專利名稱：濃縮和純化核酸的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種分離核酸的方法。更詳細地，本發(fā)明涉及一種利用電泳分離靶核酸的方法。
背景技術：
由于近來對人類基因組的解讀，生命過程和基因之間的不同關系已經被分析。因此，醫(yī)學重點從病理學轉移到病因學，從醫(yī)學治療轉移到預防。因此，基因檢測技術成為了重要基礎。
基因檢測可以被用于在常規(guī)臨床檢查中很難完成的檢測，例如，對培養(yǎng)困難的病原微生物的鑒定，在用抗生素進行治療時或在感染早期檢測病原微生物，在懷疑存在抗體轉移的情況下檢測抗原，調查病原微生物傳染源，個人識別例如血統(tǒng)診斷，白血病和實體瘤的疾病類型的基因診斷，和遺傳疾病的診斷。需要長時間培養(yǎng)的細菌可以有效地通過基因檢測被發(fā)現，因為基因檢測相對于培養(yǎng)細菌的方法而言所耗費的時間更短。此外，因為DNA的穩(wěn)定依賴于良好的保藏條件，老樣品，例如冷凍的活組織檢測樣品或骨也能被檢測。
基因檢測吸引了公眾的注意力，因為它能擴展對最近增加的性傳播疾病的檢測的幾率。
眾所周知，常規(guī)的核酸純化和濃縮的方法，包括使用苯酚、氯仿或乙醇的純化方法，使用吸附核酸的柱子或過濾器的純化方法，和使用磁性二氧化硅珠的純化方法。
此外，還有眾所周知的從平板狀凝膠電泳中回收核酸的常規(guī)方法，如同在日本實用新型公開平5-88296中所描述的那樣，其中核酸在備好的凝膠上電泳，一回收裝置被移到含有靶核酸的凝膠部分，然后靶核酸被進一步電泳回收。
此外，有如日本特許公開平8-327595中所述那樣的眾所周知的常規(guī)方法，其中核酸在平板狀凝膠中電泳以分離靶核酸，一段回收片(chip)插入到凝膠中靠近靶核酸帶以回收靶核酸。
關于常規(guī)的核酸純化和濃縮方法，使用苯酚、氯仿或乙醇的純化方法僅可以在有限的環(huán)境下利用，因為這需要要求高級化學設備的有效藥物。進一步地，很難使該純化方法自動化，因為這需要有難度的操作和高速的離心步驟。也很難獲得高精度。
應用柱子或過濾器來吸附核酸的純化方法通過流動溶液而進行。因此，當一個樣品包括許多雜質如垃圾時，柱子或過濾器往往被堵塞導致純化效率降低。此外，很難使該方法自動化，因為它要求離心或吸出的步驟。
應用磁性二氧化硅珠的回收方法很難得到核酸的高回收，因為不能被磁體回收或從磁性材料上落下的二氧化硅珠可能會保留在樣品中。
常規(guī)的從平板狀電泳凝膠回收核酸的方法要求平板狀電泳凝膠和對包含靶核酸的凝膠部分處理之前核酸在平板狀電泳凝膠中的電泳。
用于電泳的凝膠抗震蕩的能力很弱，且根據其形成過程可能發(fā)生特征上的改變。因此，一般來說，靶核酸在電泳凝膠中的位置在電泳后通過紫外線進行分析，隨后含有高濃度靶核酸的凝膠部分被處理。
因此，應用該方法的基因檢測的每一個檢測都需要花費很長的時間。如果用于電泳的凝膠很大，由于凝膠的不均衡導致的核酸帶印跡增大，因此減少了核酸的回收。此外，該大凝膠需要強的電力用于電泳。
