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JP2727625B2 - Nucleic acid detection method - Google Patents
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JP2727625B2 - Nucleic acid detection method - Google Patents

Nucleic acid detection method

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JP2727625B2
JP2727625B2 JP3567089A JP3567089A JP2727625B2 JP 2727625 B2 JP2727625 B2 JP 2727625B2 JP 3567089 A JP3567089 A JP 3567089A JP 3567089 A JP3567089 A JP 3567089A JP 2727625 B2 JP2727625 B2 JP 2727625B2
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target dna
carrier
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、核酸の検出法に関する。さらに詳しく
は、目的DNAの検出を簡便に行うことができ、例えば生
体内に存在しうる病因性遺伝子の検出や遺伝子学的研究
等に有用な検出法に関する。
The present invention relates to a method for detecting a nucleic acid. More specifically, the present invention relates to a detection method that can easily detect a target DNA and is useful for, for example, detection of a pathogenic gene that may exist in a living body, genetic research, and the like.

(ロ)従来の技術 特定のDNAの検出のために、目的DNAと相補的な塩基配
列を有するオリゴヌクレオチドを利用し、これに蛍光物
質、放射性同位体、酵素等による標識化を行ったいわゆ
るオリゴヌクレオチドプローブを用いる方法が知られて
いる。
(B) Conventional technology For detection of a specific DNA, an oligonucleotide having a base sequence complementary to the target DNA is used and labeled with a fluorescent substance, a radioisotope, an enzyme, or the like. Methods using nucleotide probes are known.

かかる従来のDNAの検出法は、基本的に、検体や細胞
破砕液等のDNA含有試料をアルカリ処理や熱処理に付し
て目的DNAを一本鎖DNAに変性する工程、この一本鎖DNA
を、ナイロンやニトロセルロースメンブラン等の支持体
に固定化する工程、固定化された一本鎖DNAに上記した
オリゴヌクレオチドプローブを作用させてハイブリダイ
ゼーションを行う工程、及びハイブリダイゼーション後
のメンブランを洗浄した後、固定化DNAの標識部位の蛍
光強度、放射活性、酸素活性等に基づいてDNAを検出す
る工程から構成される。
Such a conventional DNA detection method basically comprises a step of subjecting a DNA-containing sample such as a specimen or a cell lysate to alkali treatment or heat treatment to denature the target DNA into single-stranded DNA.
Was immobilized on a support such as nylon or nitrocellulose membrane, the step of allowing the oligonucleotide probe described above to act on the immobilized single-stranded DNA to perform hybridization, and washing the hybridized membrane. Thereafter, the method comprises the steps of detecting DNA based on the fluorescence intensity, radioactivity, oxygen activity and the like of the labeling site of the immobilized DNA.

そして最近、微量の目的DNAの高感度検出手法とし
て、上記した固定化工程の前に、目的DNAの塩基配列の
一部と相補的な塩基配列を有する短鎖(通常10〜30ヌク
レオチド)のオリゴヌクレオチドからなるDNAプライマ
ーを結合させ、これにポリメラーゼの存在下でdATP、dG
TP、dCTP、dTTPのようなヌクレオチド試薬を作用させる
ことにより目的DNAを複製し、これを必要に応じて繰り
返すことで目的DNAを増幅し、増幅された目的DNAについ
て再び一本鎖に変性して上記検出操作に付す方法も提案
されており、いわゆるPCR(polymerase chain reactio
n)法によるDNA検出法として知られている。
Recently, as a highly sensitive detection method for a trace amount of target DNA, a short-chain (usually 10 to 30 nucleotides) oligo having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA before the immobilization step is used. A DNA primer consisting of nucleotides was bound, and dATP, dG
TP, dCTP, replicate the target DNA by acting nucleotide reagents such as dTTP, repeat this as necessary to amplify the target DNA, denature the amplified target DNA to single-stranded again A method for performing the above detection operation has also been proposed, which is called PCR (polymerase chain reactio).
It is known as a DNA detection method by the n) method.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、いずれにせよ上記従来の検出法におい
ては、支持体に一本鎖DNAを固定する際に、熱処理や紫
外線照射処理を行う必要があり、専用の装置が必要にな
ると共に、取扱いが煩雑で時間が掛かる不都合があっ
た。さらに、固定化後に、ハイブリダイゼーションが必
要になるため、固定化DNAを至適温度に保持する必要が
あり、上記と同様に専用の装置が必要であると共に、取
扱いが煩雑であった。
(C) Problems to be Solved by the Invention However, in any case, in the above-mentioned conventional detection method, heat treatment or ultraviolet irradiation treatment must be performed when single-stranded DNA is immobilized on a support, and a dedicated device is required. , And the handling is complicated and time-consuming. Furthermore, since hybridization is required after immobilization, it is necessary to maintain the immobilized DNA at an optimum temperature. As in the above case, a dedicated apparatus is required, and handling is complicated.

