で内部に配置されたチューブ２００と、核酸が結合した微粒子を超音波処理する超音波発生装置と、チューブ２００の第１プラグ１０側の端に内部を連通させて接続可能な容器１２０と、を含む。
チューブ２００は、核酸抽出用デバイス１０００のチューブ部１００の両端が開放された態様のものであり、内部に空洞を有し、当該空洞内に液体を長手方向に流通させることのできる筒状の形状を有する。チューブ２００の内部形状、外形形状、大きさ、性質、材質等は、核酸抽出用デバイス１０００のチューブ部１００と同様である。チューブ２００の内部に配置されるプラグは、核酸抽出用デバイス１０００のチューブ部１００に配置されるプラグと同様である。また、チューブ２００の両端は、脱着自在の栓１１０によって封止されてもよい。チューブ２００の両端が栓１１０によって封止されている場合、例えば、核酸抽出用キット２０００の保管、移送がより容易になる。さらに、チューブ２００の使用時に、栓１１０がチューブ２００の第５プラグ５０側の端を封止した状態とすれば、チューブ２００の内部で粒子等を移動させる際に、各プラグのチューブ２００内での移動を抑制することができるので、洗浄、抽出をさらに容易化することができる。その上、当該栓１１０は、脱着自在であるため、チューブ２００の第５プラグ５０側の端を開放することができ、核酸が溶出された第４プラグ４０の溶出液をチューブ２００の第５プラグ５０側の端から吐出させることが容易である。
容器１２０および超音波発生装置は、核酸抽出用デバイス１０００の項で説明した容器１２０および超音波発生装置と同様である。
図７Ａの例では、チューブ２００の両端が、脱着自在の栓１１０によって封止されている。また、核酸抽出用キット２０００は、容器１２０の開口１２１を脱着自在に封止する蓋１２２を含んでもよく、容器１２０の開口１２１が脱着自在の蓋１２２によって封止されてもよい。さらに、核酸抽出用キット２０００では、吸着液の成分の一部又は全部が容器１２０に収容されていてもよい。
また、核酸抽出用キット２０００では、容器１２０は、吸着液及び磁性粒子を収容していてもよい。このようにすれば、試料を容器１２０に導入した際、試料に含まれる核酸を磁性粒子に吸着させる工程を、容器１２０において行うことができる。これにより、他の容器を用意する必要がなく、さらに迅速にＰＣＲの前処理を行うことができる。またこの場合、容器１２０の開口１２１は、必要に応じて脱着自在の蓋１２２によって封止されてもよい。磁性粒子については後に詳述する。
また、容器１２０を、既に述べたように、可とう性を有する材質とすれば、容器１２０をチューブ２００に接続した状態で、容器１２０を変形させることにより、チューブ２００の内部を加圧することができる。このようにすれば、核酸が溶出された第４プラグ４０の溶出液をチューブ２００の第５プラグ５０側の端から吐出させる際に、チューブ２００の第１プラグ１０側から圧力を容易に印加することができる。これにより、例えばＰＣＲのための反応容器等に容易に溶出液を分注することができる。
核酸抽出用キット２０００には、チューブ２００及び容器１２０の他に、例えば、栓、蓋、取扱説明書、試薬、ケース等の他の構成が含まれてもよい。またここではチューブ２００内に５つのプラグが配置されている例を示したが、「１．６．核酸抽出用デバイス」の項において説明したと同様に、チューブ２００（チューブ部１００）内には、第６プラグ６０、第７プラグ７０等や、必要に応じてその他のプラグが配置されてもよいことは容易に理解されよう。
本実施形態の核酸抽出用キット２０００は、チューブ２００の第１プラグ１０側の端に内部を連通させて接続可能な容器１２０を有するため、容器１２０内において、粒子等と試料とを収容すれば、粒子等に核酸を吸着させることができ、容器１２０をチューブ２００の第１プラグ１０側の端に接続すれば、当該粒子等をチューブ２００の第１プラグ側から容易にチューブ２００内に導入することができる。また、本実施形態の核酸抽出用キット２０００は、容器１２０を有するため、容器１２０を振とうすることができ、容器１２０内の液体を十分に撹拌することができる。これにより迅速に粒子等に核酸を吸着させることができる。
また、チューブ２００に容器１２０を接続することにより、核酸が吸着された粒子等をチューブ２００の第１プラグ１０側の端から導入して、第４プラグ４０まで移動させることが容易である。これにより、核酸の抽出をきわめて短時間で容易に行うことができる。核酸抽出用キット２０００は、核酸が吸着された粒子等をチューブ２００内において移動させることによって、高い純度で核酸を含有する溶出液を得ることができる。そのため、核酸抽出用キット２０００によれば、ＰＣＲのための前処理に要する時間と手間を大幅に削減することができる。
