JPH10513339A - 精製核酸製造用カートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、細胞のサンプルから得られた核酸を精製するカートリッジに関し、そのカートリッジは、透析膜チューブ（１０）の中に配置されたフィルターチューブ（１２）を備え、そのチューブの端部は、直立部材（１８）によって相互に結合された末端部（１４，１６）に取付けられ、それらの末端部は、細胞のサンプル、反応物質及びすすぎのための物質のような物質の注入及び排出のための手段に接続されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 精製核酸製造用カートリッジ この発明は、血液サンプル、組織細胞サンプル、あるいは培養細胞サンプルか ら、核酸、特にゲノムＤＮＡを抽出して精製するカートリッジに関する。 このタイプのカートリッジは、使用の容易性、効率性、信頼性、及び製造と使 用に要求される経済的な長所によって他の装置よりもすぐれた利点を有しており 、国際出願番号ＷＯ９３／０１３１２の出願によってすでに開示されている。 このカートリッジは、従来においては、平坦なフレームから構成され、そのフ レームは両面にそれぞれくっついた透析膜を有し、それによってフレームの両面 間に透析膜の囲いを形成するように述べられている。それらの透析膜間のフレー ムの内側には、細胞の核を保持する平面フィルターが設けられており、溶解され た細胞のサンプル、平面フィルターによって保持された細胞の核を洗ってすすぐ 物質、及びその核を溶解してタンパク質を分解する物質を、それらの透析膜の間 に流すための手段が設けられている。透析膜の囲いの中に解放された核酸は、透 析によって精製される。いくつかの細胞の、細胞溶解、核溶解、タンパク質及び その他の汚染菌の分解、並びに透析の作用は、すべてその透析膜の囲いの中で直 接行われる。 このカートリッジは、核酸の抽出及び精製作業の自動化を図 るものであり、その作業は、人手を介することなくカートリッジの中で行われる 。 この発明は、このカートリッジの改良を図るものであり、その構造と製造の簡 易化、コストの減少、並びに、作業性、性能及び信頼性の改良を目的としている 。 この目的のため、この発明は、透析膜の囲いと、その透析膜の囲いの中に細胞 のサンプルと反応物質を挿入する挿入手段と、反応物質と精製された核酸を排出 する排出手段と、透析膜の囲いの内部に配置され細胞核を保持するフィルターと を備え、フィルターと透析膜の囲いは、それぞれ柔軟性のあるフィルターチュー ブと柔軟性のある透析膜チューブから構成されるとともに一方が他方の内部に配 置され、フィルターチューブは一端が開かれて他端が閉じられ、透析膜チューブ は両端が開かれ、それらの透析膜チューブの両端は、前記挿入手段と排出手段を 受け入れるように意図されたプラスチック材あるいはエラストマー材の末端部に 、フィルターチューブの少なくとも開口端と共に取付けられていることを特徴と する精製核酸製造用カートリッジを提供する。 柔軟性のあるフィルターと柔軟性のある透析膜の囲いのチューブ状の構造は、 吸引によって完全に排出されるシステムを可能にし、その吸引の結果、内部に余 物が残らないようにフィルターチューブと透析膜チューブが平らになる。さらに 、透析膜の囲いは、フィルターチューブ以外の異質の組織を含まず、それによっ て、汚濁と汚染の危険性を減少させる。 この発明の好ましい態様においては、各末端部は、孔を開けたあと自己密封す る材料からなり、かつフィルターチューブと透析膜チューブの一方あるいは両方 の開口端を受け入れて、密封剤に埋め込まれる、中空の本体あるいはキャップ部 を含む。 また、それらの末端部は、例えば末端部と相互に連結されるか、あるいは末端 部に接着されて固定された長手方向の直立材によって、互いに堅固に接続されて いる。 一般に、この発明のカートリッジは、透析液を循環させる手段に接続された管 あるいはハウジング内に配置されるように意図されている。 この発明は、次に説明する添付の図に関し、実施例として与えられた以下の記 述を読むことによって、より良く理解されるであろうし、その特徴、詳細及び利 点がより明確になるであろう。