この発明は、かかる状況下なされたものであり、目的
DNAを簡便に検出でき、ことにバイブリダイゼーション
や従来のごとき支持体への固定化処理を行うことなくDN
A検出を行うことができる検出法を提供しようとするも
のである。
The present invention has been made under such circumstances,
DNA can be easily detected, and especially without the need for hybridization or conventional immobilization to a support.
It is intended to provide a detection method capable of performing A detection.

(ニ)課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、(a)目的DNAを一本鎖D
NAに変性する工程、(b)上記一本鎖DNAに、目的DNAの
塩基配列の一部と相補的な塩基配列を有する短鎖のオリ
ゴヌクレオチドからなりかつジスルフィド結合を介して
DNA固定用官能基を有してなるDNAプライマーを結合させ
る工程、(c)DNAプライマーが結合した一本鎖DNAに、
ポリメラーゼの存在下でヌクレオチド試薬を作用させる
ことによりDNA固定用官能基で修飾された目的DNAの複製
物を作製する工程、(d)複製された上記目的DNAを上
記DNA固定用官能基と反応して結合しうる官能基を有す
る水不溶性担体に水系媒体中で作用させて、該目的DNA
を水不溶性担体に固定する工程、(e)上記DNA固定水
不溶性担体に吸光性又は蛍光性のDNA染色剤を水系媒体
中で作用させて該DNAを染色する工程、(f)染色され
たDNAの吸光度又は蛍光強度に基づいて目的DNAを検出す
る工程、からなる核酸の検出法が提供される。
(D) Means for Solving the Problems Thus, according to the present invention, (a) the target DNA is a single-stranded D
Denaturing to NA, (b) the single-stranded DNA is composed of a short-chain oligonucleotide having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA, and via a disulfide bond
A step of binding a DNA primer having a functional group for DNA immobilization, (c) a single-stranded DNA to which the DNA primer has been bound,
A step of preparing a copy of the target DNA modified with the functional group for DNA immobilization by allowing a nucleotide reagent to act in the presence of a polymerase, (d) reacting the duplicated target DNA with the functional group for DNA immobilization The target DNA is allowed to act on a water-insoluble carrier having a functional group capable of binding
Is immobilized on a water-insoluble carrier, (e) a step in which a DNA-absorbing or fluorescent DNA stain is applied to the DNA-immobilized water-insoluble carrier in an aqueous medium to stain the DNA, (f) the stained DNA Detecting the target DNA based on the absorbance or the fluorescence intensity of the nucleic acid.

この発明は、DNA検出に際し、末端にジスルフィド結
合を介して固定用官能基を有するDNAプライマーを用い
て目的DNAを複製する点を第1の特徴とするものであ
る。そして、複製された固定用官能基含有DNAを水不溶
性の担体に固定した状態で染色を行い、この染色された
DNAの吸光度又は蛍光度に基づいて目的DNAの検出を行う
点を第2の特徴とするものである。
The first feature of the present invention is to replicate a target DNA using a DNA primer having a functional group for immobilization via a disulfide bond at the end when detecting DNA. Then, staining was performed with the replicated fixing functional group-containing DNA fixed to a water-insoluble carrier, and the stained
The second feature is that the target DNA is detected based on the absorbance or the fluorescence of the DNA.

(DNAプライマー) この発明で用いるDNAプライマーは、目的DNAの塩基配
列の一部を相補的な塩基配列を有する短鎖のオリゴヌク
レオチドに、ジスルフィド結合を介してDNA固定用官能
基を結合することにより作製することができる。
(DNA primer) The DNA primer used in the present invention is obtained by bonding a DNA-immobilizing functional group via a disulfide bond to a short-chain oligonucleotide having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA. Can be made.