發(fā)明概述作為解決上述問題的各種實驗的結果，發(fā)現了一種如下方法，即在樣品中添加表面活性劑以吸附存在于樣品中的雜質，從而使得雜質的移動不同于核酸的移動，并將雜質從核酸分離開。
此外，除了核酸外的雜質經陽離子表面活性劑和非離子型表面活性劑而帶電，并被置于電場中，其中核酸從含有雜質的樣品中分離和純化以被濃縮或很容易被濃縮。
圖1在表面活性劑存在的條件下，利用電泳濃縮核酸的模擬圖。樣品含有核酸1和雜質2。表面活性劑被加入到樣品中。非離子型表面活性劑3和陽離子表面活性劑4被用做表面活性劑。與樣品混合的表面活性劑吸附雜質2。被陽離子表面活性劑4吸附的雜質2帶正電，從而與很少或不被表面活性劑吸附的核酸1分離開。相應地，雜質2能被容易地從樣品中除去以濃縮核酸1。
下面，將解釋一個濃縮核酸的方法。在該方法中，進行兩次電泳以確保對核酸的濃縮。樣品中過量的離子在第一次電泳中被除去，樣品中的核酸在第二次電泳中被濃縮。首先，100μL的1％Triton(注冊商標)X-100，用為非離子表面活性劑被添加到含有核酸的樣品中并混合，然后在96℃加熱10分鐘。然后，100μL的0.2％DPC，用做陽離子表面活性劑被添加到樣品中?；蛘?，非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑兩者可以在加熱處理前同時加入。即使核酸存在于大腸菌或類似菌的原核細胞中，細胞壁被添加到樣品中用于預處理的表面活性劑所破壞。相應地，大腸菌或類似菌的培養(yǎng)液可以被用做樣品，從而幫助對樣品預處理的操作。如前述進行預處理，施加100V的直流電壓進行電泳10分鐘，從而從樣品中移走過量的離子。隨后，施加125V-150V的直流電壓進行電泳120分鐘從而在正極回收到核酸。
以下將解釋用于樣品電泳的電泳槽的結構。對于第一次電泳，圖2表示用于第一次電泳的電泳槽5的結構。電泳槽5中有一樣品槽6和將電泳槽5區(qū)分為正極側部分和負極側部分的隔壁9。樣品槽6貫穿隔壁9，且其一側向正極凸出，一側向負極凸出。樣品槽6兩端開口，且開口部分用凝膠8封閉。在樣品槽6中產生了電位差以對核酸和被表面活性劑吸附的雜質進行電泳。非離子表面活性劑和陽離子表面活性劑兩者都被添加到樣品中，并加熱樣品。然后，樣品被注入到樣品槽6中。在電極間使用100V的電壓以進行電泳10分鐘。相應地，過量的離子從樣品中除去。除去過量的離子后，核酸通過第二次電泳而濃縮。
第二次電泳說明含有在第一次電泳過程中被注入的樣品的樣品槽6被連接到一個回收槽并被放置于一電泳槽中進行第二次電泳。圖3表示用于第二次電泳的電泳槽5的結構。電泳槽5中有樣品槽6，回收槽7和將電泳槽5區(qū)分為正極側部分和負極側部分的隔壁9。樣品槽6貫穿隔壁9，且向負極側凸出?；厥詹?插入隔壁9并向正極側凸出。樣品槽6和回收槽7在隔壁9處穿過凝膠8而相互連接起來。樣品槽6兩端開口，且開口部分分別由凝膠8封閉。回收槽7兩端開口。位于負極側的回收槽7的一端由凝膠8封閉，位于正極側的回收槽7的一端用超濾膜11封閉。在如上述所構成的電泳槽，用120V的電壓穿過電極進行電泳120分鐘。
