JP5707719B2 - Target base sequence identification method - Google Patents
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Description
本発明は、部分2本鎖形成核酸プローブの自発的相互作用による鎖置換反応を利用して、試料に含まれる2本鎖形成核酸が、標的塩基配列を有するか否かを識別する方法に関する。 The present invention relates to a method for discriminating whether or not a double-stranded nucleic acid contained in a sample has a target base sequence using a strand displacement reaction by spontaneous interaction of a partial double-stranded nucleic acid probe.
ヒトゲノムの解読、特にSNP(Single Nucleotide Polymorphism)地図を作成する国際ハップマッププロジェクトにより、ヒトゲノムに関する情報は増加の一途をたどっている。さらに、得られたゲノム情報と個人の体質との関連を見出し、遺伝子レベルで個人の体質の違いを把握し、個人の特性に応じた病気の診断・治療・予防や薬剤の投与を可能とする「個人の遺伝情報に応じた医療」(オーダーメード医療)の実現をめざした研究が、世界全体で大規模に展開されている。ここでの遺伝子の違いは、個々人のゲノムの塩基配列上での違いを意味し、その主たる違いは一塩基の違い(SNP)である。また、最近では、短い塩基配列が繰り返される回数(コピー数)の違い(Copy Number variation:CNV)も、ゲノム全体に広がっていることがわかり、このCNVの違いと病気との関連性も指摘されている。 Information on the human genome continues to increase due to the decoding of the human genome, especially the international hapmap project that creates SNP (Single Nucleotide Polymorphism) maps. Furthermore, the relationship between the obtained genome information and the individual's constitution is found, the difference in the individual constitution is grasped at the genetic level, and the diagnosis, treatment, prevention and drug administration according to the individual characteristics are enabled. Research aimed at the realization of "medical care according to individual genetic information" (custom-made medical care) is being developed on a large scale all over the world. The difference in gene here means a difference in the base sequence of the genome of an individual, and the main difference is a single base difference (SNP). Recently, it has been found that the difference in the number of times a short base sequence is repeated (copy number) (Copy Number variation: CNV) has spread throughout the genome, and the relationship between this CNV difference and disease has also been pointed out. ing.
近年では、各個人の遺伝子型を調べる遺伝子検査も行われている。遺伝子検査には、各遺伝子型の塩基配列と同一又は相補的な塩基配列を有するプライマーやプローブを用いて、核酸増幅やハイブリダイゼーションの有無を検出する方法がある。一般的には、遺伝子検査に供される核酸は2本鎖形成された核酸であり、このため、プライマーやプローブと試料核酸との間のハイブリダイゼーション反応を効率良く且つ優位に促すために、予め2本鎖形成核酸鎖を1本鎖化する変性処理が行われる。変性処理は、主に熱変性処理と化学変性処理があるが、一般的には熱的手法をとることが多く、大抵は100℃近い温調操作を行っている。例えば、核酸増幅反応として汎用されているPCRでは、各サイクルに熱変性工程がある。また、等温環境下で核酸増幅反応を行うLAMP法やSMAP法においても、反応初期段階に、試料核酸を熱処理(95℃、数分間)しなくてはならない。このように、多くの遺伝子検査において用いられる核酸試薬の反応過程では、熱変性等の変性処理が必須となる。 In recent years, genetic tests have been performed to examine the genotype of each individual. Genetic testing includes a method of detecting the presence or absence of nucleic acid amplification or hybridization using a primer or probe having a base sequence identical or complementary to the base sequence of each genotype. In general, a nucleic acid to be subjected to genetic testing is a double-stranded nucleic acid. Therefore, in order to efficiently and advantageously promote a hybridization reaction between a primer or probe and a sample nucleic acid, in advance, A denaturation treatment is performed to make the double-stranded nucleic acid strand into a single strand. The denaturation treatment mainly includes a thermal denaturation treatment and a chemical denaturation treatment. In general, a thermal technique is often used, and a temperature control operation near 100 ° C. is usually performed. For example, in PCR widely used as a nucleic acid amplification reaction, each cycle has a heat denaturation step. In the LAMP method and SMAP method in which a nucleic acid amplification reaction is performed in an isothermal environment, the sample nucleic acid must be heat-treated (95 ° C., several minutes) in the initial reaction stage. Thus, denaturation treatment such as heat denaturation is essential in the reaction process of nucleic acid reagents used in many genetic tests.