すなわち、 図１はこの発明のカートリッジの図であり、 図２はカートリッジを受け入れるように意図された管の図であり、 図３及び図４はフィルターチューブと透析膜チューブの図であり、 図５はこの発明のカートリッジの取付けにおける状態を示す図であり、 図６は末端部の斜視図であり、 図７はカートリッジの他の実施例の断面図であり、 図８及び図９は図７のカートリッジの製作における２つの状 態を示す図である。 図１に示すように、この発明のカートリッジは、主として、柔軟性のある円柱 状のフィルターチューブ１２を内部に有する柔軟性のある円柱状の透析膜チュー ブ１０から構成されており、フィルターチューブ１２は、細胞の核を保持するよ うな特性を持った微小孔のある材料でできており、さらに透析膜チューブ１０の 外側で直立材１８によって堅く相互に結合されかつ透析膜チューブ１０とフィル ターチューブ１２の両端が取付けられる末端部１４および１６を備えている。 透析膜チューブ１０は両端が開いているが、フィルターチューブ１２はその上 端だけが開いており、その下端の近くは、例えば密封横断溶接線２０により閉じ られている。また、図でわかるように、透析膜チューブ１０とフィルターチュー ブ１２は、端部の近くで弾性的に挟まれ平坦になっており、そこにおいて図の２ ２に示すように末端部１４および１６に入り込んでいて、そのチューブ本来の端 はその後方で末端部１４および１６の中で末広がり状になっている。 末端部１４および１６の中には、その外側の端から、軸方向のめくら穴（行き 止まりの穴）２４が形成されており、それらのめくら穴２４はチューブ１０およ び１２の末広がり状に開いた端に向かって延びている。 少なくとも１つのＯ−リング２６が、それぞれの末端部の円柱状の表面の上に 密封の目的で取付けられ、上方の末端部１４は大きな頭部２８を有している。 この発明のカートリッジは、図２に示すように、末端部１４および１６の外直 径、あるいはＯ−リング２６の外直径に実質的に相当する内直径を有する円柱状 の管あるいはハウジング３０の中において用いるように設計されている。このカ ートリッジは、管３０の上端と下端を密封して閉じる末端部１４および１６によ り、管３０の中に密封して取付けることができ、末端部１４の頭部２８は管３０ の上端に圧接される。 管３０は、カートリッジの末端部１４および１６の間において管３０の内部に 開くように形成された、異なる高さにある２つの半径方向のダクト３２および３ ４を有し、これらの半径方向のダクト３２および３４は、透析の目的のための液 体供給および排出手段３６および３８へ、そしてカートリッジに圧力あるいは吸 引力を加える手段に接続するよう意図されている。 さて、図３から図６までを参照して、本発明のカートリッジの構造と取付けを 詳細に説明する。 図３によれば、細胞の核を保持するのに適した微小孔のある材料でできた円柱 状の膜からなるフィルターチューブ１２が示されており、その微小孔のある材料 は、例えば約０．１ミリメートルの厚さを有し、微小孔のサイズが約１ミクロン のポリエステル布でできている。そのようなフィルター布は市販されている。 フィルターチューブ１２は、その下端部の近くにおいて密封横断溶接線２０に より閉じられており、その密封横断溶接線の直下に２つの開口部４０が形成され ている。さらに、ほかの孔 ４２がチューブ１２の中を通ってその端のすぐ近くで、以下に示す目的のために 形成されている。 図４はフィルターチューブ１２と実質的に同じ長さで、かつフィルターチュー ブよりもやや大きな直径を有する透析膜チューブ１０を示す。透析膜チューブ１ ０は、上述したように両端が開いており、その端部のすぐ近くにおいて孔４４を 備え、その孔４４はフィルターチューブ１２の孔４２に相当する。 例として、透析膜チューブ１０は、約０．１ミリメートルの厚さを有し、微小 孔サイズが約０．１μｍのナイロン膜から構成することができる。 また、具体的な例示の目的のためだけであるが、チューブ１０および１２は長 さが約５０ｍｍで、フィルターチューブ１２は直径が約５ｍｍで、透析膜チュー ブ１０は直径が約６．５ｍｍであるようなものを用いることができる。 フィルターチューブ１２は透析膜チューブ１０の内部に配置され、これらのチ ューブの両端は、図５によって示されるような方法で末端部１４および１６に取 付けられる。 各末端部１４および１６は、本質的に、全体として中空の円柱の形状をしてお り、かつ、「ブロモブチル」のように孔を開けたあと自己密封するタイプ、つま り何かで貫通された後でもその貫通物が除去されると自然に閉じる自己密封性の エラストマー材からなる本体４６および４８から構成されている。