使核酸电泳的方法、浓缩和纯化核酸的方法、用于核酸电泳的盒以及制造用于核酸电泳的 ...的制作方法
【专利摘要】本发明提供使核酸电泳的方法，该方法通过简单操作能够高效地浓缩和纯化核酸。电泳方法包括使插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。该方法包括将含有核酸的样品、具有与样品中包含的物质含有的羧基进行脱水缩合反应的官能团的化合物以及脱水缩合反应的缩合剂进行混合；以及使核酸电泳。浓缩和回收核酸的方法通过增加与嵌入剂结合的核酸的负电荷，能够增加核酸的电泳速度。使核酸电泳的方法通过使样品中的物质的羧基进行脱水缩合反应，能够通过电泳稳定地分离核酸和上述物质。
【专利说明】使核酸电泳的方法、浓缩和纯化核酸的方法、用于核酸电泳的盒以及制造用于核酸电泳的盒的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明公开了涉及使核酸电泳的方法、浓缩和纯化核酸的方法、用于核酸电泳的盒(cartridge)、以及制造该盒的方法。更具体地讲，本公开涉及可以通过在槽中电泳来浓缩和纯化核酸的盒。
【背景技术】
[0002]聚合酶链反应(PolymeraseChain Reaction)和环介导等温扩增(Loop-MediatedIsothermal Amplification)的核酸扩增反应已应用于生物技术很多领域。比如,在医学领域，实施基于DNA和RNA的核苷酸序列的诊断，以及在农业领域，DNA测试已应用于像确定基因改性作物的技术中。
[0003]核酸扩增反应使得能够通过扩增核酸高效地检测到少量样品中的核酸。但是，如果样品中所包含的核酸的量极少的话，该量可能低于检测极限。进一步，如果样品中核酸的浓度很小，那么该核酸可能就不能被检测出来，因为能够引入到反应场中的体积的样品可能不包含要扩增的核酸。在这些情况下，在被引入到反应场之前，浓缩样品中核酸可能是有效的。
[0004]一直以来，作为浓缩核酸的方法，使用苯酚/氯仿/乙醇的方法；使用色谱柱、过滤器等以吸收核酸的方法；使用磁性二氧化硅微珠等方法是已知的。例如，专利文献I公开了使用具体有能够吸附核酸的多孔载体浓缩核酸的方法。在非专利文献I中描述了通过毛细管电泳浓缩核酸的方法。
[0005]专利文献1:日本专利申请公开第2005-080555号。
[0006] 非公开专利文献 1:“0n_line sample preconcentration in capillaryelectrophoresis-Fundamentals and applications.，，Journal of Chromatography A,2008 年，第 1184 卷，页码:504-541 ο
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的问题。
[0008]过去使用苯酚/氯仿/乙醇的方法必须使用有害的有机溶剂，这对离心等带来麻烦。使用色谱柱、过滤器等以吸附核酸的方法会产生色谱柱、过滤器等容易造成阻塞的问题，并且就操作简便性而言也存在问题。
[0009]因此，本发明公开的主要目的是提供对使核酸电泳的方法，该方法通过简单地操作在短时间内高效地浓缩和纯化核酸。
[0010]解决问题的方式
[0011]为了解决上述所描述的问题，本公开提供了使核酸电泳的方法，该方法包括使插入了具有阴离子官能团的嵌入剂(intercalator)的核酸电泳。
[0012]在使核酸电泳方法的该步骤中，期望嵌入剂的酸解离常数要大于O且小于等于3。[0013]进一步，在使核酸电泳的此方法中，期望官能团是磺酸基。
[0014]再进一步，在使核酸电泳的此方法中，期望包括以下步骤:在填充了缓冲液的槽(channel)的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及阻挡所述核酸移向正极端。
[0015]这里使用的嵌入剂插入核酸主要是指嵌入剂插入了双链核酸的互补碱基对之间。进一步，在公开中，术语“双链核酸”包括最初作为单链构成并且通过自我杂交而部分变成双链的核酸。[0016]再进一步，缓冲液的pH值小于等于5是可取的。
[0017]再进一步，在本公开中提供了浓缩和纯化核酸的方法，这方法包括使已插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。
[0018]再进一步，本公开提供了用于核酸电泳的盒，该盒包括:槽，被形成为能够引入液体；用于阻挡物质的阻挡部，布置在所述槽的预定位置；电极，布置在所述槽的两端；能够插入核酸的嵌入剂，具有阴离子官能团；以及缓冲液；所述嵌入剂和所述缓冲液被容纳在所述阻挡部与负极端之间。
[0019]而且，本公开提供了制造盒的方法，该方法包括:使被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及将能够插入核酸的具有阴离子官能团的嵌入剂装入所述槽中。
