JP5521153B2 - Rapid detection method for single nucleotide polymorphisms in blood samples - Google Patents
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Description
本発明は、血液試料からの一塩基多型の迅速検出方法に関し、ポイントオブケア検査(POCT)等の臨床診断の分野、血液試料を扱う臨床研究の分野および法科学における異同識別の分野に関する。 The present invention relates to a method for rapid detection of single nucleotide polymorphisms in a blood sample, and relates to the field of clinical diagnosis such as point-of-care testing (POCT), the field of clinical research dealing with blood samples, and the field of differential identification in forensic science.
近年、一塩基多型(SNPまたはSNPs)を用いた関連解析により、さまざまな疾患の感受性および薬剤応答性に関する遺伝的リスク因子が同定されている。これに伴い、SNPジェノタイピングをポイントオブケア検査(患者の身辺での検査:POCT)として臨床現場で行い、個の医療を実現しようとする動きが加速している。 In recent years, association risk analysis using single nucleotide polymorphisms (SNPs or SNPs) has identified genetic risk factors for susceptibility and drug responsiveness of various diseases. Along with this, SNP genotyping is performed as a point-of-care test (patient's personal test: POCT) in clinical practice, and the movement to realize individual medical care is accelerating.
ヒトゲノム配列プロジェクトおよび国際HapMapプロジェクトの成果によりSNPを用いた関連解析による遺伝的リスク因子の同定が可能となり、革新的な個の医療が現実のものとなりつつある。SNPsと臨床上重要な表現型(疾患のかかり易さ、疾患の発生及び薬剤応答等)との相関に関する知見は、急速に蓄積されており(非特許文献1〜5)、当該相関関係のうちのいくつかは、臨床応用間近である(非特許文献6、7)。例えば、血栓塞栓症の治療に最も使用される経口抗凝固剤である「ワルファリン(Warfarin)」の薬剤応答は、CYP2C9*2, CYP2C9*3およびVKORC1のいくつかのSNPsと関連しており、これらのSNPsのジェノタイピング結果から、ワルファリン感受性または非感受性患者における至適投薬量をある程度予測できると報告されている(非特許文献2、3)。すでにワルファリンの添付文書は改定され、処方時にSNPsのジェノタイピングデータを参照することが推奨されている。FDAは薬剤の有効性を最大にして薬物毒性を最小にするSNPジェノタイピングに基づく個の医療の実現を強く支持している(非特許文献8)。このように臨床診断分野を中心にSNPジェノタイピングに対する需要が増加しており、生物学的試料から、正確、迅速、簡便かつ安価なSNPジェノタイピングシステムの開発が重要とされている(非特許文献9〜11)。 The results of the Human Genome Sequencing Project and the International HapMap Project have made it possible to identify genetic risk factors by association analysis using SNPs, and innovative individual medicine is becoming a reality. Knowledge regarding the correlation between SNPs and clinically important phenotypes (ease of disease, disease occurrence, drug response, etc.) has been rapidly accumulated (Non-Patent Documents 1 to 5). Some of these are close to clinical application (Non-Patent Documents 6 and 7). For example, the drug response of “Warfarin”, the most commonly used oral anticoagulant for the treatment of thromboembolism, is associated with several SNPs of CYP2C9 * 2, CYP2C9 * 3 and VKORC1 It has been reported that the optimal dosage in warfarin sensitive or insensitive patients can be predicted to some extent from the genotyping results of SNPs (Non-patent Documents 2 and 3). The warfarin package insert has already been revised and it is recommended to refer to the genotyping data of SNPs at the time of prescribing. The FDA strongly supports the realization of individual medicine based on SNP genotyping that maximizes drug efficacy and minimizes drug toxicity (Non-Patent Document 8). Thus, the demand for SNP genotyping is increasing mainly in the clinical diagnostic field, and it is important to develop an accurate, quick, simple and inexpensive SNP genotyping system from biological samples (Non-patent literature). 9-11).
現存するほとんどのSNPジェノタイピング技術ではPCRによる核酸増幅が必要であり、生物学的試料からのゲノムDNAの精製工程を必要とする。その理由は、全血および口腔スワブ(綿棒検体)等の生物学的試料にヘム等のPCR阻害物質が含まれるからである(非特許文献12、13)。ゲノムDNAの旧来の精製工程は複雑でほぼ半日を要し、この工程はPOCTに対するジェノタイピングにおいて最も大きな障害となっている(非特許文献9、11、14、15)。近年、ゲノムDNA精製工程を簡素化する取組みがなされてきており、磁気ビーズ(非特許文献16)、スピンカラム(非特許文献17)またはその他の技術を用いた有用な方法が開発されている(非特許文献18)。前記技術を用いたキットまたは自動化システムがいくつか利用できるようになり(非特許文献10、18)、生物学的試料の収集から10〜30分程度で精製ゲノムDNAを得ることが可能である。しかしながら、これらは非常に高価であり、キットとして簡素化されたとはいえ、いまだに複数の工程を必要とするため、POCTには適さないと考えられる。 Most existing SNP genotyping techniques require nucleic acid amplification by PCR and require a purification step of genomic DNA from biological samples. This is because a biological sample such as whole blood and oral swab (cotton swab specimen) contains a PCR inhibitor such as heme (Non-patent Documents 12 and 13). The traditional purification process of genomic DNA is complex and takes almost half a day, and this process is the biggest obstacle in genotyping for POCT (Non-Patent Documents 9, 11, 14, and 15). In recent years, efforts have been made to simplify the genomic DNA purification process, and useful methods using magnetic beads (Non-Patent Document 16), spin columns (Non-Patent Document 17) or other techniques have been developed ( Non-patent document 18). Several kits or automated systems using the above technology become available (Non-Patent Documents 10 and 18), and it is possible to obtain purified genomic DNA in about 10 to 30 minutes from the collection of biological samples. However, although these are very expensive and simplified as a kit, they still require multiple steps and are not considered suitable for POCT.
前記障害を解決するための別のアプローチとして、アルカリ溶解もしくはホルムアミド抽出等の前処理方法(非特許文献9、11、14、15)またはウシ血清アルブミン(BSA)、ベタインおよびgp32等の促進剤を用いる方法により(非特許文献19、20)、ゲノムDNAの精製工程なしでPCRまたはPCRをベースとした反応を可能にするいくつかの方法が報告されている。これらの中で、アルカリ溶解法は、全血、口腔スワブその他の生物学的試料を含む種々の生物学的試料に適用可能である(非特許文献14、15)。強アルカリ条件でのインキュベーションには、細胞膜および核膜の破壊、ヌクレアーゼの変性、ある種のPCR阻害剤の中和効果があり、かつ、ゲノムDNAは強アルカリ条件下で非常に安定に保たれる(非特許文献21、22)。さらに、アルカリ溶解法は、非常に簡便で安価である。PCRの前に生物学的試料を室温でNaOH溶液と混合した後、Tris-HCl緩衝液で中和するのみの作業工程である(非特許文献14、15)。したがって、この方法は、SNPジェノタイピングを臨床応用する上で有用なゲノム抽出法になる可能性があると考えられる。 As another approach for solving the obstacle, a pretreatment method such as alkali dissolution or formamide extraction (Non-patent Documents 9, 11, 14, 15) or a promoter such as bovine serum albumin (BSA), betaine and gp32 is used. Depending on the method used (Non-Patent Documents 19 and 20), several methods have been reported that allow PCR or PCR-based reactions without a genomic DNA purification step. Among these, the alkaline lysis method can be applied to various biological samples including whole blood, oral swabs and other biological samples (Non-patent Documents 14 and 15). Incubation under strong alkaline conditions disrupts cell and nuclear membranes, denatures nucleases, neutralizes certain PCR inhibitors, and keeps genomic DNA very stable under strong alkaline conditions (Non-patent documents 21, 22). Furthermore, the alkali dissolution method is very simple and inexpensive. This is a work process in which a biological sample is mixed with a NaOH solution at room temperature before PCR and then neutralized with a Tris-HCl buffer (Non-Patent Documents 14 and 15). Therefore, this method may be a useful genome extraction method for clinical application of SNP genotyping.
SNPジェノタイピング技術に関して、これまでに多数のジェノタイピング法が報告されている。例えば、ハイブリダイゼーションプローブを用いる融解曲線解析(非特許文献23)、TaqMan法(非特許文献24)、インベーダー法(非特許文献25)、モレキュラービーコン(非特許文献26)Scorpionプライマー(非特許文献27)、アレイハイブリダイゼーション(非特許文献28)、蛍光偏光(非特許文献29)、ピロシークエンシング(Pyrosequencing)(非特許文献30)、DNAシークエンサー(非特許文献31)またはMALDI-TOF質量分析法(非特許文献32)でのプライマー伸長、オリゴヌクレオチドライゲーションPCR反応(OLA-PCR)、スマート増幅プロセス法(非特許文献11)など。これらの技術の多くは、多段階のプロトコールを有し、全体の反応を完了させるのに数時間を要する。POCTにおいては、簡素化されたプロトコールであること、シングルチューブアッセイフォーマットであること、反応時間を1時間以内に短縮することが必要である(非特許文献10)。現在、これらの条件を概ね満たす方法として融解曲線解析およびTaqMan法が知られており、臨床の分野で広く使用されている。最近、これらの技術にホルムアミドで処理した全血検体を使用できることが報告されており(非特許文献9)、反応時間は融解曲線解析で約40分、TaqMan法で約2時間であった。よって、前記方法は、POCTの有望な候補でありうるが、他と比較して標的特異的蛍光プローブが必要なために費用が高く、他のアッセイと比較してSN比が低いことが報告されている(非特許文献11、27、33)。 Regarding the SNP genotyping technology, many genotyping methods have been reported so far. For example, melting curve analysis using a hybridization probe (Non-patent document 23), TaqMan method (Non-patent document 24), invader method (Non-patent document 25), molecular beacon (Non-patent document 26) Scorpion primer (Non-patent document 27) ), Array hybridization (non-patent document 28), fluorescence polarization (non-patent document 29), pyrosequencing (non-patent document 30), DNA sequencer (non-patent document 31) or MALDI-TOF mass spectrometry ( Non-patent document 32) Primer extension, oligonucleotide ligation PCR reaction (OLA-PCR), smart amplification process method (non-patent document 11), etc. Many of these techniques have multi-step protocols and require several hours to complete the entire reaction. In POCT, it is necessary to be a simplified protocol, to be a single tube assay format, and to shorten the reaction time within 1 hour (Non-patent Document 10). At present, melting curve analysis and TaqMan method are known as methods that generally satisfy these conditions, and are widely used in the clinical field. Recently, it has been reported that whole blood samples treated with formamide can be used in these techniques (Non-patent Document 9), and the reaction time was about 40 minutes by melting curve analysis and about 2 hours by TaqMan method. Thus, the method may be a promising candidate for POCT, but is expensive due to the need for target-specific fluorescent probes compared to others, and reported to have a low signal-to-noise ratio compared to other assays. (Non-Patent Documents 11, 27, 33).