ここで短鎖のオリゴヌクレオチドとしては、PCR法で
用いられるDNAプライマーと同程度の長さ、通常10〜30
ヌクレオチド程度のもの、用いるのが適している。
Here, as the short oligonucleotide, the same length as the DNA primer used in the PCR method, usually 10-30
Suitable are those of the order of nucleotides.

かかるオリゴヌクレオチドに上記DNA固定用官能基を
導入するに当り、まずジスルフィド基による化学修飾が
行われる。この化学修飾は、オリゴヌクレオチドに、ジ
スルフィド結合を有し両端に各々アミノ基を有するシス
タミンのようなジアミノ化合物を水系中で作用させるこ
とにより行なうことができる。ここで用いるジアミノ化
合物としては、下式(I): H2N−(CH2−S−S−(CH2−NH2……(I) (式中、m,nは各々1〜12の整数を示す) で現される化合物又はその塩を用いるのが適している。
In introducing the above DNA-immobilizing functional group into such an oligonucleotide, first, chemical modification with a disulfide group is performed. This chemical modification can be performed by allowing a diamino compound such as cystamine having a disulfide bond and having an amino group at each end to act on the oligonucleotide in an aqueous system. As the diamino compound used herein, the following formula (I): H 2 N— (CH 2 ) m —SS— (CH 2 ) n —NH 2 (wherein, m and n are each Or a salt thereof.

この化学修飾において、このジアミノ化合物残基がオ
リゴヌクレオチドに導入されるが、この導入位置は、オ
リゴヌクレオチドの5′末端か核酸塩基のいずれかに選
択できる。
In this chemical modification, the diamino compound residue is introduced into the oligonucleotide, and the introduction position can be selected either at the 5 'end of the oligonucleotide or at the nucleobase.

5′末端への導入は、通常、オリゴヌクレオチドにポ
リヌクレオチドキナーゼを水溶液中で作用させてその
5′末端の水酸基をリン酸基に変換し、次いで緩和な条
件下で、例えば、カルボジイミド系の縮合剤を用いて上
記リン酸基とジアミノ化合物を反応させる、いわゆるホ
スホロアミデート法により行うことができる(Chu.B.F.
etal,Nucl.Acids.Res.11(1983)6513)。かかる反応に
より、5′末端のリン酸基のOH基とジアミノ化合物の一
端のアミノ基との脱水縮合反応が生じて、下式のように
上記ジアミノ化合物残基がオリゴヌクレオチドに導入さ
れることとなる。
The introduction to the 5 'end is usually carried out by reacting the oligonucleotide with a polynucleotide kinase in an aqueous solution to convert the hydroxyl group at the 5' end into a phosphate group, and then under mild conditions, for example, carbodiimide-based condensation. The phosphoric acid group is reacted with a diamino compound using a solubilizing agent, so-called phosphoramidate method (Chu.BF
etal, Nucl. Acids. Res. 11 (1983) 6513). By such a reaction, a dehydration condensation reaction between the OH group of the phosphate group at the 5 ′ terminal and the amino group at one end of the diamino compound occurs, and the diamino compound residue is introduced into the oligonucleotide as shown in the following formula. Become.

一方、核酸塩基への導入は、よく知られたシトシンの
4位のアミノ基転位反応を利用することにより行うこと
ができる。かかる反応によりオリゴヌクレオチドの核酸
塩基におけるオキシ基とジアミノ化合物の一端のアミノ
基との脱水縮合反応が生じて例えば下式のようにジアミ
ノ化合物残基がオリゴヌクレオチドに導入されることと
なる。
On the other hand, introduction into a nucleobase can be carried out by utilizing a well-known amino group transposition reaction at the 4-position of cytosine. Such a reaction causes a dehydration condensation reaction between the oxy group in the nucleobase of the oligonucleotide and the amino group at one end of the diamino compound, thereby introducing a diamino compound residue into the oligonucleotide, for example, as shown in the following formula.

このようにして反応液中に得られた化学修飾オリゴヌ
クレオチドは、通常、液体クロマトグラフィや電気泳動
法等により精製してDNA固定用官能基を結合する工程に
用いられる。
The chemically modified oligonucleotide thus obtained in the reaction solution is usually used in a step of purifying by a liquid chromatography, an electrophoresis method or the like and binding a DNA-immobilizing functional group.