[0020]为了解决上述所描述的问题，本公开提供了使核酸电泳的方法，该方法包括:将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及使所述核酸电泳。
[0021 ] 在使核酸电泳方法的这些步骤中，所期望的官能团是氨基。
[0022]进一步，在使核酸电泳的此方法中，所期望的化合物是乙醇胺和乙二胺。
[0023]再进一步，在使核酸电泳方法中，所期望的是缩合剂包括选自1-乙基-3- (3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、4- (4，6- 二甲氧基-1，3，5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐、二环己基碳二亚胺和二异丙基碳二亚胺中的至少一种。
[0024]再进一步，在使核酸电泳的此方法中，所期望的是该化合物至少具有第一阳离子官能团和第二阳离子官能团，第一阳离子官能团与羧基发生脱水缩合反应，第二阳离子官能团在电泳过程中以离子状态存在。
[0025]再进一步，在使核酸电泳的此方法中，所期望的是在填充了缓冲液的槽的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及阻挡所述核酸移向正极端。所期望的是缓冲液的PH值小于等于8。
[0026]再进一步，在使核酸电泳的此方法中，所期望的是样品包括至少以下一种样品:包含咽喉拭子、鼻腔拭子、阴道拭子、血液、血浆、血清、组织、组织碎片、痰、脊髓液、尿、汗和粪便中的至少一种的源自活体的样品；或包含细胞培养液体、细菌培养液、食品中的液体和土壤中的至少一种的样品。
[0027]再进一步，本公开提供了浓缩和纯化核酸的方法，该方法包括:将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及使所述核酸电泳。
[0028]再进一步，本公开提供了用于核酸电泳的盒，该盒包括:槽，被形成为能够引入液体；高分子凝胶，被布置在槽的预定位置；电极，布置在所述槽的两端；具有与羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物；所述脱水缩合反应的缩合剂；以及缓冲液；所述化合物、所述缩合剂和所述缓冲液被容纳在槽中。
[0029]而且，本公开提供了制造用于浓缩和纯化核酸的芯片的方法，该方法使被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及将具有与羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、所述脱水缩合反应的缩合剂、以及缓冲液装入所述槽中。
[0030]发明效果
[0031 ] 根据本公开，提供了使核酸电泳的方法，通过简单的操作能在短时间里高效地浓缩和回收核酸。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1示出了根据本公开的实施方式的用于核酸电泳的盒的构成以及使用该盒的使核酸电泳的方法的步骤的示意图。
[0033]图2示出了用于说明根据本公开的第一实施方式的酸解离常数的pH-电荷曲线。
[0034]图3示出了从电泳开始随着时间的过去凝胶界面的荧光强度变化的图(实施例1:缓冲液的PH值为2.2)。
[0035]图4示出了从电泳开始随着时间的过去凝胶界面的荧光强度变化的图(实施例2:缓冲液的PH值为4.0)。
[0036]图5示出了蛋白质 (BSA)进行电泳时的状态的图(实施例3)。
[0037]图6示出了蛋白质(AGP)进行电泳时的状态的图(实施例4)。
【具体实施方式】
[0038]以下描述用于实施本公开的一些优选实施方式。需要指出的是，下面所描述的实施方式仅仅是本公开中具有代表性的实施方式的例子和不应该理解为是对本公开范围的限制。将按照下面的顺序给出说明。
[0039]1.根据所本公开的第一实施方式的用于核酸电泳的盒、使核酸电泳的方法、以及制造用于核酸电泳的盒的方法
[0040]( I)用于核酸电泳的盒[0041 ] (2)使核酸电泳的方法
[0042](3)制造用于核酸电泳的盒的方法
[0043]2.根据本公开的第二实施方式的用于核酸电泳的盒、使核酸电泳的方法、以及制造用于核酸电泳的盒的方法
[0044]( I)用于核酸电泳的盒
[0045]( 2)使核酸电泳的方法
[0046](3)制造用于核酸电泳的盒的方法
[0047]1.根据所本公开的第一实施方式的用于核酸电泳的盒、使核酸电泳的方法、以及制造用于核酸电泳的盒的方法。
[0048](I)用于核酸电泳的盒[0049]图1示出了根据本公开的第一实施方式的用于核酸电泳的盒的构成以及使用该盒使核酸电泳的方法的步骤的示意图。
[0050]图1 (A)的用于核酸电泳的盒(用参考数字I来表示)有在基板上形成的槽11 ;布置在槽11的两端的正极12和负极13。槽11被配置为能够将液体引入其中；将高分子凝胶14布置在槽11中正极12和负极13之间。而且，电源V连接到正极12和负极13使得能够在被引入槽11中的液体上施加或解除电压。能够插入核酸的嵌入剂、以及缓冲剂被容纳在槽11中。