３．核酸抽出方法
上述した核酸抽出用デバイス、核酸抽出用キット及びそれらの変形形態、並びに後述する核酸抽出用装置は、いずれも本実施形態の核酸抽出方法に好適に利用することができる。以下、本実施形態の核酸抽出方法の一例として、上述の核酸抽出用キット２０００を利用した方法を述べる。
本実施形態の核酸抽出方法は磁性粒子Ｍなどの微粒子及び吸着液が収容された可とう性を有する容器１２０に、核酸を含む試料を導入する工程と、容器１２０を揺動して核酸を磁性粒子Ｍに吸着させる工程と、オイルからなる第１プラグ１０、オイルと混和しない第１洗浄液からなる第２プラグ２０、オイルからなる第３プラグ３０、オイルと混和しない溶出液からなる第４プラグ４０及びオイルからなる第５プラグ５０、が当該順で内部に配置されたチューブ２００の第１プラグ１０側の端に、容器１２０内部とチューブ２００内部を連通させて容器１２０を接続する工程と、磁力を印加して容器１２０内部からチューブ２００内部を通過させて第４プラグ４０の位置まで、磁性粒子Ｍを移動させることによって、核酸を吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄し、核酸を吸着した微粒子を超音波処理し、微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、を含む。
本実施形態の核酸抽出方法では、吸着液を用いて核酸を吸着させることのできる粒子であって、チューブ２００内を移動させることのできる粒子であれば、各種（例えばシリカ粒子、ポリマー粒子、磁性粒子等）の粒子を用いることができるが、以下に説明する核酸抽出方法の一実施形態では、磁性体を含有する粒子であって、粒子表面に核酸を吸着できる磁性粒子Ｍを使用する。なお、磁性粒子Ｍ以外の粒子等をチューブ内で移動させる場合は、例えば、重力や電位差を利用してこれを行うことができる。
本実施形態の核酸抽出方法では、容器１２０及びチューブ２００に磁力を透過する材質を選び、容器１２０及びチューブ２００の外部から磁力を印加することによって磁性粒子Ｍを容器１２０及びチューブ２００の内部で移動させる。
試料には標的となる核酸が含まれている。以下、これを単に標的核酸ということがある。標的核酸は、本実施形態の核酸抽出方法によって試料から抽出され、溶出液に溶出された後、例えば核酸がｍＲＮＡであれば、ｃＤＮＡに逆転写され、ＰＣＲの鋳型として利用され、核酸がｃＤＮＡやゲノムＤＮＡであれば、そのままＰＣＲの鋳型として利用される。試料としては、血液、鼻腔粘液、口腔粘膜、各種の生体試料のほか、一部精製された核酸溶液などでもかまわない。
３．１．容器に試料を導入する工程
容器１２０に試料を導入する工程は、例えば、綿棒に試料を付着させ、容器１２０の開口１２１から、当該綿棒を差し入れ、吸着液にこれを浸漬して行うことができる。また、試料は、ピペット等によって容器１２０の開口１２１から導入してもよい。また試料がペースト状や固体状であれば、例えば、容器１２０の開口１２１から匙やピンセット等により容器１２０の内壁に付着させたり投入してもよい。
３．２．核酸を磁性粒子に吸着させる工程
核酸を吸着させる工程は、容器１２０を揺動させて行われる。この工程は、容器１２０の開口１２１を封止する蓋１２２があれば、これを用いて容器１２０を封止して行うとより効率的に行うことができる。この工程により、標的核酸は、カオトロピック剤の作用により、磁性粒子Ｍの表面に吸着される。この工程では、磁性粒子Ｍの表面には、標的核酸の他に標的核酸以外の核酸や蛋白質が吸着してもよい。
容器１２０を揺動させる方法としては、ボルテックスシェイカーなどの装置を用いてもよいし、作業者の手で振り混ぜてもよい。また、磁性粒子Ｍの磁性を利用して、外部から磁場を与えながら容器１２０を揺動してもよい。容器１２０を揺動させる時間は、適宜設定されうるが、例えば容器１２０のおよその形状が、直径が２０ｍｍ高さが３０ｍｍ程度の円筒状である場合には、容器１２０を１０秒間手で振って揺動する程度で十分に撹拌され、核酸が磁性粒子Ｍの表面に吸着する。
３．３．チューブに容器を接続する工程
次に図７Ｂに示すように、チューブ２００の第１プラグ１０側の端に容器１２０を接続する。チューブ２００内の各プラグは、第１プラグ１０側の栓１１０を外しても、第７プラグ７０側の栓１１０がなされているため、チューブ２００内を移動しにくくなっている。この工程は、チューブ２００の第１プラグ１０側の端に栓１１０が取り付けられている場合には該栓１１０を外して行う。そして、容器１２０及びチューブ２００は、内容物が漏出しないように接続され、容器１２０内部とチューブ２００の内部との間で内容物が流通可能なように連通される。