ここでDNA固定用官能基の結合は、上記で得られた化
学修飾オリゴヌクレオチドを必要に応じて架橋剤を用い
て、後述する水不溶性担体の官能基と水系媒体中で容易
に反応して結合しうる他の官能基を有する化合物(DNA
固定用化合物)と反応させることにより行うことができ
る。このようなDNA固定用化合物と水不溶性担体の官能
基との組合せとしては、例えばビオチン/アビジンの組
合せや、各種抗体/抗原の組合せが挙げられる。ビチオ
ンを用いる場合には、アミノ基あるいはチオール基と反
応性を有するビチオン誘導体が適している。また、ハプ
テン(抗原基)を用いる場合には、チオール基を有する
もの、あるいはアミノ基を有するものが適しており、又
はアミノ反応性基と反応性を有する架橋剤[例えば、N
−スクシンイミド−3−(2−ピリジルチオ)プロピオ
ネートやマレイミド−N−ヒドロキシスクシンイミド誘
導体類]と組み合わせて用いることができる。
Here, the bonding of the functional group for DNA immobilization is carried out by easily reacting the chemically modified oligonucleotide obtained above with a functional group of a water-insoluble carrier, which will be described later, in an aqueous medium using a crosslinking agent as necessary. Compounds with other functional groups (DNA
(Fixing compound). Examples of such a combination of the DNA fixing compound and the functional group of the water-insoluble carrier include a biotin / avidin combination and various antibody / antigen combinations. When using bition, a bition derivative having reactivity with an amino group or a thiol group is suitable. When a hapten (antigen group) is used, those having a thiol group or those having an amino group are suitable, or a crosslinking agent having a reactivity with an amino-reactive group [for example, N
-Succinimide-3- (2-pyridylthio) propionate and maleimide-N-hydroxysuccinimide derivatives].

かかる結合反応は、通常上記DNA固定用化合物を、必
要に応じて架橋剤と水系中で反応させた後、前述した化
学修飾オリゴヌクレオチドと水系中で反応させることに
より行うのが適している。いずれの反応も、緩和な条件
下で混合することにより進行させることができる。
It is suitable that such a binding reaction is usually carried out by reacting the above-mentioned compound for immobilizing a DNA with a crosslinking agent in an aqueous system, if necessary, and then reacting the compound with the above-mentioned chemically modified oligonucleotide in an aqueous system. Either reaction can proceed by mixing under mild conditions.

なお、架橋剤及びDNA固定用化合物の使用量は、化学
修飾オリゴヌクレオチドに対し、5〜25当量とするのが
適している。
The amount of the cross-linking agent and the compound for immobilizing DNA is preferably 5 to 25 equivalents to the chemically modified oligonucleotide.

(DNAの複製) このようにして得られたDNA固定用官能基を有するDNA
プライマーを用いて一本鎖DNAから目的DNAの複製が行わ
れる。かかるDNAプライマーは(+)(−)の二種類同
時に用いることもできる。この複製の手順、方法は、い
わゆるPCR法における複製の手順と同様にして行うこと
ができる。すなわち水系媒体中でアルカリ処理又は加熱
処理により目的DNAを一本鎖DNAに変性した後、上記DNA
プライマーを添加して緩和な温度下でアニーリングを行
い、次いでポリメラーゼと順次ヌクレオチド試薬(dAT
P、dGTP、dCTP、dTTP)を添加して一本鎖DNAを鋳型とし
て相補的なポリヌクレオチド鎖を成長させることにより
行うことができる。なお、目的DNA自体は、PCR法で増幅
されたものを用いてもよく、高感度検出の点で増幅され
たものを用いるのが好ましい。
(Replication of DNA) DNA having functional group for DNA immobilization thus obtained
The target DNA is replicated from the single-stranded DNA using the primers. Such DNA primers can also be used simultaneously (+) and (-). This replication procedure and method can be performed in the same manner as the replication procedure in the so-called PCR method. That is, after denaturing the target DNA into single-stranded DNA by alkali treatment or heat treatment in an aqueous medium, the DNA
Annealing is performed under mild temperature by adding primers, and then polymerase and nucleotide reagents (dAT
P, dGTP, dCTP, dTTP) and growing a complementary polynucleotide chain using single-stranded DNA as a template. The target DNA itself may be amplified by the PCR method, and it is preferable to use the amplified DNA in terms of high-sensitivity detection.

