-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Platte zur Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem. Die Platte der vorliegenden
Erfindung ist in der Lage, zu einer Zeit (gleichzeitig) eine Vielzahl
von in Bohrungen einer Mehrfach-Reaktionsplatte hergestellten Reaktionsprodukten
zu einem Analysator zu überführen, der
eine großen
Anzahl von Kapillaren verwendet, wie beispielsweise ein auf Elektrophorese
basierender Analysator.
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich weiterhin auf ein Verfahren zur Überführung von DNA-Sequenzierungsproben,
welches von der oben erwähnten
Platte Gebrauch macht, ein Verfahren zur Aufreinigung von DNA-Sequenzierungsproben,
welches selbiges nutzt, und ein Verfahren zur Reinigung und Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben, welches selbige nutzt.
-
Durch jüngste ausgeprägte Entwicklungen von
Verfahren zur DNA-Erkennung, welche von Laserfluoreszenz Gebrauch
machen, fanden Laserfluoreszenz-Sequenzierer
eine breite Verwendung als sehr nützliche Apparate. Die Entwicklungen
derartiger Techniken ermöglichte
auch die Analyse einer großen
Anzahl von Proben in beispielsweise Genomforschungen und DNA-Diagnosen
(ungefähr
100 Bahnen oder weniger/2 Arbeitsgänge/Tag/Apparat). Typische
Beispiele solcher Laser-Sequenzierer sind diejenigen, die Plattengele
oder Kapillargele verwenden.
-
Des Weiteren sind Apparate mit einer
größeren Anzahl
an Elektrophoresebahnen (z. B. 200 bis 1000 Bahnen/Arbeitsgang)
in der Entwicklung, um Proben in einer weit größeren Anzahl zu analysieren, als
dies mit den derzeitigen Techniken möglich ist. Als Beispiele für solche
Apparate können
Multikapillar-Sequenzierer
genannt werden.
-
Jedoch wird, wenn die Anzahl der
Bahnen steigt, der Arbeitsschritt des Überführens der Proben auf die Bahnen
zeitaufwendiger und beschwerlicher. Das heißt, wenn eine große Anzahl
von Proben auf jede der Kapillargele beladen wird, sollte jede Probe in
jede Kapillare injiziert werden indem ein Ende der Kapillaren mit
einem feinen Elektrodenkabel in Kontakt gebracht wird. Deswegen
wird die Entwicklung einer Technik, die ein verkürztes und einfaches Überführen einer
großen
Anzahl von Proben ermöglicht, als
dringendes Erfordernis angesehen.
-
Weiterhin erfordert das Einfüllen von
Reaktionslösungen
in die Bohrungen von Mikro-Titerplatten ebenfalls mehr Zeit, wenn
die Anzahl der Bohrungen steigt. Daher, ist eine Methode zum Einfüllen von
Reaktionslösungen
in Bohrungen innerhalb kurzer Zeit ebenfalls erwünscht.
-
Des weiteren liegen in Reaktionsprodukten der
DNA-Sequenzierung Fragmente verschiedener Längen, die mit fluoreszierenden
Substanzen oder ähnlichem
markiert sind, neben nicht reagiertem Markierungs-Reagens vor. Ein
großer
Teil dieses koexistierenden, nicht reagierten Markierungs-Reagens
wurde nicht in der Reaktion genutzt und liegt in dem Reaktionsgemisch
in freier Form vor. Wenn eine solche Reaktionslösung unverändert bei der Elektrophorese
eingesetzt wird, so wandert der in hoher Konzentration vorliegende
Fluoreszenz-Marker gleichzeitig mit und erzeugt ein Signal, das
deutlich stärker
ist, als das der Zielsequenzen. Daraus resultiert, dass es unmöglich wird,
die erwünschte
Analyse durchzuführen.
Dementsprechend sollte der Fluoreszenz-Marker vor der Trennung entfernt
werden. Jedoch erfordert das Abtrennen des nicht reagierten Markierungs-Reagens hinsichtlich
Hunderter von Proben sehr viel Arbeit und Zeit. Somit läge, auch wenn
die Effizienz des DNA-Sequenzierungsverfahrens selbst verbessert
würde,
ein geschwindigkeitsbestimmender Faktor vor dem eigentlichen Sequenzieren
vor.
-
Daher besteht das erste Ziel der
vorliegenden Erfindung darin, eine Methode zur Verfügung zu stellen,
die in der Lage ist, Reaktionsmischungen in eine große Anzahl
von Bohrungen in kurzer Zeit einfach einzufüllen.
-
Das zweite Ziel dieser Erfindung
ist es, ein Verfahren zur einfachen Entfernung nicht reagierten Markierungs-Substanzen
und ähnlichem
in kurzer Zeit aus einer Vielzahl von DNA-Sequenzierungsproben,
welche die Markierungs-Substanzen enthalten, bereit zu stellen.
-
Das dritte Ziel der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Methode zur Verfügung zu stellen, welche imstande
ist, eine große
Anzahl von DNA-Sequenzierungsproben
in kurzer Zeit einfach in Elektrophorese-Kapillaren zu überführen.