３．４．磁性粒子を移動させる工程
上記工程を経ると、容器１２０内の核酸が吸着した磁性粒子Ｍがチューブ２００に流通できる状態となっている。核酸が吸着した磁性粒子Ｍをチューブ２００に導く手法としては、重力や遠心力を利用する方法を用いてもよく、特に制限されないが、本実施形態では容器１２０及びチューブ２００の外部から磁力を印加して行う。磁力は、例えば、永久磁石、電磁石等により印加することができるが、発熱等を生じない点で、永久磁石を用いて印加することがより好ましい。また、永久磁石を用いる場合には、作業者の手で磁石を動かして行ってもよいし、機械装置等を利用して行ってもよい。磁性粒子Ｍは、磁力によって引き寄せられる性質を有しているため、この性質を利用して、容器１２０及びチューブ２００と、永久磁石の相対的な配置を変化させて、容器１２０内からチューブ２００に移動させる。これにより、第１プラグ１０から順に、各プラグを通って、第４プラグ４０まで磁性粒子Ｍが移動される。磁性粒子Ｍが各プラグを通過するときの各プラグにおける滞在時間は特に限定されないし、同一プラグ内でチューブ２００の長手方向に沿って往復するようにして移動させてもよい。
３．５．核酸を溶出させる工程
磁性粒子Ｍが第４プラグ４０に到達すると、溶出液の作用により、磁性粒子Ｍに吸着された核酸が、第４プラグ４０の溶出液に溶出する。さらに、核酸が吸着した磁性粒子Ｍを超音波処理することにより、核酸の溶出量を増大させることができる。超音波による処理時間は、特に限定されないが、通常１〜５分程度行うことができる。本工程を経ると、試料から溶出液に対して核酸が溶出し、試料から核酸が抽出された状態となる。なお、実施例において示すように、溶出させる工程において超音波処理する場合のほうが加熱する場合よりも溶出量が増大する。
３．６．作用効果
本実施形態の核酸抽出方法によれば、核酸の抽出をきわめて短時間で容易に行うことができる。本実施形態の核酸抽出方法は、核酸が吸着された磁性粒子Ｍをチューブ２００内において移動させ、溶出液中で磁性粒子Ｍを超音波処理することによって、核酸を高濃度で含有する溶出液を得ることができる。本実施形態の核酸抽出方法によれば、ＰＣＲのための前処理に要する時間と手間を大幅に削減することができる。
３．７．第４プラグをチューブから吐出させる工程
本実施形態の核酸抽出方法は、容器１２０を変形させて、第５プラグ５０及び第４プラグ４０をチューブ２００の容器１２０が接続した端と反対側の端から吐出させる工程を含んでもよい。
本工程は「３．５．核酸を溶出させる工程」の後、容器１２０を変形させることで行うことができる。第４プラグ４０を吐出するときには第５プラグ５０が先に吐出される。なお、チューブ２００の第５プラグ５０側を封止している栓１１０は、本工程に先立って取り除き、チューブ２００の第５プラグ５０側の端を開放しておく。
容器１２０に外力を加えて、内圧を高めるように変形させると、圧力によりチューブ２００の第１プラグ１０側から第５プラグ５０側へと各プラグが移動する。これにより、チューブ２００の第５プラグ５０側の端から、第５プラグ５０及び第４プラグ４０の順に吐出される。第３プラグ３０は、吐出されてもよいが、第２プラグ２０は吐出されないようにする。この場合、例えば、第３プラグ３０の体積を他のプラグよりも大きく設定し、第３プラグ３０のチューブ２００の長手方向の長さを大きくすれば、第２プラグ２０を吐出させてしまうことを防止しやすい。
第４プラグ４０及び第５プラグ５０は、例えば、ＰＣＲのための反応容器に対して吐出される。そのため、ＰＣＲのための反応容器には、溶出液とオイルが分注されるが、通常オイルは、ＰＣＲの反応に影響を与えないため、例えば、ＰＣＲの反応容器にあらかじめ第５プラグ５０のオイルと同種のオイルを収容しておくこともできる。また、その場合、チューブ２００の先端がオイル内にある状態で本工程を行うと、標的核酸が含まれる溶出液を外気に接触させることなくＰＣＲの反応容器に導入することができる。本実施形態の核酸抽出方法が本工程を含む場合には、例えばＰＣＲのための反応容器等に、標的核酸を含む溶出液を容易に分注することができる。
この溶出液を用いてｃＤＮＡを増幅させる場合、逆転写工程及び／または核酸増幅工程における反応系が、溶出した核酸を含む溶出液を多量に含めば、微量に含まれる核酸も増幅しやすくなる。従って、それらの反応系は、溶出液を５０％以上含むことが好ましく、７０％以上含むことがより好ましく、９０％以上含むことがさらに好ましく、１００％含むこと、すなわち、核酸を溶出するための溶出液に予め反応のための試薬を添加しておくことがもっとも好ましい。