(固定) 上記複製DNAを固定する担体としては、複製DNAにおけ
るDNA固定用官能基を反応して結合しうる他の官能基を
有する水不溶性担体が用いられる。かかる担体の材質と
しては、水系媒体中で分散しうる粒状体を用いるのが適
しており、例えばアクリルアミドゲル、セファロースゲ
ルのような有機ポリマーからなる粒状体、やシリカゲル
のような無機物質からなる粒状体が挙げられる。また、
上記他の官能基としては、前述したごとき、アビジン残
基や抗体を用いることができ、これらは公知の手法によ
り上記担体に化学固定、物理固定手法等により固定した
状態で用いることができる。
(Immobilization) As the carrier for immobilizing the replicated DNA, a water-insoluble carrier having another functional group capable of reacting with and binding to the DNA immobilization functional group in the replicated DNA is used. As the material of such a carrier, it is suitable to use a granular material that can be dispersed in an aqueous medium, for example, a granular material composed of an organic polymer such as acrylamide gel or sepharose gel, or a granular material composed of an inorganic substance such as silica gel. Body. Also,
As the other functional group, as described above, an avidin residue or an antibody can be used, and these can be used in a state of being fixed to the above-mentioned carrier by a known method, such as a chemical fixing method or a physical fixing method.

複製DNAの上記担体への固定は、緩和な温度下、水系
中でこれらを混合することにより迅速に行われ、とくに
熱処理や紫外線照射処理等を施す必要はない。
The immobilization of the replicated DNA on the above-mentioned carrier is carried out promptly by mixing them in an aqueous system at a moderate temperature, and it is not particularly necessary to perform a heat treatment or an ultraviolet irradiation treatment.

この固定化が行われた後、水洗により夾雑成分や未反
応成分を系から効率良く除去することができ、通常、こ
の水洗後に次の染色工程が行われる。
After this immobilization, contaminant components and unreacted components can be efficiently removed from the system by washing with water, and the following dyeing step is usually performed after the washing.

(染色) この発明でDNA染色剤とは、吸光性又は蛍光性を有し
かつ水性媒体中でDNA二本鎖内に迅速に取り込まれる水
溶性物質を意味し、とくに可視光での吸光性を有するも
のでなくてもよい。通常、高感度検出の点で蛍光性を有
するものを用いるのが適しており、この例としてはエチ
ジウムブロマイド、アクリジンオレンジ等が挙げられ
る。
(Staining) In the present invention, the DNA staining agent refers to a water-soluble substance which has a light absorbing property or a fluorescent property and is rapidly incorporated into a DNA double strand in an aqueous medium. It does not need to have. Usually, it is suitable to use a substance having fluorescence in terms of high sensitivity detection, and examples thereof include ethidium bromide and acridine orange.

かかる染色工程の後に、DNAの検出が行われるが、通
常、この検出の前に、洗浄が行われこれにより過剰の染
色剤が効率良く除去できる。
After such a staining step, detection of DNA is performed. Usually, washing is performed before this detection, whereby excess dye can be efficiently removed.

(DNA検出) 検出は、染色されたDNAの吸光度又は蛍光測定に基づ
いて化学的に行われる。この化学的検出は、染色された
DNAを固定した担体を、適当な支持体(例えば、濾紙、
ガラスフィルタ等)に担持させた状態で行うこともでき
るが、高感度検出の観点から、染色されたDNA固定水不
溶性担体に還元剤を水系媒体中で作用させて固定化され
たDNAのジスルフィド結合を開裂して上記水不溶性担体
から染色DNAを分離し、この分離された染色DNA含有水系
媒体を光学的分析に付してその吸光度又は蛍光度を測定
するのが好ましい。この際用いる還元剤としては、例え
ばジチオスレイトール、メルカプトエタノール、メルカ
プトエチルアミン等が挙げられる。
(DNA detection) Detection is performed chemically based on the absorbance or fluorescence measurement of the stained DNA. This chemical detection was stained
A carrier on which DNA is immobilized is placed on a suitable support (eg, filter paper,
It can be carried out in the state of being supported on a glass filter, etc., but from the viewpoint of high-sensitivity detection, a reducing agent is allowed to act on the stained DNA-immobilized water-insoluble carrier in an aqueous medium, and the disulfide bond of the immobilized DNA is Is preferably cleaved to separate stained DNA from the water-insoluble carrier, and the separated stained DNA-containing aqueous medium is subjected to optical analysis to measure its absorbance or fluorescence. Examples of the reducing agent used at this time include dithiothreitol, mercaptoethanol, mercaptoethylamine and the like.