[0051]基板的材料可能是玻璃或各种塑料中任何一种(聚丙烯、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、聚二甲基硅氧烷)。
[0052]作为正极12和负极13，优选采用包含溅射或沉积了金(Au )或钼的材料。
[0053]高分子凝胶14是本公开的阻挡部的示例。高分子凝胶14没有特别的限制，只要它能够在电泳过程中阻挡样品中的核酸即可，后面将会有描述。此外，作为阻挡部，可以采用诸如透析膜、反渗透膜、半透膜和离子交换膜等多孔膜；诸如纤维素、聚丙烯腈、陶瓷、沸石、聚砜、聚酰亚胺和钯的材料的多孔膜等。在下面的实施方式中(同样适用于本公开的第二实施方式)，本公开的阻挡部将通过主要使用高分子凝胶14的例子来描述。
[0054]作为高分子凝胶14，适当地采用聚丙烯酰胺。更优选地，可以采用具有阴离子官能团的聚丙烯酰胺。更优选地，使用含酸解离常数(Pka)为I到5的阴离子官能团的聚丙烯酰胺。在本实施方式中，“丙烯酰胺”是指丙烯酰胺或(甲基)丙烯酰胺。
[0055]阴离子官能团的例子包括但不限于:羧酸，如乙酸，丙酸和丁酸；多元酸，如草酸和邻苯二甲酸；羟基酸，如柠檬酸、乙醇酸和乳酸；不饱和酸和不饱和多元酸，如丙烯酸和甲基丙烯酸；氨基酸，如甘氨酸；磷酸的部分酯；硫酸的部分酯；磷酸；磺酸等。
[0056]羧酸的具体的例子包括脂肪族一元羧酸，如甲酸(pka:3.55)、醋酸(pka:4.56)、丙酸(pKa -A.67)、丁酸(pKa -A.63)、戍烯酸(pKa -A.68)、己酸(pKa -A.63)、庚酸(pKa:
4.66)、棕榈酸(pKa:4.64)、硬脂酸(pKa:4.69);脂肪族或芳香族二羧酸酸，如琥珀酸CpKa1 -A.00、pKa2:5.24)、戍二 酸(PKa1:4.13、pKa2:5.03)、己二 酸(PKa1 -A.26、pKa2:
5.03)、庚二酸(PKa1:4.31、pKa2:5.08)、辛二酸(PKa1:4.35、pKa2:5.10)、壬二酸(PKa1:4.39、pKa2:5.12)、苹果酸(PKa1:3.24、pKa2:4.71)和对苯二甲酸(PKa1:3.54、pKa2:4.46)；不饱和羧酸，如巴豆酸(pKa:4.69)、丙烯酸(pKa:4.26)和甲基丙烯酸(pKa:4.66);取代苯甲酸，如茴香酸(pKa:4.09)、间氨基苯甲酸(PKa1:3.12、pKa2:4.74)、间或对氯苯甲酸CpKa1:3.82,pKa2:3.99)和羟基苯甲酸(PKa1:4.08、pKa2:9.96);多元羧酸，如柠檬酸(PKa1:2.87、pKa2:4.35、pKa3:5.69);以及其衍生物。
[0057]特别优选丙烯酰胺烷基磺酸作为含有阴离子官能团的丙烯酰胺单体。磺酸的例子包括苯乙烯磺酸(pKa:-2.8)、间胺苯磺酸(pKa:3.74)、对间胺苯磺酸(pKa:3.23)、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-烷基(C1-C4)丙磺酸，更具体地，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(pka:-1.7)，以及其它具有可聚合的不饱和基团的磺酸。
[0058]优选聚丙烯酰胺凝胶中的阴离子官能团的浓度(wt%)在O到30%之间。
[0059]嵌入剂没有特别的限制，只要嵌入剂是能够结合到核酸并且具有阴离子官能团即可。但是，优选地，嵌入剂的酸解离常数(Pka)要大于O且小于等于3。这里所用的术语“嵌入剂”是指要插入核酸双链中的物质。[0060]嵌入剂中的阴离子官能团的例子包括羧基(-COOH基)、巯基(-SH基)、磷酸基(-PO3H)、磷酸酯基(-PO4H2)、磺酸基(-SO3H)、硫酸酯基(-SO4H)等。
[0061]作为嵌入剂中包含的阴离子官能团，磺酸基可以是尤其优选的。含有磺酸基的嵌入剂的例子包括9，10-蒽醌-2，6- 二磺酸，蒽醌-1-磺酸钠、蒽醌_2，7- 二磺酸二钠、蒽醌-1，5- 二磺酸二钠、蒽醌-2-磺酸钠等。
[0062]缓冲液的pH值没有特别限制，但是优选例如2到3。另外，3到4的缓冲液pH值也是合适的。而且，4到5的缓冲液pH值也是合适的。缓冲液的例子包括但不限于甘氨酸-HCl缓冲液(pH:2.0到3.0)、柠檬酸缓冲液(pH:3.0到6.0)、醋酸缓冲液(pH:3.0到5.5)、柠檬酸-磷酸缓冲液(pH:2.5 到 7.0)、MES (pH:5.0 到 7.0)、Bis-Tris (pH:5.0 到 7.0)等。
[0063](2)使核酸电泳的方法
[0064]参考图1的(B)到(D)，下面将会描述使用用于核酸电泳的盒的使核酸电泳的方法的步骤。这里所提到的使核酸电泳的方法可以是浓缩和提纯核酸的方法。