通常、反応系中の溶出液の割合が増えるほど、洗浄工程の直前に用いられる溶液、例えば吸着液及び／又は第２洗浄液に含まれるエタノールの持ち込みが、後の逆転写反応や核酸増幅反応を阻害し、最終的なｃＤＮＡの収量が下がるが、本発明の核酸増幅方法では、第１洗浄液を酸性溶液とすることにより、収量の低下を防止することができる。
３．８．変形例
３．８．１．磁性粒子を移動させる工程の変形
図９は、本実施形態の核酸抽出方法の一変形形態を説明するための模式図である。
上述の「３．４．磁性粒子を移動させる工程」では、磁性粒子Ｍに対して磁力を外部から印加することによって、磁性粒子Ｍを第１プラグ１０から各プラグを通過させて第４プラグ４０まで移動させると説明した。しかし、磁性粒子Ｍが第２プラグ２０に移動されたときに、外部から印加される磁力を変化させて、第２プラグ２０内で磁性粒子Ｍを振動させたり、拡散凝集を繰り返したりして行ってもよい。このようにすれば、第２プラグ２０の第１洗浄液による磁性粒子Ｍの洗浄効果を高めることができる。
具体的には、図９のＡ、Ｂに示すように、磁力を印加する手段として、一対の永久磁石４１０を用いる場合には、永久磁石４１０によって容器１２０から磁性粒子Ｍを移動させ、第１プラグ１０を通過させて、第２プラグ２０まで磁性粒子Ｍが到達したときに、一方の永久磁石４１０をチューブ２００から遠ざけ、他方の永久磁石４１０を、チューブ２００に対して対向する側から近づけると、磁性粒子Ｍを第２プラグ２０内でチューブ２００の長手方向と交差する方向に振動させることができる（図中Ａ，Ｂの態様の繰り返し）。このようにすれば、第２プラグ２０の第１洗浄液による磁性粒子Ｍの洗浄効果を高めることができる。このような磁性粒子Ｍの洗浄は、第２プラグ２０を分割した場合や、チューブ２００内に第６プラグ６０が配置される場合に、複数の第２プラグ２０や、第６プラグ６０において適用してもよい。
また、図９のＣに示すように、永久磁石４１０を単にチューブ２００から遠ざけることにより、第２プラグ２０内で磁性粒子Ｍを拡散させることができる。磁性粒子Ｍは、表面が親水性であるため、例えば第２プラグ２０において、磁力を弱めて拡散されたとしても、第１プラグ１０や第３プラグ３０のオイルには進入しにくいので、このような態様としてもよい。
具体的には、永久磁石４１０によって容器１２０から磁性粒子Ｍを移動させ、第１プラグ１０を通過させて第２プラグ２０に磁性粒子Ｍが到達したときに、永久磁石４１０をチューブ２００から遠ざけ、第２プラグ２０内において磁性粒子Ｍを拡散させる。そして、磁性粒子Ｍを再び永久磁石４１０の磁力によって移動させ、第３プラグ３０を通過させて、第４プラグ４０に導くことができる。
このような外部から印加される磁力を変化させて、磁性粒子Ｍを振動させたり、拡散凝集を繰り返したりする態様は、容器１２０内の吸着液に磁性粒子Ｍが存在する状態や、第４プラグ４０（溶出液）に磁性粒子Ｍが存在する状態において適用してもよい。
３．８．２．第４プラグをチューブから吐出させる工程の変形
上述の「３．７．第４プラグをチューブから吐出させる工程」を採用する場合、係る工程において、溶出液に対して吸着された核酸を溶出した磁性粒子Ｍは、第４プラグ４０内に存在してもよいが、さらに、磁力を印加することによって、第１プラグ１０、第２プラグ２０、第３プラグ３０のいずれかのプラグ、又は容器１２０の中まで移動させてから行ってもよい。このようにすれば、溶出液に磁性粒子Ｍが含まれない状態で、第４プラグ４０をチューブ２００から吐出することができる。また、磁性粒子Ｍを移動させる先は、第２プラグ２０又は容器１２０とすれば、磁力を取り去っても、第３プラグ３０のオイル内に磁性粒子Ｍが進入しにくいため、第４プラグ４０をチューブ２００から吐出することをより容易にすることができる。
４．実施例
超音波処理と核酸溶出量との関係を示す。
４−１ 実施例
図７に示す核酸抽出用キット２０００のチューブ２００の内部に、第１プラグ１０〜第７プラグ７０を有する核酸抽出用デバイスを使用した。第１、３、５、７、プラグには、ジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６Ｌ−２ｃｓ、信越シリコーン社製）を使用した。第２プラグ（第１洗浄液）には製品の洗浄液Ｉ（５．９Ｍグアニジンチオシアン酸塩、１．９％ＴｒｉｔｏｎＸ−１００、５４ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．２）を、第６プラグ（第２洗浄液）には洗浄液ＩＩ（５．３ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．５）を、第４プラグ（溶出液）には純水を使用した。核酸抽出試薬としては、ＭａｇＥｘｔｒａｃｔｏｒ−Ｖｉｒａｌ ＲＮＡ−（東洋紡社製）を用いた。第２プラグ、第６プラグ、および第４プラグの体積は、それぞれ２５μｌ、２５μｌ、および１μｌとした。