各本体４６お よび４８には、上述しためくら穴２４が形成され、上方の本体４６は上述した大 きな頭部２８を有している。 これら本体の向かい合う端面は、それぞれチューブ１０および１２の端部を受 け入れる非常に狭く細長いスリットを有し、各スリットは互いに向かい合って延 び、互いに圧接し合う２つのリップ部５０によって形成されており、得られるス リットの幅が実質的にゼロになるようにされている。スリットから離れた所の各 本体の内壁は、スリットの方へ向きチューブ１０および１２の端と少なくとも一 部で係合し、それらチューブ１０および１２の端を外に開かせて少しだけ末広が りにするような三角形状断面の突出部５２を有していることが望ましい。 図６でより明確にわかるように、各本体４６および４８の円柱状の壁は２つの 大きな横開口部５４の間に延びるアーム部によって構成され、それによってリッ プ部５０に可撓性を与えている。開口部は、実質的に密封剤により閉じられてい る。 各本体４６および４８は、上記に述べた直立材１８と一体に成型された、例え ば剛性のプラスチック材でできた２つの半円柱状のシェル５６の中に挟持され、 それぞれの直立材は、１つの末端部に対するシェル５６をもう１つの末端部に対 するシェル５６に結合する。各末端部に対する２つの半円柱状のシェル５６は、 例えば図の５８および６０で示される弾性のスナップ結合手段、あるいはシェル の上方に線条に形成されその目的のために設けられた円環状の溝に係合するＯ− リング２６によって組み立てられる。シェル５６がこのように組み立てられると 、それらは本体４６および４８を成型体のように取り囲む。このようにすると、 各本体４６および４８の小孔２４の中に中空の 針を挿入して端壁を通過させ、比較的柔らかくチューブ１０と１２の端および本 体４６あるいは４８の壁にしっかりと付着する、例えばシリコンのような密封剤 を各本体に注入することができる。チューブ１０および１２の端のすぐ近くに形 成される孔４２および４４によって、注入された材料が通過して、その材料で本 体４６および４８を充填することが容易になる。 このようにチューブ１０および１２の開口端は密封剤の中に完全に埋め込まれ る。 本発明のカートリッジは次のように使用される。 カートリッジは、管あるいは円柱状のハウジング３０に、上方の末端部１４の 大きな頭部２８が管あるいは円柱状のハウジング３０の上端に圧接するまで押し 込まれることにより、図２の管あるいは円柱状のハウジング３０の中に密封状態 に取付けられる。その後、中空の注入針を各末端部のめくら穴２４の中に挿入し て、末端部の材料を貫き通し、針の端がフィルターチューブ１２の中に到達する ようにすることができる。フィルターチューブあるいは透析膜チューブの損傷を 避けるため、先端が丸く閉じて側面に注入口を持つ針が用いられる。 上方の末端部１４に取付けられた針は、特に細胞サンプル、細胞と細胞核を溶 解する物質、タンパク質を分解する物質、及びすすぎ用の物質を含有する種々の 受容器に接続することができる。これらの物質は、受容器を加圧下におくか、あ るいは下方の末端部１６の針を吸引源につなぐことによって、フィルターチュー ブ１２の中に挿入することができる。 フィルターチューブ１２および透析膜チューブ１０は、上方の末端部の針を閉 じるか、あるいは本体４６の材料が自己密封性である場合には針を引き抜いて、 さらに下方の末端部の針を吸引源につなぐことにより、完全に排出あるいは空に でき、それによって完全にフィルターチューブ１２および透析膜チューブ１０を それ自身の上に押しつぶし平坦にしてチューブの中に残留体積がないようにする ことができる。 フィルターチューブ１２の密封溶接線２０のすぐ下方に形成された孔あるいは 開口部４０により、フィルターチューブ１２と透析膜チューブ１０の間に含まれ た物質を下方の末端部１６の針によって排出することができる。 図７は本発明の他の好ましい実施態様の軸方向断面を示す図であり、これにお いては、透析膜チューブ１０とフィルターチューブ１２の開いた上端は接着剤に より上方の末端部６４に取付けられており、透析膜チューブ１０の開いた下端は 接着剤により下方の末端部６６に取付けられており、フィルターチューブ１２は 、透析膜チューブ１０よりも短く、例えば横断溶接線によりその下端において閉 じられていて、透析膜チューブ１０の中でその上端からぶら下げられている、と いう点において、上記の実施態様と異なっている。 