通過在電泳槽中進行的第二次電泳，除去過量離子后的樣品除核酸以外的部分被電泳，其中核酸可以被有效地回收到回收槽7中。在回收槽7的正極側所提供的超濾膜11阻止核酸從回收槽7漏出。相應地，核酸的回收效率能提高。如果樣品的狀態(tài)適當，可以只進行第二次電泳而不進行第一次電泳。預處理過的樣品被注入到連接在回收槽7上的樣品槽6中進行電泳，其中核酸可以被很容易地濃縮。存在于樣品中的過量離子能通過超濾膜，從而不影響核酸的回收。
也就是說，根據本發(fā)明，一種利用電泳來濃縮和純化核酸的方法的特征在于樣品被放置于一電場中以在調節(jié)了存在于含有核酸的樣品中的雜質的荷電量后濃縮和純化核酸。進一步地，根據本發(fā)明，一種利用電泳來濃縮和純化核酸的方法的特征在于在含有核酸的樣品中添加了陽離子表面活性劑來調節(jié)樣品中的雜質的荷電量，然后該樣品被置于一電場中以利用電泳來濃縮和純化核酸。陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑被添加到含有核酸的樣品中以調節(jié)存在于樣品中的雜質的荷電量，然后，該樣品被置于一電場中以利用電泳濃縮和純化核酸。樣品中除核酸外的其它物質的電荷通過其吸附到陽離子表面活性劑上進行調節(jié)，且這些物質對陽離子表面活性劑的吸附通過調節(jié)添加的非離子表面活性劑的量來調節(jié)。
根據本發(fā)明，用于濃縮和純化核酸的裝置含有添加到樣品中的陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑，其中的樣品被電泳以在正極側濃縮和純化核酸。進一步地，該裝置含有一容器，其側壁由絕緣體形成。在容器中含有一用于阻止擴散的導電分離體，從而將容器內部劃分為樣品注入室和核酸回收室。該容器的每端通過緩沖槽分別連接到電極上。
或者，也可以使用以下的方法。含有核酸的樣品與由一種材料形成的分離介質接觸，在該材料中，具有不同分子量的物質表現出不同遷移率，加上電壓以將核酸與其他物質分離。然后，通過分離介質的核酸被一過濾器回收。該過濾器具有通過核酸的小孔，該小孔比靶核酸要小。
例如，用于電泳的分離介質的一端配有用緩沖液填充的樣品供給部分，在另一端配有用緩沖液填充的取樣部分。通過對樣品供給部分和取樣部分施加電壓，樣品在分離介質中電泳遷移。由于各核酸的不同分子量，樣品中的核酸在分離介質中以不同的速度遷移，從而導致具有不同分子量的核酸需要不同的時間來通過分離介質并被洗脫到取樣部分中?？紤]到這樣的情形，在靶核酸被洗脫到取樣部分結束后立刻停止電泳，以減少靶核酸以外的組分。取樣部分的緩沖液可以根據靶核酸洗脫進取樣部分的時間進行更換，以從取樣部分僅取樣靶核酸。靶核酸的濃度依賴于取樣部分中的緩沖液的量。
這樣，上述操作可以很容易的自動化操作，因為它不要求離心或抽吸操作。核酸可以立刻從樣品中大量分離出來。通過減少含有靶核酸的洗脫溶液，溶液被濃縮以增加靶核酸在樣品中的濃度。進一步地，被純化以易于加工的這樣的核酸在電泳后被立即取樣，從而由當前步驟平穩(wěn)地過渡到下一步驟。