インベーダー(Invader(登録商標))法は、最も信頼のおけるSNPジェノタイピング技術の1つとして知られており、国際HapMapプロジェクト(非特許文献34)で使用された実績を有する(非特許文献35)。インベーダー法では、塩基配列の標的部位において2種類のオリゴヌクレオチドプローブによって形成される特異的三重構造をflap エンドヌクレアーゼ(Cleavase(登録商標)VIII)という酵素が認識し、切断することを利用している。切断されたDNA断片の一部(Flapシーケンス)がユニバーサル蛍光共鳴エネルギー転位(FRET)プローブ(非特許文献35)と反応して蛍光を発することで、標的SNPサイトにおける遺伝子型を判定することが出来る。インベーダー法における蛍光シグナルの生成にはオリゴヌクレオチドプローブによる特異的な三重構造の形成が必要であるため、インベーダー法はハイブリダイゼーション単独による方法に比べてより高い標的特異性を示す。また、2種類のユニバーサルFRETプローブはすべての標的SNPアッセイに使用出来るため、標的SNPごとに蛍光プローブを必要とする融解曲線法やTaqMan法に比べて、費用効果が高い(非特許文献33)。SNPを用いた関連解析においてインベーダー法は、96箇所のSNPサイトを同時に増幅するPCRとの組合わせによる2段階の反応プロトコールで行なわれている(非特許文献35)。2段階プロトコールは、極少量のゲノムDNA(0.1ng/locus)によるハイスループットなSNPジェノタイピングを実現させたが、シングルチューブ形式でないためにPCR後の工程でコンタミネーションのリスクがあり、反応時間も数時間を要するという欠点があった(非特許文献33)。このような欠点を克服し臨床応用を可能にするために「ユニバーサルインベーダー法」(http://www.universalinvader.com/twt/uic/)が開発され、Third Wave Technologies (Madison, WI)社により公表された。この方法は、PCRとInvader(登録商標)反応とを組合せたものであり、シングルチューブアッセイ形式でPCRとインベーダー反応が連続的な様式で進行する。ユニバーサルインベーダー法の原理を図1に示す。ユニバーサルインベーダー法は、コンタミネーションリスクを最小にし、迅速な反応が期待できる簡素化されたプロトコールを有する(http://www.universalinvader.com/twt/rh.pdf)。
本発明の目的は、ポイントオブケア検査として、迅速で簡便に使用され、かつ安価なSNPジェノタイピング法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an inexpensive SNP genotyping method that is used quickly and simply as a point-of-care test.
上記課題を実現させるために最も大きな障害は、生物学的試料からのゲノムDNAの精製工程およびSNPジェノタイピング技術での長い反応時間である。本発明者らは、改変されたアルカリ溶解法およびユニバーサルインベーダー法を組合わせることにより、血液試料の精製を必要としない簡便なゲノムDNAの調製法および調製されたゲノムDNAをそのまま検査試料として用いるSNPジェノタイピング法を確立することに成功し、本発明を完成するに至った。
即ち、本願発明は、以下に示す通りである。
The biggest obstacles to realizing the above problems are the purification process of genomic DNA from biological samples and the long reaction time in SNP genotyping technology. The present inventors have combined a modified alkaline lysis method and a universal invader method to provide a simple method for preparing genomic DNA that does not require purification of a blood sample and SNP using the prepared genomic DNA as a test sample as it is. The genotyping method was successfully established and the present invention was completed.
That is, the present invention is as follows.
〔1〕 下記工程を含む、一塩基多型のジェノタイピング用検査試料の調製方法:
動物由来の血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する工程、
前記混合溶液に、0.5〜5倍容量の80〜560mMのTris緩衝液を添加し、中和させる工程、および
前記中和された溶液を遠心分離または濾過し、検査試料を得る工程。
〔2〕 下記工程を含む、一塩基多型のジェノタイピングの検査方法:
動物由来の血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する工程、
前記混合溶液に、0.5〜5倍容量の80〜560mMのTris緩衝液を添加し、中和させる工程、
前記中和された溶液を遠心分離または濾過し、検査試料を得る工程、および
前記検査試料を用いて、ユニバーサルインベーダー法によりジェノタイピングする工程。
〔3〕 水酸化アルカリ金属が水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである、前記〔1〕または〔2〕に記載の方法。
〔4〕 Tris緩衝液がTris-HCl(pH7〜9、25℃)である前記〔1〕または〔2〕に記載の方法。
〔5〕 前記混合工程から検査試料を得る工程までが5分以内で行なわれる、前記〔1〕〜〔4〕いずれかに記載の方法。
〔6〕 前記ユニバーサルインベーダー法が4.5〜9.0mMのMgCl2および0〜20mMのNaClの存在下で行われる前記〔2〕〜〔5〕いずれかに記載の方法。
〔7〕 前記混合工程からジェノタイピング工程までが30分以内で行なわれる、前記〔2〕〜〔6〕いずれかに記載の方法。
〔8〕 100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液および80〜560mMのTris緩衝液を含む、一塩基多型のジェノタイピング用検査試料の調製キット。
〔9〕 さらに混合容器および/または遠心分離管を含む、前記〔8〕に記載のキット。
[1] Method for preparing single nucleotide polymorphism test sample for genotyping including the following steps:
Mixing 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide with 1 part by volume of an animal-derived blood sample;
A step of adding 0.5 to 5 volumes of 80 to 560 mM Tris buffer to the mixed solution to neutralize, and a step of centrifuging or filtering the neutralized solution to obtain a test sample;
[2] Single nucleotide polymorphism genotyping inspection method including the following steps:
Mixing 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide with 1 part by volume of an animal-derived blood sample;
Adding 0.5 to 5 volumes of 80 to 560 mM Tris buffer to the mixed solution, and neutralizing;
Centrifuge or filter the neutralized solution to obtain a test sample, and genotyping by the universal invader method using the test sample.
[3] The method according to [1] or [2] above, wherein the alkali metal hydroxide is sodium hydroxide or potassium hydroxide.
[4] The method according to [1] or [2] above, wherein the Tris buffer is Tris-HCl (pH 7 to 9, 25 ° C.).
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the process from the mixing step to the step of obtaining a test sample is performed within 5 minutes.
[6] The method according to any one of [2] to [5], wherein the universal invader method is performed in the presence of 4.5 to 9.0 mM MgCl 2 and 0 to 20 mM NaCl.
[7] The method according to any one of [2] to [6], wherein the mixing step to the genotyping step are performed within 30 minutes.
[8] A kit for preparing a single nucleotide polymorphism test sample for genotyping, comprising an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide and an 80 to 560 mM Tris buffer.
[9] The kit according to [8], further including a mixing container and / or a centrifuge tube.
本発明の調製方法は、ユニバーサルインベーダー法を正確かつ迅速に行なうための血液試料の処理方法であり、血液試料からジェノタイピングを臨床現場で簡便、迅速かつ正確に行なうための前処理法として有用である。本発明の検査方法は、本発明の調製方法により得られた検査試料を用いて、正確、簡便かつ安価で、血液試料からジェノタイピングの結果を30分以内に得ることができる。この特徴は、POCTとしてのSNPジェノタイピングを実現する上で、本発明の方法が最も有望な方法の1つであることを示唆するものである。また、本発明のキットは、医療現場において本発明の方法を正確かつ迅速に実施する上で有用である。 The preparation method of the present invention is a blood sample processing method for performing the universal invader method accurately and quickly, and is useful as a pretreatment method for performing genotyping from a blood sample conveniently, quickly and accurately in clinical practice. is there. The test method of the present invention uses the test sample obtained by the preparation method of the present invention and is accurate, simple and inexpensive, and can obtain a genotyping result from a blood sample within 30 minutes. This feature suggests that the method of the present invention is one of the most promising methods for realizing SNP genotyping as POCT. In addition, the kit of the present invention is useful for carrying out the method of the present invention accurately and rapidly in the medical field.
本発明は、下記工程(1)〜(3)を含む、一塩基多型のジェノタイピング用検査試料の調製方法を提供する。 The present invention provides a method for preparing a single nucleotide polymorphism test sample for genotyping, comprising the following steps (1) to (3).
(1)動物由来の血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する工程 (1) A step of mixing 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide with 1 part by volume of an animal-derived blood sample.
本発明において、動物とは特に限定されるものではなく、無脊椎動物および脊椎動物を包含するが、脊椎動物が好ましい。脊椎動物としては、魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳動物があげられる。中でも、哺乳動物(例、マウス、ラット、ウサギ等の実験動物、ネコ、イヌ等のペット、ウシ、ウマ等の家畜、サル、ヒト等の霊長類)が検査対象としてより好ましく、最も好ましくはヒトを含む霊長類である。 In the present invention, the animal is not particularly limited and includes invertebrates and vertebrates, with vertebrates being preferred. Vertebrate animals include fish, amphibians, reptiles, birds and mammals. Among them, mammals (eg, laboratory animals such as mice, rats, and rabbits, pets such as cats and dogs, domestic animals such as cows and horses, primates such as monkeys and humans) are more preferable as test targets, most preferably humans. Including primates.