[0065]首先，含有核酸的样品被引入到槽11中的高分子凝胶14和负极13之间区域113(参见图1中的(B))。至此，槽11中应该填充有用于电泳的缓冲液。进一步，嵌入剂也应该被容纳在位于槽11中的高分子凝胶14和负极13之间的区域113。
[0066]这时，嵌入剂将会插入被引入到区域113的核酸中。嵌入剂插入核酸的步骤可以是预先将嵌入剂插入核酸中，然后将核酸进入到区域113中；或允许预先将嵌入剂容纳在区域113中，当引入核酸时插入核酸中。
[0067]作为用于根据本实施方式的使核酸电泳的方法中的含核酸的样品，例如，可以使用源自活体的液体，例如咽喉拭子( throat swab)、鼻腔拭子、阴道拭子、血液、血浆、血清、组织、组织碎片、痰、脊髓液、尿、汗和粪便。另外，细胞培养液、细菌培养液、食品中的液体、土壤中的液体等也可以作为样品使用。由此，那些在分析核酸中不必要的各种蛋白质、糖以及其他物质(以下，这些物质将称为污染物；并且也适用于第二实施方式)可能包含在样品液体中。所以，为了高效分析核酸，核酸需要与污染物分离。
[0068]在这方面，例如，作为本公开的相关技术，有一种方法用于在缓冲液等的pH酸性条件下(例如，pH值2到4)进行电泳以分离核酸和污染物。可是，这种方法中，担心核酸的电泳速度会较低，以及浓缩核酸变得困难。另外，当污染物中含有痰酸等，或当含有等电点低的其它蛋白质时，担心由于核酸与污染物的等电点将会相近，所以即使在进行电泳时也难以分离核酸和污染物。
[0069]另一方面，本实施方式中所使用的嵌入剂具有阴离子官能团。插入了嵌入剂后的核酸的PKa的值变得更低，由此核酸的等电点也会变得更低。结果，可以增大核酸和污染物等电点的差值，并且核酸的电泳速度变得高于污染物的电泳速度。所以，根据本实施方式的电泳(这将在后面描述)能稳定地分离核酸和污染物。
[0070]现在，参看图2，下面将详细描述等电点对电泳的影响。图2示出了对应于组成核酸的各种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，图2中分别缩写为A、G、T和C)的各个PH-电荷曲线的图。
[0071]这里所使用的术语“等电点”是指电荷为O时的pH值，如图2所示。在任何碱基中，相对于等电点越高的PH引起越大的负点性。所以，更低等电点的物质能够增加核酸的电泳速度以使电泳更快。如上面所描述，通过将具有阴离子官能团的嵌入剂插入核酸，各种碱基的pH-电荷曲线偏移到酸侧，并且降低等电点。关于相应碱基的各等电点，例如，胞嘧啶(C)的等电点(为约2.5到3)高于其它碱基的等电点；所以，特别是通过嵌入剂的酸解离常数为3或小于3，当核酸进行该嵌入剂的插入时，核酸的电泳速度可以被进一步升高。
[0072]此外，通过使用pH值在2到3的缓冲液，可以很容易抑制污染物中包含的蛋白质的电泳，并且允许核酸发生电泳。所以，这使得能够更稳定地分离核酸和污染物，以及有效地纯化核酸。
[0073]再次参考图1，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，将描述使核酸电泳的方法。正如参照图1 (B)的描述，在将核酸引入到区域113后，通过在正极12和负极13之间施加电压使得该电压施加于缓冲液来执行核酸的电泳。使带有负电的核酸电泳以在槽11中向正极12移动。这时，高分子凝胶14会阻碍核酸的迁移，通过阻挡核酸迁移，使得核酸在高分子凝胶14界面及其附近被浓缩(参见图1 (C))。电泳时间可以根据槽11的尺寸来设定所需要的时间，例如，可以是大约10秒到10分钟。需要指出的是，术语高分子凝胶的“界面”是指高分子凝胶14和填充在区域113侧的缓冲液之间的接触平面。
[0074]最后，在区域113中的高分子凝胶14附近的缓冲液由微量移液管2等吸收以回收浓缩的核酸(参见图1 (D))。
[0075]由此，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，具有阴离子官能团的嵌入剂被插入核酸中。进一步，优选嵌入剂的酸解离常数大于O小于等于3。结果，核酸的负电荷变强并且核酸的等电点变得更低。特别地，在嵌入剂具有酸解离常数极低的官能团(如磺酸基)情况下中，在插入了嵌入剂的核酸的等电点显著降低。所以，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，增加核酸的电泳速度，并且能够在短时间内浓缩和纯化核酸。需要指出的是，在本公开中，“将嵌入剂插入核酸”是指在双链核酸中的互补碱基对中插入嵌入剂，或换句话说，嵌入(intercalate)嵌入剂 。此外，在本公开中，术语“双链核酸”包括最初作为单链构成并且通过自我杂交而部分变成双链的核酸。
[0076]进一步，根据实施方式中使核酸电泳的方法，通过如上所述地降低核酸的等电点，可以增加样品中核酸和污染物的等电点之间的差值。结果，可以抑制污染物的电泳，同时允许核酸进行电泳，由此可以稳定地分离核酸和污染物。所以，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，可以以更高的纯度纯化核酸。