-
Das vierte Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen Entfernung nicht reagierter
Markierungs-Substanzen und ähnlichem
in kurzer Zeit aus einer Vielzahl von DNA-Sequenzierungsproben,
welche die Markierungs-Substanzen enthalten, zur Verfügung zu
stellen; und welches des weiteren in der Lage ist, in einfacher
Weise in kurzer Zeit eine große
Anzahl von DNA-Sequenzierungsproben
zu elektrophoretischen Kapillaren zu überführen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Reaktionsgefäßen, enthaltend
eine Reaktionslösung,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil zum Zusammenbauen von Reaktionsgefäßen, umfassend
eine Basisplatte mit durchgehenden Löchern, die durch besagte Platte
in Richtung ihrer Stärke
hindurchgehen, in eine Reaktionslösung eingetaucht wird, um die
durchgehenden Löcher
mit der Reaktionslösung
zu befüllen,
und dann, eine der Öffnungen
eines jeden Loches der oben genannten durchgehenden Löcher mit
einer Membran abgedichtet wird, um die genannten Reaktionsgefäße zu vervollständigen.
-
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf eine zur Überführung von DNA-Sequenzierungsproben
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem
genutzte Platte, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte eine Basisplatte
mit durchgehenden Löchern
umfasst, die durch die besagte Platte in Richtung ihrer Stärke hindurchgehen, und
eine Membran zum Abdichten einer der Öffnungen eines jeden Loches
der oben genannten durchgehenden Löcher.
-
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Entfernung von nicht reagierten niedermolekularen
Verbindungen, die in DNA-Sequenzierungsproben
enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass besagte DNA-Sequenzierungsproben
in die durchgehenden Löcher der
Platte entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eingefüllt
sind; eine Druckdifferenz zwischen den verbleibenden Öffnungen
der durchgehenden Löcher
und der Außenseite der
abdichtenden Membran aufgebaut wird, in einer derartigen Weise,
dass die Membranseite einen Unterdruck aufweisen sollte, um die
nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben
durch besagte Membran aus den Proben heraus zu transferieren.
-
Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Entfernung von in DNA-Sequenzierungsproben
enthaltenen, nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen, dadurch
gekennzeichnet, dass oben genannte DNA-Sequenzierungsproben in die
durchgehenden Löcher
der Platte gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingefüllt werden, und ein Potential
zwischen besagten DNA-Sequenzierungsproben und der Außenseite
der abdichtenden Membran angelegt wird, um besagte nicht reagierte
niedermolekulare Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben durch
diese Membran aus den Proben heraus zu transferieren.
-
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Überführung von in
die durchgehenden Löcher
der Platte entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eingefüllten
DNA-Sequenzierungsproben
zu elektrophoretischen Kapillaren für ein Auftrennungs/Detektionssytem,
in welchem eines der Enden einer jeden Kapillare der e lektrophoretischen
Kapillaren in oben genannte DNA-Sequenzierungsproben eingeführt werden,
und ein Potential zwischen den erwähnten elektrophoretischen Kapillaren
und der Außenseite
der abdichtenden Membran angelegt wird, um besagte DNA-Sequenzierungsproben
zu den elektrophoretischen Kapillaren zu überführen.
-
Die sechste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überführung von DNA-Sequenzierungsproben
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem, dadurch gekennzeichnet, dass
besagte DNA-Sequenzierungsproben jeweils
in die durchgehenden Löcher
der Platte gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingefüllt werden, eines der Enden
einer jeden Kapillare der elektrophoretischen Kapillaren in besagte
DNA-Sequenzierungsproben, die in den durchgehenden Löchern enthalten
sind, von den nicht abgedichteten Öffnungen aus eingetaucht wird, und
die eingefüllten
Inhalte von dem anderen Ende einer jeden Kapillare der elektrophoretischen
Kapillaren aus in die elektrophoretische Kapillare hineingesaugt
werden, um die in besagten DNA-Sequenzierungsproben enthaltenen
Zielsubstanzen zu den elektrophoretischen Kapillaren zu überführen.
-
Die siebte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von DNA-Sequenzierungsproben
und Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem, wobei das Verfahren die Entfernung
von nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen, die in den
DNA-Sequenzierungsproben enthalten sind, und anschließend die Überführung der
Zielsubstanzen, die in den DNA-Sequenzierungsproben enthalten sind,
zu elektrophoretischen Kapillaren für das Auftrennungs-/Detektionssytem umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass besagte DNA-Sequenzierungsproben in
die jeweiligen durchgehenden Löcher
der Platte gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingefüllt werden, eines der Enden
einer jeden Kapillare der elektrophoretischen Kapillaren in besagte
DNA-Sequenzierungsproben
eingeführt
wird, ein Potential angelegt wird zwischen der Außenseite
der besagten Membran, die die mit den DNA-Sequenzierungsproben gefüllten durchgehenden
Löcher
abdichtet, und dem anderen Ende einer jeden Kapillare der elektrophoretischen
Kapillaren, um nicht reagierte niedermolekulare Verbindungen, die
in besagten DNA-Sequenzierungsproben enthalten sind, durch die Membran
aus den Proben heraus zu transferieren, und dann ein Potential angelegt
wird zwischen der Außenseite
besagter Membran und dem anderen Ende einer jeden Kapillare der
elektrophoretischen Kapillaren, um besagte Zielsubstanzen in den
DNA-Sequenzierungsproben zu den elektrophoretischen Kapillaren zu überführen.