まず、容量３ｍｌのポリエチレン製容器に、３７５μｌの溶液・吸着液、および１μｌの磁気ビーズを収容した。そして、５０μｌのインフルエンザＡ患者の鼻腔ぬぐい液をピペットで容器内に投入した。容器に蓋をして、３０秒間容器を振って攪拌した。その後、チューブの第１プラグ側の栓および容器の蓋をはずし、チューブの第１プラグ側と容器の口を接続した。
容器に永久磁石を近づけて、磁気ビーズを容器の側壁に集めた。次に、永久磁石をチューブの第１プラグから第４プラグの位置まで動かした。そして、磁気ビーズは除去した。こうして磁気ビーズを容器内からチューブの第４プラグ内に移動させた。チューブ内の移動中、磁気ビーズがチューブ内の第１、３、７プラグ内に位置していた時間は各３秒、第２プラグ内に位置していた時間は２０秒、第６プラグ内に位置していた時間は２０秒であった。
次に、チューブの第５プラグ側の栓を外し、容器を手で変形させて、第５プラグおよび第４プラグをＰＣＲの反応容器に吐出させた。次に、超音波発生装置ＵＳ−３ＫＳ（エスエヌディ社製）（発振：３８ｋＨｚ ＢＬＴ 自励発振）を用いて、ＰＣＲの反応溶液中の磁気ビーズを室温で１２０Ｗで２分間超音波処理した。その後、磁石を用いて磁気ビーズを容器の側壁に集め、容器を傾けて上澄みを回収した。
４−２ 比較例
超音波処理に代えて加熱処理する以外は実験例と同様に核酸抽出を行った。溶出時の加熱処理温度は２５℃〜９５℃の範囲で１０℃きざみで設定した。
４−３ ＲＮＡの検出
リアルタイムＲＴ−ＰＣＲをＣＤＣ protocol of realtime RTPCR for swine influenza A (H1N1)に従って実施した。すなわち、０．８μＭフォワードプライマー、０．８μＭリバースプライマー、０．２μＭプローブ、１×Ｓｕｐｅｒ ＳｃｒｉｐｔＩＩＩ ＲＴ／Ｐｌａｔｉｎｕｎ Ｔａｑ Ｍｉｘ、１×ＰＣＴ Ｍａｓｔｅｒ Ｍｉｘを含む溶液を９μｌ調製し、そこに実施例または比較例において回収した液１μｌを加え攪拌後、表１に示すプロトコルでＲＴ−ＰＣＲを実施した。以下にプライマーとプローブの配列を示す。
プライマー：
Primer F：GAC CAA TCC TGT CAC CTC TGA C
Primer R：AGG GCA TTT TGG ACA AAG CGT CTA
プローブ：
TaqMan probe: FAM- TGC AGT CCT CGC TCA CTG GGC ACG -TAMRA
結果であるＣｔ値を図１０に示す。この図に示すとおり、室温において超音波処理する場合は加熱処理する場合よりもＣｔ値が約１〜４サイクル早い。このように、溶出工程において超音波処理する場合は加熱処理する場合よりも溶出効率が高い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１０…第１プラグ、２０…第２プラグ、３０…第３プラグ、４０…第４プラグ、５０…第５プラグ、６０…第６プラグ、７０…第７プラグ、１００…チューブ部、１１０…栓、１２０…容器、１２１…開口、１２２…蓋、１３０…液溜部、１３１…開口、１３２…蓋、２００…チューブ、２３０…核酸増幅反応用容器、２３１…シール形成部、２３２…オイル受容部、２３２Ａ…オイル受容空間、２３３…段差部、２３４Ａ…上シール部、２３４Ｂ…下シール部、２３５…流路形成部、２４９…溶出液、４１０…永久磁石、１０００，１０２０，１０３０，１０４０，１１００…核酸抽出用デバイス、２０００…核酸抽出用キット、Ｍ…磁性粒子

Claims (11)

  1. 核酸を含む試料に、吸着液および微粒子を混合して、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着工程と、
    前記核酸が吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
    前記核酸が吸着した微粒子に超音波を付与し、前記微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、
    前記溶出液中の核酸に対し、核酸増幅反応を行う核酸増幅工程と、
    を含む核酸増幅方法。
  2. 核酸を含む試料に、吸着液および微粒子を混合して、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着工程と、