相比較于其它方法而言，本發(fā)明方法可以獲得更高的回收率和更高精度的靶，且不需要昂貴的試劑或昂貴的裝置，從而降低了運行成本和操作成本。在這一點上，根據本發(fā)明的利用電泳來濃縮和純化核酸的方法，含有核酸的樣品中存在的雜質與一種分離介質接觸，在該介質中具有不同分子量的被電泳的核酸根據分子量的差異以不同的遷移率遷移，然后，小于靶核酸的核酸穿過具有在遷移方向上減小的截面積的過濾器，而靶核酸由過濾器回收，從而從樣品中分離出靶核酸。該方法可以在不進行離心和抽吸操作的情形下進行，并可以使用一個簡單的裝置來分離和濃縮核酸。進一步地，這樣的簡單結構可以很容易地實現自動化。進一步地，可以立刻得到大量樣品?？梢詼p少含有靶核酸的洗脫溶液以濃縮和增加樣品中靶核酸的濃度。分離和濃縮的運行成本以及操作時間都被降低了。此外，用于鑒定最初不存在的外源基因的檢測可以很容易地進行。


圖1是在表面活性劑存在的條件下，利用電泳濃縮核酸的模式圖。
圖2是用于第一次電泳的電泳槽的圖示。
圖3是用于第二次電泳的電泳槽的圖示。
圖4是第一電泳槽的圖示。
圖5是第二電泳槽的圖示。
圖6是取樣單元的透視圖。
圖7是取樣單元的平面圖。
圖8是取樣單元的側面圖。
圖9是取樣單元的側面截面圖。
圖10是連接部的透視圖。
圖11是連接部的側面截面圖。
圖12是過濾部的側面截面圖。
圖13是分離單元的裝配側面圖。
圖14圖解的是被回收溶液的紫外線光譜。
圖15是核酸濃縮單元一部分剖面透視圖。
圖16是核酸濃縮單元的平面圖。
圖17是核酸濃縮單元的側面圖。
圖18圖解的是靶核酸的濃縮過程。
圖19是濃縮單元的開封過程的圖示。
圖20是濃縮單元的側面截面圖。
本發(fā)明的最佳實施方式以下給出對本發(fā)明的實施方式的說明。首先，將描述用于電泳的電泳槽。圖4圖解的是一個第一電泳槽21。電泳槽21被隔壁24和25分為陰極側槽22和正極側槽23。隔壁24和25位于電泳槽21的中央，取樣單元26附著于隔壁24和25上。取樣單元26的一端凸出到負極側槽中，另一端凸出到正極側槽23中。取樣單元26的正極側及負極側部分填充有凝膠，其側表面有一注入孔，通過該孔樣品被注入到樣品單元中。電泳時，用一個塞子注入將孔關閉。負極插入到負極側槽22中，正極插入到正極側槽23中，以對電泳槽21施加電壓。
以下描述了另一電泳槽。圖5圖解了一個第二電泳槽21。第二電泳槽21被隔壁24和25分為陰極側槽22和正極側槽23。隔壁24和25位于電泳槽21的中央，分離單元32附著于隔壁24和25上。分離單位32的一端凸出到負極側槽22中，其另一端凸出到正極側槽23中。負極插入到負極側槽22中，正極插入到正極側槽23中，以對電泳槽21施加電壓。分離單元包括3個單元，即取樣單元26、連接部33和過濾部34，它們相互連接在一起。O型環(huán)位于取樣單元26與連接部33之間以及連接部33與過濾部34之間，以確保它們的連接并防止緩沖液流出來。取樣單元26的負極一側部分填充凝膠，連接部33的正極一側部分也填充凝膠。一超濾膜附著于過濾部34。