末端部６４および６６は、プラスチック材あるいはエラストマー材で成型され 、注入針あるいは吸引針を受け入れる軸方向の通路６８および７０をそれぞれ有 し、透析膜チューブ１０の中側に開いている通路６８および７０の端部は、自己 密封材で 形成され例えば末端部６４あるいは６６の内面から軸方向に突出する煙突７４の 中で通路６８あるいは７０の端部において形成される埋頭孔（countersink）に 連結されたキャップ部７２によって閉じられている。 フィルターチューブ１２および透析膜チューブ１０の開いた上端は、上方の末 端部６４のキャップ部７２の上と、キャップ部７２を担持する煙突７４の上とに 連結され、煙突７４の回りの末端部６４の内部空間を充填する例えば重合性タイ プの接着材料７６の中に埋め込まれている。 同様に、透析膜チューブ１０の開いた下端は、キャップ部７２の下方の末端部 ６６の煙突７４の上に連結され、少なくとも部分的に下方の末端部６６を充填す る上記と同じタイプの接着材料７６の中に埋め込まれている。 キャップ部７２と煙突７４の上に取付けられたチューブ１０および１２の端部 は、比較的平坦にされており、したがって実質的に楕円形の断面を有し、それに より吸引力がそこに加えられたときこれらのチューブが完全に平坦になることを 容易にしている。 末端部６４および６６は、第一の実施態様の直立部材１８に類似の直立部材７ ８に堅く相互結合されており、その直立部材７８は、カートリッジを受け入れる ように意図された図２のような管の中にカートリッジを容易に導くことができる ように円柱の一部分により任意に構成される。 図７のカートリッジは次のようにして容易に製造される。 まず図８に図式的に示されるように、上方の末端部６４がサポート８０上に逆 さまに置かれ、対応するキャップ部７２が煙突７４の埋頭孔の中に置かれ、次に 煙突７４のまわりの末端部６４の内部が大なり小なり完全に接着材料７６により 充填され、フィルターチューブ１２がキャップ部７２上にはめ込まれ、透析膜チ ューブ１０がフィルターチューブ１２のまわりにはめ込まれ、そしてそれらの下 端部がキャップ部７２上と煙突７４上に任意に連結され、直立部材７８が末端部 ６４上にはめ込まれ、その上端がスプレッダ８２によって離されて支持され、そ のスプレッダ８２は、その端部を開いておくために透析膜チューブ１０の開いた 上端に連結される中央フィンガーを任意に備えていてもよく、そして接着材料７ ６が重合あるいは硬化される。 このようにして、キャップ部７２と、チューブ１０および１２の端部および直 立部材７８の端部がすべて末端部６４に固定される。 その後、図９に図式的に示されるように、下方の末端部６６がサポート８４上 に置かれ、キャップ部７２が下方の末端部６６の中に置かれ、煙突７４およびキ ャップ部７２のまわりの末端部６６の内部が接着材料７６で充填され、上記で準 備したアセンブリを逆さまにして、スプレッダ８２を取り除いた後、下方の末端 部の上にはめ込まれるが、その際、透析膜チューブ１０の下端がキャップ部７２ の上と下方の末端部６６の煙突７４の上に任意に連結され、直立部材７８がその 下端において末端部６６上に連結され、次に接着材料７６が硬化あるいは重合さ れて、キャップ部７２、チューブ１０の端部および直立部材７８の端部が末端部 ６６上に固定される、という結果となる。 変形例として、上に述べたカートリッジがキャップ部７２を備えていない場合 もある。その場合、通路６８および７０は柔軟性のあるチューブ１０および１２ の中に直接開口しており、この場合、自己密封性タイプのものを用いた接着材料 ７６によって閉じられ、透析膜チューブおよびフィルターチューブの端部は、通 路６８および７０の貫通する煙突７４の上に連結され固定される。 図７のカートリッジは、図１に示したカートリッジと同様に用いることができ 、同じ利点を有し、さらに透析膜チューブおよびフィルターチューブの端部が弾 性体による挟持によって閉じられることなく広く開いているので、使用がが容易 であり、吸引および物質の注入の目的のための針をはめ込むことが容易になって いる。 