アレイ合成技術

NimbleGenマイクロアレイのDNAプローブの合成方法は、アレイ上で合成をする in situ 合成タイプです。光合成(ひかりごうせい)によりプローブを合成しますが、独自のマスクレスアレイ合成技術を採用していますので、短時間に高密度のマイクロアレイを作製することができます。この技術により1枚からカスタマイズされたアレイを提供でき、実験ごとにアレイをバージョンアップさせることも可能です。

NimbleGen マイクロアレイプローブ合成原理 

マスクレスアレイ合成技術では微小な鏡の傾きをコンピューター制御し、紫外光を光感受性保護基に当てます。この操作はコンピューターで制御している為、非常に簡単に任意のアレイを合成することができます。

例えばGC・・・の配列のプローブを合成するには、、、

A : G(グアニン)を合成したいDNAプローブ領域に紫外光を照射し、光感受性保護基をはずします。
B : 次にGを添加し、光感受性保護基をはずしたDNAプローブ末端にGを合成します。
C : 残余のGを洗い流した後、C(シトシン)を合成したいDNAプローブに紫外光を照射し、光感受性保護基をはずします。
D : 次にCを添加し、光感受性保護基をはずしたDNAプローブ末端にCを合成します。
E : 同様な処理を繰り返すことで、DNAプローブを合成します。 


▲図1 マイクロアレイ合成方法

コンピューターで制御される微小な鏡

鏡の大きさは十数ミクロン四方です。参考にスポットタイプのアレイ作製に用いられるマイクロスポッターピンを置いてみました。この大きさの違いを感じていただければと思います。


▲図2 マイクロスポッターピンとの大きさ比較

 

フレキシブルなアレイデザインを利用して作成したアレイでハイブリダイゼーションを行った例

図3の左上図はDNAプローブの大きさや間隔を変えてアレイを作成して、実際のサンプルをハイブリダイゼーションさせて得られた画像です。DNAプローブの大きさや間隔を自由に変更できることがわかります。右下図はコントロールDNAプローブ、1塩基ミスマッチ、2塩基ミスマッチ、3塩基ミスマッチの4種類のプローブをアレイ上に設計し、蛍光ラベルしたコントロールDNAをハイブリダイゼーションした画像です。蛍光強度の違いにより、写真のような濃淡のある画像が得られています。いずれもアレイの設計がフレキシブルであることを示しています。

▲図3 フレキシブルなアレイデザイン

 

アプリケーションごとに最適なプローブを設計

真核CGHアレイ解析、DNAメチレーションアレイ解析、ChIPアレイ解析、微生物ゲノム解析などのゲノム解析では領域毎に偏りのないデータを得るために一定のインターバルでDNAプローブを選択したタイリングアレイ*1を使用します。真核CGHアレイ解析では、プローブ間の間隔が狭いほどより高解像度なデータを得ることができます。一方で、DNAメチレーションアレイ解析やChIPアレイ解析ではプローブ間隔は100bpから200bpまでの様な狭い間隔で設定します。このため、1枚のマイクロアレイで解析できる範囲は使用するアレイフォーマットによって変動します。

発現解析の場合は遺伝子のコード領域内で特異性の高い配列からプローブを設計します。NimbleGenの遺伝子発現用アレイでは、1つの遺伝子に対して複数のプローブを設計しています。

*1:タイリングアレイ
既知のゲノム情報をもとに等間隔 (タイル状) に選んだ塩基配列を検出用プローブとして搭載したDNAマイクロアレイです。タイリングアレイを用いてゲノム解析を行うことで、異なるサンプル間でのゲノムDNA構造上の違いや新規なRNAの解析をする事が可能です。

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