JP2017201932A - 標的核酸の分析用試薬カートリッジ、標的核酸の分析装置、および標的核酸の分析方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、
前記複数の濃度調整試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な少なくとも1つの成分を異なる濃度で含む濃度調整試薬が充填されており、
前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする。
前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、
前記共通試薬は、それぞれ、前記複数の成分のうち少なくとも1つの成分を異なる濃度で含み、
前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする。
サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製部と、
前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析部とを含むことを特徴とする。
サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製工程と、
前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析工程とを含むことを特徴とする。
前記標的核酸の分析において、前記共通試薬および前記濃度調整試薬と組み合わせて使用する前記非共通試薬の分析用オリゴヌクレオチドの種類に応じて、濃度が調整される成分である。
前記標的核酸の分析において、前記共通試薬と組み合わせて使用する前記非共通試薬の分析用オリゴヌクレオチドの種類に応じて、濃度が調整される成分である。
本発明の第1のカートリッジは、前述のように、少なくとも1つの共通試薬槽と、複数の濃度調整試薬槽と、複数の非共通試薬槽とを有し、前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、前記複数の濃度調整試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な少なくとも1つの成分を異なる濃度で含む濃度調整試薬が充填されており、前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする。本発明の第1のカートリッジは、複数の濃度調整試薬槽を有し、前記複数の濃度調整試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な少なくとも1つの成分を異なる濃度で含む濃度調整試薬が充填されていることが特徴であり、その他の構成および条件は、特に制限されない。
図1は、実施形態1のカートリッジの概略を示す図面であり、(A)は、実施形態1のカートリッジの斜視図を示し、(B)は、前記(A)のI−I方向に見た断面図である。図1(A)に示すように、本実施形態のカートリッジ1は、共通試薬槽11、濃度調整試薬槽12、および非共通試薬槽13を含む。また、図1(B)に示すように、共通試薬槽11には、前記複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬111が充填されている。そして、濃度調整試薬槽12は、濃度調整試薬槽12a、12bに分かれており、濃度調整試薬槽12a、12bには、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な少なくとも1つの成分を異なる濃度で含む濃度調整試薬112a、112bが、それぞれ、充填されている。さらに、非共通試薬槽13は、非共通試薬槽13a、13bに分かれている。本実施形態のカートリッジ1における各槽は、一端から他端に向かって、共通試薬槽11、濃度調整試薬槽12a、12b、非共通試薬槽13a、13bがこの順序で配置されているが、本発明はこれに限定されず、各槽は、任意の順序で配置できる。
図2は、実施形態2のカートリッジの概略を示す図面であり、(A)は、実施形態2のカートリッジの斜視図を示し、(B)は、前記(A)のII−II方向に見た断面図である。図2において、図1と同一箇所には同一符号を付している。図2(A)に示すように、カートリッジ2は、さらに、サンプル槽14、前処理試薬槽15、およびその他の試薬槽16を含み、シール17により、共通試薬槽11、濃度調整試薬槽12、非共通試薬槽13、前処理試薬槽15、およびその他の試薬槽16の上部開口が封止され、サンプル槽14は、上部が開口している。また、非共通試薬槽13a、13bには、それぞれ、非共通試薬113a、113bが、充填されている。前処理試薬槽15は、前処理試薬槽15a、15bに分かれており、前処理試薬槽15a、15bには、前処理試薬115a、115bが、それぞれ充填されている。そして、その他の試薬槽16には、その他の試薬116が、充填されている。この点を除き、本実施形態のカートリッジ2は、実施形態1のカートリッジ1と同様の構成を有し、その説明を援用できる。本実施形態のカートリッジ2によれば、例えば、前処理が必要なサンプルについても、標的核酸を分析できる。本実施形態のカートリッジ2における各槽は、一端から他端に向かって、他の試薬槽16、共通試薬槽11、濃度調整試薬槽12a、12b、前処理試薬槽15a、15b、非共通試薬槽13a、13b、サンプル槽14がこの順序で配置されているが、本発明はこれに限定されず、各槽は、任意の順序で配置できる。
本発明の第2のカートリッジは、前述のように、複数の共通試薬槽と、複数の非共通試薬槽とを有し、前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、前記共通試薬は、それぞれ、前記複数の成分のうち少なくとも1つの成分を異なる濃度で含み、前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする。本発明の第2のカートリッジは、前記複数の共通試薬槽を有し、前記共通試薬は、それぞれ、前記複数の成分のうち少なくとも1つの成分を異なる濃度で含むことが特徴であり、その他の構成および条件は、特に制限されない。本発明の第2のカートリッジは、前記本発明の第1のカートリッジの濃度調整試薬における調整成分を、前記共通試薬が含む。このため、本発明の第2のカートリッジは、例えば、前記本発明の第1のカートリッジの前記共通試薬が、複数であり、前記複数の共通試薬が、それぞれ、前記濃度調整試薬を含むカートリッジということもできる。本発明の第2のカートリッジは、例えば、前記本発明の第1のカートリッジの説明を援用できる。