-
Die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von DNA-Sequenzierungsproben
und zur Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben in ein Auftrennungs-/Detektionssytem, umfassend
die Entfernung von nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen,
die in den DNA-Sequenzierungsproben enthalten sind, und anschließend Überführung der
Zielsubstanzen, die in den DNA-Sequenzierungsproben enthalten sind,
zu elektrophoretischen Kapillaren für das Auftrennungs-/Detektionssystem,
dadurch gekennzeichnet, dass besagte DNA-Sequenzierungsproben in
die jeweiligen durchgehenden Löcher
einer Platte gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eingefüllt werden, ein Druckunterschied
zwischen den verbliebenen Öffnungen
der durchgehenden Löcher
und der Außenseite
der abdichtenden Membran herbeigeführt wird, dergestalt, dass
die Membranseite einen Unterdruck aufweisen sollte, um besagte nicht
reagierte niedermolekulare Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben durch
besagte Membran aus den Proben heraus zu überführen, anschließend eines
der Enden jeder Kapillare der elektrophoretischen Kapillaren in
besagten DNA-Sequenzierungsproben eingeführt wird, und ein Potential
angelegt wird zwischen der Außenseite
der besagten Membran, welche die mit den DNA-Sequenzierungsproben
befüllten
durchgehenden Löcher
abdichtet, und dem anderen Ende jeder Kapillare der elektrophoretischen
Kapillaren, um besagte Zielsubstanzen, die in besagten DNA-Sequenzierungsproben
enthalten sind, zu den elektrophoretischen Kapillaren zu überführen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 stellt
eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines
Teils des Zusammenbaus des Reaktionsgefäßes und des Verfahrens zur
Herstellung der Gefäße der vorliegenden
Erfindung, die eine Reaktionsmischung enthalten, dar.
-
2 stellt
eine schematische Querschnittsansicht einer Platte zur Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben in ein Auftrennungs-/Detektionssytem der
vorliegenden Erfindung dar.
-
3 ist
eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des
Verfahrens zur Abtrennung von nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung (Druckdifferenz-Verfahren).
-
4 veranschaulicht
in einer schematischen Querschnittsansicht das Verfahren zum Entfernen
nicht reagierer niedermolekularer Verbindungen (elektrisches Verfahren),
sowie das Verfahren zur Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem (elektrisches Verfahren) entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
-
5 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die das Verfahren zum Entfernen
nicht reagierter niedermolekularer Verbindungen entsprechend der
vorliegenden Erfindung verdeutlicht (elektrisches Verfahren).
-
6 ist
eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des
Verfahrens zur Überführung von
DNA-Sequenzierungsproben in ein Auftrennungs-/Detektionssytem entsprechend
der vorliegenden Erfindung (Druckdifferenz-Verfahren).
-
7 ist
eine schematische Ansicht zur Illustration des Verfahrens zur Auftren nung
und Detektion mittels Elektrophorese.
-
8 ist
eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zum
Entfernen nicht reagierter niedermolekularer Verbindungen (Druckdifferenz-Methode).
-
9 ist
eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Überführung von DNA-Sequenzierungsproben
zu elektrophoretischen Kapillaren (elektrisches Verfahren).
-
10 zeigt
die Sequenzierleiter eines Migrationsmusters, erhalten mittels eines
Bildanalysegerätes.
-
BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
-
Teil zum Zusammenbau von
Reaktionsgefäßen und Verfahren
zur Herstellung derselben (die erste Ausführungsform)
-
Das Teil zum Zusammenbau von Reaktionsgefäßen besteht
aus einer Basisplatte mit durchgehenden Löchern, die durch diese Platte
in Richtung ihrer Stärke
hindurch gehen. Das Teil kann für
die Herstellung von Reaktionsgefäßen, welche
eine Reaktionslösung
enthalten, verwendet werden. Es wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf 1 erklärt.
-
Das Teil zum Zusammenbau von Reaktionsgefäßen (20)
besteht aus einer Basisplatte (22) mit durchgehenden Löchern (21),
die durch die Platte in Richtung ihrer Stärke hindurch gehen. Die Basisplatte
(22) kann beispielweise aus synthetischen Harzen, Glas
oder ähnlichem
hergestellt sein. Die Größe und die
Stärke
der Platte kann unter Berücksichtigung
der Größe (Innendurchmesser
und Tiefe) und der Anzahl der durchgehenden Löcher (21) geeignet
ausgewählt werden.
Die Größe (Innendurchmesser
und Tiefe) und die Anzahl der durchgehenden Löcher (21) kann abhängig von
der Verwendung der Platte genau definiert wer den. Der Innendurchmesser
der durchgehenden Löcher
(21) kann z. B. 0,05 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 bis 5
mm betragen. Die Tiefe der durchgehenden Löcher (21) kann beispielsweise
0,2 bis 200 mm betragen. Die Anzahl der durchgehenden Löcher (21)
wird passend ausgewählt
unter Berücksichtigung
der Anzahl der elektrophoretischen Kapillaren, der Leistung und ähnlichen
Eigenschaften des zu verwendenden Auftrennungs-/Detektionsapparates;
obgleich je größer die
Anzahl der Löcher
ist, desto mehr Proben können
gleichzeitig bearbeitet werden.
-
Gefäße, welche eine Reaktionslösung enthalten,
können
durch Eintauchen des oben genannten Teiles zum Zusammenbau von Reaktionsgefäßen (20)
in eine Reaktionslösung
(25) hergestellt werden, um die durchgehenden Löcher (21)
mit der Lösung
(25a) zu füllen,
und nachfolgendem Abdichten einer der Öffnungen eines jeden durchgehenden Loches
mit einer Membran (23), um das Reaktionsgefäß (24)
zu erhalten.