核酸在這樣的電泳槽中被濃縮。首先，對于第一次電泳，一種溶解樣品通過注入孔被注入，然后將該孔關閉。然后，取樣單元26被安置在電泳槽21中使得取樣單元26的上表面稍從溶液上凸出。隨后，施加100V的直流電壓進行20分鐘的電泳，從而從樣品中除去過量的離子。緩沖液由1xTAE溶液、40mM Tris、40mM冰醋酸和1mM EDTA來制備，其pH被調節(jié)到8.0。
從第一電泳槽21除去過量的離子后，連接部33和過濾部34被連接到取樣單元26。O型環(huán)位于每一連接處以防止溶液流出來。以6∶4比例混合100％乙醇和1xTAE所制備的溶液被添加到連接部33中，TE-1(10mM Tris-HCl，0.1mM EDTA，pH 8.0)被添加到取樣單元26中。
接下來描述取樣單元26、連接部33和過濾部34的結構。首先描述取樣單元26的結構。圖6是取樣單元的透視圖，圖7是取樣單元的平面圖，圖8是取樣單元的側面圖，圖9是取樣單元的側面截面圖。取樣單元包括一個用于容納凝膠的容器。該容器是用Microcon(注冊商標)YM-3離心容器單元(Millipore)加工的，這樣超濾膜被從其上移走，并在其中開有一5mm直徑的孔?；蛘?，任何單元都可以用做取樣單元26，只要它具有相同的功能。
取樣單元26包括一圓柱體41和一臺座43。圓柱體41連接到臺座43上，其中有一注入孔42用于注入樣品。臺座43被做成梯狀柱體，且一垂直的孔44穿透臺座43。凝膠48被置于圓柱體41中。凝膠48有幾個毫米的厚度從而填充圓柱體41的開口。相應地，樣品通過注入孔42被提供到凝膠48內。
以下將解釋連接部33。圖10是連接部的透視圖，圖11是連接部的側面截面視圖。與取樣單元26相似，Millipore的離心過濾單元被加工使得超過濾膜被移走，且單元中開有5mm直徑的孔，從而構成了連接部33。連接部33包含一圓柱體41和一臺座43。圓柱體41連接于臺座43。臺座43被做成梯狀柱體，一垂直的孔44穿透臺座43。具有幾個毫米的厚度的凝膠48被置于圓柱體41中。在圓柱體41中，凝膠48被置于臺座43的上表面內以防止液體從取樣單元26中流出或流向過濾部34。
以下解釋過濾部34。圖12是過濾部的側面截面圖。過濾部34也通過加工Millipore的離心過濾單元構成。過濾部34包括一圓柱體41和一臺座43。圓柱體41被連接到臺座43上。該圓柱體41較取樣單元26的圓柱體和連接部33的圓柱體41短約5mm。臺座43被做成梯狀柱體，一垂直孔44穿透臺座43。在圓柱體41中，超濾膜49被置于臺座43的上表面內以防止核酸流出，從而確保核酸的濃縮。
接下來，解釋核酸濃縮操作的實施方式。樣品是大腸菌培養(yǎng)液，進行第一次和第二次電泳以濃縮核酸?；厥盏暮怂岬臐舛韧ㄟ^吸光率測量法測定。100μL的大腸菌(Escherichia coli DH5α)的培養(yǎng)液被用做樣品。100μL的1％Triton(注冊商標)X-100被添加到樣品中，且在96℃條件下加熱10分鐘。隨后，100μL的0.2％DPC被添加到其中，從而制備用于電泳的樣品。0.5xTAE用做電泳緩沖液。瓊脂糖溶解在1xTAE中。此外，該1xTAE溶液從40mM Tris，40mM冰醋酸和1mM EDTA制備，其pH被調節(jié)到8.0.