図3は、実施形態3のカートリッジの概略を示す図面であり、(A)は、実施形態3のカートリッジの斜視図を示し、(B)は、前記(A)のIII−III方向に見た断面図である。図3において、図1と同一箇所には同一符号を付している。図3(A)に示すように、本実施形態のカートリッジ3は、共通試薬槽11’および非共通試薬槽13を含む。また、図3(B)に示すように、共通試薬槽11’は、共通試薬槽11’a、11’bに分かれており、共通試薬槽11’a、11’bには、前記複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含み、且つ前記複数の成分のうち少なくとも1つの成分が異なる濃度である共通試薬111’a、111’bが、それぞれ、充填されている。さらに、非共通試薬槽13は、非共通試薬槽13a、13bに分かれている。本実施形態のカートリッジ3における各槽は、一端から他端に向かって、共通試薬槽11’a、11’b、非共通試薬槽13a、13bがこの順序で配置されているが、本発明はこれに限定されず、各槽は、任意の順序で配置できる。
本発明の第1の分析装置は、前述のように、前記本発明の第1のカートリッジが収容されているカートリッジ収容部と、サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製部と、前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析部とを含むことを特徴とする。本発明の第1の分析装置は、前記本発明の第1のカートリッジが収容されているカートリッジ収容部を含むことが特徴であり、その他の構成および条件は、特に制限されない。本発明の第1の分析装置は、例えば、前記本発明の第1のカートリッジの説明を援用できる。本発明の第1の分析装置によれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができる。
図4は、本実施形態の分析装置の構成を示すブロック図である。図4に示すように、本実施形態の分析装置4は、中央演算処理装置(CPU)41、調製部であるサンプリングポンプユニット42、およびノズル駆動ユニット43、分析部である測定部ユニット44、記憶装置45、入力装置46、ならびに出力装置47を主要構成要素として備える。CPU41は、サンプリングポンプユニット42、ノズル駆動ユニット43、および測定部ユニット44の動きを制御する。サンプリングポンプユニット42は、サンプルおよび各試薬等をサンプリングするためのポンプを駆動する。ノズル駆動ユニット43は、カートリッジの各槽にノズルを移動し、かつノズルを上下させる。測定部ユニット44は、サンプルと各試薬とを混合した分析系の反応を分析する。反応の分析方法は、例えば、光学的方法および電気化学的方法があげられる。光学的方法の場合は、前記測定ユニット44は、例えば、光源および受光部を含む。電気化学的方法の場合は、例えば、電極を含む。前記記憶装置45は、分析条件情報、その他の情報および各種プログラム等が記憶されており、フラッシュメモリ、RAMおよびROM等を適宜組み合わせて構成される。入力装置46は、分析装置に情報を入力するためのものであり、キーボード、キーシート、USB等の端子、CDやCD−R等のドライブ等があげられる。出力装置47は、分析結果およびその他の情報を出力するためのものであり、例えば、プリンターおよびディスプレイがあげられる。本実施例において、前記の各構成要素は一体化されていてもよいし、複数の装置に分かれて構成されていてもよい。例えば、サンプリングポンプユニット42、ノズル駆動ユニット43および測定部ユニット44を備えた分析装置と、CPU41、記憶装置45、入力装置46および出力装置47を含むパーソナルコンピュター(PC)とを組み合わせてもよい。
本発明の第2の分析装置は、前記本発明の第2のカートリッジが収容されているカートリッジ収容部と、サンプル、前記共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの共通試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製部と、前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析部とを含むことを特徴とする。本発明の第2の分析装置は、前記本発明の第2のカートリッジが収容されているカートリッジ収容部を含むことが特徴であり、その他の構成および条件は、特に制限されない。本発明の第2の分析装置は、例えば、前記本発明の第1および第2のカートリッジならびに前記本発明の第1の標的核酸の分析装置の説明を援用できる。本発明の第2の分析装置によれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができる。
本発明の第1の分析方法は、前述のように、前記本発明の第1のカートリッジを用い、サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製工程と、前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析工程とを含むことを特徴とする。本発明の第1の分析方法は、前記本発明の第1のカートリッジを用いることが特徴であり、その他の工程および条件は、特に制限されない。本発明の第1の分析方法は、例えば、前記本発明の第1のカートリッジおよび前記本発明の第1の分析装置の説明を援用できる。本発明の第1の分析方法によれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができる。