-
Die Art der Reaktionslösung ist
nicht besonders beschränkt
und kann abhängig
von der Zweckbestimmung ausgewählt
werden. So kann es sich beispielsweise um eine Pufferlösung handeln,
die verschiedene Arten von Enzymen enthält.
-
Platte zur Überführung in
ein Auftrennungs-/Detektionssytem (die zweite Ausführungsform)
-
Die Platte zur Überführung in ein Auftrennungs-/Detektionssystem
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 erklärt.
-
Eine Platte zur Überführung in ein Auftrennungs-/Detektionssytem
(1) besteht aus einer Basisplatte (3) mit durchgehenden
Löchern
(2), die durch die Platte in Richtung ihrer Stärke hindurchgehen, und
einer Membran (5), welche zum Abdichten einer der Öffnungen
(4) eines jeden durchgehenden Loches (2) vorgesehen
ist.
-
Die Platte kann beispielsweise aus
synthetischen Harzen, Glas oder ähnlichem
hergestellt sein, und die Größe und die
Stärke
dieser Platte kann unter Berücksichtigung
der Größe (Innendurchmesser und
Tiefe) und der Anzahl der durchgehenden Löcher (2) geeignet
ausgewählt
werden.
-
Die Größe (Innendurchmesser und Tiefe) und
die Anzahl der durchgehenden Löcher
(2) kann ebenfalls unter Berücksichtigung der Verwendung der
Platte geeignet gewählt
werden. Der Innendurchmesser der durchgehenden Löcher (2) kann beispielsweise
0,1 bis 5 mm betragen, und die Tiefe der durchgehenden Löcher kann
beispielsweise 0,2 bis 200 mm betragen. Die Anzahl der durchgehenden Löcher (2)
wird passend ausgewählt
in Abhängigkeit von
der Anzahl der elektrophoretischen Kapillaren, der Leistung und ähnlichem
eines zu verwendenden Auftrennungs-/Detektionsapparates; obgleich
je größer die
Anzahl der Löcher
ist, desto mehr Proben können
gleichzeitig bearbeitet werden.
-
Das Material der Membran (5)
kann geeignet zur Verwendung der Platte ausgewählt werden. So kann z. B.,
wenn Zielsubstanzen in DNA-Sequenzierungsproben
elektrisch zu den elektrophoretischen Kapillaren überführt werden,
die Membran (5) aus einem Material bestehen, das bei Kontakt
mit einem Elektrolyten zur elektrischen Leitung befähigt ist.
Es kann z. B. eine als Separationsmembran bei der Molekularsiebung
genutzte Membran sein, wie z. B. Ultrafiltrationsmembranen.
-
Wenn Zielsubstanzen in DNA-Sequenzierungsproben
durch Nutzung einer Druckdifferenz zu den elektrophoretischen Kapillaren überführt werden, kann
die Membran (5) ein flüssigkeitsdurchlässiges Material
sein, wie beispielsweise eine Membran aus Cellophan, Polyethersulfon
oder ähnlichem.
-
Wenn nicht reagierte niedermolekulare
Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben
auf elektrischem Wege durch die Membran (5) aus dem System
entfernt werden, kann die Membran (5) ein Material sein,
das die niedermolekularen Verbindungen, nicht jedoch Reaktionsprodukte,
d. h. DNA-Fragmente,
hindurch lässt.
Beispielsweise kann eine Ultrafiltrationsmembran verwendet werden.
-
Des weiteren kann, wenn die nicht
reagierten niedermolekularen Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben,
auf elektrischem Wege durch die Membran (5) aus dem System
entfernt werden, und anschließend
die Zielsubstanzen in den DNA-Sequenzierungsproben auf elektrischem
Wege zu den elektrophoretischen Kapillaren überführt werden, die Membran (5)
ein Material sein, das die niedermolekularen Verbindungen, nicht
jedoch Reaktionsprodukte, d. h. DNA-Fragmente, hindurch lässt, und
welches bei Kontakt mit einem Elektrolyten zur elektrischen Leitung
befähigt
ist. Als eine derartige Membran kann beispielsweise eine Ultrafiltrationsmembran
angewandt werden.
-
Als Ultrafiltrationsmembran der Platte
der vorliegenden Erfindung kann eine Polyethersulfon-Membran verwendet
werden.
-
Verfahren zum Entfernen
nicht reagierter niedermolekularer Verbindungen (Druckdifferenz-Verfahren) (die
dritte Ausführungsform)
-
Das Verfahren wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf 3 erklärt.
-
Sobald die durchgehenden Löcher (2)
der Platte (1) der vorliegenden Erfindung mit DNA-Sequenzierungsproben
(7) befällt
sind, wird ein Druckunterschied zwischen den Öffnungen (2a) der
durchgehenden Löcher
und der Außenseite
der Membran (5) bereitgestellt, so dass die Außenseite
der Membran (5) einen Unterdruck aufweisen sollte. Insbesondere
kann der Druckunterschied derart erzeugt werden, dass die Außenseite
der Membran (5) einen Unterdruck aufweisen sollte, indem
ein Vakuumbehälter (20)
auf der Platte (1) an der Membranseite bereitgestellt wird
und darin der Druck verringert wird. Die nicht reagierten nie dermolekularen
Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben können zusammen mit anderen niedermolekularen
Verbindungen wie Wasser, durch die Membran (5) aus den
Proben heraus überführt werden.