本発明において、血液検体とは、動物の種類に応じて様々な血球成分を含み、当該動物の生体内を循環する液体試料をいう。血液としては、全血、血漿、血清、血餅などがあげられ、採取した後の前処理が不要で、ゲノム情報を網羅的に得る観点から、全血が好ましい。血液は動物から採取する際に、抗凝固剤を混合してもよく、混合しなくてもよい。したがって、本発明において、全血は凝固していても構わない。また、血液検体は、検査対象の動物から直接採取されるものに限定されず、採取目的外で(例えば、出血等により)当該動物から生体外に一旦放出された血液を採取してもよい。 In the present invention, a blood sample refers to a liquid sample that contains various blood cell components according to the type of animal and circulates in the living body of the animal. Examples of blood include whole blood, plasma, serum, blood clot, etc. Whole blood is preferable from the viewpoint of obtaining genome information comprehensively without requiring pretreatment after collection. When blood is collected from an animal, an anticoagulant may or may not be mixed. Therefore, in the present invention, whole blood may be coagulated. In addition, the blood sample is not limited to one collected directly from the animal to be examined, and blood once released from the animal outside the body may be collected outside the purpose of collection (for example, due to bleeding or the like).
検査対象の動物から血液試料を採取する方法は、常法に従う。採取量は特に限定されるものではないが、通常、1〜10μLで十分である。 A method for collecting a blood sample from the animal to be examined follows a conventional method. The amount to be collected is not particularly limited, but 1 to 10 μL is usually sufficient.
採取後の血液検体は、すぐに本発明の調製方法に供してもよく、常法に従い、冷蔵または冷凍保存後に供してもよい。 The collected blood sample may be immediately subjected to the preparation method of the present invention, or may be subjected to refrigeration or frozen storage according to a conventional method.
本工程において、採取した血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する。 In this step, 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide is mixed with 1 part by volume of the collected blood sample.
混合する水酸化アルカリ金属としては、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが好ましいが、これらに限定されるものではない。 The alkali metal hydroxide to be mixed is preferably sodium hydroxide or potassium hydroxide, but is not limited thereto.
水酸化アルカリ金属水溶液の濃度は、100〜200mMであり、好ましくは200mMである。かかる範囲内の濃度の水酸化アルカリ金属を用いて混合することにより、血液試料中の細胞膜および核膜を破壊し、ヌクレアーゼを変性させ、ゲノムDNAの水溶液中への溶解が達成される。 The concentration of the alkali metal hydroxide aqueous solution is 100 to 200 mM, preferably 200 mM. By mixing with an alkali metal hydroxide having a concentration within such a range, the cell membrane and the nuclear membrane in the blood sample are destroyed, the nuclease is denatured, and the lysis of the genomic DNA in the aqueous solution is achieved.
血液検体と水酸化アルカリ金属の水溶液の混合割合は、前記ゲノムDNAの溶解を達成するためには、血液検体1容量部に対し、水酸化アルカリ金属の水溶液1〜50容量部、好ましくは4〜40容量部であり、4〜20容量部がさらに好ましい。水酸化アルカリ金属の濃度が高いほど、混合比率を下げることができる。一般に、臨床現場で行う場合、血液検体1〜10μLに対し、200mM水酸化アルカリ金属水溶液として10〜50μLが推奨される。 In order to achieve dissolution of the genomic DNA, the mixing ratio of the blood sample and the aqueous solution of alkali metal hydroxide is 1 to 50 parts by volume, preferably 4 to 40 parts by volume, more preferably 4 to 20 parts by volume. The higher the alkali metal hydroxide concentration, the lower the mixing ratio. In general, when performed at a clinical site, 10 to 50 μL of a 200 mM alkali metal hydroxide aqueous solution is recommended for 1 to 10 μL of a blood sample.
混合工程は、通常、10〜30℃で1〜2分間攪拌または静置することにより完了する。 The mixing step is usually completed by stirring or standing at 10 to 30 ° C. for 1 to 2 minutes.
(2)前記混合溶液に、0.5〜5倍容量の80〜560mMのTris緩衝液を添加し、中和させる工程 (2) A step of adding 0.5 to 5 volumes of 80 to 560 mM Tris buffer to the mixed solution to neutralize it
本中和工程に用いられるTris緩衝液としては、工程(1)で用いた水酸化アルカリ金属の水溶液を中和可能であれば特に限定されるものではないが、後続の酵素反応の緩衝液として一般に使用されるTris−HClが好ましい。Tris−HClを代表とするTris緩衝液のpHは、Trisの緩衝能力を発揮する範囲であることが好ましく、通常pH7〜9(25℃)である。 The Tris buffer used in the neutralization step is not particularly limited as long as it can neutralize the alkali metal hydroxide aqueous solution used in step (1). The commonly used Tris-HCl is preferred. The pH of a Tris buffer solution typified by Tris-HCl is preferably in the range where the buffering ability of Tris is exhibited, and is usually pH 7 to 9 (25 ° C.).
本中和工程において、後続のPCR反応を阻害する血液試料中の成分を沈殿させて除去するため、Tris緩衝液の濃度を、80〜560mM、好ましくは160〜240mMに設定する。 In this neutralization step, the concentration of the Tris buffer is set to 80 to 560 mM, preferably 160 to 240 mM in order to precipitate and remove components in the blood sample that inhibit the subsequent PCR reaction.
前記混合工程で得られた混合溶液に対するTris緩衝液の添加比率は、本発明の所期の目的を達成するためには、混合溶液全容量に対し、0.4〜10倍容量のTris緩衝液であり、好ましくは0.5〜5倍容量、さらに好ましくは1〜2倍容量である。Tris緩衝液の濃度が高いほど、添加比率を下げることができる。一般に、臨床現場で行う場合、混合溶液10〜50μLに対し、160 mM Tris緩衝液として20〜100μLが推奨される。
添加後に中和が完了するように、溶液全体を軽く攪拌してもよい。
The addition ratio of Tris buffer to the mixed solution obtained in the mixing step is 0.4 to 10 times the volume of Tris buffer with respect to the total volume of the mixed solution in order to achieve the intended purpose of the present invention. The volume is preferably 0.5 to 5 times, and more preferably 1 to 2 times. The higher the Tris buffer concentration, the lower the addition ratio. In general, when carried out at a clinical site, 20 to 100 μL of 160 mM Tris buffer is recommended for 10 to 50 μL of the mixed solution.
The entire solution may be stirred gently so that neutralization is complete after the addition.
(3)前記中和された溶液を遠心分離または濾過し、検査試料を得る工程
前記中和工程を経ることにより、血液試料中のタンパク質成分等が沈殿物として生じる。本工程により、血液試料から沈殿物を除去する。
(3) Centrifugation or filtration of the neutralized solution to obtain a test sample Through the neutralization step, protein components and the like in the blood sample are generated as precipitates. By this step, the precipitate is removed from the blood sample.
遠心分離の条件は沈殿物と上清とを分離可能であれば特に限定されるものではなく、通常1000〜3000rpmで0.5〜1分が例示される。臨床現場においては、卓上の遠心分離機を用いて遠心分離することができる。また、遠心分離の代わりにフィルターによる沈殿物の除去も可能である。 Centrifugation conditions are not particularly limited as long as the precipitate and the supernatant can be separated, and are usually exemplified by 0.5 to 1 minute at 1000 to 3000 rpm. In clinical settings, centrifugation can be performed using a desktop centrifuge. Moreover, it is also possible to remove the precipitate with a filter instead of centrifugation.
本工程で遠心分離に供するため、工程(1)〜(2)は、混合操作と遠心分離操作を共に行うことのできる容器内で行われることが好ましい。それにより、工程(1)から(3)までを同一の容器内で行なうことができる。また、遠心分離の代わりにフィルター付容器を用いた濾過による沈殿物の除去も可能である。本願の方法で使用可能な容器については、後述する。 In order to use for centrifugation at this process, it is preferable that process (1)-(2) is performed within the container which can perform both mixing operation and centrifugation operation. Thereby, steps (1) to (3) can be performed in the same container. Moreover, it is also possible to remove the precipitate by filtration using a container with a filter instead of centrifugation. The containers that can be used in the method of the present application will be described later.
本発明の調製方法は、前記工程(1)から工程(3)までを5分以内で行うことができる。これにより、臨床現場においても、迅速に血液試料の前処理を行うことができる。 In the preparation method of the present invention, the steps (1) to (3) can be carried out within 5 minutes. As a result, blood samples can be rapidly pretreated even in clinical settings.
本発明は、本発明の調製方法を臨床現場において、被験者から採取した検体(血液試料)をその場で前処理可能な、一塩基多型のジェノタイピング用検査試料の調製キットを提供する。本発明のキットは、100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液および80〜560mMのTris緩衝液を含む。 The present invention provides a kit for preparing a single nucleotide polymorphism test sample for genotyping, which allows pretreatment of a specimen (blood sample) collected from a subject at the clinical site in the preparation method of the present invention. The kit of the present invention comprises an aqueous solution of 100-200 mM alkali metal hydroxide and 80-560 mM Tris buffer.
本発明のキットは、さらに、血液試料の前処理に好適に利用できる混合容器および/または遠心分離管を含んでもよい。かかる混合容器および/または遠心分離管としては、従来から核酸抽出用に使用されている容器を限定なく使用することができる。好ましくは、プロピレン製の蓋付サンプリングチューブ(例、Eppendorf製、0.5、1.5、2.0、5.0ml容量など)やシリンジ(Terumo製0.5、1.0、2.0、5.0ml容量など)で、血液とアルカリ溶液、および前記混合液とTris緩衝液を容易に混合可能な容器が例示される。また、沈殿物除去のためにフィルター(0.45μmポアサイズなど)を装着可能な容器も使用することが出来る。さらに、血液試料のサンプリングから一塩基多型のジェノタイピングを自動化して行なう場合に当該技術分野で使用される容器も限定なく使用することができる。 The kit of the present invention may further include a mixing container and / or a centrifuge tube that can be suitably used for pretreatment of a blood sample. As such a mixing container and / or centrifuge tube, a container conventionally used for nucleic acid extraction can be used without limitation. Preferably, with a sampling tube with a lid made of propylene (eg, Eppendorf, 0.5, 1.5, 2.0, 5.0 ml capacity, etc.) or syringe (Terumo 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 ml capacity, etc.), blood and alkaline solution, And a container capable of easily mixing the mixed solution and the Tris buffer. In addition, a container to which a filter (0.45 μm pore size, etc.) can be attached can be used to remove precipitates. Furthermore, a container used in this technical field can be used without limitation when genotyping of single nucleotide polymorphism is performed automatically from sampling of a blood sample.