しかしながら、このような熱処理は、反応工程を煩雑化するばかりか、反応の安定性や再現性等にも大きな影響を来たしている。さらに、熱処理を実行する装置や反応容器には熱的負荷が与えられてしまうため、これらに耐熱機能を付加させなければならないが、耐熱機能を確保するためには、多くの開発の費用、時間を費やすことにもなる。 However, such heat treatment not only complicates the reaction process, but also has a great influence on the stability and reproducibility of the reaction. Furthermore, since a thermal load is applied to the apparatus and reaction vessel for performing the heat treatment, it is necessary to add a heat resistance function to them, but in order to ensure the heat resistance function, many development costs and time are required. Will also spend money.
一方で、核酸鎖分子間の局所的な相互作用を機に広範囲にわたる鎖長間相互作用が誘導される反応形態として、ブランチ・マイグレーションという概念がある。ブランチ・マイグレーションは、遺伝子の組み換えにおいて見られる現象であり、遺伝子の相同組み換え機構を解明すべく、ブランチ・マイグレーションについても解析が進められている(例えば、非特許文献1〜4参照。)。これらの研究においては、主に、2本鎖形成核酸に1本鎖核酸を作用させることにより生じる鎖置換反応を解析する手法が採用されており、核酸が相補的な2本鎖構造を有した状態からブランチ・マイグレーションに転じる反応機構についての議論は含まれていない。
On the other hand, there is a concept of branch migration as a reaction form in which a wide range of chain-length interactions are induced based on local interactions between nucleic acid chain molecules. Branch migration is a phenomenon observed in gene recombination, and analysis of branch migration is also underway to elucidate the homologous recombination mechanism of genes (see, for example, Non-Patent
ブランチ・マイグレーションを利用して、標的塩基配列を識別する方法が幾つか開示されている。突出末端を有する2本鎖形成核酸プローブは、溶液中において1本鎖核酸と自発的に相互作用をすることができる。そこで、2本鎖形成核酸プローブを構成する一方の核酸鎖と別の1本鎖核酸とよって新たに2本鎖形成核酸が形成される程度(鎖置換反応の程度)を調べることにより、標的塩基配列を識別する方法が開示されている(例えば、特許文献1〜5及び非特許文献5〜9参照。)。これらの方法では、まず、2本鎖形成状態と、1本鎖状態又は他の1本鎖核酸と新たに2本鎖を形成した状態とで、検出されるシグナルが異なるように、蛍光物質等を用いて2本鎖形成核酸プローブを予め標識しておく。そして、この標識済み2本鎖形成核酸プローブをプライマーとしてPCRを行い、得られたPCR産物のシグナルを検出し、2本鎖形成状態のシグナルと比較することにより、鎖置換反応により新たに2本鎖形成核酸が形成されたかを検出する。標識済み2本鎖形成核酸プローブを、予め1本鎖化した試料核酸と混合した後のシグナルを検出し、2本鎖形成状態のシグナルと比較することによっても、鎖置換反応により新たに2本鎖形成核酸が形成されたかを検出することができる。
Several methods for identifying a target base sequence using branch migration have been disclosed. A double-stranded nucleic acid probe having a protruding end can spontaneously interact with a single-stranded nucleic acid in solution. Therefore, the target base is determined by examining the extent to which a double-stranded nucleic acid is newly formed by one nucleic acid strand constituting a double-stranded nucleic acid probe and another single-stranded nucleic acid (the degree of strand displacement reaction). Methods for identifying sequences are disclosed (for example, see
これらの方法は、ブランチ・マイグレーションを利用した核酸識別システムであるが、いずれの報告も1本鎖の核酸鎖と2本鎖形成された核酸鎖とを反応させる形態であり、核酸プローブと試料核酸のうち、すくなくともどちらか一方の核酸鎖は、1本鎖として存在できる環境を与えて反応を実行させるシステムとなっている。このため、2本鎖形成核酸プローブと2本鎖形成核酸との間でブランチ・マイグレーションによる鎖置換反応を起こさせる場合には、熱変性工程を必須とするPCRを行うか、若しくは、LAMP法等と同様に、鎖置換反応前に熱処理等による変性工程を設けている。 These methods are nucleic acid identification systems using branch migration, but all reports have a form in which a single-stranded nucleic acid chain and a double-stranded nucleic acid chain are reacted, and a nucleic acid probe and a sample nucleic acid. Among these, at least one of the nucleic acid strands is a system that provides an environment in which the nucleic acid strand can exist as a single strand to execute the reaction. For this reason, when a strand displacement reaction is caused by branch migration between the double-stranded nucleic acid probe and the double-stranded nucleic acid, PCR is performed which requires a heat denaturation step, or the LAMP method, etc. Similarly to the above, a denaturation step such as heat treatment is provided before the chain substitution reaction.