    前記核酸が吸着した微粒子を第２洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
    前記第２洗浄液で洗浄後の前記核酸が吸着した微粒子を第１洗浄液で洗浄する洗浄工程と、
    前記核酸が吸着した微粒子に超音波を付与し、前記微粒子に吸着した核酸を溶出液中に溶出させる溶出工程と、
    前記核酸を増幅する核酸増幅工程と、
    を含む核酸増幅方法。
  3. 前記核酸がリボ核酸（ＲＮＡ）であり、
    前記溶出液中に溶出した前記リボ核酸を逆転写し、ｃＤＮＡを合成する逆転写工程を含み、
    前記核酸増幅工程において増幅する核酸が、合成した前記ｃＤＮＡである、請求項１または２に記載の核酸増幅方法。
  4. 長手方向を有し、
    オイルからなる第１プラグ、
    オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、
    オイルからなる第３プラグ、
    オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、
    オイルからなる第５プラグ、
    を、順に内部に備えたチューブと、
    前記核酸が結合した微粒子に超音波を付与するための超音波発生部と、
    前記チューブの前記第１プラグが配置された側に接続及び連通可能で、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む容器と、を有する核酸抽出用デバイス。
  5. 長手方向を有し、
    オイルからなる第１プラグ、
    オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、
    オイルからなる第３プラグ、
    オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、
    オイルからなる第５プラグ、
    を、順に内部に備えたチューブと、
    前記核酸が結合した微粒子に超音波処理を付与するための超音波発生部と、
    前記チューブの前記第１プラグが配置された側に連通し、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む液溜部と、を有する核酸抽出用デバイスであって、
    前記吸着液はアルコールを含み、前記第１洗浄液は酸性である、核酸抽出用デバイス。
  6. 長手方向を有し、
    オイルからなる第１プラグ、
    オイルと相分離し、核酸が結合した微粒子を洗浄する第２洗浄液からなる第６プラグ、
    オイルからなる第７プラグ、
    オイルと相分離し、前記第２洗浄液で洗浄した前記核酸が結合した微粒子を洗浄する第１洗浄液からなる第２プラグ、
    オイルからなる第３プラグ、
    オイルと相分離し、前記核酸が結合した微粒子から前記核酸を溶出する溶出液からなる第４プラグ、
    オイルからなる第５プラグ、
    を、順に内部に備えたチューブと、
    前記核酸が結合した微粒子に超音波を付与するための超音波発生部と、
    を有する核酸抽出用デバイス。
  7. 前記チューブの前記第１プラグが配置された側に接続可能で、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む容器、を有する、請求項６に記載の核酸抽出デバイス。
  8. 前記チューブの前記第１プラグが配置された側に連通し、前記核酸を前記微粒子に吸着させる吸着液を含む液溜部、を有する、請求項６に記載の核酸抽出デバイス。
  9. 核酸増幅反応用カートリッジであって、
    請求項４から１６までのいずれか１項に記載の核酸抽出用デバイスと、
    前記チューブの前記第５プラグの配置された側に連通し、オイルを含む核酸増幅反応用容器と、
    を備える、核酸増幅反応用カートリッジ。
  10. 前記チューブの前記第１プラグが配置された側と連通し、前記チューブに前記微粒子を導入するタンクを備える、請求項９に記載の核酸増幅反応用カートリッジ。
  11. 請求項６に記載の核酸抽出用デバイスと、前記チューブに前記微粒子を導入するタンクと、を備える核酸増幅反応用キット。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI742905B (zh) * 2019-12-10 2021-10-11 財團法人工業技術研究院 核酸萃取裝置