本発明は、上記工程(1)〜(3)に加えて、下記工程(4)を含む、一塩基多型のジェノタイピングの検査方法を提供する。 The present invention provides a single nucleotide polymorphism genotyping test method comprising the following step (4) in addition to the steps (1) to (3).
(4)前記工程(3)で得られた検査試料を用いて、ユニバーサルインベーダー法によりジェノタイピングする工程 (4) A step of genotyping by the universal invader method using the test sample obtained in the step (3).
本発明で使用するユニバーサルインベーダー法の原理を図1に示す。ユニバーサルインベーダー法とは、PCRおよび インベーダー反応をシングルチューブ形式で連続的に行う測定法である。5つの非標識オリゴヌクレオチド(順方向プライマー、逆方向プライマー、インベーダープローブおよび2つのアレルプローブ)、dNTP、2つのFRETプローブ、TaqポリメラーゼおよびCleavaseVIIIは、同じ反応混合液中にある。5つのオリゴヌクレオチドのうちPCRプライマーのみがPCRの段階で働き、インベーダー法関連のオリゴヌクレオチドは、Tm値が低いのでPCRの段階(アニーリング/伸長、68℃)では反応できない。PCRの後、インベーダー反応は連続的に開始する。インベーダー法は、SNPの2つの異なるアレルを単一チューブ内で識別する方法である。標的SNP毎に、各アレルに相補的な2つのアレルプローブを設計する。各アレルプローブは、5’末端に異なるユニバーサルflap配列を有する。さらに標的SNPごとに1つのインベーダープローブを、アレルプローブの反対側の部位で設計する。一次インベーダー反応で、インベーダープローブおよびアレルプローブが相補的な標的DNAにハイブリダイズすると、SNP部位でインベーダープローブによる1塩基の侵入構造(三重構造)が形成され、その特異構造を認識したCleavase VIIIがアレルプローブの標的SNP部位を切断する。矢印は切断部位を示す。FlapおよびSNP部位の塩基を有する切断されたオリゴヌクレオチドがflap シーケンスと相補的なシーケンスを有する特定の蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)プローブとハイブリダイズし、二次インベーダー反応でインベーダープローブとして挙動する。Cleavase VIIIは侵入構造を認識してFRETプローブを切断し、蛍光シグナルが生成する。FRETプローブはレポーター蛍光色素が異なる2種類を使用し、各flapシーケンスに相補的になるように設計されている。一次および二次インベーダー反応は連続して進行する。プローブが目的の部位で完全にハイブリダイズせずに侵入構造が形成されない場合、切断は起こらず蛍光シグナルは発生しない。SNPジェノタイピングは、通常、反応の最終段階で、二次元のアレル識別(AD)プロット中のクラスタリング解析で行われる。 The principle of the universal invader method used in the present invention is shown in FIG. The universal invader method is a measurement method in which PCR and invader reaction are continuously performed in a single tube format. Five unlabeled oligonucleotides (forward primer, reverse primer, invader probe and two allele probes), dNTP, two FRET probes, Taq polymerase and Cleavase VIII are in the same reaction mixture. Of the five oligonucleotides, only the PCR primer works at the PCR stage, and the oligonucleotide related to the invader method cannot react at the PCR stage (annealing / extension, 68 ° C.) because of its low Tm value. After PCR, the invader reaction starts continuously. The invader method is a method that identifies two different alleles of a SNP in a single tube. For each target SNP, two allele probes complementary to each allele are designed. Each allelic probe has a different universal flap sequence at the 5 'end. In addition, one invader probe for each target SNP is designed at the site opposite the allele probe. In the primary invader reaction, when the invader probe and the allele probe hybridize to complementary target DNA, a single base invasion structure (triple structure) by the invader probe is formed at the SNP site, and Cleavase VIII that recognizes the specific structure is the allele. Cleave the target SNP site of the probe. The arrow indicates the cleavage site. Cleaved oligonucleotides with bases at the Flap and SNP sites hybridize with a specific fluorescence resonance energy transfer (FRET) probe having a sequence complementary to the flap sequence and behave as an invader probe in a secondary invader reaction. Cleavase VIII recognizes the invasion structure and cleaves the FRET probe, generating a fluorescent signal. The FRET probe uses two different reporter fluorescent dyes and is designed to be complementary to each flap sequence. The primary and secondary invader reactions proceed continuously. If the probe does not completely hybridize at the site of interest and no invasion structure is formed, no cleavage occurs and no fluorescent signal is generated. SNP genotyping is usually done by clustering analysis in a two-dimensional allele discrimination (AD) plot at the end of the reaction.
前記ユニバーサルインベーダー法に用いられる上記5つの非標識オリゴヌクレオチド(順方向プライマー、逆方向プライマー、インベーダープローブおよび2つのアレルプローブ(アレル1プローブ、アレル2プローブ))は、ユニバーサルインベーダー設計ソフトウエア(Third Wave Technologies, http://www.universalinvader.com/twt/uic/)を用いて設計することができる。ただし、ブラストサーチなどは行われないため、本実施例のような遺伝子ファミリーを有する薬物代謝酵素などゲノム中に類似配列が存在するターゲットに対してアッセイ構築をする場合は、Tm値を考慮したマニュアルでのプライマー設計が必要になる。また、上記設計ソフトウェアで反応が不良であった場合も、マニュアルによるプライマー、およびプローブの設計が必要となる。本願実施例で使用されたオリゴヌクレオチドの具体例を表1および配列番号1〜283に示す。 The five unlabeled oligonucleotides (forward primer, reverse primer, invader probe, and two allele probes (allele 1 probe, allele 2 probe)) used in the universal invader method are universal invader design software (Third Wave Technologies, http://www.universalinvader.com/twt/uic/). However, since a blast search or the like is not performed, when constructing an assay for a target having a similar sequence in the genome such as a drug metabolizing enzyme having a gene family as in this example, a manual considering the Tm value Primer design is required. Also, if the reaction is poor with the above design software, manual primer and probe design is required. Specific examples of oligonucleotides used in Examples of the present application are shown in Table 1 and SEQ ID NOs: 1-283.
前記工程(3)で得られた検査試料(上清)は、その一部をそのままユニバーサルインベーダー法のための反応液に添加し、ユニバーサルインベーダー反応を行なうことができる。 A part of the test sample (supernatant) obtained in the step (3) can be directly added to a reaction solution for the universal invader method to carry out a universal invader reaction.
本工程(4)において、PCRおよびインベーダー反応を良好に進行させるためには、反応液中のMgCl2濃度およびNaCl濃度を厳密に制御することが重要である。MgCl2濃度としては4.5〜10.5mMが好ましく、6.0〜7.5mMがより好ましい。NaCl濃度としては0〜20mMが好ましく、0〜10mMがより好ましい。MgCl2およびNaCl以外の反応液中の組成としては、10〜20mM Tris緩衝液(pH約8.0 〜8.8)またはMOPS緩衝液(pH7.0〜8.0)、0〜5%グリセロール、0.8〜1.6mMデオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTPs)、0.2〜2.0μM 順方向および逆方向プライマー、0.1〜0.4μM インベーダープローブ、0.2〜0.8 μMアレルプローブ、0.1〜0.5μM FRETプローブ、10〜40μM Rox、20〜100ng Cleavase VIII、0.1〜0.5U Taq polymeraseなどが例示される。 In this step (4), it is important to strictly control the MgCl 2 concentration and the NaCl concentration in the reaction solution in order to allow the PCR and invader reaction to proceed well. The MgCl 2 concentration is preferably 4.5 to 10.5 mM, more preferably 6.0 to 7.5 mM. The NaCl concentration is preferably 0 to 20 mM, more preferably 0 to 10 mM. The composition in the reaction solution other than MgCl 2 and NaCl is 10-20 mM Tris buffer (pH about 8.0-8.8) or MOPS buffer (pH 7.0-8.0), 0-5% glycerol, 0.8-1.6 mM deoxyribo. Nucleotide triphosphates (dNTPs), 0.2-2.0 μM forward and reverse primers, 0.1-0.4 μM invader probe, 0.2-0.8 μM allele probe, 0.1-0.5 μM FRET probe, 10-40 μM Rox, 20-100 ng Cleavase VIII 0.1-0.5U Taq polymerase etc. are illustrated.
工程(4)の全反応時間は、通常25分以内であり、前記工程(1)から工程(4)までを30分以内で完結させることが可能である。 The total reaction time of the step (4) is usually within 25 minutes, and the steps (1) to (4) can be completed within 30 minutes.
工程(4)のSNPジェノタイピングは、切断されたFRETプローブから発する2種類の蛍光シグナルをApplied Biosystems製7500リアルタイムPCRシステム、Applied Biosystems製7900リアルタイムPCRシステム、ロシュ製ライトサイクラー480等により測定し、二次元のアレル識別(AD)プロットを作成してクラスタリング解析で行われる。 In the SNP genotyping in step (4), two types of fluorescence signals emitted from the cleaved FRET probe were measured with an Applied Biosystems 7500 real-time PCR system, an Applied Biosystems 7900 real-time PCR system, a Roche Lightcycler 480, etc. A dimensional allele identification (AD) plot is created and performed in a clustering analysis.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by these Examples.