[0077]此外，通过要引入到区域113的缓冲液的低pH (例如从2到3)，在核酸具有负电荷而污染物的负电荷削弱的状态下，可以执行核酸的电泳，这能够更精确地分离核酸和污染物。
[0078]进一步，通过含阴离子官能团的高分子凝胶14，可以通过带负电荷的核酸和阴离子官能团之间的电排斥力来防止核酸移入高分子凝胶14。如果核酸移动到高分子凝胶14中，或者如果核酸穿过高分子凝胶14移动到正极12侧的区域112，则回收的核酸将减少。作为阴离子官能团，优选其酸解离常数为I到5。如果官能团的pKa越小以及负电荷越大，防止核酸移动到高分子凝胶14中的电场排斥力的效果也就越大。
[0079]此外，在区域113中的高分子凝胶14附近吸走缓冲液时在短时间里利用正极12和负极13之间的反向电压对于以更大的量回收核酸是有效的。在回收核酸时短时间施加反向电压可以将凝胶界面上的核酸以及凝胶界面附近凝胶内部的核酸移到区域113中高分子凝胶14附近，从而可以用微量移液管2吸走核酸以回收。反向电压的施加时间可以根据槽11的尺寸来设定所需要的时间，例如，可以是I秒到10秒。
[0080] (3)制造用于核酸电泳的盒的方法。
[0081]根据本实施方式，用于核酸电泳的盒可以如下地制造:使被引入基板上形成的槽11中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶14 ;以及将嵌入剂装入槽11中。
[0082]基板上的槽11的形成例如可以通过将玻璃基板层进行湿蚀刻或干蚀刻，或将塑料基板层进行纳米压印光刻(nanoimprint lithography)、注塑成型或切割来实施。应该指出的是，在盒I上可以形成一个或多个槽11。
[0083]丙烯酰胺单体适合用作单体溶液。更优选的是，可以使用具有阴离子官能团的丙烯酰胺单体。进一步优选的是，可以使用酸解离常数在I到5之间的具有阴离子官能团的丙烯酰胺单体。作为单体溶液，具体地，丙烯酰胺烷基磺酸(alkanesulfonic acid)可以是尤其优选的。
[0084]优选通过溅射或沉淀金或钼来制备正极12和负极13。在这方面，根据相关技术的盒包括由钼丝构成的电极。在这种情况下，每当进行实验，就需要把钼丝布置在盒中用于核酸电泳。此外，由于钼丝的价格昂贵，未提供一次性的盒。另一方面，如上述所描述，根据本实施方式，在用于核酸电泳的盒中，正极12和负极13通过溅射或沉淀金的方法来制备，以及由于这些电极预先形成在盒I中，所以，可以很容易处理盒I。此外，与根据相关技术的用于核酸电泳的盒相比，可以提供一次性的用于核酸电泳的盒I。因此，通过用于核酸电泳的盒1，可以避免样品在浓缩时被污染。
[0085]2.根据本公开的第二实施方式的用于核酸电泳的盒、使核酸电泳的方法、以及制造用于核酸电泳的盒的方法。
[0086](I)用于核酸电泳的盒
[0087]与本公开的第一实施方式的描述相同，图1是示出根据本公开的第二实施方式的用于核酸电泳的盒的构成以及使用该盒使核酸电泳的方法的步骤的示意图。首先，将参考图1 (A)描述根据本公开的第二实施方式的用于核酸电泳的盒的构成。
[0088]图1 (A)的用于核酸电泳的盒(用参考数字I来表示)有在基板上形成的槽11 ;布置在槽11的两端的正极12和负极13。槽11被配置为能够将液体引入其中。将高分子凝胶14布置在槽11中正极12和负极13之间。而且，电源V连接到正极12和负极13使得能够在被引入槽11中的液体上施加或解除电压。与含有核酸的样品中污染物中的的羧基进行脱水缩合反应的化合物；和缓冲液被装入槽11中。由此，根据本实施方式的用于核酸电泳的盒的槽11、正极12、负极13以及高分子凝胶14和本公开的第一实施方式中的基本相同。因此，在根据本实施方式的用于核酸电泳的盒中，将主要描述发生脱水缩合反应的化合物和缓冲液。
[0089]进行脱水缩合反应的化合物没有特别的限制，只要能够与含有核酸的样品中污染物中的蛋白质的羧基发生脱水缩合反应的化合物即可。该化合物优选至少具有与羧基发生脱水缩合反应的第一阳离子官能团；以及在核酸电泳过程中以离子态形式存在的第二阳离子官能团。也就是说，优选在化合物和污染物中的蛋白质等的脱水缩合反应后，化合物的一部分官能团也能够以离子态发生电泳。
[0090]进一步，优选的是，该化合物包含一个或多个氨基以酰胺链接至污染物的蛋白质中的羧基。
[0091]该化合物的具体例子包括N-羟基丁二酰亚胺(NHS)、乙醇胺、乙二胺等。
[0092]进一步，优选的是，用于脱水缩合反应的缩合剂也被装入槽11中。缩合剂可以优选为碳二亚胺化合物。缩合剂的具体例子包括1-乙基-3- (3- 二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)，4- (4，6- 二甲氧基-1, 3，5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(morpholiniumchloride) (DMT-MM)，二环己基碳二亚胺(DCC)，二异丙基碳二亚胺(DIC)等。