本発明の第2の分析方法は、前記本発明の第2のカートリッジを用い、サンプル、前記共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの共通試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製工程と、前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析工程とを含むことを特徴とする。本発明の第2の分析方法は、前記本発明の第2のカートリッジを用いることが特徴であり、その他の工程および条件は、特に制限されない。本発明の第2の分析方法は、例えば、前記本発明の第1および第2のカートリッジ、前記本発明の第1および第2の分析装置、ならびに前記本発明の第1の分析方法の説明を援用できる。本発明の第2の分析方法によれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができる。
異なる標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドを用いた分析において、各分析用オリゴヌクレオチドに適したマグネシウムイオンおよびカリウムイオン濃度が異なることを確認した。
異なる濃度のマグネシウムイオンをそれぞれ含む2種類の濃度調整試薬を用い、標的核酸であるNRAS遺伝子の変異について、前記標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適したマグネシウムイオン濃度で反応を行なうことができ、またより優れた分析精度で標的核酸を分析できることを確認した。
DNAポリメラーゼ、BSA等を含む共通試薬および異なる濃度のマグネシウムイオンを含む2種類の濃度調整試薬1、2を調製した。また、非共通試薬として、dNTPを含む非共通試薬1〜4を調製した。非共通試薬1は、NRASのコドン12および13の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにNRASのコドン12および13の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬2は、NRASのコドン59および61の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにNRASのコドン59および61の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬3は、NRASのコドン117の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにNRASのコドン117の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬4は、NRASのコドン146の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにNRASのコドン146の変異を検出可能なプローブを含む試薬である。なお、濃度調整試薬1は、非共通試薬1および2の分析用オリゴヌクレオチドであるプライマーに応じて、前記調整成分であるマグネシウムイオンの濃度が調整された試薬である。また、濃度調整試薬2は、非共通試薬3および4の分析用オリゴヌクレオチドであるプライマーに応じて、前記調整成分であるマグネシウムイオンの濃度が調整された試薬である。
サンプルは、各変異を含むオリゴヌクレオチドを使用した。
そして、各試薬を、それぞれ予め定めた量で組合せて分析系を調製し、前記遺伝子解析装置を用いて、PCRおよび融解曲線解析を行なった。この結果、いずれの試薬の組合せにおいても、対象とする変異は分析できた。また、非共通試薬1および2は、濃度調整試薬2と組合せた場合と比較して、濃度調整試薬1と組合せた場合の方がより優れた精度で対象とする変異を分析できた。さらに、非共通試薬3および4は、濃度調整試薬1と組合せた場合と比較して、濃度調整試薬2と組合せた場合の方がより優れた精度で対象とする変異を分析できた。これらの結果から、本発明のカートリッジによれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができることが分かった。また、本発明のカートリッジによれば、より優れた分析精度で標的核酸を分析できることがわかった。
異なる濃度のマグネシウムイオンをそれぞれ含む、2種類の濃度調整試薬を用い、標的核酸であるKRAS遺伝子(以下、「KRAS」という)の変異について、前記標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適したマグネシウムイオン濃度で反応を行なうことができ、またより優れた分析精度で標的核酸を分析できることを確認した。
DNAポリメラーゼ、BSA等を含む共通試薬および異なる濃度のマグネシウムイオンを含む2種類の濃度調整試薬1、2を調製した。また、非共通試薬として、dNTPを含む非共通試薬5〜8を調製した。非共通試薬5は、KRASのコドン12および13の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにKRASのコドン12および13の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬6は、KRASのコドン59および61の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにKRASのコドン59および61の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬7は、KRASのコドン117の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにKRASのコドン117の変異を検出可能なプローブを含む試薬であり、非共通試薬8は、KRASのコドン146の変異を含むポリヌクレオチドを増幅可能なプライマー、ならびにKRASのコドン146の変異を検出可能なプローブを含む試薬である。なお、濃度調整試薬1は、非共通試薬5および6の分析用オリゴヌクレオチドであるプライマーに応じて、前記調整成分であるマグネシウムイオンの濃度が調整された試薬である。また、濃度調整試薬2は、非共通試薬7および8の分析用オリゴヌクレオチドであるプライマーに応じて、前記調整成分であるマグネシウムイオンの濃度が調整された試薬である。
