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バイオチップ、バイオチップアレイ、及びそれらを用いたスクリーニング方法

国内特許コード P03A002105
整理番号 U2001P108
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2001-356971
公開番号 特開2003-156504
登録番号 特許第3448654号
出願日 平成13年11月22日(2001.11.22)
公開日 平成15年5月30日(2003.5.30)
登録日 平成15年7月11日(2003.7.11)
発明者
  • 民谷 栄一
  • 村上 裕二
出願人
  • 学校法人北陸先端科学技術大学院大学
発明の名称 バイオチップ、バイオチップアレイ、及びそれらを用いたスクリーニング方法
発明の概要 高分子に対しても的確に固定化でき、従来よりも簡便にスクリーニング可能なバイオチップ、及びバイオチップアレイを提供する。本発明のバイオチップは、溶液の屈折率より高い一定の屈折率を有する媒体を含む微小担体と、前記微小担体の一の面に形成した疎水性部分と、前記微小担体の他の一の面に固定化した認識物質とからなるバイオチップであり、前記一定の屈折率を有する媒体側から溶液側へ入射した電磁波を全反射させた場合に、前記溶液側にエバネッセント場を生じさせることが可能であることを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要 生体材料の固定化を利用する技術として、DNA/ペプチド/タンパク質などのバイオチップ、バイオセンサー等がある。これらの技術は、生体材料の優れた分子識別能力を利用している。例えば、バイオセンサーは、生体材料の分子識別能力を利用して化学物質の濃度を測定するものである。通常、バイオセンサーは検出対象とする化学物質を認識するレセプター部位と、そこに発生する物理的変化、化学的変化を電気信号に変換するトランスデューサー部位とから構成される。生体内には、互いに親和性のある物質として、酵素-基質、酵素-補酵素、抗原-抗体、ホルモン-レセプター、核酸の相互作用などがある。バイオセンサーは、これら互いに親和性のある物質の一方を膜に固定化して分子認識物質として用いることによって、対応させるもう一方の物質を選択的に計測することができるという原理を利用している。近年、バイオセンサーのチャネル数を増やし、集積型にすることが望まれている。バイオセンサーのチャネル数を増やすことにより、種々の酵素基質、抗原、DNAなどを同時に測定可能となり、ひいては匂いや味などの複数からなる化学物質を測定することができるからである。チャンネル数を増やしたバイオセンサーの2つめの利点は、測定対象が分からない場合に測定対象を検出し得ることである。DNAを例として説明する。DNAはアデニン(A)、チミン(T)、シトシン(C)、グアニン(G)と呼ばれる4種類の塩基の配列からなっている。DNAを構成する塩基数が多くなればなるほど、情報の異なるDNAの種類が多くなる。DNA塩基配列測定用のセンサー構築では、これらの種類が異なるDNAをなるべく多く基板に配列する必要がある。測定するDNAは、AとT、GとCの鎖の相補的な結合により基板のある一個所に配置されることになる。つまり、測定対象が正確には判らないので、種類の異なるチャンネルの数を多くし、測定対象が測定できる確率を上げることにより、測定対象を検出し得るこことなる。さらに、多項目を同時に測定し得るバイオセンサーに関する研究が行なわれている。バイオセンサーの例として、アフィメトリックス社によりDNAチップが開発されている。これはシリコン基板上でオリゴヌクレオチドを直接合成し、DNA分子を多数配列させたチップである。 このチップを用いて測定することにより、対象の発現遺伝子を標識し、DNAチップにハイブリダイゼーションさせ固定化位置を確認することにより特定できる。このチップの特徴は、ゲルやキャピラリーを用いたものより測定時間が早く、標識の種類を変えれば同時にいくつものサンプルを測定できる点である。また、DNAチップやプロテインチップを作製する方法として、幾つかの技術が現在用いられている。そのうち、幾何級数的種類の生体高分子オリゴマーの全種類を高密度に合成、配列できるフォトリソグラフィを利用した固相合成法が知られている。また、あらかじめ用意した多種類の材料をチップ上に並べていく技術であるスタンプ法が知られている。
産業上の利用分野 バイオチップ、バイオチップアレイ及びそれらを用いたスクリーニング方法、特に、蛍光標識を利用したバイオチップ、バイオチップアレイ及びそれらを用いたスクリーニング方法
特許請求の範囲 【請求項1】 一定の屈折率を有する媒体を含む微小担体と、前記微小担体の一の面に形成した疎水性部分と、前記微小担体の他の一の面に固定化した認識物質とからなるバイオチップであり、前記媒体側から媒体の屈折率より低い屈折率を有する媒体側へ入射した電磁波を全反射させた場合に、前記低い屈折率を有する媒体側にエバネッセント場を生じさせることが可能であることを特徴とするバイオチップ。
【請求項2】 前記エバネッセント場が生じる範囲内に、前記認識物質を備える請求項1に記載のバイオチップ。
【請求項3】 相を介して前記認識物質を固定化する請求項1又は2項に記載のバイオチップ。
【請求項4】 相の厚さが、100nm以下である請求項3項に記載のバイオチップ。
【請求項5】 前記認識物質が、タンパク質、脂質、生体模倣有機分子、細胞、及びこれらの複合体からなる群から選択されることを特徴とする請求項1~4項のいずれか1項に記載のバイオチップ。
【請求項6】 前記認識物質が被測定対象を認識し、認識物質-被測定対象との組み合わせが、酵素-基質、助酵素-酵素、抗原-抗体、リガンド-レセプター、DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA、PNA-DNA、PNA-RNAからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1~5項のいずれか1項に記載のバイオチップ。
【請求項7】 個々の前記バイオチップを識別するための識別子を、前記微小担体上に有していることを特徴とする請求項1~6項のいずれか1項に記載のバイオチップ。
【請求項8】 前記識別子が、前記微小担体上に記載された格子状のタグのパターンにより構成されていることを特徴とする、請求項7記載のバイオチップ。
【請求項9】 前記識別子が、前記微小担体の一定の屈折率を有する媒体の表面に形成された相上に存在することを特徴とする請求項7又は8項に記載のバイオチップ。
【請求項10】 前記相が、金、白金、銀、銅からなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする請求項3、4又は9項のいずれか1項に記載のバイオチップ。
【請求項11】 基板と、前記基板上に設けられた疎水性固定部と、バイオチップとを備えたバイオチップアレイであって、前記疎水性固定部は、その間が親水性である複数の疎水性固定部からなり、前記バイオチップが、請求項1~10項のいずれか1項に記載されたバイオチップであり、前記疎水性固定部と前記バイオチップとは疎水性相互作用により結合していることを特徴とするバイオチップアレイ。
【請求項12】 請求項11記載のバイオチップアレイを用いて、被測定対象をスクリーニングするスクリーニング方法。
【請求項13】 被測定対象が標識物質を有する請求項12記載のスクリーニング方法。
【請求項14】 前記エバネッセント場に生じた局所的な励起光による前記標識物質の蛍光を利用することを特徴とする請求項12記載のスクリーニング方法。
産業区分
  • 試験、検査
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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