連接部33被豎起來以使圓柱體41的開口翻轉向上，1％瓊脂糖凝膠(SeaKem Gold agarose購自TaKaRa)通過該開口被添加到圓柱體41中使凝膠有幾個毫米的厚度，然后使凝膠變硬。與連接部33相似，取樣單元26被豎起來以使圓柱體41的開口向上，1％瓊脂糖凝膠(SeaKem Gold agarose購自TaKaRa)通過該開口被添加到圓柱體41中使得凝膠具有幾個毫米的厚度。凝膠變硬后，取樣單元26被倒置且凝膠從注入孔42被添加到圓柱體41的開口中。HU-6(AR BROWN制造)用做電泳槽，MPSU-200(AR BROWN制造)用做電源。
制備用于電泳的樣品通過注入孔42加入到取樣單元26中，然后將孔關閉。電泳槽被封固(putty)分為負極側部分和正極側部分，0.5xTAE被加入到槽的兩側部分。取樣單元26被放置于封固處以使取樣單元26的上表面比緩沖液高。隨后，施加100V的直流電壓并進行第一次電泳20分鐘。
第一次電泳完成后，連接部33和過濾部34被連接到取樣單元26上，以構建分離單元，并進行第二次電泳。
以下將給出對第二次電泳的操作的具體實施方式
。以6∶4的比例混合100％乙醇和1xTAE所得溶液被加入連接部33中。TE-1(10mMTris-HCl，0.1mM EDTA，pH8.0)被添加入取樣單元26中。
接下來，連接部33和過濾部34連接到取樣單元26上以裝配分離單元。圖13是分離單元裝配結構側面圖。分離單元從朝向同一方向的取樣單元26、連接部33和過濾部34裝配而來。O型環(huán)51被置于連接部33和過濾部34之間，以及連接部33和過濾部34之間，以防止溶液從分離單元中流出。
電泳槽被封固分為負極側部分和正極側部分，0.5xTAE被加入到槽的兩側。放入裝配的分離單元以使得取樣單元26被置于封固的負極側，過濾部34被置于封固的正極側。隨后，施加100V的直流電壓并進行第二次電泳240分鐘。
接下來，核酸溶液在過濾部34回收，其吸光率通過紫外線光譜測定以計算出回收核酸的濃度。圖14圖解的是回收溶液的紫外線光譜。計算出的核酸濃度為32.3ng/μL(6.7×106個拷貝/μL)。核酸的濃度如此計算，在260nm(A260)處的吸光率乘以核酸固有的系數，乘以比色皿的光程長度(mm)，再除以10。
回收的核酸的純度通過紫外線光譜計算。計算出來的回收核酸的純度為1.91。純度用260nm(A260)處的吸光率除以280nm(A280)處的吸光率來計算。當樣品是純度為100％的DNA時，計算值約為1.8。當樣品是純度為100％的RNA時，計算值約為2.0?；旌显谑軠y材料中的蛋白質和苯酚的量用A280的值來反應。當吸光率低于1.5時，可能混入了低分子物質，例如蛋白質。
根據本發(fā)明的利用電泳來濃縮和純化核酸的方法，含有核酸的樣品中的雜質的荷電量被調節(jié)，然后樣品被置于電場中進行電泳以濃縮和純化核酸。作為該方法的一個結果，電泳時核酸的遷移不同于雜質的遷移，這樣可以有效地分離出核酸。雜質和核酸間的遷移差異可以通過荷電量的調節(jié)來調節(jié)，從而可以很容易的控制遷移。無需使用離心分離機或類似裝置，從而用于濃縮核酸的裝置可以很緊湊。
根據利用電泳來濃縮和純化核酸的方法，陽離子表面活性劑被加入到含有核酸的樣品中，以調節(jié)存在于樣品中的雜質的荷電量，然后，該樣品被放置于電場中進行電泳以濃縮和純化核酸。歸因于陽離子表面活性劑，該方法的操作很容易，且操作的安全性可以很容易地得到保證。通過增加對雜質的吸附，雜質和核酸間的遷移差異變大以有效地分離到核酸。雜質與核酸呈相反的方向遷移以防雜質降低核酸的純度，從而可以容易地純化核酸。