-
Verfahren zum Entfernen
nicht reagierer niedermolekularer Verbindungen (elektrisches Verfahren)
(die vierte Ausführungsform)
-
Die vierte Ausführungsform kann beispielhaft durch
die folgenden zwei Verfahren beschrieben werden.
-
In dem ersten Verfahren werden die
Enden der elektrophoretischen Kapillaren in die jeweiligen DNA-Sequenzierungsproben
eingeführt,
wobei die anderen Enden der genannten Kapillaren mit einem Elektrolyten
in Kontakt gebracht werden, der eine Elektrode (10) aufweist;
die abdichtende Membran wird mit einem Elektrolyten in Kontakt gebracht,
mit dem wiederum eine Elektrode (9) in Kontakt steht; und
zwischen den Elektroden (9) und (10) wird ein Potential
angelegt. Das Verfahren, bei welchem eine Elektrode in die DNA-Sequenzierungsprobe
eingetaucht wird, ist in 4 gezeigt.
-
Sobald eines der Enden (6a)
jeder elektrophoretischen Kapillare (6) in die DNA-Sequenzierungsprobe
(7), die in jedes der durchgehenden Löcher (2) der Platte
(1) eingefüllt
ist, eingetaucht ist, wird zwischen der Außenseite der Membran (5)
und dem anderen Ende (6b) der Kapillare (6) ein
Potential angelegt, so dass das andere Ende (6b) der Kapillare eine
Kathode sein sollte. Das Potential kann angelegt werden, indem eine
Elektrode (9) als Anode und eine Elektrode (10)
als Kathode verwendet wird, und indem die Membran (5) in
Kontakt gebracht wird mit einem Elektrolyten (8), in welchen
die Elektrode (9) eingetaucht ist, und das andere Ende
(6b) der elektrophoretischen Kapillare (6) wird
mit einem Elektrolyten (11) in Kontakt gebracht, in welchen
die Elektrode (10) eingetaucht wird.
-
Auf diese Weise können die nicht reagierten niedermolekularen
Verbindungen innerhalb der DNA-Sequenzierungsprobe (7)
durch die Membran (5) hindurch aus der Probe überführt werden.
Obwohl 4 den oben beschriebenen
Arbeitsgang für
nur eines der durchgehenden Löcher
(2) zeigt, kann der Arbeitsgang der Überführung der niedermolekularen Verbindungen
für eine
Vielzahl der durchgehenden Löcher
oder alle durchgehenden Löcher
(2) gleichzeitig ausgeführt
werden.
-
In dem zweiten Verfahren werden Elektroden in
die jeweiligen DNA-Sequenzierungsproben
eingeführt;
die abdichtende Membran wird in Kontakt gebracht mit einem Elektrolyten,
mit welcher wiederum eine Elektrode in Verbindung steht; und ein
Potential wird angelegt zwischen den in die DNA-Sequenzierungsproben eingeführten Elektroden
und der Elektrode, die mit dem Elektrolyten in Verbindung steht. Dieses
Verfahren wird unter Bezugnahme auf 5 erklärt.
-
Wenn eine Elektrode (12)
eingetaucht wird in die DNA-Sequenzierungsprobe (7), die
in die durchgehenden Löcher
(2) der Platte (1) eingefüllt ist, wird ein Potential
zwischen der Außenseite
der Membran (5) und einer Elektrode (12) angelegt,
dergestalt, dass die Elektrode (12) eine Kathode darstellen
sollte. Auf diese Weise können
die nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen in der DNA-Sequenzierungsprobe
(7) ebenfalls durch die Membran (5) hindurch aus
der Probe (7) transferiert werden. Obgleich 5 den oben beschriebenen
Arbeitsgang für
nur eines der durchgehenden Löcher
(2) zeigt, kann der Arbeitsgang zum Transferieren der niedermolekularen
Verbindungen für
eine Vielzahl der durchgehenden Löcher oder alle durchgehenden
Löcher
(2) gleichzeitig durchgeführt werden.
-
In dem oben beschriebenen Verfahren
werden nicht reagierte niedermolekulare Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben
innerhalb einer Vielzahl von durchgehenden Löchern oder allen durchgehenden
Löchern,
gleichzeitig durch die Membran (5) aus der Probe transferiert,
indem die gesamte Oberfläche
der Membran (5) der Platte (1) mit dem Elektrolyten
(8) in Kontakt gebracht wird, jede Elektrode (12)
oder jede Kapillare (6) der elektrophoretischen Kapillaren
in die Probe innerhalb jedes der durchgehenden Löcher eingetaucht und ein Potential angelegt
wird.
-
Verfahren zum Transfer
in ein Auftrennungs-/Detektionssytem (elektrisches Verfahren (die
fünfte
Ausführungsform)
-
Dieses Verfahren dient zur Überführung der DNA-Sequenzierungsproben,
die in die durchgehenden Löcher
der Platte der vorliegenden Erfindung eingefüllt sind, in jede der elektrophoretischen
Kapillaren zur Auftrennung und Detektion. Das Verfahren wird unter
Bezugnahme auf 4 erläutert.
-
Sobald eines der Enden (6a)
jeder Kapillare (6) der elektrophoretischen Kapillaren
in die DNA-Sequenzierungsprobe (7), die in die durchgehenden
Löcher
eingefüllt
ist, eingetaucht wird, wird zwischen der Außenseite der Membran (5)
und dem anderen Ende (6b) der Kapillare (6) ein
Potential angelegt. Wie in 4 gezeigt,
kann das Potential zwischen der als eine Kathode genutzten Elektrode
(9) und der als eine Anode genutzten Elektrode (10)
angelegt werden, während
die Membran (5) mit einem Elektrolyten (8) in
Kontakt gebracht wird, in welchen die Elektrode (9) eingetaucht
ist, und das andere Ende (6b) der Kapillare (6)
mit einem Elektrolyten (11) in Kontakt gebracht wird, in
welchen die Elektrode (10) eingetaucht ist.