(ホ)作 用 水不溶性担体と特異的に結合しうるDNA固定用官能基
を有するDNAプライマーを用いることにより、複製DNAを
該担体に効率良く固定することができる。そしてDNAの
検出は染色法で行われるが、染色法されたDNAが不溶性
担体に固定されているため、水洗により夾雑成分等を容
易に分離することができる。
(E) Operation By using a DNA primer having a DNA-immobilizing functional group capable of specifically binding to a water-insoluble carrier, replicated DNA can be efficiently immobilized on the carrier. DNA is detected by a staining method. Since the stained DNA is fixed on an insoluble carrier, contaminants and the like can be easily separated by washing with water.

従って、従来のごとき支持体への煩雑な固定処理や熱
処理を行うことなくしかも煩雑なバイブリダイゼーショ
ンを行うことなく、DNAの簡便な検出や高感度な検出が
可能となる。
Therefore, simple detection of DNA and high-sensitivity detection can be performed without performing complicated fixing treatment or heat treatment on a support as in the related art and without performing complicated hybridization.

(ヘ)実施例 1.オリゴヌクレオチドの化学修飾 (1)オリゴヌクレオチド オリゴヌクレオチドとしては、、M13mp8用のプライマ
ー(5′−GTAAAACGACGGCCAGT−3′及び5′−TTGTGTG
GAATTGTGAGC−3′)を島津自動合成機NS−1で化学合
成後HPLC精製したものを用いた。このプライマーは、M1
3mp8RF−DNA(目的DNA)(+)鎖あるいは(−)鎖に相
補的な配列をもつ17量体あるいは18量体である。
(F) Example 1. Chemical modification of oligonucleotides (1) Oligonucleotides Oligonucleotides include primers for M13mp8 (5'-GTAAAACGACGGCCAGT-3 'and 5'-TTGTGTG
GAATTGTGAGC-3 ') was chemically synthesized with Shimadzu NS-1 and then purified by HPLC. This primer is
3mp8RF-DNA (target DNA) 17-mer or 18-mer having a sequence complementary to the (+) or (-) strand.

なお、鋳型としてM13mp8RF I DNAプライマーとし
て上記した2種のプライマーを用いてPCR反応を行うと
約120量体の位置に相当する電気泳動パターンが得られ
た。本結果は予想位置と一致した。
When a PCR reaction was performed using the above two primers as the M13mp8RF I DNA primer as a template, an electrophoresis pattern corresponding to the position of about 120 mer was obtained. This result was consistent with the expected position.

(2)反応 リン酸基の導入 上記オリゴヌクレオチドの溶液(50D、30μ)をT4
ポリヌクレオチドキナーゼ30ユニットで処理(37℃ 2.5
時間)し、5′位へリン酸残基を導入した。反応溶液を
SEP PAK C18カラムを用いて精製し3mlの溶出液を得
た。溶出液を振盪下真空濃縮した。
(2) Reaction Introduction of phosphate group A solution (50D, 30μ) of the above oligonucleotide was added to T 4
Treated with 30 units of polynucleotide kinase (37 ℃ 2.5
Time) to introduce a phosphate residue at the 5'-position. Reaction solution
Purification was performed using a SEP PAK C18 column to obtain 3 ml of an eluate. The eluate was concentrated under vacuum with shaking.

シスタミン残基の導入 5′位リン酸化プローブ(10D)を、縮合剤としての
1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジ
イミド(ECDI)(1M 10μ)の存在下、ルチジンバッ
ファー(pH7.5、0.75M、88ml)中で、シスタミン[H2N
−(CH2−S−S−(CH22NH2]の2塩酸塩(1M、
2μ)と室温で一昼夜反応させた。反応溶液はHPLCに
て目的ピークを回収し、振とう下真空濃縮した。
Introduction of cystamine residue The 5′-position phosphorylated probe (10D) was added to a lutidine buffer (pH 7.5) in the presence of 1-ethyl-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide (ECDI) (1M 10 μ) as a condensing agent. , Cystamine [H 2 N
- (CH 2) 2 -S- S- (CH 2) 2 2 hydrochloride NH 2] (1M,
2μ) and room temperature overnight. The reaction solution was used to collect the desired peak by HPLC, and concentrated under vacuum with shaking.