本発明はこのような状況下、熱変性工程を要することなく、2本鎖を形成している試料核酸と2本鎖形成核酸プローブとを効果的に反応させることにより、標的塩基配列を識別する方法を提供することを目的とする。 Under such circumstances, the present invention discriminates a target base sequence by effectively reacting a sample nucleic acid forming a double strand with a double-stranded nucleic acid probe without requiring a heat denaturation step. It aims to provide a method.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、突出末端を有する2本鎖形成核酸プローブにおいて、2本鎖形成核酸プローブの全長に対する突出末端領域の鎖長の比を調整することにより、試料核酸と2本鎖形成核酸プローブの双方に対して、予め熱変性処理を行うことなく、鎖置換反応により標的塩基配列を識別できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventor has adjusted the ratio of the length of the protruding end region to the total length of the double-stranded nucleic acid probe in the double-stranded nucleic acid probe having a protruding end. The present inventors have found that the target base sequence can be identified by strand displacement reaction without subjecting both the sample nucleic acid and the double-stranded nucleic acid probe to heat denaturation in advance.
すなわち、本発明は、
(1) 標的塩基配列を識別する方法であって、
反応液中に、2本鎖を形成している状態の試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとを共存させて、鎖置換反応が生じた程度を測定することにより、前記試料核酸中の塩基配列と、標的塩基配列との同一性を識別する識別工程を有し、
前記2本鎖形成核酸プローブが、標的塩基配列と相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第1プローブと、前記第1プローブと相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第2プローブとからなり、
前記第2プローブの塩基長と前記第1プローブの塩基長の比([第2プローブの塩基長]/[第1プローブの塩基長])が0.5以上1未満であり、
前記反応液の温度が40℃以上65℃未満であることを特徴とする、標的塩基配列の識別方法、
(2) 前記反応液の温度が、40〜60℃の範囲内であることを特徴とする前記(1)記載の標的塩基配列の識別方法、
(3) 前記第1プローブの突出末端領域におけるGC含有量が50%以上であることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の標的塩基配列の識別方法、
(4) 前記第1プローブ及び前記第2プローブの3’末端が、ポリメラーゼによる伸長反応の阻害物質により修飾されていることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれかに記載の標的塩基配列の識別方法、
(5) 前記第1プローブ及び前記第2プローブの少なくとも一方が、核酸類縁体を含むことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれかに記載の標的塩基配列の識別方法、
(6) 前記第1プローブ及び前記第2プローブが、互いに異なる種類の標識物質によりそれぞれ標識されていることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の標的塩基配列の識別方法、
(7) 前記第1プローブ又は第2プローブが、前記部分2本鎖形成核酸プローブ中の2本鎖形成領域において、標識物質により標識されていることを特徴とする前記(6)記載の標的塩基配列の識別方法、
(8) 前記第1プローブを標識する標識物質と前記第2プローブを標識する標識物質との間で、エネルギー移動が可能であることを特徴とする前記(6)又は(7)記載の標的塩基配列の識別方法、
(9) 前記第1プローブ及び前記第2プローブのいずれか一方が、固相担体と結合可能な標識物質により標識されていることを特徴とする前記(6)又は(7)記載の標的塩基配列の識別方法、
(10) 前記試料核酸が、核酸増幅反応により増幅された2本鎖形成核酸であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれかに記載の標的塩基配列の識別方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A method for identifying a target base sequence,
In the reaction solution, the sample nucleic acid in the state of forming a double strand and the partially double-stranded nucleic acid probe are allowed to coexist, and the degree of the strand displacement reaction is measured to determine the base in the sample nucleic acid. An identification step for identifying the identity between the sequence and the target base sequence,
The double-stranded nucleic acid probe is a first probe that is a single-stranded nucleic acid comprising a base sequence complementary to a target base sequence, and a single-stranded nucleic acid comprising a base sequence complementary to the first probe. Consisting of two probes,
The ratio of the base length of the second probe to the base length of the first probe ([base length of the second probe] / [base length of the first probe]) is 0.5 or more and less than 1.