一般に、本発明のカートリッジは、上に述べた国際出願ＷＯ９３／０１３１２ の内容を参照して取り入れることにより、その国際出願ＷＯ９３／０１３１２の カートリッジのように用いることができ、その国際出願に記載されたすべての方 法を本発明のカートリッジと共に用いることができる。 簡潔に述べれば、これらの方法は、特に、溶解物質と共に細胞のサンプルをフ ィルターチューブ１２の内部に挿入し、次に細胞の核をチューブ１２内に残して 、吸引により混合物を排出し、次にすすぎを行い、その後核を溶解してタンパク 質を分解 する物質をチューブ１２の中に注入し、管あるいはハウジング３０内で透析を行 い、透析膜チューブ１０から吸引によりＤＮＡを抽出する。 利点として、この発明のカートリッジの構造が簡単であり、それを製造するこ とが簡単であるので、一回だけ用いて捨てることができるものを製造することが 可能となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．透析膜の囲い（１０）と、 その透析膜の囲いの中に細胞のサンプルと反応物質とを挿入する挿入手段と、 反応物質と精製された核酸とを排出する排出手段と、 透析膜の囲い（１０）の内部に配置され細胞核を保持するフィルターとを備え 、 フィルターと透析膜の囲いが、それぞれ柔軟性のあるフィルターチューブ（１ ２）と柔軟性のある透析膜チューブ（１０）から構成されるとともに一方が他方 の内部に配置され、 フィルターチューブ（１２）は一端が開かれて他端が閉じられ、透析膜チュー ブ（１０）は両端が開かれ、それらの透析膜チューブの両端が、前記挿入手段と 排出手段を受け入れるように意図されたプラスチック材あるいはエラストマー材 の末端部（１４，１６，６４，６６）に、フィルターチューブの少なくとも開口 端と共に取付けられていることを特徴とする精製核酸製造用カートリッジ。 ２．フィルターチューブ（１２）の端部と、前記末端部に取付けられた透析膜チ ューブ（１０）の端部とが、密封剤（７６）に埋め込まれていることを特徴とす る請求項１記載の精製核酸製造用カートリッジ。 ３．各末端部が、孔を開けたあと自己密封する材料からなり、かつフィルターチ ューブ（１２）と透析膜チューブ（１０）の 一方あるいは両方の開口端を受け入れて、密封剤（７６）に埋め込まれる、中空 の本体あるいはキャップ部（４６，４８，７２）を含むことを特徴とする先行す る請求項のいずれか１つに記載の精製核酸製造用カートリッジ。 ４．フィルターチューブ（１２）が、透析膜チューブ（１０）の内部で、その開 口上端からぶら下げられていることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つ に記載の精製核酸製造用カートリッジ ５．末端部（６４，６６）に取付けられたフィルターチューブ（１２）の端部と 透析膜チューブ（１０）の端部とが、比較的平坦にされ、実質的に楕円形の断面 形状であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の精製核酸製 造用カートリッジ。 ６．末端部（１４，１６，６４，６６）が、互いに堅固に接続されていることを 特徴とする先行する請求項のいずれか１つに記載の精製核酸製造用カートリッジ 。 ７．フィルターチューブ（１２）と透析膜チューブ（１０）が実質的に同じ長さ で、かつそれらの端部が前記末端部（１４，１６）に取付けられ、フィルターチ ューブ（１２）がその下端の近くにおいて横断溶接線（２０）で閉じられている ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の精製核酸製造用カート リッジ。 ８．末端部（１４，１６，６４，６６）が、相互に連結されるかあるいは接着さ れることで末端部に固定された長手方向の直 立材（１８，７８）によって、互いに接続されていることを特徴とする先行する 請求項のいずれか１つに記載の精製核酸製造用カートリッジ。 ９．末端部が、長手方向の直立材（１８）によって互いに堅固に接続された円柱 状のリング（５６）に取付けられていることを特徴とする請求項１から７のいず れか１つに記載の精製核酸製造用カートリッジ。 １０．透析液を循環させる手段（３６，３８）に接続された管（３０）内におい て使用されるように意図されていることを特徴とする先行する請求項のいずれか １つに記載の精製核酸製造用カートリッジ。