根據本發(fā)明的利用電泳來濃縮和純化核酸的方法，陽離子表面活性劑和非離子型表面活性劑被添加到含有核酸的樣品中，以調節(jié)存在于樣品中的雜質的荷電量，然后該樣品被放置于電場中進行電泳以濃縮和純化核酸。相應地，陽離子表面活性劑的吸附可以通過調節(jié)陽離子表面活性劑與非離子型表面活性劑兩者間的比例來進行，從而可以容易地調節(jié)被電泳的雜質的遷移。非離子型表面活性劑吸附核酸從而防止陽離子表面活性劑吸附核酸。
核酸以外的其它物質的荷電量通過其吸附到陽離子表面活性劑來進行調節(jié)，這種吸附則通過添加的非離子型表面活性劑的量來進行調節(jié)。相應地，雜質吸附到陽離子表面活性劑上的比例及非離子型表面活性劑可以容易地被控制。此外，雜質的荷電量可以通過簡單的操作進行調節(jié)。非離子型表面活性劑吸附到核酸上以防止陽離子表面活性劑吸附核酸。
在裝置中，陽離子表面活性劑和非離子型表面活性劑被添加到樣品中，然后該樣品被電泳以在正極側濃縮和純化核酸。相應地，該裝置可以被簡化來純化樣品中的核酸并調控核酸的遷移，從而在保證安全性的同時自身很緊湊。
利用電泳濃縮和純化核酸的裝置包括一容器，該容器的側壁由絕緣體形成。該容器被用于防止擴散的導電性分離介質分為樣品注入室和核酸回收室。該容器的兩端通過緩沖液槽被分別連接到兩個電極。因此，用于濃縮和純化的裝置可以簡便地構成從而降低其生產成本。此外，該裝置容易控制并具有高度的安全性。
接下來，以下將參照附圖描述本發(fā)明的第二實施方案。
圖15是核酸濃縮單元一部分剖面透視圖，圖16是該單元的平面圖，圖17是該單元的側面圖。以下將描述圖15-17所示的核酸濃縮單元。
位于t-DNA檢測器中的濃縮單元101分離并濃縮靶核酸。濃縮單元101包括注入室102，由分離介質形成的分離室108，和取樣室103。含有靶核酸的樣品通過注口109注入到注入室，對注入室102和取樣室103施加電壓以使核酸遷移進入取樣室103中。已經通過分離室108的靶核酸流入到取樣室103中，并通過注口110從取樣室103中取樣。生物樣品，例如血液、尿、痰液或類似物，飲料或食物可以用做樣品被注入到注入室102中。另外，基因組或質粒也能被注入。
以下將詳述濃縮單元101中的每一部分的結構。注入室102被連接到分離室108的一端，取樣室103被連接到分離室108的另一端。電極105被置于注入室中，且電極106和107被置于取樣室103中。注入室102和取樣室103裝滿緩沖液用于電泳。取樣室103中的電極106被置于面對注入室102中的電極，取樣室103中的電極107被置于取樣室103的底部。過濾器104被置于取樣室103中以將取樣室103分為分離室108和包括電極106的室。過濾器104允許小于靶核酸的物質通過，阻止不小于靶核酸的物質通過。過濾器104上有很多濾孔，它們具有例如阻止與靶核酸互相作用和阻止靶核酸通過這樣的特性。
過濾器104被制成具有一底部開口和一側面開口的四角錐形。錐體的底部開口朝向分離室108。錐體的側面開口是一向上開口的水平面。相應地，過濾器104朝向分離室108的部分中的靶核酸可以通過注口110取樣。隨著靶核酸利用電泳向電極106遷移，靶核酸在過濾器104朝向電極106的部分中濃縮。
接下來，將根據圖18解釋通過濃縮單元對靶核酸的濃縮過程。圖18是靶核酸的濃縮過程的示意圖。首先，圖18(a)表示樣品被注入到注入室102中的狀態(tài)。為在此更清楚地進行說明，我們假設樣品含有靶核酸112，大于靶核酸112(體積大或在分子量量上大)的核酸111，小于靶核酸的核酸113。
圖18(a)表示大核酸111、靶核酸112和小核酸113被混合的狀態(tài)。當電壓施加在電極105和106上時，大核酸111，靶核酸112和小核酸113被引入到分離室108中，且在分離室108中以不同的速度遷移，如圖18(b)所示。對于圖18所示的結構，瓊脂糖凝膠被用做分離介質填充分離室108，以使得小核酸113位于其它核酸之前。