The method for identifying a target base sequence, wherein the temperature of the reaction solution is 40 ° C. or higher and lower than 65 ° C.,
(2) The method for identifying a target base sequence according to (1) above, wherein the temperature of the reaction solution is within a range of 40 to 60 ° C.,
(3) The method for identifying a target base sequence according to (1) or (2), wherein the GC content in the protruding end region of the first probe is 50% or more,
(4) The target according to any one of (1) to (3), wherein the 3 ′ ends of the first probe and the second probe are modified with an inhibitor of elongation reaction by polymerase. Identification method of base sequence,
(5) The target base sequence identification method according to any one of (1) to (4), wherein at least one of the first probe and the second probe includes a nucleic acid analog,
(6) The identification of the target base sequence according to any one of (1) to (5), wherein the first probe and the second probe are labeled with different types of labeling substances, respectively. Method,
(7) The target base according to (6), wherein the first probe or the second probe is labeled with a labeling substance in a double-stranded forming region in the partial double-stranded nucleic acid probe. How to identify the sequence,
(8) The target base according to (6) or (7), wherein energy transfer is possible between a labeling substance that labels the first probe and a labeling substance that labels the second probe. How to identify the sequence,
(9) The target base sequence according to (6) or (7), wherein either one of the first probe and the second probe is labeled with a labeling substance that can bind to a solid phase carrier. Identification method,
(10) The method for identifying a target base sequence according to any one of (1) to (9), wherein the sample nucleic acid is a double-stranded nucleic acid amplified by a nucleic acid amplification reaction,
Is to provide.
本発明の標的塩基配列の識別方法により、大きな負荷が掛かる熱変性処理を施すことなく、2本鎖形成核酸である試料核酸中の標的塩基配列を高確度且つ高精度に識別することができる。 The target base sequence identification method of the present invention can identify a target base sequence in a sample nucleic acid, which is a double-stranded nucleic acid, with high accuracy and high accuracy without performing a heat denaturation treatment that places a heavy load.
本発明及び本願明細書において、「標的塩基配列を識別する」とは、識別の対象となる試料核酸が、標的塩基配列を有する核酸であるか否かを識別することを意味する。 In the present invention and the present specification, “identifying a target base sequence” means identifying whether a sample nucleic acid to be identified is a nucleic acid having a target base sequence.
本発明の標的塩基配列の識別方法は、部分2本鎖形成核酸プローブと試料核酸との間で起こる鎖置換反応が生じた程度を指標として、標的塩基配列を識別する方法に関する。本発明においては、塩基長の比が特定の範囲である2本の核酸鎖がアニールしてできた突出末端を有する2本鎖形成核酸をプローブとして用いることにより、当該プローブと2本鎖を形成している状態の試料核酸との間に鎖置換反応を起こすことができる。すなわち、試料核酸に対して、予め熱変性等の1本鎖化するための変性処理を施すことなく、プローブの自発的相互作用を用いて、試料核酸中の標的塩基配列と反応させて鎖置換反応を引き起こすことにより、特異的な塩基配列の識別を行うことができる。 The method for identifying a target base sequence of the present invention relates to a method for identifying a target base sequence using as an index the degree of occurrence of a strand displacement reaction that occurs between a partially double-stranded nucleic acid probe and a sample nucleic acid. In the present invention, a double-stranded nucleic acid having a protruding end formed by annealing two nucleic acid strands having a base length ratio within a specific range is used as a probe to form a double strand with the probe. A strand displacement reaction can be caused between the sample nucleic acid in a closed state. That is, without subjecting the sample nucleic acid to a denaturation treatment such as heat denaturation in advance, it uses the probe's spontaneous interaction to react with the target base sequence in the sample nucleic acid to perform strand displacement. By causing a reaction, a specific base sequence can be identified.
本発明において用いられる部分2本鎖形成核酸プローブは、標的塩基配列と相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第1プローブと、前記第1プローブと相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第2プローブとからなる。第1プローブと第2プローブは、互いに長さ(塩基長)が異なる1本鎖核酸である。当該部分2本鎖形成核酸プローブは、第1プローブの3’末端側が突出末端であってもよく、第1プローブの5’末端側が突出末端であってもよく、第1プローブの両末端が突出末端であってもよい。本発明において用いられる部分2本鎖形成核酸プローブとしては、第1プローブの3’末端側又は両末端が突出末端であることが好ましい。 The partial double-stranded nucleic acid probe used in the present invention includes a first probe that is a single-stranded nucleic acid that is composed of a base sequence complementary to a target base sequence, and a single probe that is composed of a base sequence complementary to the first probe. A second probe which is a strand nucleic acid. The first probe and the second probe are single-stranded nucleic acids having different lengths (base lengths). In the partial double-stranded nucleic acid probe, the 3 ′ end side of the first probe may be a protruding end, the 5 ′ end side of the first probe may be a protruding end, and both ends of the first probe protrude. The terminal may be sufficient. As the partial double-stranded nucleic acid probe used in the present invention, it is preferable that the 3 ′ end side or both ends of the first probe are protruding ends.