-
Dieses elektrische Injektionsverfahren
kann in jedem Fall angewendet werden, ob nun der eingefüllte Inhalt
der elektrophoretischen Kapillaren (Auftrennungssystem) aus einer
Polymerlösung
oder einem Acrylamid-Gel besteht. Eine elektrische Spannung von
1 bis 10 kV wird zwischen der Elektrode (9) und der Elektrode
(10) für
eine bis zu mehreren zehn Sekunden angelegt, um die Injektion elektrophoretisch
durchzuführen.
-
Auf diese Weise können die Zielsubstanzen in
den DNA-Sequenzierungsproben (7) zu jeder der elektrophoretischen
Kapillaren (6) transferiert werden (um Ende (6a)
herum).
-
Obgleich 4 den oben genannten Arbeitsgang für nur eines
der durchgehenden Löcher (2)
zeigt, werden die Zielsubstanzen in den DNA-Sequenzierungsproben innerhalb einer
Vielzahl der durchgehenden Löcher
oder aller durchgehenden Löcher,
gleichzeitig in die Kapillaren transferiert, indem die gesamte Oberfläche der
Membran (5) der Platte (1) mit einem Elektrolyten
(8) in Kontakt gebracht und das andere Ende (6b)
jeder elektrophoretischen Kapillare (6) an der Anodenseite
platziert wird.
-
Verfahren zum Transfer
zum Auftrennungs-/Detektionssytem (Druckdifferenzverfahren (die
sechste Ausführungsform)
-
Dieses Verfahren dient zur Überführung der DNA-Sequenzierungsproben,
welche in die durchgehenden Löcher
der Platte der vorliegenden Endung eingefüllt sind, zu jeder der elektrophoretischen
Kapillaren zur Auftrennung und Detektion. Das Verfahren wird durch
Bezugnahme auf 6 erläutert.
-
Sobald die DNA-Sequenzierungsprobe
(7) in die durchgehenden Löcher (2) der Platte
(1) eingefüllt wird,
wird eines der Enden (6a) einer jeden Kapillare der elektrophoretischen
Kapillaren (6) von der Öffnung
des durchgehenden Loches (2) her in die DNA-Sequenzierungsprobe
(7) in dem durchgehenden Loch (2) eingetaucht.
Dann wird der eingefüllte Inhalt
(6c) (z. B. eine Polymerlösung) in der elektrophoretischen
Kapillare (6) von dem anderen Ende (6b) der elektrophoretischen
Kapillare (6) her angesaugt. Auf diese Weise können die
in der DNA-Sequenzierungsprobe
(7) enthaltenen Zielsubstanzen in die elektrophoretische
Kapillare (6) überführt werden.
-
Die Zielsubstanzen, die in den DNA-Sequenzierungsproben
(7) in jedem der durchgehenden Löcher (2) enthalten
sind, können
zu jeder der elektrophoretischen Kapillaren gleichzeitig transferiert
werden, indem jede der elektrophoretischen Kapillaren (6)
in jedes der jeweiligen durchgehenden Löcher (2) der Platte
(1) eingetaucht und sie angesaugt werden.
-
Verfahren zum Transfer
zum Reinigungs-/Auftrennungs-/Detektionssytem (die siebte Ausführungsform)
-
Dieses Verfahren dient der Entfernung
nicht reagierter niedermolekularer Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben
und dem nachfolgenden Überführen der
Zielsubstanzen in den DNA-Sequenzierungsproben zur Auftrennung und
Detektion zu elektrophoretischen Kapillaren. In diesem Verfahren,
werden eines der oben genannten Verfahren zur Entfernung von nicht
reagierten niedermolekularen Verbindungen in den DNA-Sequenzierungsproben sowie
eines der oben genannten Verfahren zur Überführung der DNA-Sequenzierungsproben
zu einem Auftrennungs-/Detektionssytem aufeinander folgend durchgeführt.
-
Beispielsweise wird das Verfahren
der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Entfernen niedermolekularer Verbindungen
verwendet.
-
Wie in 4 gezeigt,
wird nämlich
sobald eines der Enden (6a) einer jeden Kapillare (6)
der elektrophoretischen Kapillaren in die DNA-Sequenzierungsprobe (7), welche
in die durchgehenden Löcher (2)
der Platte (1) der vorliegenden Erfindung eingefüllt ist,
eingetaucht wird ein Potential zwischen der Außenseite der Membran (5)
und dem anderen Ende (6b) der Kapillare (6) angelegt,
so dass das andere Ende (6b) eine Kathode darstellen sollte,
um die nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen in der DNA
Sequenzierungsprobe (7) durch die Membran (5)
hindurch aus den Proben zu transferieren.
-
Anschließend wird das Verfahren der
fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewendet, um die Proben zu überführen.
-
Das heißt, die Zielsubstanzen in der DNA-Sequenzierungsprobe
(7) werden zu der elektrophoretischen Kapillare (6) überführt durch
Anlegen eines Potentials zwischen der Außenseite der Membran (5)
und dem anderen Ende (6b) einer jeden Kapillare (6)
der elektrophoretischen Kapillaren, so dass das andere Ende (6b)
eine Anode darstellen sollte.