1.試験した試料
本発明者らの所属する研究室の日本人健常者ボランティアから18個の全血試料を採取した。採取した全血試料を抗凝固剤のEDTAで処理し、使用するまで-80℃で保管した。全血試料からのSNPジェノタイピングの結果を確認するために、QIAamp(登録商標)DNA Blood MiniKit (Qiagen, Hildden, Germany)を用いて、製造業者の推奨するプロトコールに従って精製したゲノムDNA試料を得た。ヒト材料を用いる本研究を行なうための研究所の承認は、理研倫理諮問委員会から得た。本発明者らは、それぞれのユニバーサルインベーダー 法でのアッセイの性能確認のため、国際HapMapプロジェクトで採用された268のゲノムDNA試料(44名の日本人由来、44名の中国人由来、90人の白人由来、および90人のヨルバ族由来)も使用した。これらのゲノムDNA試料は、Coriell Cell Repositories (Camden, NJ)から購入した。268のHapMap試料で変異型を検出しなかったアッセイに関しては、アンプリコン領域をカバーする人工オリゴヌクレオチド鋳型を合成し、それぞれの多型においてアッセイが両アレルに有効であるか否かを確認した。人工鋳型の配列を表1に示す。
1. Samples tested 18 whole blood samples were collected from Japanese healthy volunteers in the laboratory to which the inventors belonged. The collected whole blood samples were treated with the anticoagulant EDTA and stored at −80 ° C. until use. To confirm the results of SNP genotyping from whole blood samples, QIAamp® DNA Blood MiniKit (Qiagen, Hildden, Germany) was used to obtain a purified genomic DNA sample according to the manufacturer's recommended protocol . Laboratory approval for conducting this study using human material was obtained from the RIKEN Ethics Advisory Committee. In order to confirm the performance of the assay by each universal invader method, the inventors of the present invention used 268 genomic DNA samples (44 Japanese origins, 44 Chinese origins, 90 people) adopted in the international HapMap project. White and 90 Yoruba) were also used. These genomic DNA samples were purchased from Coriell Cell Repositories (Camden, NJ). For assays in which no variant was detected in 268 HapMap samples, an artificial oligonucleotide template covering the amplicon region was synthesized, and it was confirmed whether the assay was effective for both alleles for each polymorphism. The sequence of the artificial template is shown in Table 1.
2.全血試料のアルカリ溶解
全血試料からの迅速SNPジェノタイピングを実現するために、本発明者らは、本研究の初期段階で既報のアルカリ溶解法(比較例)を採用した[Rudbeck et al, Biotechniques 25:588-592 (1998)]。簡潔に説明すると、5μlの全血試料に20μlの200 mM NaOHを加えて混合し、室温で1-2分間インキュベートした。その後、アルカリ処理血を180μlの40 mM Tris-HCl pH7.5で中和し、処理した試料の2μlを10μlのユニバーサルインベーダー反応系に用いた。既報のアルカリ溶解法は、ユニバーサルインベーダー法に適切でなかったので、濃縮したTris-HCl緩衝液を用いる改変されたプロトコールを開発した。改変されたプロトコール(本発明)は、5μlの全血試料を20μlの200 mM NaOHで室温で1-2分間処理し45μlの160 mM Tris-HCl pH 7.5と混合して中和させるものであった。沈殿物を除去するために卓上遠心分離システムChibitan(Millipore, Billerica, MA)で遠心分離した後、2μlの上清を10μlのユニバーサルインベーダー反応系に用いた。
2. In order to achieve rapid SNP genotyping of whole blood samples from alkaline lysed whole blood samples, we adopted the previously published alkaline lysis method (comparative example) in the early stages of this study [Rudbeck et al, Biotechniques 25: 588-592 (1998)]. Briefly, 5 μl of whole blood sample was mixed with 20 μl of 200 mM NaOH and incubated for 1-2 minutes at room temperature. Thereafter, the alkali-treated blood was neutralized with 180 μl of 40 mM Tris-HCl pH 7.5, and 2 μl of the treated sample was used in a 10 μl universal invader reaction system. Since the previously reported alkaline lysis method was not suitable for the universal invader method, a modified protocol using concentrated Tris-HCl buffer was developed. The modified protocol (invention) was to neutralize a 5 μl whole blood sample treated with 20 μl 200 mM NaOH for 1-2 minutes at room temperature and mixed with 45 μl 160 mM Tris-HCl pH 7.5. . After centrifuging with a desktop centrifuge system Chibitan (Millipore, Billerica, Mass.) To remove the precipitate, 2 μl of the supernatant was used in a 10 μl universal invader reaction system.
3.ユニバーサルインベーダー法のアッセイ設計
薬剤応答性および疾患感受性にかかわるいくつかの報告から38個の臨床上重要な一塩基多型(SNPs)または数塩基の挿入・欠失(Indels)を選択した(表1)。これらの38個の標的のうち36個について、インベーダープローブおよびアレルプローブをユニバーサルインベーダー設計ソフトウエア(Third Wave Technologies, http://www.universalinvader.com/twt/uic/)を用いて設計し、Third Wave Technologiesの指示書に従って合成した。3つの対立遺伝子をもつSNPであるABCB1*3,2677T>G>Aに関してはTm値を考慮して、マニュアルでABCB1*3, 2677T>AおよびABCB1*3, 2677G>Aという形で2アッセイに分けて設計した。その際のTm値の条件はインベーダープローブが58から62℃、アレルプローブが50から53℃であった。UGT1A1*28(TAの6または7回繰り返し)に関しても、マニュアルで合成した。PCRプライマーに関しては、Tm値が68から72℃になるようにPrimer Expressソフトウェア(Applied Biosystems, Foster City, CA)を用いて行った。最終的に38個の多型に対して、39個のアッセイを構築した。各オリゴヌクレオチドの配列を表1に示す。
3. Universal Invader Assay Design 38 clinically important single nucleotide polymorphisms (SNPs) or several base insertions / deletions (Indels) were selected from several reports on drug responsiveness and disease susceptibility (Table 1). ). For 36 of these 38 targets, invader and allele probes were designed using Universal Invader Design Software (Third Wave Technologies, http://www.universalinvader.com/twt/uic/) and Third Synthesized according to Wave Technologies instructions. For ABCB1 * 3,2677T>G> A, which is an SNP with three alleles, the Tm value is taken into account, and two assays are manually performed in the form of ABCB1 * 3, 2677T> A and ABCB1 * 3, 2677G> A Designed separately. The Tm value conditions at that time were 58 to 62 ° C. for the invader probe and 50 to 53 ° C. for the allele probe. UGT1A1 * 28 (TA repeated 6 or 7 times) was also synthesized manually. PCR primers were performed using Primer Express software (Applied Biosystems, Foster City, Calif.) So that the Tm value was 68 to 72 ° C. Finally, 39 assays were constructed for the 38 polymorphisms. The sequence of each oligonucleotide is shown in Table 1.
4.ユニバーサルインベーダーアッセイ
独自に調整した反応溶液を用いてユニバーサルインベーダーアッセイを行なった。MgCl2およびNaClの濃度に関しては詳細な最適化を行い、その他の成分に関しては、通常の2段階PCR-インベーダー反応の組成を参考にして濃度を決定した。反応溶液の組成は、20 mM Tris-HCl pH8.5、3%グリセロール、1.6mMデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTPs)、1.6μMの順方向および逆方向プライマー、200 nMのインベーダープローブ、400 nMのアレルプローブ、FAMまたはYakima Yellowで標識された200 nMのFRETプローブ(Third Wave Technology)、10μMのRox (Sigma, St. Louis, MO)、60 ngのCleavase VIII (Third Wave Technology) および0.25 UのTakara Ex Taq (Takara, Shiga, Japan)からなる。反応は、2μlのアルカリ処理した全血試料または0.5 ng/wellの精製したゲノムを含めて10μlの容量で行った。反応の温度サイクルおよび反応のエンドポイントでの蛍光検出は、7500 First Real-time PCR システム(Applied Biosystems)のファストリアクションモードで行なった。温度サイクルは、95oC 20秒で開始した後、PCRステージが95oC 1秒および68oC 15秒の35サイクル、PCRの後インベーダー反応が、99oC 30秒および、63oC 2分で行なった。UGT1A1*28 単独のアッセイにおいては、PCRでのアニーリング/伸長温度を68℃から64℃に、およびインベーダー反応温度を63℃から60℃に変更する必要があった。これはオリゴヌクレオチドの計算上のTm値と実際のTm値の差が大きく、反応に影響したためと考えられた。反応(25分)終了後、SDS1.3.1ソフトウエア(Applied Biosystems)のオート-ジェノタイプ-コーリング機能によりSNPジェノタイピングを行なった。アレル識別(AD)プロットにおいて単一のホモ接合体クラスターのみが検出されたアッセイはこのソフトウエアでは自動的にクラスター化できないので、これらのアッセイでは手動でジェノタイピングを行なった。このとき、手動のコールの基準として、ADプロットで陰性対照の蛍光シグナル値を差し引いた正規化レポーターシグナル値{(試料中のFAM/RoxまたはYakima Yellow/Rox) − (鋳型なし対照(NTC)中のFAM/RoxまたはYakima Yellow/Rox)}が>0.5を採用した。
4). Universal Invader Assay A universal invader assay was performed using a reaction solution prepared uniquely. Detailed optimization was performed for the concentrations of MgCl 2 and NaCl, and the concentrations of the other components were determined with reference to the composition of a normal two-step PCR-invader reaction. The composition of the reaction solution was 20 mM Tris-HCl pH 8.5, 3% glycerol, 1.6 mM deoxynucleotide triphosphates (dNTPs), 1.6 μM forward and reverse primers, 200 nM invader probe, 400 nM allele Probe, 200 nM FRET probe labeled with FAM or Yakima Yellow (Third Wave Technology), 10 μM Rox (Sigma, St. Louis, MO), 60 ng Cleavase VIII (Third Wave Technology) and 0.25 U Takara Ex It consists of Taq (Takara, Shiga, Japan). The reaction was performed in a volume of 10 μl including 2 μl of alkali-treated whole blood sample or 0.5 ng / well of purified genome. Fluorescence detection at the reaction temperature cycle and reaction endpoint was performed in the fast reaction mode of the 7500 First Real-time PCR system (Applied Biosystems). The temperature cycle started at 95 ° C for 20 seconds, followed by 35 cycles of PCR stage at 95 ° C for 1 second and 68 ° C for 15 seconds, and post-PCR invader reaction for 99 ° C for 30 seconds and 63 ° C 2 Done in minutes. In the UGT1A1 * 28 single assay, it was necessary to change the annealing / extension temperature in PCR from 68 ° C to 64 ° C and the invader reaction temperature from 63 ° C to 60 ° C. This was thought to be due to the large difference between the calculated Tm value and the actual Tm value of the oligonucleotide, which affected the reaction. After completion of the reaction (25 minutes), SNP genotyping was performed by the auto-genotype-calling function of SDS 1.3.1 software (Applied Biosystems). Assays in which only a single homozygous cluster was detected in the Allele Discrimination (AD) plot could not be automatically clustered with this software, so these assays were manually genotyped. At this time, as a standard for manual call, normalized reporter signal value obtained by subtracting fluorescence signal value of negative control in AD plot {(FAM / Rox or Yakima Yellow / Rox in sample) − (in templateless control (NTC) FAM / Rox or Yakima Yellow / Rox)} adopted> 0.5.
