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DNA自動検査装置Genelyzer(TM)の開発

2003年6月20日

DNA自動検査装置Genelyzer(TM)
 
DNA自動検査装置Genelyzer(TM)

 株式会社東芝は、当社独自の電流検出方式に基づくDNA自動検査装置GenelyzerTMを開発しました。本装置は、従来のDNA検査装置に比べ、操作性の向上と、大幅なシステムの小型化を実現し、大学や検査センターなど特殊な施設に限定されていた遺伝子解析を身近な医療現場で実現することを可能とします。
 当社は、米国メリーランド大学ヒトウイルス研究所(IHV)をはじめ、今後複数の研究機関と連携しながら、本装置を用いた各種テストを実施していきます。これらのテストを通じて電流検出方式の普及を図り、遺伝子解析のプラットフォーム化を目指すとともに、今後の事業化に向けた取組みを進めていきます。
 なお今般の開発は、NEDO*1の平成14年度補正予算「産学官連携型産業技術実用化開発補助事業」の一環として実施しています。

 DNAチップによる遺伝子解析は、血液からの(1)DNA抽出、(2)増幅*2、(3)ハイブリダイゼーション反応*3、(4)検出、(5)判定という一連の操作を必要とします。通常は各々の工程を別々の装置で行うため、煩雑な手作業が多い、装置コストが高い、解析に要する時間が長い、信頼性も不充分と言った問題がありました。そのために、現状では大学などの研究用途か、検査センターでの特殊検査にその使用が限定されています。また、これまでに、DNAの自動検査装置としては、幾つかのものが開発されていますが、いずれもDNAの検出に蛍光方式*4を用いているために、装置はきわめて大型で、一般の臨床現場での用途としての普及には不向きでした。今後種々の用途で幅広く遺伝子解析が普及するためには、操作性が良くかつ小型の検査装置の開発が不可欠と考えられています。
 当社が基本特許を有しているDNAの電流検出方式は、検出に光学系を必要としないため、検出部の装置構成がきわめて簡素になり小型化が容易です。今回開発した自動検査装置GenelyzerTMは、ハイブリダイゼーション以降の操作を自動化したもので、電流検出方式の長所を生かすことにより、縦50cm・横45cm・高さ23cmと大幅な小型化を実現するとともに、1時間以内でのSNPs*5解析を実現しました。また、精度の高さに関しても、これまでに倫理審査委員会*6の許可を得た約200検体についてSNP解析を行い、全てシーケンス*7の結果と一致することを確認しています。

 当社は、更にDNA抽出及び増幅という前工程も含めた、全自動検査装置の開発も進めていきます。血液や口腔粘膜、毛根等をセットするだけで後は自動的に遺伝子型判定までを行える、完全全自動でかつ持ち運び可能な小型DNA検査装置が実現すれば、医療診断や食品検査だけでなく、犯罪捜査など様々な現場での遺伝子解析が可能になるものと期待されます。

 本装置は6月23日より米国ワシントンD.C.にて開催されるBIO 2003*8 に出展されます。

*1: NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)
*2: 検査対象とするDNAの数を酵素により増やすこと。
*3: 相対するDNA同士が結合し、2重鎖(2重らせん構造)を形成する反応。DNA検査においては、DNAチップに固定されたDNA分子と相対する試料中のDNAとが結合する反応。
*4: 検体となるDNAに蛍光色素を化学結合させ、DNAチップに固定されたDNA分子と結合したDNAの色素をレーザを照射し測定する方式。
*5: ゲノム上の一ヶ所の塩基の違いをSNP(一塩基多型)という。この塩基の違いが、疾患の懸かりやすさや、薬の効き方に関する個人間の違いと関連していると考えられる。
*6: 東芝研究開発センター内に設置されている倫理審査委員会。文部科学省・厚生労働省・経済産業省による「ヒトゲノム遺伝子解析研究に関する倫理指針」に基づき運営されている。
*7: シーケンス法。DNAの塩基配列を解析するための最も一般的な手法。
*8: BIO 2003 Annual Convention

当社DNA検査技術(電流検出方式)

 DNAチップとは、ガラスやシリコンの基板上に、高密度にDNA分子を固定したもので、試料中のDNAと結合するか否かを調べることで、試料中に目的のDNAが存在するかを調べることができます。現在市販されているDNAチップの殆どは、レーザを照射し蛍光を測定する蛍光検出方式を採用しており、装置が大型で、チップも検査システムも高価格であるために、研究用途以外への普及を妨げる原因となっていました。
 当社が開発した電流検出方式は、操作が簡単、精度が高い、コストが安い、IT技術との融合が容易であるなどの利点があります。

 当社は、これまでにC型肝炎テーラーメイド医療用チップや、CYPs等*9の薬物動態*10に関わる遺伝子の多型*11解析用DNAチップを開発してきました。今後は、国内外の有力研究機関との共同研究によりDNAチップのコンテンツを充実させていきます。更に、これらの新しいコンテンツと、デバイス・システム技術を核にして、DNA検査システムのプラットフォームの確立と、テーラーメイド医療の実現に貢献していきます。

*9: CYPs(cytochrome P450)は薬物代謝に関わる代表的な酵素。
*10: 薬物動態とは体内に取り込まれた薬が、吸収、分布、代謝、排泄される一連のプロセスを指す。テーラーメイド医療の分野では特に薬物の代謝酵素や輸送タンパク質をコードしている遺伝子に関する研究が注目されている。
*11: 集団に1%以上の頻度で存在するDNA塩基配列の違いを遺伝子多型と呼ぶ。代表的なものとしてSNPが知られている。

本装置の主な仕様

   自動検査装置
   寸法: 45×23×50 cm (幅×高さ×奥行)
  重量: 17kg
  2カセット同時測定
  チップカセット
   寸法: 5×3 cm (縦×横)
  電極数: 40
  ディスポーサル・カセット方式


<ご参考>GenelyzerTMによる遺伝子解析


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