CN112940061B (zh) 2019-12-10 2024-05-03 财团法人工业技术研究院 核酸萃取装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008263981A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 F Hoffmann-La Roche Ag 低塩条件下での、固相への核酸の吸着
JP2009527228A (ja) * 2006-02-16 2009-07-30 ルミゲン インク 核酸の抽出方法
US20110077388A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for isolating nucleic acids
JP2011147411A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Seiko Epson Corp 核酸増幅方法および核酸増幅装置、ならびに核酸増幅用チップ
EP2634254A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-04 QIAGEN GmbH Method for isolating nucleic acids from a food sample
JP2013217699A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Seiko Epson Corp 核酸抽出用デバイス、核酸抽出用キット、核酸抽出用装置及び核酸抽出方法
JP2014033663A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Seiko Epson Corp 核酸抽出装置及び核酸抽出方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0910291D0 (en) * 2009-06-16 2009-07-29 Biochip Devises Pte Ltd Method for conducting multiple reactions in a single reaction tube
CN102220310B (zh) * 2009-08-05 2012-12-26 公安部物证鉴定中心 一种提取纯化唾液dna的方法
WO2012086243A1 (ja) * 2010-12-21 2012-06-28 株式会社 島津製作所 管内で対象成分を操作するためのデバイス及び方法
CN103215253A (zh) * 2012-11-26 2013-07-24 福州泰普生物科学有限公司 一种采用磁珠法提取病毒dna或rna的试剂盒及其使用方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009527228A (ja) * 2006-02-16 2009-07-30 ルミゲン インク 核酸の抽出方法
JP2008263981A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 F Hoffmann-La Roche Ag 低塩条件下での、固相への核酸の吸着
US20110077388A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for isolating nucleic acids
JP2011147411A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Seiko Epson Corp 核酸増幅方法および核酸増幅装置、ならびに核酸増幅用チップ
EP2634254A1 (en) * 2012-02-29 2013-09-04 QIAGEN GmbH Method for isolating nucleic acids from a food sample
JP2013217699A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Seiko Epson Corp 核酸抽出用デバイス、核酸抽出用キット、核酸抽出用装置及び核酸抽出方法
JP2014033663A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Seiko Epson Corp 核酸抽出装置及び核酸抽出方法

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