5.シークエンスでのジェノタイプの結果の確認
39個のユニバーサルインベーダーアッセイにより得られたジェノタイプの結果を確認するために、18名のボランティア由来の精製したゲノムDNA試料を用いて、ABI prism 3700 DNA シークエンサー(Applied Biosystems製)でシークエンスを行なった。BigDye terminator v3.1 サイクルシークエンシングキット(Applied Biosystems)を、製造業者の推奨したプロトコールに従ってシークエンシング反応に使用した。PCR増幅およびシークエンシング反応に関するプライマーを表1および配列番号1〜283に示した。
5). Check genotype results in a sequence
To confirm the genotype results obtained from the 39 universal invader assays, we used ABI prism 3700 DNA Sequencer (Applied Biosystems) to sequence using purified genomic DNA samples from 18 volunteers. . BigDye terminator v3.1 cycle sequencing kit (Applied Biosystems) was used for sequencing reactions according to the manufacturer's recommended protocol. Primers for PCR amplification and sequencing reactions are shown in Table 1 and SEQ ID NOs: 1-283.
6.アルカリ溶解法でのゲノムDNAの収率の測定
報告されたアルカリ溶解法および本発明の改変されたアルカリ溶解法でのゲノムDNAの収率を測定するために、QuantiBlot Human DNA Quantitation Kit (Applied Biosystems製)を用いて、製造業者の推奨したプロトコールに従ってスロットブロット解析を行なった。
6). Measurement of genomic DNA yield by alkaline lysis method To determine the yield of genomic DNA by the reported alkaline lysis method and the modified alkaline lysis method of the present invention, the QuantiBlot Human DNA Quantitation Kit (Applied Biosystems) Slot blot analysis was performed according to the manufacturer's recommended protocol.
結果
ユニバーサルインベーダー法の反応溶液の開発および最適化
血液試料を用いた反応系を開発する上では、血液の各種構成成分の反応に対する影響を詳しく調べる必要があり、反応溶液の組成を完全に把握していることが重要である。市販のユニバーサルインベーダーアッセイ用の反応溶液は組成が明らかでないため、はじめに反応溶液の開発を行なった。既報のアルカリ溶解法はアルカリ溶解後の中和にTris-HClを採用しており[Rudbeck et al., Biotechniques 25:588-592 (1998); Klintschar et al., Forensic Sci, 45:669-673 (2000)]、中和後の試料のpHの値は約8.5である。さらに、pH8.5は、PCR法およびインベーダー法の両方に最適の範囲内にあったので[Blanchard et al, PCR Methods Appl 2:234-240 (1993); Kaiser et al, J Biol Chem 274:21387-21394 (1999)]、ユニバーサルインベーダーアッセイの反応緩衝液として、20 mM Tris-HCl pH 8.5を採用した。
Results Development and optimization of reaction solutions for the universal invader method In developing a reaction system using blood samples, it is necessary to investigate in detail the effects of various blood components on the reaction, and the composition of the reaction solution must be fully understood. It is important that Since the composition of a commercially available reaction solution for universal invader assay is not clear, the reaction solution was first developed. The previously reported alkali dissolution method uses Tris-HCl for neutralization after alkali dissolution [Rudbeck et al., Biotechniques 25: 588-592 (1998); Klintschar et al., Forensic Sci, 45: 669-673 (2000)], the pH value of the sample after neutralization is about 8.5. Furthermore, pH 8.5 was within the optimal range for both PCR and invader methods [Blanchard et al, PCR Methods Appl 2: 234-240 (1993); Kaiser et al, J Biol Chem 274: 21387 -21394 (1999)], 20 mM Tris-HCl pH 8.5 was employed as a reaction buffer for the universal invader assay.
次いで、18名のボランティア由来の精製したゲノムDNA試料を用いて、ユニバーサルインベーダーアッセイにおける2つの重要な成分 Mg2+および一価のカチオンの濃度(Na+)の効果を調べた。Mg2+はTaq ポリメラーゼおよびCleavase VIIIの活性の必須の補因子である。さらにMg2+はDNAの重合反応にも必須でデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)と複合体を形成することが知られている。また、エントロピーに強力に影響を及ぼし、オリゴヌクレオチドのTm値を上昇させる効果を有することも報告されている[von Ahsen et al., Clin Chem 47:1956-1961 (2001)]。PCRプライマーのTm値の上昇はPCRでのアニーリングを安定化させ、適切な濃度(通常1.5-10 mM)では特異的PCR産物の効率的な増幅につながるが、より高濃度では非特異的PCR産物の産生につながり、特異的PCR産物の増幅が阻害されることが知られている。一価のカチオンも、Mg2+と同様にエントロピーに強く影響することが報告されている[von Ahsen et al., Clin Chem 47:1956-1961 (2001)]。種々のMgCl2濃度でユニバーサルインベーダー法を行なったところ、4.5 mM未満のMgCl2ではPCR断片および蛍光シグナルはともに観察されず、10.5mMより高い濃度ではPCR増幅は改善するものの蛍光シグナルの低下が認められた。PCR産物および蛍光シグナルを十分満たすMgCl2の最適濃度範囲はそれぞれ、6.0〜7.5 mMであった(図2)。MgCl2を7.5mMに固定してNaClの濃度検討を行ったところ、20 mMを超えるNaClでは十分なPCR産物を観察したが、蛍光シグナルは不十分か全く観察されなかった。PCR産物および蛍光シグナルを十分満たすNaClの最適濃度範囲は0〜20 mMであった(図2)。7.5 mM MgCl2および0 mM NaClの条件下で39個のユニバーサルインベーダーアッセイを行ったところ、100%コールレートのジェノタイピングの結果を得ることができた(図3)。すべてのジェノタイピングの結果はシークエンシングの結果と完全に一致していた。18名のボランティア試料を用いた場合、いくつかのアッセイではADプロットで単一のホモ接合体クラスターのみを観察したので(CYP2C19*17, ABCC2-34T>C, CYP2C9*2, TPMT*3A/B, TPMT*3A/C, TPMT*2,CYP2D6*4, CYP2D6*6, CYP2D6*18, CYP2D6*21, CYP2D6*44)、これらのアッセイに関してはHapMap試料または人工鋳型を用いて、両方のアレルに対してそれぞれのアレルプローブが機能することを確認した。MgCl2を7.5mM、NaClを0mMに固定し、さらなる評価を進めた。 The purified genomic DNA samples from 18 volunteers were then used to examine the effect of two important components Mg 2+ and monovalent cation concentration (Na + ) in the universal invader assay. Mg 2+ is an essential cofactor for the activity of Taq polymerase and Cleavase VIII. Further, Mg 2+ is essential for DNA polymerization and is known to form a complex with deoxynucleotide triphosphate (dNTP). It has also been reported that it has a strong effect on entropy and has an effect of increasing the Tm value of the oligonucleotide [von Ahsen et al., Clin Chem 47: 1956-1961 (2001)]. Increasing PCR primer Tm stabilizes PCR annealing and leads to efficient amplification of specific PCR products at appropriate concentrations (usually 1.5-10 mM), but nonspecific PCR products at higher concentrations It is known that the amplification of specific PCR products is inhibited. Monovalent cations have also been reported to influence entropy as strongly as Mg 2+ [von Ahsen et al., Clin Chem 47: 1956-1961 (2001)]. When the universal invader method was performed at various MgCl 2 concentrations, neither PCR fragments nor fluorescent signals were observed at MgCl 2 below 4.5 mM, and at concentrations higher than 10.5 mM, although PCR amplification was improved, a decrease in fluorescent signal was observed. It was. The optimum concentration range of MgCl 2 that satisfactorily satisfies the PCR product and the fluorescence signal was 6.0-7.5 mM, respectively (FIG. 2). When MgCl 2 was fixed at 7.5 mM and NaCl concentration was examined, sufficient PCR products were observed with NaCl exceeding 20 mM, but no fluorescence signal was observed at all. The optimal concentration range of NaCl sufficient to satisfy the PCR product and the fluorescent signal was 0-20 mM (FIG. 2). When 39 universal invader assays were performed under conditions of 7.5 mM MgCl 2 and 0 mM NaCl, genotyping results at 100% call rate could be obtained (FIG. 3). All genotyping results were in complete agreement with the sequencing results. When 18 volunteers were used, some assays observed only a single homozygous cluster in the AD plot (CYP2C19 * 17, ABCC2-34T> C, CYP2C9 * 2, TPMT * 3A / B , TPMT * 3A / C, TPMT * 2, CYP2D6 * 4, CYP2D6 * 6, CYP2D6 * 18, CYP2D6 * 21, CYP2D6 * 44) for these assays, using HapMap samples or artificial templates for both alleles On the other hand, it was confirmed that each allele probe functions. Further evaluation was carried out by fixing MgCl 2 to 7.5 mM and NaCl to 0 mM.