-
Das Entfernen der niedermolekularen
Verbindungen und der Transfer der Zielsubstanzen kann ohne Schwierigkeit
durchgeführt
werden, indem die Polarität
der Elektroden (9) und (10) umgekehrt wird. Jedoch
wird der Elektrolyt (8), welcher die durch die Membran
(5) transferierten nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen
enthält,
vorzugsweise vor dem Transfer der Zielsubstanzen gewechselt, um
die niedermolekularen Verbindungen an einer Rückkehr in die Probe (7)
zu hindern.
-
Verfahren zum Transfer
zu einem Reinigungs-/Auftrennungs-/Detektionssytem (die achte Ausführungsform)
-
Dieses Verfahren dient der Entfernung
der in den DNA-Sequenzierungsproben enthaltenen nicht reagierten
niedermolekularen Verbindungen und der Überführung der in den DNA-Sequenzierungsproben enthaltenen
Zielsubstanzen zu elektrophoretischen Kapillaren zur, Auftrennung
und Detektion. In diesem Verfahren, werden eines der oben genannten
Verfahren zur Entfernung in den DNA-Sequenzierungsproben enthaltener nicht
reagierter niedermolekularer Verbindungen sowie eines der oben genannten
Verfahren zum Transfer der DNA-Sequenzierungsproben
zu einem Auftrennungs-/Detektionssytem aufeinander folgend durchgeführt.
-
Beispielsweise wird das Verfahren
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Entfernen niedermolekularer Verbindungen
eingesetzt.
-
Nämlich
wird, wie in 3 veranschaulicht, sobald
die durchgehenden Löcher
(2) der Platte (1) der vorliegenden Erfindung
mit der DNA-Sequenzierungsprobe (7) befällt sind, eine Druckdifferenz
zwischen den Öffnungen
(2a) der durchgehenden Löcher und der Außenseite
der Membran (5) bereitgestellt, so dass die Außenseite
der Membran (5) einen Unterdruck aufweisen sollte. Insbesondere
kann der Druckunterschied derart zur Verfügung gestellt werden, dass
die Außenseite
der Membran (5) einen Unterdruck aufweisen sollte, indem
auf der Platte (1) an der Membranseite (5) ein
Vakuumbehälter
(20) bereitgestellt und der Druck darin reduziert wird.
Die nicht reagierten niedermolekularen Verbindungen in der DNA-Sequenzierungsprobe
können
zusammen mit den anderen niedermolekularen Verbindungen wie z. B.
Wasser durch die Membran (5) hindurch aus den Proben heraus
transferiert werden.
-
Anschließend wird das Verfahren der
fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zum Transfer der Probe verwendet.
-
Das heißt, dass, wie in 4 gezeigt, sobald eines
der Enden (6a) einer jeden Kapillare (6) der elektrophoretischen
Kapillaren in die DNA-Sequenzierungsprobe
(7), die in die durchgehenden Löcher (2) der Platte
(1) der vorliegenden Erfindung eingefüllt ist, eingetaucht wird,
wird ein Potential zwischen der Außenseite der Membran (5)
und dem anderen Ende (6b) der Kapillare (6) angelegt,
um die in der DNA-Sequenzierungsprobe (7) enthaltenen Zielsubstanzen
in das Innere der elektrophoretischen Kapillaren (6) zu überführen.
-
Die DNA-Sequenzierungsproben, der
in der vorliegenden Erfindung zu behandelnde Gegenstand, können beispielsweise
Produkte einer großen Anzahl
von chemischen oder enzymatischen Reaktionen sein (96 oder mehr
Reaktionen/Platte/Arbeitsgang), hergestellt in einer großen Anzahl
von Räumen
(Bohrungen, Löcher,
etc.). Die Art, die Anzahl und ähnliches
der Reaktionen sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die
DNA- Sequenzierungsproben
Produkte von DNA-Sequenzierungsreaktionen sein, welche in den durchgehenden Löchern der
Platte der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, oder Produkte von
DNA-Sequenzierungsreaktionen, welche in den Vertiefungen einer herkömmlichen
Mikrotiterplatte durchgeführt
werden. Des weiteren können
Sanger-Reaktionen unter Verwendung von Dideoxynucleotiden, DNA-Zyklus-Sequenzierung,
durchgeführt
unter Verwendung von PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) und ähnliche
als Beispiele für
die DNA-Sequenzierungsreaktionen
angeführt
werden.
-
Werden die DNA-Sequenzierungsreaktionen in
den Räumen
durchgeführt,
die in den durchgehenden Löchern
der Platte der vorliegenden Erfindung gebildet werden, so findet
vorzugsweise die folgende Vorgehensweise Anwendung.
-
Zuerst werden Reagenzien und Enzyme,
jedoch andere als jene, die für
jedes durchgehende Loch von unterschiedlicher Art sein müssen (z.