在前的小核酸113通過分離室108到達取樣室103。然后，小核酸113穿過過濾器104并遷移到取樣室103中的電極106。隨后，靶核酸112通過分離室108到達取樣室103。因此，如圖18(c)所示，過濾器104阻止靶核酸112進一步向電極106遷移。因為過濾器104被作成錐形，其底部開口朝向分離室108，其側面開口向上，靶核酸112在過濾器104對著電極106的部分被濃縮。
在這種狀態(tài)下，停止通過電極105和106施加電壓，電壓通過電極107和106施加，如圖18(d)所示。結果，電極106仍然捕獲比靶核酸小的雜質。當通過兩電極施加的電壓被停止時，核酸從過濾器上被釋放下來。這樣，在靶核酸112從過濾器釋放下來的過程中，防止了小的雜質和小核酸113的擴散，從而高精度濃縮靶核酸112。
然后，靶核酸112通過分離室108的時間被計算出來以確定從樣品注入到注入室102、從通過電極105和106到通過電極107和106的電壓的改變的設定時間，從而自動地進行靶核酸的分離和濃縮。
任何用于電泳的凝膠，例如瓊脂糖凝膠，可以被用做分離室108。也可以使用用作柱填充物的分離介質。例如，用于凝膠過濾的載體，如可使用Sephadex(注冊商標)(Pharmacia)。還值得考慮的是用于電泳的凝膠與柱填充物在分離部108被結合起來并對之進行調節(jié)以使得靶核酸最先流出來。
下面，將對根據圖19和圖20的濃縮單元的另一結構進行解釋。圖19是濃縮單元的開封過程的示意圖，圖20是濃縮單元的側面截面圖。濃縮單元被插入到一檢測裝置中以分離和濃縮靶核酸。
濃縮單元116的上表面貼著膜117a和117b，電極105和106在濃縮單元116的側面露出。電極107在其底面露出。電極105被連接到注入室，且電極106和107被連接到取樣室。濃縮單元116中有分離室108，注入室和取樣室填充有電泳緩沖液。取樣室被過濾器分開。
在這種狀態(tài)下，濃縮單元116被密封且電壓可以從外部施加于其上。相應地，濃縮單元可以容易的進行操作。當樣品被注入到濃縮單元116中以對靶核酸取樣時，膜117a和117b如圖19所示被撕破，且樣品被注入以對靶核酸取樣。因為膜117a和117b被粘貼在濃縮單元的上表面上，在撕破膜117時沒有對分離室108施加任何大的沖擊，從而可以穩(wěn)定地進行濃縮和分離。
工業(yè)實用性如上述，本發(fā)明的方法簡化了對核酸進行濃縮和純化的操作，且根據本發(fā)明的用于核酸的濃縮和純化的裝置在結構上很簡單，因此可用于自動檢測裝置以濃縮和檢測核酸。
權利要求
1.一種進行電泳以濃縮和純化核酸的裝置，其特征在于具有由絕緣體形成的側壁的一容器被一防止擴散的導電分離介質分為樣品注入室和核酸回收室，且該容器的兩端通過各自的緩沖液槽分別連接到兩個電極上。
全文摘要
在利用電泳對核酸進行濃縮和純化的方法中，陽離子表面活性劑被添加到含有核酸的樣品中以調節(jié)樣品中的雜質的荷電量，然后樣品被置于電場中進行電泳以濃縮和純化核酸。陽離子表面活性劑(4)吸附除核酸外的物質來調節(jié)該物質的荷電量，陽離子表面活性劑的吸附通過添加非離子型表面活性劑的量進行調節(jié)?；蛘?，核酸與分離介質(108)接觸，然后通過過濾器(104)進行回收，該過濾器的橫截面積在遷移方向上減少。
文檔編號C07H1/00GK1990498SQ200610141539
公開日2007年7月4日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權日2002年11月28日
發(fā)明者平井光春, 村上淳, 橋口智史, 豬瀨健 申請人:愛科來株式會社