既報のアルカリ溶解法と組合わせたユニバーサルインベーダー法
次に、既報のアルカリ溶解法で処理した全血試料を用いて、ユニバーサルインベーダー法を評価した。2μlの処理済全血試料と8μLのユニバーサルインベーダー反応溶液を混合し、25分の反応時間のプロトコールで39個のアッセイを行った。そのうち、25個のアッセイでは100%コールレートでジェノタイピング結果が得られたが、13個のアッセイで、PCRでの増幅エラーまたはADプロットにおけるドット分布のばらつきが原因でジェノタイプを決定できない試料を観察した(図4)。全コールレートは、86.32 %であった(表2)。これらのアッセイの失敗が、既報のアルカリ溶解法におけるゲノムDNAの低収率に起因すると予測し、処理した試料中のゲノムDNAの定量をスロットブロット解析で行った。その結果、18試料の平均値は0.77 ng/μl (1.54 ng/well)で、最低値が0.32 ng/μl (0.64 ng /well)であった。ユニバーサルインベーダーアッセイでは0.5 ng/wellの精製ゲノムDNAでジェノタイプが可能であり(図6)、ゲノムDNAの収率がアッセイの直接的な失敗の原因ではないと考えられた。本発明者らは、全血中のある種の阻害成分がアルカリ処理後でもある程度活性な状態にあり、PCR増幅やインベーダー反応を低下させることが直接的な失敗の原因ではないかと推測した(図5)。失敗したアッセイの性能を改善するため、既報のアルカリ溶解法を改変することを試みた。
Universal Invader Method Combined with Alkaline Dissolution Method Reported Next, the universal invader method was evaluated using whole blood samples treated with the alkaline dissolution method reported above. 2 μl of treated whole blood sample and 8 μl of Universal Invader reaction solution were mixed and 39 assays were performed with a 25 min reaction time protocol. Of these, 25 assays gave genotyping results at 100% call rate, but 13 assays failed to determine genotypes due to PCR amplification errors or dot distribution variations in AD plots. Observed (FIG. 4). The total call rate was 86.32% (Table 2). These assay failures were predicted to be due to low yields of genomic DNA in the previously reported alkaline lysis method, and genomic DNA in the treated samples was quantified by slot blot analysis. As a result, the average value of 18 samples was 0.77 ng / μl (1.54 ng / well), and the lowest value was 0.32 ng / μl (0.64 ng / well). In the universal invader assay, genotype was possible with 0.5 ng / well of purified genomic DNA (FIG. 6), and the yield of genomic DNA was not considered to be the cause of direct assay failure. The present inventors speculated that certain inhibitory components in whole blood are still active to some extent even after alkaline treatment, and reducing PCR amplification and invader reaction may be the cause of direct failure (Fig. 5). Attempts were made to modify the previously reported alkaline lysis method to improve the performance of failed assays.
既報のアルカリ溶解法の改変(本発明)
単純な工程でアルカリ処理した全血試料中の阻害成分を除くため、濃縮したTris-HCl緩衝液で当該成分を沈殿させ、簡単な遠心分離操作をする方法を試みた。高濃度のTris-HCl緩衝液はアルカリで溶解した細菌の細胞からのプラスミドDNAの調製においてタンパク質を沈殿させる効果があることが報告されている[Chowdhury and Akaike, J Biotechnol 119:343-347 (2006)]。本発明者らは、血液成分においても同様の効果が期待できると考え、アルカリ処理血を高濃度のTris-HCl緩衝液で中和する方法を検討した。まず、種々の濃度のTris-HCl緩衝液(40、80、160、240、320、400、480、560mMのTris-HCl、pH 7.5)を調整し、NaOHとTris-HClの濃度比が一定になるようにそれぞれ180、90、45、30、22.5、18、15、13μlの液量で各濃度のTris-HClとアルカリ処理血と混合した(濃度に反比例させて液量を決定)。このとき、各中和条件のpHの値は、ほぼ一定であった(pH 8.5〜8.7、室温)。簡単な遠心分離の後、80mM以上のTris 緩衝液を中和に使用した場合に大量の沈殿物が観察された。そして、沈殿物の生成に伴って、既報のアルカリ溶解法で失敗したアッセイにおける反応性の改善が認められた(図6)。ユニバーサルインベーダーアッセイにおける試料間の反応性は80mM Tris-HClの使用で若干ばらつきが認められ、、320mM以上の使用ではインベーダー反応由来の蛍光シグナルが下方に傾く傾向があるので(図6)、中和に使用するTris-HClの最適濃度範囲を160〜240mMとした。さらなる評価には160mMのTris-HClを用いた。また、本発明のプロトコールにおけるゲノムDNAの収率を調べたところ、18試料の平均として1.14 ng/μl(2.28 ng/well)であり、最低値の試料で0.5 ng/μl(1 ng/well)であった。これらの値は、既報の方法(非特許文献14、15)よりも高く、ユニバーサルインベーダー法に十分な値であった。本発明のアルカリ溶解法で処理した18個の全血試料を用いて、25分の反応時間で39個のアッセイを行なったところ、すべてのアッセイにおいて100%コールレートでジェノタイピング結果が得られた(図7、表2)。二連のウエル間の結果の不一致はなく、各ジェノタイプは、精製したゲノムDNAを用いたユニバーサルインベーダーアッセイまたはシークエンシングにおける結果と完全に一致していた。
Modification of the previously reported alkali dissolution method (the present invention)
In order to remove the inhibitory component in the whole blood sample alkali-treated in a simple process, a method of precipitating the component with a concentrated Tris-HCl buffer and performing a simple centrifugation operation was attempted. High concentrations of Tris-HCl buffer have been reported to have the effect of precipitating proteins in the preparation of plasmid DNA from alkaline lysed bacterial cells [Chowdhury and Akaike, J Biotechnol 119: 343-347 (2006 )]. The present inventors considered that the same effect can be expected in blood components, and studied a method of neutralizing alkali-treated blood with a high concentration Tris-HCl buffer. First, various concentrations of Tris-HCl buffer (40, 80, 160, 240, 320, 400, 480, 560 mM Tris-HCl, pH 7.5) were prepared, and the concentration ratio of NaOH and Tris-HCl was kept constant. In this way, each concentration of Tris-HCl and alkali-treated blood was mixed in 180, 90, 45, 30, 22.5, 18, 15, and 13 μl of liquid volume (the liquid volume was determined in inverse proportion to the concentration). At this time, the pH value of each neutralization condition was almost constant (pH 8.5 to 8.7, room temperature). After simple centrifugation, a large amount of precipitate was observed when more than 80 mM Tris buffer was used for neutralization. As the precipitate was formed, an improvement in reactivity was observed in the assay that failed in the previously reported alkaline dissolution method (FIG. 6). The reactivity between samples in the universal invader assay varies slightly with the use of 80 mM Tris-HCl, and the fluorescence signal derived from the invader reaction tends to tilt downward when using more than 320 mM (FIG. 6). The optimal concentration range of Tris-HCl used in the experiment was 160 to 240 mM. For further evaluation, 160 mM Tris-HCl was used. Further, when the yield of genomic DNA in the protocol of the present invention was examined, the average of 18 samples was 1.14 ng / μl (2.28 ng / well), and the lowest sample was 0.5 ng / μl (1 ng / well). Met. These values were higher than the previously reported methods (Non-Patent Documents 14 and 15) and were sufficient values for the universal invader method. Using 19 whole blood samples treated with the alkaline lysis method of the present invention, 39 assays were performed with a reaction time of 25 minutes, and genotyping results were obtained at 100% call rate in all assays. (Figure 7, Table 2). There was no discrepancy in results between duplicate wells, and each genotype was in complete agreement with the results in the universal invader assay or sequencing using purified genomic DNA.
考察
本発明者らはユニバーサルインベーダーアッセイの反応溶液の開発およびアルカリ処理血の中和法の改良により採血から30分以内でSNPジェノタイピングを完結できる方法を発明した。本発明者らの開発した方法で得られたジェノタイピング結果は、精製DNAを用いたシーケンシングの結果と完全に一致しており、その正確性が証明された。また、プロトコールの単純さ、迅速性、簡便性において優れており、POCTをターゲットにしたマイクロフルイディクスや自動化のための機器開発においても有利であると考えられた。
DISCUSSION The present inventors have invented a method capable of completing SNP genotyping within 30 minutes after blood collection by developing a reaction solution for universal invader assay and improving the neutralization method of alkali-treated blood. The genotyping result obtained by the method developed by the present inventors is completely consistent with the result of sequencing using purified DNA, and its accuracy has been proved. In addition, the protocol is simple, rapid, and easy to use, and it was considered advantageous for the development of microfluidics and automation equipment targeting POCT.
本実施例において、本発明者らはまず反応溶液の開発を行い、ユニバーサルインベーダー法におけるMg2+の至適範囲が6.0〜7.5 mMであることを見出した。その理由として本発明のユニバーサルインベーダー反応では、1.6 mM dNTPsが同じ濃度の遊離のMg2+を必要とし、Taq DNA ポリメラーゼおよびCleavase VIIIは、それぞれ、効率的な酵素活性のために1 mMおよび4 mM以上の遊離のMg2+を必要とする。その結果、Mg2+の至適範囲は6.0〜7.5 mMであり、4.5 mM未満の場合、PCR産物と蛍光シグナルはMg2+の不足ににより観察されなかったと考えられた。10.5 mMを超えるMg2+では、PCR産物が十分な増幅が観察されたが、インベーダー反応の阻害がみとめられた(図4)。この結果は、高濃度のMg2+がアレルプローブのハイブリダイゼーションを安定化させ、インベーダー反応におけるサイクリング開裂反応の効率を低下させたことによると考えられた。したがって、ユニバーサルインベーダー法において、Mg2+の至適濃度を保つことは非常に重要である。本発明の改変されたアルカリ溶解プロトコールで処理した全血試料からは無視できる程度の濃度のMg2+(0.057mM)が反応溶液中に持ち込まれると考えられ[Blanchard et al, PCR Methods Appl 2:234-240 (1993)]、ユニバーサルインベーダー法への影響はほとんどない考えられた。 In this example, the present inventors first developed a reaction solution and found that the optimum range of Mg 2+ in the universal invader method was 6.0 to 7.5 mM. The reason is that in the universal invader reaction of the present invention, 1.6 mM dNTPs require the same concentration of free Mg 2+ and Taq DNA polymerase and Cleavase VIII are 1 mM and 4 mM for efficient enzyme activity, respectively. The above free Mg 2+ is required. As a result, the optimum range of Mg 2+ was 6.0 to 7.5 mM, and when it was less than 4.5 mM, it was considered that the PCR product and the fluorescence signal were not observed due to the lack of Mg 2+ . In Mg 2+ exceeding 10.5 mM, sufficient amplification of the PCR product was observed, but inhibition of the invader reaction was observed (FIG. 4). This result was thought to be due to the high concentration of Mg 2+ stabilizing the allele probe hybridization and reducing the efficiency of the cyclic cleavage reaction in the invader reaction. Therefore, it is very important to maintain the optimum concentration of Mg 2+ in the universal invader method. A negligible concentration of Mg 2+ (0.057 mM) may be introduced into the reaction solution from whole blood samples treated with the modified alkaline lysis protocol of the present invention [Blanchard et al, PCR Methods Appl 2: 234 -240 (1993)], the universal invader method was considered to have little effect.