[0093]在用于核酸电泳的盒的槽11中，优选还加入缓冲液。缓冲液的pH没有特别的限制，但是优选pH为从3到4。另外，缓冲液的pH在4到5的范围也可是合适的。而且，缓冲液的pH在6到7的范围也可是合适的。再进一步，缓冲液的pH在7到8的范围也是合适的。另外，优选的是缓冲液不含有羧基或氨基。缓冲液例子包括甘氨酸-盐酸缓冲液(pH:
2.0到3.0)，柠檬酸缓冲液(pH:3.0到6.0)，醋酸缓冲液(pH:3.0到5.5)，柠檬酸-磷酸缓冲液(pH:2.5 到 7.0),Tris (pH:7.2 到 9.0),MES (pH:3.0 到 7.0),Bis-Tris (pH:5.0 到
7.0), PBS (pH:5.0 到 8.0)等。
[0094]( 2)使核酸电泳的方法
[0095]下面，将参考图1的(B)到(D)描述使用用于核酸电泳的盒的使核酸电泳的方法的步骤。
[0096]首先，将含有核酸的样品引入到槽11的高分子凝胶14和负极13之间的区域113中(参见图1(B))。这时，槽11中应该填充有用于电泳的缓冲液。进一步,上述化合物也应该装入在槽11的高分子凝胶14和 负极13之间的区域113中。
[0097]这时，存在被引入到区域113的含有核酸的样品中包含的污染物，并且污染物中蛋白质的羧基与上述化合物发生脱水缩合反应。允许样品液体和化合物发生脱水缩合反应的步骤可以如下地执行:将样品液体引入预先容纳在区域113中的化合物；或者允许化合物和样品液体预先彼此反应，然后将该样品液体引入到区域113中。
[0098]由此，通过样品液体中包含的污染物的蛋白质与上述的化合物的脱水缩合反应，蛋白质的负电荷变成弱化状态；等电点会变得更高。因此，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，以与本公开中的第一实施方式的使核酸电泳的相同方式，样品液体中包含的核酸和污染物的等电点的差值可被增加。
[0099]随后，图1 (C)和(D)中所示的核酸的浓缩和纯化可以以与上述本公开的第一实施方式的浓缩和纯化核酸的方法基本相同的方式进行。
[0100]由此，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，蛋白质已与上述化合物发生脱水缩合反应，该蛋白质是包含在具有核酸的液体样品的污染物中。结果，蛋白质在发生脱水缩合反应后负电荷减弱并且核酸的等电点变得更高。尤其是，在化合物含有多个阳离子官能团的情况下，已与化合物发生脱水缩合反应的蛋白质的等电点明显变高。因此，即使当执行核酸的电泳时，污染物从负极侧向正极侧的迁移变得困难。采用这种方式，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，可以增加样品液体中包含的核酸和污染物的等电点的差值。所以，通过使样品中核酸电泳，可以稳定地分离核酸和污染物。因此，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，核酸可以以更高的纯度被纯化。
[0101]另外，通过引入到区域113中的缓冲液的更低的pH，电泳也可以在核酸具有负电荷而污染物不具有负电荷的状态下完成，这也能更精确地分离核酸和污染物。所以，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，核酸的浓缩系数可以进一步增加。进一步，根据本实施方式的使核酸电泳的方法，浓缩过程所需要的时间会缩短。通过使用这样的使核酸电泳的方法，核酸扩增反应可以高精度执行。
[0102]此外，污染物中的蛋白质通过与N-羟基丁二酰亚胺反应已经形成了酰胺键的情况下，其它具有氨基官能团的化合物(如乙醇胺)可以进一步取代N-羟基丁二酰亚胺以与蛋白质结合。由于蛋白质与N-羟基丁二酰亚胺是彼此相对较弱的结合，所以可以根据需要选择上面提到的其它具有氨基官能团的化合物。
[0103](3)制造用于核酸电泳的盒的方法
[0104]根据本实施方式的用于核酸浓缩和纯化的盒可以如下地制造:允许被引入基板上形成的槽11中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶14 ;以及将上述化合物装入槽11中。根据上述所描述的所公开的第一实施方式，其它部分(如槽11的形成)可以采用与本公开上述第一实施方式的制造用于核酸电泳盒的方法基本相同的方式完成。
[0105]如上文所述，对各个实施方式进行了说明。第一实施方式中描述的嵌入剂和第二实施方式描述的脱水缩合材料可以在本公开中结合使用。也就是说，通过允许核酸与嵌入剂键合以及通过允许样品溶液中污染物的蛋白质与N-羟基丁二酰亚胺等键合，可以执行电泳以及可以浓缩核酸。通过组合使用嵌入剂和进行脱水缩合反应的化合物，可以增加污染物的去除效率以及核酸浓缩效率。由此，可以在更短时间内更高效地将核酸进行浓缩等。
[0106]本公开可以采用以下配置。
[0107]( I) 一种使核酸电泳的方法，该方法包括:
