核酸扩增反应装置和核酸扩增方法_3

文档序号:9858982阅读:来源:国知局
部11被盖50覆盖。盖50可以通过固定部51固定于主体10。在本实施方式中,固定部51 为磁铁。如图2(B)和图3的例子所示,在主体10与盖50接触的面设有磁铁。虽未在图 2(B)和图3中示出,但在盖50接触主体10的磁铁的位置也设有磁铁,如果用盖50覆盖安 装部11,则盖50通过磁力被固定于主体10。
[0066] 应予说明,优选固定板19、底板17、盖50和凸缘16使用隔热材料而形成。
[0067] (3)使用升降式PCR装置的热循环处理
[0068] 本发明的核酸扩增方法的特征在于,是进行规定次数的循环的核酸扩增方法,该 循环包括如下工序:将核酸扩增反应液在不与该核酸扩增反应液混合的液体的第1温度的 第1区域中保持4. 5秒以下的时间,优选保持4秒以下的时间;在比第1温度低的第2温度 的第2区域使核酸扩增反应液移动的工序;将核酸扩增反应液在第2区域中保持18秒以下 的时间,优选保持12秒以下的时间,更优选保持6秒以下的时间;核酸扩增反应液中的镁 离子浓度为1. 8mM~9. OmM。以下,记载具体实现该方法的实施方式的例子。图4(A)和图 4⑶是示意地表示升降式PCR装置1的沿图2㈧的A-A线的截面的截面图。图4㈧和图 4(B)表示在升降式PCR装置1中安装有核酸扩增反应用管100的状态。图4(A)表示第1 配置,图4(B)表示第2配置。以下,对使用核酸扩增反应用管100的情况下的、使用了实施 方式涉及的升降式PCR装置1的热循环处理进行说明。
[0069] 如图1的例子所示,实施方式涉及的核酸扩增反应用管100包括流路110和密封 部120。在流路110中填充有反应液140和比重小于反应液140且不与反应液140混合的 液体130,并被密封部120密封。
[0070] 流路110以反应液140接近对置的内壁地移动的方式而形成。这里,流路110的 "对置的内壁"表示流路110的壁面的位于彼此相对的位置的2个区域。"接近"表示反应液 140与流路110的壁面的距离近,包含反应液140接触流路110的壁面的情况。因此,"反应 液140接近对置的内壁地移动"表示"在相对于流路110的壁面的位于相对的位置的2个 区域的两方距离近的状态下,反应液140移动",即,反应液140沿对置的内壁移动。
[0071] 在图1的例子中,核酸扩增反应用管100的外形为圆柱状,在中心轴方向(图1中 的上下方向)形成有流路110。就流路110的形状而言,相对于流路110的长边方向垂直 的方向的截面,即相对于流路110的某区域中的反应液140移动的方向垂直的截面(以此 作为流路110的"截面")为圆形的筒状。因此,在本实施方式的核酸扩增反应用管100中, 流路110的对置的内壁是包含构成流路110的截面的直径的流路110的壁面上的2点的区 域,反应液140沿对置的内壁在流路110的长边方向移动。
[0072] 核酸扩增反应用管100的第1区域111是通过第1加热部12加热到第1温度的 流路110的一部分区域。第2区域112是通过第2加热部13加热到第2温度的与第1区 域111不同的流路110的一部分区域。在本实施方式的核酸扩增反应用管100中,第1区 域111是包含流路110的长边方向的一方的端部的区域,第2区域112是包含流路110的 长边方向的另一方的端部的区域。在图4(A)和图4(B)所示的例子中,流路110的包含密 封部120侧的端部的、由虚线围起的区域为第2区域112,包含远离密封部120的一侧的端 部的、由虚线围起的区域为第1区域111。
[0073] 如图1所示,流路110包含液体130和反应液的液滴140。液体130和反应液140 根据(1)核酸扩增反应容器的记载而准备。
[0074] 以下,参照图4(A)和图4(B)对使用实施方式涉及的升降式PCR装置1的热循环 处理进行说明。在图4(A)和图4(B)中,箭头g的方向(图中的下方向)为重力作用的方 向。本实施方式中,对作为热循环处理的例子进行往返PCR (Shuttle PCR:2阶段温度PCR) 的情况进行说明。应予说明,以下说明的各工序表示热循环处理的一个例子。可以根据需 要更换工序的顺序、连续或并行地进行2个以上的工序、或追加工序。