NaCl濃度の検討では、Mg2+の濃度を7.5 mMに固定した場合、NaClの濃度が低いほど、インベーダー反応がよくなることを観察し、20 mMを超えるNaClでは、PCR増幅が改善するにもかかわらず、インベーダー反応が低下することを観察した(図5)。Mg2+の場合と同様に、この結果は、高濃度のNa+によるアレルプローブの安定化したハイブリダイゼーションにより生じたものであると考えられた。ユニバーサルインベーダー法の反応溶液は一価のカチオンを含まないけれども、アルカリ溶液(200 mM NaOH)および全血(124 mM Na+およびK+)には、相当量の一価のカチオンが含まれる。したがって、プロトコール開発において全血試料からの一価のカチオンの持込を考慮する必要があった。改変されたアルカリ溶解条件において、一価のカチオンの濃度は最終濃度として約13 mMであると見積もられ、20 mM以下に厳密に調整されている。 In the study of NaCl concentration, when Mg 2+ concentration was fixed at 7.5 mM, we observed that the lower the NaCl concentration, the better the invader reaction, but with NaCl exceeding 20 mM, PCR amplification was improved. The invader reaction was observed to decrease (FIG. 5). As in the case of Mg 2+ , this result was thought to have been caused by stabilized hybridization of the allele probe with high concentrations of Na + . Although the reaction solution of the universal invader method does not contain monovalent cations, the alkaline solution (200 mM NaOH) and whole blood (124 mM Na + and K + ) contain a considerable amount of monovalent cations. Therefore, it was necessary to consider the introduction of monovalent cations from whole blood samples in protocol development. Under modified alkaline dissolution conditions, the concentration of monovalent cations is estimated to be about 13 mM as the final concentration and is strictly adjusted to 20 mM or less.
ゲノムDNAの精製工程を省く方法として、本発明者らはアルカリ溶解法を選択した。近年、ホルムアミド抽出法が、TaqMan法や融解曲線解析に有用であることが報告されたが、抽出の際の加熱処理、ホルムアミドの不安定性や冷凍保存の必要性、オリゴヌクレオチドのTm値に対する影響とそれに伴う反応条件の変更などPOCTとして実現する上での大きな障壁を有している。これに比べ、常温での処理が可能で、反応条件を変更する必要がないアルカリ融解法はPOCTを実現する上で大変有用であると考えられた。既報(非特許文献14、15)のアルカリ溶解法では、PCR反応の阻害効果が認められ、実用化に不十分であったが、高濃度Tris−HClを用いる改良法により反応性が改善し、実用化に耐えうる血液の前処理法が確立された。本改良により、沈殿物の除去という工程が加わるが、簡単な遠心分離により達成され、またフィルトレーションでも可能であると考えられるので、POCTを実現する上で重大な障壁にはならないものと考えられる。 As a method of omitting the genomic DNA purification step, the present inventors selected the alkaline lysis method. In recent years, it has been reported that the formamide extraction method is useful for TaqMan method and melting curve analysis. However, the heat treatment during extraction, the instability of formamide and the necessity of cryopreservation, the influence on the Tm value of oligonucleotides There are significant barriers to the realization of POCT, such as changes in reaction conditions. Compared to this, the alkali melting method, which can be processed at room temperature and does not require changing reaction conditions, was thought to be very useful in realizing POCT. In the alkaline dissolution method of the previous report (Non-Patent Documents 14 and 15), an inhibitory effect on the PCR reaction was recognized and was insufficient for practical use. However, the reactivity was improved by an improved method using high concentration Tris-HCl, A blood pretreatment method that can withstand practical use has been established. This improvement adds a step of removing precipitates, but it can be achieved by simple centrifugation and also possible by filtration, so it is not considered to be a significant barrier to realizing POCT. It is done.
全血からのSNPジェノタイピング技術として、ユニバーサルインベーダー法は融解曲線解析およびTaqMan法に比べていくつかの利点を有する。ユニバーサルインベーダー法は、標的特異的認識能が高く、ハイブリダイゼーションのみをベースとする上記方法よりもS/N比が高いと考えられる。さらに高コストである蛍光プローブがどの標的SNPにも共通に使用できるので、標的ごとに蛍光プローブが必要な上記方法と比べての費用効果が高い。加えて、ユニバーサルインベーダー法は25分以内に完了させることができ、Lightサイクラー(Roche Molecular Science製)での融解曲線法(40分)およびABI Prism 7700 (Applied Biosystems製)でのTaqMan法(2時間)よりも迅速である。、シングルチューブの形式、簡便さは上記アッセイと同等で、POCTに十分応用が可能である。アッセイ設計の柔軟性に関しては、本実施例に示すとおり、薬理ゲノム学分野で最も重要かつ確立するのが困難なアッセイの1つであるUGT1A1*28やその他の重要な多型を広範囲にカバーしていることから十分と言える。ユニバーサルインベーダー法は、POCTにおいて最も有望なSNPジェノタイピング法の1つであると考えられる。 As a SNP genotyping technique from whole blood, the universal invader method has several advantages over melting curve analysis and TaqMan method. The universal invader method has a high target-specific recognition ability and is considered to have a higher S / N ratio than the above method based only on hybridization. Furthermore, since a high-cost fluorescent probe can be commonly used for any target SNP, it is more cost-effective than the above method that requires a fluorescent probe for each target. In addition, the universal invader method can be completed within 25 minutes, with the melting curve method (40 minutes) on the Light cycler (Roche Molecular Science) and the TaqMan method (2 hours on the ABI Prism 7700 (Applied Biosystems)). ) Is faster than. The format and simplicity of the single tube are equivalent to the above assay, and can be applied to POCT. With regard to assay design flexibility, as shown in this example, UGT1A1 * 28, one of the most important and difficult to establish assays in the field of pharmacogenomics, and other important polymorphisms are covered extensively. It can be said that it is enough. The universal invader method is considered to be one of the most promising SNP genotyping methods in POCT.
融解曲線解析およびTaqMan法以外に、アルカリ溶解法を採用する全血試料からの新規迅速SNPジェノタイピング法の1つとして、「非対称等温増幅および新規ミスマッチサプレッション技術」を使用する方法が報告されている[Mitani et al., Nat. Methods 4:257-262 (2007)]。この技術は、S/N比が高く、全血試料から20-60分でジェノタイピングが可能であると報告されている。しかしながら、当該技術の原理は非常に複雑であり、アッセイ性能およびアッセイ設計の柔軟性をさらに評価する必要があると考えられる。その他の多数の報告された技術に関して、本発明者らの知り得る限りにおいて、全血試料からのSNPジェノタイピングの報告はほとんどない。 In addition to melting curve analysis and TaqMan method, a method using "asymmetric isothermal amplification and a novel mismatch suppression technique" has been reported as one of the new rapid SNP genotyping methods from whole blood samples using alkaline lysis method [Mitani et al., Nat. Methods 4: 257-262 (2007)]. This technique has been reported to have a high S / N ratio and can be genotyped in 20-60 minutes from a whole blood sample. However, the principles of the art are very complex, and it may be necessary to further evaluate assay performance and assay design flexibility. With respect to many other reported techniques, to the best of our knowledge, there are few reports of SNP genotyping from whole blood samples.
本発明によると、正確、簡便かつ安価に、血液試料からジェノタイピングの結果を30分以内に得ることができる。本発明の方法は、個の医療の実現のために有望な方法である。 According to the present invention, a genotyping result can be obtained from a blood sample within 30 minutes accurately, simply and inexpensively. The method of the present invention is a promising method for the realization of individual medical care.
Claims (9)
動物由来の血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する工程、
前記混合溶液1容量部に対し、0.5〜5容量部の80〜560mMのTris緩衝液を添加し、中和させる工程、
および
前記中和された溶液を遠心分離または濾過し、検査試料を得る工程。 A method for preparing a single nucleotide polymorphism genotyping test sample including the following steps:
Mixing 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide with 1 part by volume of an animal-derived blood sample;
Adding 0.5 to 5 parts by volume of 80 to 560 mM Tris buffer to 1 part by volume of the mixed solution, and neutralizing;
And centrifuge or filter the neutralized solution to obtain a test sample.
動物由来の血液検体1容量部に対し、4〜40容量部の100〜200mMの水酸化アルカリ金属の水溶液を混合する工程、
前記混合溶液1容量部に対し、0.5〜5容量部の80〜560mMのTris緩衝液を添加し、中和させる工程、
前記中和された溶液を遠心分離または濾過し、検査試料を得る工程、および
前記検査試料を用いて、ユニバーサルインベーダー法によりジェノタイピングする工程。 Testing method for single nucleotide polymorphism genotyping including the following steps:
Mixing 4 to 40 parts by volume of an aqueous solution of 100 to 200 mM alkali metal hydroxide with 1 part by volume of an animal-derived blood sample;
Adding 0.5 to 5 parts by volume of 80 to 560 mM Tris buffer to 1 part by volume of the mixed solution, and neutralizing;
Centrifuge or filter the neutralized solution to obtain a test sample, and genotyping by the universal invader method using the test sample.
The kit according to claim 8, further comprising a mixing container and / or a centrifuge tube.
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