これにより下式を示す化学修飾(シスタミン導入)さ
れたオリゴヌクレオチドを得た。
Thus, a chemically modified (cystamine-introduced) oligonucleotide represented by the following formula was obtained.

2.DNA固定用官能基の導入 上記で得られたシスタミン導入オリゴヌクレオチド
(0.7 OD)をPBS 100μに溶解し攪拌下、25倍当量の
ビオチン−ε−アミノカプロン酸−N−ヒドロキシスク
シンイミドを添加して室温下2時間反応させることによ
り、下記のような5′−ビオチン化プライマーを合成
し、HPLCあるいはゲル電気泳動で精製した。
2. Introduction of DNA-immobilizing functional group The cystamine-introduced oligonucleotide (0.7 OD) obtained above was dissolved in 100 µ of PBS, and 25-fold equivalent of biotin-ε-aminocaproic acid-N-hydroxysuccinimide was added with stirring. By reacting at room temperature for 2 hours, the following 5'-biotinylated primer was synthesized and purified by HPLC or gel electrophoresis.

3.目的DNAの複製 M13mp8RF−DNA1a mol(10-18mol)を目的DNAとして用
い、上記で合成した5′−ビオチン化プライマー(50pm
ol)及び未修飾プライマー(50pmol)、Taqポリメラー
ゼ、ヌクレオチド試薬dNTP(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)
を加えて、これをPCR法により40回増幅した。これによ
り、5′−ビチオン化プライマーがPCR反応で増巾した
2本鎖DNA断片に結合されたことになる。
3. Using the replication M13mp8RF-DNA1a mol object DNA (10 -18 mol) purposes DNA, synthetic and 5'-biotinylated primer above (50 pm
ol) and unmodified primer (50 pmol), Taq polymerase, nucleotide reagent dNTP (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)
Was added and amplified 40 times by the PCR method. This means that the 5'-bitionized primer has been bound to the double-stranded DNA fragment amplified by the PCR reaction.

4.水不溶性担体への固定 アビジンを直接架橋したアガロースビーズを1×SSC
で2回洗浄したものを、上記ビオチン修飾DNA含有水溶
液中に添加した。ビオチンとアビジンの結合定数は非常
に大きいため上記ゲルの添加混合によりビオチン修飾DN
Aが室温下で速やかに該ビーズ(水不溶性担体)に固定
されることとなる。
4. Immobilization on water-insoluble carrier Agarose beads directly cross-linked with avidin are 1 × SSC
Washed twice with was added to the aqueous solution containing biotin-modified DNA. Since the binding constant between biotin and avidin is very large, biotin-modified DN
A is immediately fixed to the beads (water-insoluble carrier) at room temperature.

5.DNAの染色 上記固定化の後、この固定化物をポアサイズ0.45μm
のフィルタで濾取し、バッファーで充分に洗浄すること
によって、未反応の一本鎖DNA、プライマー、その他夾
雑物を除去した。
5. Staining of DNA After the above-mentioned immobilization, this immobilized product was
The unreacted single-stranded DNA, primers, and other contaminants were removed by filtering with a filter described above and washing thoroughly with a buffer.

次いで固定化物をアクリジンオレンジの水溶液に接触
させることにより、接触を行った。染色後に水で充分に
洗浄することにより、過剰のアクリジンオレンジを除去
した。
Then, the immobilized product was brought into contact with an aqueous solution of acridine orange to make contact. Excess acridine orange was removed by washing thoroughly with water after staining.

6.DNAの検出 上記のようにしてフィルタ上に担持された染色化DNA
固定物に、還元剤としてのメルカプトエチルアミン(0.
1M)を含むリン酸緩衝液を加え37℃で90分反応させた。
これにより染色化DNA固定化物におけるジスルフィド結
合が速やかに開裂し、染色化DNAが液相に分散溶解し、
水不溶性担体と分離された。
6. Detection of DNA Stained DNA carried on filter as described above
Mercaptoethylamine (0.
A phosphate buffer solution containing 1M) was added and reacted at 37 ° C. for 90 minutes.
As a result, the disulfide bonds in the stained DNA immobilized product are rapidly cleaved, and the stained DNA is dispersed and dissolved in the liquid phase,
Separated from water-insoluble carrier.