[0108]使已插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。
[0109](2)根据(I)所述的方法，其中，嵌入剂的酸解离常数要大于O且小于等于3。
[0110](3)根据(I)和(2)所述的方法，其中，所述官能团是磺酸基。
[0111](4)根据(I)或(3)任意一项所述的方法，进一步包括:
[0112]在填充了缓冲液的槽的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及
[0113]阻挡所述核酸移至正极端。
[0114](5)根据(4)中任意一项所述的方法，其中，缓冲液的pH是5或小于5。
[0115](6) 一种浓缩和纯化核酸的方法，该方法包括:
[0116]使已插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。
[0117](7) —种用于核酸电泳的盒，包括:
[0118]槽，被形成为能够引入液体；
[0119]用于阻挡物质的阻挡部，布置在所述槽的预定位置；
[0120]电极，布置在所述槽的两端；
[0121]能够插入核酸的嵌入剂，具有阴离子官能团；以及
[0122]缓冲液；
[0123]所述嵌入剂和所述缓冲液被容纳在所述阻挡部与负极端之间。
[0124](8) 一种制造用于核酸电泳的盒的方法，该方法包括:
[0125]允许被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及
[0126]将能够插入核酸的具有阴离子官能团的嵌入剂装入所述槽中。
[0127](9) 一种使核酸电泳的方法，该方法包括:
[0128]将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及
[0129]使所述核酸电泳。
[0130](10)根据(9)所述的方法，其中，所述官能团为氨基；
[0131](11)根据(9)或(10)所述的方法，其中，所述化合物为乙醇胺和乙二胺。
[0132](12)根据(3)所述的方法，其中，
[0133]所述缩合剂包括选自1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，4_(4，6-二甲氧基-1，3，5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐、二环己基碳二亚胺以及二异丙基碳二亚胺中的一至少种。
[0134](13)根据(9)到(12)中任意一项所述的方法，其中，
[0135]所述化合物至少具有:
[0136]与羧基发生脱水缩合反应的第一阳离子官能团以及
[0137]在电泳时以离子状态存在的第二阳离子官能团。
[0138](14)根据(9)到(13)中任意一项所述的方法，进一步包括:
[0139]在填充了缓冲液的槽的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及
[0140]阻挡所述核酸移至正极端。。
[0141](15)根据(14)所述的方法，其中，
[0142]缓冲液的pH小于等于8。
[0143](16)根据(9)到(13)任意一种所述的方法，其中，
[0144]所述样品包括至少以下一种样品:
[0145]包含咽喉拭子、鼻腔拭子、阴道拭子、血液、血浆、血清、组织、组织碎片、痰、脊髓液、尿、汗和粪便中的至少一种的源自活体的样品；或
[0146] 包含细胞培养液体、细菌培养液、食品中的液体和土壤中的至少一种的样品。
[0147]( 17) 一种浓缩和纯化核酸的方法，该方法包括:
[0148]将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及
[0149]使所述核酸电泳。
[0150](18) 一种用于核酸电泳的盒，包括:
[0151]槽，被形成为能够引入液体；
[0152]阻挡物质的阻挡部，布置在所述槽的预定位置；
[0153]电极，布置在所述槽的两端；
[0154]具有与羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物；
[0155]所述脱水缩合反应的缩合剂；以及
[0156]缓冲液；
[0157]所述化合物、所述缩合剂和所述缓冲液被容纳在所述阻挡部与负极端之间。[0158](19) 一种制造用于核酸电泳的芯片的方法，该方法包括:
[0159]允许被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及
[0160]将具有与羧基发生脱水缩合反应的官能团的化合物、所述脱水缩合反应的缩合剂、以及缓冲液装入所述槽中。
[0161]实施例
[0162]1.用于核酸电泳的盒的制造