[0075] 往返PCR是反复高温和低温这2个阶段的温度处理对反应液实施从而扩增反应液 中的核酸的方法。在高温处理中发生双链DNA的解离,在低温处理中发生退火(引物与单 链DNA结合的反应)和延伸反应(以引物为起点合成DNA的互补链的反应)。
[0076] 通常,往返PCR中的高温为80°C~100°C之间的温度,低温为50°C~70°C之间的 温度。一般,各温度下的处理进行规定时间,保持在高温的时间比保持在低温的时间短。高 温和低温的时间没有特别限定,可以根据扩增对象的核酸、引物的种类等而任意设定。例 如,可以设为高温为1秒~10秒左右,低温为4秒~60秒左右,也可以根据反应条件设为 比上述时间更长的时间。为了缩短整个核酸扩增反应所需的时间,优选高温为4. 5秒以下, 低温为18秒以下,或者,优选高温为4秒以下,低温为6秒以下。
[0077] 应予说明,由于根据使用的试剂的种类、量,适当的时间、温度和循环数(反复高 温和低温的次数)不同,所以优选在考虑试剂的种类、反应液140的量决定适当的方案的基 础上进行反应。
[0078] 首先,将核酸扩增反应用管100安装于安装部11。在本实施方式中,向填充有液 体130的流路110导入反应液140后,将被密封部120密封的核酸扩增反应用管100安装 于安装部11。反应液140的导入可以使用微量移液器、喷墨方式的分注装置等进行。在将 核酸扩增反应用管100安装于安装部11的状态下,第1加热部12在包含第1区域111的 位置与核酸扩增反应用管100接触,第2加热部13在包含第2区域112的位置与核酸扩增 反应用管100接触。
[0079] 在此,安装部11、第1加热部12和第2加热部13的配置为第1配置。如图4(A) 所示,第1配置使核酸扩增反应用管100的第1区域111位于重力作用的方向的流路110 的最下部。在第1配置中,因为第1区域111位于重力作用的方向的流路110的最下部,所 以比重大于液体130的反应液140位于第1区域111。在本实施方式中,如果将核酸扩增反 应用管100安装于安装部111,则通过盖50覆盖安装部11,使升降式PCR装置1开始工作。
[0080] 接下来,通过第1加热部12和第2加热部13对核酸扩增反应用管100进行加热。 第1加热部12和第2加热部13将核酸扩增反应用管100的不同区域加热到不同温度。即, 第1加热部12将第1区域111加热到第1温度,第2加热部13将第2区域112加热到第 2温度。由此,在流路110的第1区域111与第2区域112之间形成温度在第1温度与第2 温度之间逐渐变化的温度梯度。这里,从第1区域111向第2区域112形成温度变低的温 度梯度。因为本实施方式的热循环处理为往返PCR,所以第1温度设为适于双链DNA解离的 温度,第2温度设为适于退火和延伸反应的温度。
[0081] 因为安装部11、第1加热部12和第2加热部13的配置为第1配置,所以对核酸扩 增反应用管100进行加热时,核酸扩增反应液140被加热至第1温度。经过第1时间时,通 过驱动机构20来驱动主体10,将安装部11、第1加热部12和第2加热部13的配置从第1 配置切换到第2配置。第2配置是使第2区域112在重力作用的方向位于流路110的最下 部的配置。换言之,在安装部11、第1加热部12和第2加热部13处于与第1配置不同的 规定的配置时,第2区域112是位于重力作用的方向的流路110的最下部的区域。本实施 方式的升降型PCR装置1中,驱动机构20通过控制部对驱动主体10进行旋转控制。若将 驱动轴作为旋转轴,利用马达对凸缘16进行驱动旋转,则固定于凸缘16的安装部11、第1 加热部12和第2加热部13旋转。因为驱动轴是相对于安装部11的长边方向垂直的方向 的轴,所以通过马达的动作使驱动轴旋转时,安装部11、第1加热部12和第2加热部13旋 转。在图4(A)和图4(B)所示的例子中,使主体10旋转180°。由此,能够将安装部11、第 1加热部12和第2加热部13的配置从第1配置向第2配置切换。