このDNA含有水溶液について、蛍光光度計を用いてそ
の蛍光度(Ex490nm)を測定したところ、530nmと640nm
に明確な蛍光ピークが確認された。そして、この両ピー
クの強度比は、530nm>640nmであり、アクリジンオレン
ジ水溶液自体の強度比を逆転していることから、DNAの
二本鎖中に捕り込まれたアクリジンオレンジによるもの
であることも確認された。
When the fluorescence (Ex490nm) of this DNA-containing aqueous solution was measured using a fluorimeter, it was 530nm and 640nm.
A clear fluorescence peak was confirmed. The intensity ratio of both peaks is 530 nm> 640 nm, and since the intensity ratio of the acridine orange aqueous solution itself is reversed, it may be due to acridine orange trapped in the double strand of DNA. confirmed.

一方、染色剤としてエチジウムブロマイドを用いた際
には、Ex300nmで590nmの蛍光ピークが呈されるが、この
蛍光ピーク強度は、一本鎖DNAに結合したエチジウムブ
ロマイド水溶液に比して増大化されたものであり、二本
鎖DNAに捕り込まれたエチジウムブロマイドによるもの
であることも確認された。
On the other hand, when ethidium bromide was used as the staining agent, a fluorescence peak of 590 nm was exhibited at Ex300 nm, and the intensity of the fluorescence peak was increased as compared with the ethidium bromide aqueous solution bound to single-stranded DNA. It was also confirmed that it was due to ethidium bromide trapped in double-stranded DNA.

(ト)発明の効果 この発明の核酸の検出法によれば、従来のごとき煩雑
な固定化処理やハイブリダイゼーションを行うことな
く、簡便に目的DNAを検出することができ、しいては自
動化、装置化が容易となり、従来に比してより高感度な
検出も可能である。
(G) Effects of the Invention According to the nucleic acid detection method of the present invention, the target DNA can be easily detected without performing a complicated immobilization treatment or hybridization as in the conventional method, and furthermore, the automation and the apparatus Therefore, detection with higher sensitivity than before can be performed.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(a)目的DNAを一本鎖DNAに変性する工
程、 (b)上記一本鎖DNAに、目的DNAの塩基配列の一部と相
補的な塩基配列を有する短鎖のオリゴヌクレオチドから
なりかつジスルフィド結合を介してDNA固定用官能基を
有してなるDNAプライマーを結合させる工程、 (c)DNAプライマーが結合した一本鎖DNAに、ポリメラ
ーゼの存在下でヌクレオチド試薬を作用させることによ
りDNA固定用官能基で修飾された目的DNAの複製物を作製
する工程、 (d)複製された上記目的DNAを上記DNA固定用官能基と
反応して結合しうる官能基を有する水不溶性担体に水系
媒体中で作用させて、該目的DNAを水不溶性担体に固定
する工程、 (e)上記DNA固定水不溶性担体に吸光性又は蛍光性のD
NA染色剤を水系媒体中で作用させて該DNAを染色する工
程、 (f)染色されたDNAの吸光度又は蛍光強度に基づいて
目的DNAを検出する工程、 からなる核酸の検出法。
1. A step of (a) denaturing a target DNA into a single-stranded DNA; and (b) a short-chain oligonucleotide having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA in the single-stranded DNA. A step of binding a DNA primer consisting of nucleotides and having a functional group for DNA immobilization via a disulfide bond, (c) allowing a nucleotide reagent to act on the single-stranded DNA bound to the DNA primer in the presence of a polymerase (D) water-insoluble having a functional group capable of reacting and binding the replicated target DNA with the DNA fixing functional group. Immobilizing the target DNA on a water-insoluble carrier by allowing the carrier to act on the carrier in an aqueous medium; and (e) absorbing or fluorescent D on the DNA-immobilized water-insoluble carrier.
A nucleic acid detection method comprising: a step of causing the NA stain to act in an aqueous medium to stain the DNA; and (f) a step of detecting a target DNA based on the absorbance or fluorescence intensity of the stained DNA.
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