[0163]在PMMA基板上，形成宽为5毫米，长为60毫米以及深度为2毫米的槽。在槽的相对端，分别布置由钼丝(直径:0.5毫米,长度10毫米,Nilaco Corporation制造)形成的正极和负极。将槽填充按照表1和表2所制备的丙烯酰胺溶液(溶液2)。使用共焦点激光扫描显微镜(由Olympus Corporation制造的“FV1000”),实施丙烯酰胺的光聚合以在槽中形成5毫米深和3毫米长的的高分子凝胶。随后，将未聚合的丙烯酰胺溶液用电泳缓冲液(IXTBE)替换。
[0164]表1
【权利要求】
1.一种使核酸电泳的方法,所述方法包括: 使已插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述嵌入剂的酸解离常数大于O且小于等于3。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述官能团是磺酸基。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步包括: 在填充有缓冲液的槽的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及 阻挡所述核酸移至正极端。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述缓冲液的pH小于等于5。
6.一种浓缩和纯化核酸的方法，所述方法包括: 使已插入了具有阴离子官能团的嵌入剂的核酸电泳。
7.一种用于核酸电泳的盒，包括: 槽，被形成为能够引入液体； 阻挡物质的阻挡部，布置在所述槽的预定位置； 电极，布置在所述槽的两端； 能够插入到核酸的嵌入剂，具有阴离子官能团；以及 缓冲液； 所述嵌入剂和所述缓冲液被容纳在所述阻挡部与负极端之间。
8.—种制造用于核酸电泳的盒的方法，所述方法包括: 使被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及 将能够插入到核酸的具有阴离子官能团的嵌入剂装入所述槽中。
9.一种使核酸电泳的方法,所述方法包括: 将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基进行脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及使所述核酸电泳。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述官能团是氨基。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述化合物为乙醇胺或乙二胺。
12.根据权利要求11所述的方法，其中， 所述缩合剂包括选自1-乙基-3- (3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、4- (4，6-二甲氧基-1，3，5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐、二环己基碳二亚胺和二异丙基碳二亚胺中的至少一种。
13.根据权利要求9所述的方法，其中， 所述化合物至少具有: 与羧基进行脱水缩合反应的第一阳离子官能团，以及 在电泳中以离子状态存在的第二阳离子官能团。
14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括: 在填充有缓冲液的槽的两端施加电压使得在所述槽中预定位置引入的所述核酸进行电泳；以及阻挡所述核酸移至正极端。
15.根据权利要求14所述的方法，其中， 所述缓冲液的PH小于等于8。
16.根据权利要求9所述的方法，其中， 所述样品包括至少以下一种样品: 包含咽喉拭子、鼻腔拭子、阴道拭子、血液、血浆、血清、组织、组织碎片、痰、脊髓液、尿、汗和粪便中的至少一种的源自活体的样品；或 包含细胞培养液体、细菌培养液、食品中的液体和土壤中的至少一种的样品。
17.一种浓缩和纯化核酸的方法，所述方法包括: 将含有核酸的样品、具有与所述样品中包含的物质含有的羧基进行脱水缩合反应的官能团的化合物、以及所述脱水缩合反应的缩合剂混合；以及使所述核酸电泳。
18.一种用于核酸电 泳的盒，包括: 槽，被形成为能够引入液体； 阻挡物质的阻挡部，布置在所述槽的预定位置； 电极，布置在所述槽的两端； 具有与羧基进行脱水缩合反应的官能团的化合物； 所述脱水缩合反应的缩合剂；以及 缓冲液； 所述化合物、所述缩合剂和所述缓冲液被容纳在所述阻挡部与负极端之间。
19.一种制造用于核酸电泳的盒的方法，所述方法包括: 使被引入基板上形成的槽中的单体溶液通过光聚合而凝胶化为预定形状，从而形成高分子凝胶；以及 将具有与羧基进行脱水缩合反应的官能团的化合物、所述脱水缩合反应的缩合剂、以及缓冲液装入所述槽中。
【文档编号】G01N27/447GK103476930SQ201280018410
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月28日 优先权日:2011年4月22日
【发明者】中村友彦 申请人:索尼公司