[0082] 在此,因为第1区域111和第2区域112的重力作用的方向的位置关系与第1配 置相反,所以反应液140因重力作用而从第1区域111向第2区域112移动。在安装部11、 第1加热部12和第2加热部13的配置到达第2配置时,若驱动机构20的动作停止,则安 装部11、第1加热部12和第2加热部13的配置被保持在第2配置。在第2配置中,经过 第2时间时,再次旋转,直到到达规定的次数为止,通过这样边更换第1位置和第2位置边 进行旋转,进行核酸扩增反应。将对第1位置和第2位置进行一次更换作为1个循环。
[0083] 核酸扩增反应液140从第1区域移动到第2区域的时间可以任意设定,但优选更 短。例如,该时间可以为5秒以内,更优选为2秒以内,最优选为1秒以内。
[0084] 另外,在本实施方式中,使用往返PCR作为PCR法,也可以使用在热变性、退火和延 伸反应中改变温度的PCR法(3阶段温度PCR)。此时,除退火温度以外设定延伸反应温度, 使核酸扩增反应液维持在退火温度,之后以规定时间维持在延伸反应温度即可。
[0085] (4)筒
[0086] 本发明涉及的核酸扩增反应容器可以与图5例示的筒201连通。图5所示的筒与 日本特开2014-176304中记载的构成相同。在此,对该筒的构成和使用方法进行概述。
[0087] 筒201由罐203和筒主体209构成,该筒主体209包括柱塞210、管220和核酸扩 增反应容器230。构成筒201的试剂盒中,与罐203和筒主体209 -起预先准备有适配体 205。可以通过介由适配体205连接罐203和筒主体209来组装筒201。但是,也可以是将 罐203直接安装于筒主体209的构成。
[0088] 在罐203中,进行核酸提取处理,核酸与磁珠(未图示)结合。如图5A所示,管220 在其内部从上游侧依次具备第1油塞子244、清洗液塞子245、第2油塞子246、溶出液塞子 247、第3油塞子248。换句话说,在水溶性的塞子(清洗液塞子245或溶出液塞子247)的 两侧配置有油塞子。这里,"塞子"表示在管内特定的液体占有一部分区域时的液体。油与 其它溶液发生相分离(不与其它溶液混合),因此,由油构成的塞子具有防止其两侧的水溶 性的塞子相互混合的功能。油的种类没有特别限定,优选为与上述液体130中使用的油相 同的油。优选在塞子之中、塞子之间没有气泡和其它液体,只要磁珠能够通过塞子,也可以 存在气泡、其它的液体。
[0089] 通过使磁铁沿管220在外部移动,从而从罐203进入管220的磁珠在管220内移 动,通过清洗液塞子245,到达溶出液塞子247。结合于磁珠的核酸在清洗液塞子245内被 清洗液清洗,在溶出液塞子247中溶出。
[0090] 清洗液塞子245可以由被油的塞子分隔开的多个塞子构成。清洗液塞子245由多 个塞子构成时,各塞子的液体可以相同,也可以不同。其中,只要有至少1个清洗液的塞子, 其它塞子的液体就没有特别限定,优选全部的塞子为清洗液。清洗液塞子245被分割的数 量例如可以考虑管220的长度、清洗的对象等而适当设定。此时,溶出液侧的清洗液最优选 为酸性溶液,其它清洗液优选含有醇。
[0091] 溶出液塞子247的溶出液是指使吸附于核酸结合性固相载体的核酸从载体溶出 到液体中,其后进行逆转录反应和聚合酶反应的液体。因此,溶出液可以是水、缓冲液,也 可以以成为核酸溶出后的溶出液直接用于逆转录反应和聚合酶反应的缓冲液溶液的方式 预先进行制备。用于制成缓冲液的盐只要不阻碍酶反应,就没有特别限定,优选使用Tris、 HEPES、PIPES、磷酸等的盐。另外,为了逆转录反应,也可以含有逆转录酶、dNTP和逆转录酶 用引物(寡核苷酸)。而且,作为反应阻碍抑制剂,优选含有BSA(牛血清白蛋白)或明胶。 溶剂优选为水,更优选实质上不含有醇、异丙醇等
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