B. Templat-DNA und ähnliche),
wie etwa Reaktionsenzym (thermostabile Polymerase und ähnliches),
Reaktionspuffer und ähnliche
zusammen in jedes durchgehende Loch des Teiles zum Zusammenbau des Reaktionsgefäßes eingefüllt, wie
in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
Das heißt, eine gewisse vorbestimmte
Menge einer Reagens- und/oder Enzym-Lösung
kann in jedes der durchgehenden Löcher eingefüllt werden, indem das Teil
zum Zusammenbau der Reaktionsgefäße einfach
in die Reagens- und/oder Enzym-Lösung
eingetaucht wird und das Teil danach wieder aus der Lösung herausgezogen
wird. Ist die Platte mit zwei oder mehr Arten von Löchern unterschiedlicher
Größen ausgerüstet, so
können
Reaktionsgefäße ausgebildet
werden, die in der Lage sind, unterschiedliche Mengen an Reagens-
und/oder Enzym-Lösung
einzuschließen.
Anschließend
wird eine Membran mit geeigneter Permeabilität auf eine Oberfläche der
Platte des Teiles aufgebracht, um eine Platte zu vervollständigen,
welche die Reagens- und/oder Enzym-Lösung in ihren durchgehenden
Löchern
zurückhält.
-
Die erhaltene Platte kann nun für gewünschte Reaktionen,
wie z. B. DNA-Sequenzierungsreaktionen
oder ähnliche
genutzt werden.
-
Als in den Gefäßen durchgeführte Reaktionen
sind Sequenzierungsreaktionen, welche bei 37°C und unter Nutzung von DNA-Polymerase durchgeführt werden,
vorteilhaft aufgrund der Eigenschaft der Membran, die Reaktionslösung zurückzuhalten.
Diese Technik der vorliegenden Erfindung vereinfacht in extremer
Weise das Verfahren des ersten Einfüllens der Reagens- und/oder
Enzym-Lösung in
multiple Reaktionsräume.
-
Anstatt diese Technik zu benutzen,
kann jedoch die Reagens- und/oder Enzym-Lösung
auch einzeln eingefüllt
werden.
-
Die Zielsubstanzen, die durch das
Verfahren der vorliegenden Erfindung zu elektrophoretischen Kapillaren überführt wurden,
können
mittels herkömmlicher
Methoden aufgetrennt und detektiert werden. Als eine solche herkömmliche
Methode kann die auf DNA-Kapillarelektrophorese basierende DNA-Sequenzierungstechnik
erwähnt
werden. Als ein für
die DNA-Kapillarelektrophorese
genutztes DNA-Auftrennungssystem können beispielsweise die in
einer gitterartigen Anordnung bereitgestellten Kapillarbahnen (31)
verwendet werden, in welchen die Kapillarbahnen regelmäßig dreidimensional
(beispielsweise wie parallele Säulen)
angeordnet sind, wie in 7 gezeigt
wird. Die gitterartige Anordnung der Kapillaren kann der Anordnung
der durchgehenden Löcher
(33) der mit vielen durchgehenden Löchern versehenen Platte (32)
der vorliegenden Erfindung entsprechen, so dass jede Kapillare korrekt
in das jeweils entsprechende durchgehende Loch (33) der
mit vielen durchgehenden Löchern
versehenen Platte (32) eingeführt werden sollte.
-
Die (nicht gezeigte) Membran, welche
an der unteren Oberfläche
der mit den Kapillaren versehenen Multi-durchgehendes Loch-Platte
(32) angebracht ist, wird mit der oberen Oberfläche eines
in einem kathodischen elektrophoretischen Bad (34) enthaltenen
Puffers in Kontakt gebracht. Zwischen dem kathodischen elektrophoretischen
Bad (34) und einem anodischen elektrophoretischen Bad (35),
in welches das andere Ende jeder Kapillare eintgetaucht wird, wird
mittels einer Spannungsquelle (36) ein Potential angelegt.
Auf diese Weise werden alle in der Multi-durchgehendes Loch-Platte
(32) enthaltenen Zielsubstanzen elektrophoretisch in die
Kapillaren injiziert. Daraufhin werden die Zielsubstanzen elektrophoretisch
aufgetrennt und die abgetrennten Fragmente mittels eines Detektors
(37) detektiert. Der Detektor wird in Abhängigkeit
der Art des an den Fragmenten angelagerten Markers ausgewählt. Beispielsweise
wird ein Fluoreszenzdetektor verwendet, wenn es sich bei dem Marker
um einen Fluoreszenzmarker handelt, und ein Bildanalysegerät kann für einen
RI-Marker verwendet werden.
-
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann
ein Verfahren zur Verfügung
gestellt werden, welches in der Lage ist, Reaktionslösungen in
eine große
Anzahl von Bohrungen in kurzer Zeit einfach einzufüllen.
-
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann
auch ein Verfahren zum einfachen Entfernen von nicht reagierten
niedermolekularen Marker-Substanzen und ähnlichem in kurzer Zeit aus
einer Vielzahl von DNA-Sequenzierungsproben, die Marker-Substanzen
und ähnliches
enthalten, zur Verfügung
gestellt werden.
-
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann
auch ein Verfahren zur Verfügung
gestellt werden, welches fähig
ist, eine großen
Anzahl von DNA-Sequenzierungsproben
in kurzer Zeit zu elektrophoretischen Kapillaren einfach zu überführen.
-
Des weiteren kann, entsprechend der
vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum einfachen Entfernen von
nicht reagierten Marker-Substanzen und ähnlichem in kurzer Zeit aus
einer Vielzahl von DNA-Sequenzierungsproben, die die Marker-Substanzen
und ähnliches
enthalten, und welches in der Lage ist, eine große Anzahl von DNA-Sequenzierungsproben
in kurzer Zeit zu elektrophoretischen Kapillaren einfach zu überführen, zur
Verfügung
gestellt werden.