ANALYSIS METHOD FOR SPECIMEN BY MOLECULAR ARRAY USING SPECTROSCOPY

• P2002-138787 (May 14, 2002) JP

• (In Japanese)竹中 繁織
• (In Japanese)野島 高彦
• (In Japanese)山下 健一
• (In Japanese)水城 圭司
• (In Japanese)大塚 圭一
• (In Japanese)高木 誠

• (In Japanese)国立大学法人九州工業大学

遺伝子研究の現状は、ヒトゲノム全塩基配列のドラフト解読が終わり、ポストゲノム時代の幕開けを迎えた。今後研究の中心となるのが遺伝子発現、突然変異、1塩基多型（SNP）等にかかわる機能ジェノミックス（Functional Genomics）やタンパク質の構造・機能にかかわるプロテオミックス（Proteomics）の研究である。遺伝子の発現には、細胞の周期や組織の種類、生物種やグループ内での型、他のタンパク質や遺伝子との相互作用といった要素が複雑に影響し合う。従って、研究を行う上でそれらの要素の組み合わせは天文学的な数字となる。このため、今後の研究あるいは臨床的検査においては、多数の遺伝子またはタンパク質を一度にかつ短時間で処理・検出できるようなハイスループットのツールが強く求められる。このような状況下で最も効果的なツールの一つとして期待されるのが分子アレイテクノロジー（アレイテクノロジー）である。

アレイテクノロジーでは、まず既知の核酸やタンパク質等のプローブ分子を基板上に多数の点としてスポット状に高密度に修飾したアレイを作成する。次いで、これに検体としての核酸やタンパク質等を反応させ、核酸やタンパク質と特異的に相互作用したスポットをアレイ上で検出し、個々のスポットの検出信号の強度から検体中の物質の種類や量について情報を得る。また、基板上に検体を同様に配列し、プローブ分子を作用させることで上記と同様の情報を得ることもできる。

現在のアレイテクノロジーには解決すべき問題が数多く残されている。特に課題となるのが、アレイ上の個々のスポットに結合した核酸やタンパク質の検出法である。これまで、アレイに作用させる検体物質（生体分子）を蛍光色素や電気化学活性な化合物によってラベル化することが一般に行われている。たとえば蛍光色素の場合、検体物質を作用させた後、アレイ上のスポットが示す蛍光の有無と強度によって、プローブと結合した化学種の存在と量を見積もる。しかし、検体分子を蛍光色素でラベルするには手間がかかり、更に核酸やタンパク質分子のように巨大な分子ではラベル分子が結合する場所や数を制御することが一般に困難である。特に、タンパク質においては、蛍光ラベルがタンパク質の分子識別部位や反応活性部位に導入された場合、元のタンパク質が本来示すべき機能・性質が変わってしまい、元のタンパク質についての情報が得られない可能性もある。従って、ラベル化を必要としない検出法が望まれている。

これまで、蛍光ラベル等の化学修飾を利用しない生体物質の検出法としては、水晶発振子を利用した方法（例えば非特許文献1）、表面プラズモン共鳴を利用した方法（例えば非特許文献2）がある。これらは、水晶発振子や金薄膜などに固定化した核酸やタンパク質に結合した生体物質による表面の質量変化などによる振動数変化やプラズモンによる屈折率変化によって検出する手法である。しかしながら、これらの検出下限は数ngであり、検出感度が必ずしも充分でない。

【非特許文献1】
Y.Okahata, Y.Matsunobu, K.Ijiro, M.Mukai, A.Murakami, K.Makino,J.Am.Chem.Soc., 114, 8299-8300 (1992)
【非特許文献2】
永田和宏、半田宏 共編「生体物質相互作用のリアルタイム解析実験法」シュプリンガー・フェアラーク東京株式会社出版（1998年）

本発明は、分光法による分子アレイ分析方法に関する。より具体的には、基板上にプローブを固定配置した分子アレイに検体を作用させ、プローブの微小スポットを顕微フーリエ変換赤外分光法でスキャンし、プローブと特異的に結合した検体中の分子を赤外吸収の測定により検出して検体を分析する方法に関する。本発明の分析方法は基本的にあらゆる分子および化合物の分析に適用できるが、高感度、高速そして大量の検体処理が要求される生体分子および関連分子の分析において特に有用である。

• G01N  21/35      using infra-red light
• G01N  21/27      using photo-electric detection
• C07C 321/04      of an acyclic saturated carbon skeleton

• 2G043AA01 Analyzing components, measuring concentration
• 2G043AA03 Observing, examining conditions (e.g., surface conditions)
• 2G043BA16 Biologically-associated substances
• 2G043DA02 Chemical treatment
• 2G043EA03 Raman scattering
• 2G043EA13 Transmission, light absorption
• 2G043FA01 Variants that measure, scan or photograph the distribution of spaces
• 2G043FA02 Measurement of microscopically small regions
• 2G043GA07 Sample sections
• 2G043GB18 Replacement, selection, switching
• 2G043JA01 Spectroscopic means
• 2G043NA01 Calculations (including, e.g., sums, products, differentials, logarithms)
• 2G043NA05 Digital processing
• 2G059AA01 Component analysis or measuring concentration
• 2G059AA05 Inspecting, detecting or observing states
• 2G059BB12 Biological samples
• 2G059CC16 Biologically-associated substances
• 2G059DD03 Chemical treatment
• 2G059EE01 Light transmission or light absorption
• 2G059EE03 Raman scattering
• 2G059EE10 Variants used for spectroscopy
• 2G059EE12 Spectral measurement (EE10 and EE13 take precedence)
• 2G059EE16 Photoacoustic
• 2G059FF01 Measuring distribution in space and variants that scan or photograph
• 2G059FF03 Measuring microscopically minute regions
• 2G059FF04 Measuring changes over time or measuring decomposition over time
• 2G059FF12 Variants using reagents or indicators
• 2G059HH01 Infrared rays
• 2G059HH02 Visible light
• 2G059HH03 Ultraviolet rays
• 2G059JJ01 Spectroscopic means
• 2G059MM01 Variants that perform operations (e.g., addition, multiplication, differentials or logarithms)
• 2G059MM03 Mean values
• 2G059MM09 Digital processing or converting to binary values
• 2G059PP04 Display, recording or storing