サンプルは、各変異を含むオリゴヌクレオチドを使用した。
そして、各試薬を、それぞれ予め定めた量で組合せて分析系を調製し、前記遺伝子解析装置を用いて、PCRおよび融解曲線解析を行なった。この結果、いずれの試薬の組合せにおいても、対象とする変異は分析できた。また、非共通試薬5および6は、濃度調整試薬2と組合せた場合と比較して、濃度調整試薬1と組合せた場合の方がより優れた精度で対象とする変異を分析できた。さらに、非共通試薬7および8は、濃度調整試薬1と組合せた場合と比較して、濃度調整試薬2と組合せた場合の方がより優れた精度で対象とする変異を分析できた。これらの結果から、本発明のカートリッジによれば、複数の標的核酸の分析において、各標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドに適した成分濃度で反応を行うことができることが分かった。また、本発明のカートリッジによれば、より優れた分析精度で標的核酸を分析できることがわかった。
11、11’、11’a、11’b 共通試薬槽
111、111’a、111’b 共通試薬
12、12a、12b 濃度調整試薬槽
112、112a、112b 濃度調整試薬
13、13a、13b 非共通試薬槽
113、113a、113b 非共通試薬
14 サンプル槽
15、15a、15b 前処理試薬槽
115、115a、115b 前処理試薬
16 その他の試薬槽
116 その他の試薬
17 シール
4 分析装置
41 CPU
42 サンプリングポンプユニット
43 ノズル駆動ユニット
44 測定部ユニット
45 記憶装置
46 入力装置
47 出力装置
Claims (15)
- 少なくとも1つの共通試薬槽と、複数の濃度調整試薬槽と、複数の非共通試薬槽とを有し、
前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、
前記複数の濃度調整試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な少なくとも1つの成分を異なる濃度で含む濃度調整試薬が充填されており、
前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする、標的核酸の分析用試薬カートリッジ。 - 前記濃度調整試薬において異なる濃度で含まれる前記成分が、
前記標的核酸の分析において、前記共通試薬および前記濃度調整試薬と組み合わせて使用する前記非共通試薬の分析用オリゴヌクレオチドの種類に応じて、濃度が調整される成分である、請求項1記載のカートリッジ。 - 前記共通試薬が、前記濃度調整試薬において異なる濃度で含まれる成分を含まない、請求項1または2記載のカートリッジ。
- 複数の共通試薬槽と、複数の非共通試薬槽とを有し、
前記共通試薬槽は、それぞれ、複数の標的核酸の分析に共通して使用可能な複数の成分を含む共通試薬が充填されており、
前記共通試薬は、それぞれ、前記複数の成分のうち少なくとも1つの成分を異なる濃度で含み、
前記複数の非共通試薬槽は、それぞれ、特定の標的核酸を分析する分析用オリゴヌクレオチドを含む非共通試薬が充填可能であることを特徴とする、標的核酸の分析用試薬カートリッジ。 - 前記共通試薬において異なる濃度で含まれる前記成分が、
前記標的核酸の分析において、前記共通試薬と組み合わせて使用する前記非共通試薬の分析用オリゴヌクレオチドの種類に応じて、濃度が調整される成分である、請求項4記載のカートリッジ。 - 前記異なる濃度で含まれる成分が、マグネシウムイオン、カリウムイオン、マンガンイオン、ナトリウムイオン、およびアンモニウムイオンからなる群から選択された少なくとも1つである、請求項1から5のいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記異なる濃度で含まれる成分が、マグネシウムイオンである、請求項1から6のいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記分析用オリゴヌクレオチドが、前記標的核酸を増幅可能なプライマーである、請求項1から7のいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 前記分析用オリゴヌクレオチドが、さらに、前記標的核酸を検出可能なプローブを含む、請求項8記載のカートリッジ。
- 前記非共通試薬槽に、前記非共通試薬が予め充填されている、請求項1から9のいずれかに記載のカートリッジ。
- 各非共通試薬槽に充填された非共通試薬が、それぞれ、異なる標的核酸の分析用オリゴヌクレオチドを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載のカートリッジ。
- 請求項1から3および6から11のいずれか一項に記載のカートリッジが収容されているカートリッジ収容部と、
サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製部と、
前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析部とを含むことを特徴とする、標的核酸の分析装置。 - 前記調製部において、前記サンプル、少なくとも2つの前記濃度調整試薬、および少なくとも1つの前記非共通試薬を混合することにより、前記分析系を調製する、請求項12記載の分析装置。
- 請求項1から3および6から11のいずれか一項に記載のカートリッジを用い、
サンプル、前記共通試薬槽に充填されている共通試薬、前記濃度調整試薬槽に充填されている少なくとも1つの濃度調整試薬、および前記非共通試薬槽に充填されている少なくとも1つの非共通試薬を混合することにより、前記標的核酸の分析系を調製する調製工程と、
前記分析系を分析することにより、前記標的核酸を分析する分析工程とを含むことを特徴とする、標的核酸の分析方法。 - 前記調製工程において、前記サンプル、少なくとも2つの前記濃度調整試薬、および少なくとも1つの前記非共通試薬を混合することにより、前記分析系を調製する、請求項14記載の分析方法。
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