本発明において用いられる部分2本鎖形成核酸プローブでは、第2プローブの塩基長と第1プローブの塩基長の比([第2プローブの塩基長]/[第1プローブの塩基長])は、0.5以上1未満である。第2プローブの塩基長と第1プローブの塩基長の比が大きいほど、標的塩基配列の識別能は高くなるが、自発的鎖置換効率は低くなる傾向がある。逆に、第2プローブの塩基長と第1プローブの塩基長の比が小さくなるほど、標的塩基配列の識別能が低くなるが、自発的鎖置換効率は高くなる傾向がある。第2プローブの塩基長と第1プローブの塩基長の比を上記範囲とすることにより、2本鎖を形成している状態の試料核酸との間で、十分な識別能を発揮しつつ効率よく鎖置換反応を引き起こすことができる。 In the partial double-stranded nucleic acid probe used in the present invention, the ratio of the base length of the second probe to the base length of the first probe ([base length of the second probe] / [base length of the first probe]) is 0.5 or more and less than 1. The greater the ratio between the base length of the second probe and the base length of the first probe, the higher the discrimination ability of the target base sequence, but the tendency for spontaneous strand displacement efficiency to decrease. Conversely, the smaller the ratio of the base length of the second probe to the base length of the first probe, the lower the ability to discriminate the target base sequence, but the higher the efficiency of spontaneous strand displacement. By making the ratio of the base length of the second probe and the base length of the first probe within the above range, the sample nucleic acid in a state of forming a double strand can be efficiently displayed while exhibiting sufficient discrimination ability. It can cause a strand displacement reaction.
第2プローブの塩基長と第1プローブの塩基長の比が上記範囲内である限り、第1プローブ及び第2プローブの長さは、特に限定されるものではないが、第2プローブの長さ(すなわち、部分2本鎖形成核酸プローブ中で、第1プローブと第2プローブとが塩基対を形成する領域)が長くなるほど、反応液の温度を高くするか、若しくは反応時間を長くする必要がある。 As long as the ratio of the base length of the second probe to the base length of the first probe is within the above range, the length of the first probe and the second probe is not particularly limited, but the length of the second probe In other words, the longer the (the region in which the first probe and the second probe form a base pair in the partial double-stranded nucleic acid probe), the higher the temperature of the reaction solution or the longer the reaction time is. is there.
2本鎖形成核酸プローブでは、突出末端領域の配列種により、自発的相互作用能は影響を受けるため、自発的鎖置換効率を高くするためには、突出末端領域の塩基配列は、試料核酸中の標的塩基配列と安定的に結合できる配列であることが好ましい。本発明において用いられる部分2本鎖形成核酸プローブでは、第1プローブの3’末端側の突出末端領域におけるGC含有量が50%以上であることが好ましい。突出末端領域におけるGC含有量が高いほど、自発的鎖置換効率が高くなり、試料核酸との鎖置換反応を効率よく行うことができる。 In the double-stranded nucleic acid probe, since the spontaneous interaction ability is affected by the sequence species of the protruding end region, the base sequence of the protruding end region is not included in the sample nucleic acid in order to increase the efficiency of spontaneous strand displacement. It is preferable that the sequence be capable of stably binding to the target base sequence. In the partially double-stranded nucleic acid probe used in the present invention, the GC content in the protruding end region on the 3 ′ end side of the first probe is preferably 50% or more. The higher the GC content in the protruding end region, the higher the spontaneous strand displacement efficiency and the more efficient strand displacement reaction with the sample nucleic acid.
ここで、「部分2本鎖形成核酸プローブ中の突出末端領域」とは、第1プローブ中の、第2プローブと塩基対を形成しない領域を示す。両末端が突出末端である部分2本鎖形成核酸プローブの場合には、各末端の突出末端(1本鎖)領域ごとにそれぞれGC含有量の合計が50%以上であることがより好ましい。 Here, the “protruding end region in the partial double-stranded nucleic acid probe” refers to a region in the first probe that does not form a base pair with the second probe. In the case of a partially double-stranded nucleic acid probe in which both ends are protruding ends, it is more preferable that the total GC content is 50% or more for each protruding end (single-stranded) region at each end.
本発明において、第1プローブ及び第2プローブは、DNA鎖であってもよく、RNA鎖であってもよく、DNAとRNAのキメラ鎖であってもよい。また、核酸類縁体を含むものであってもよい。核酸類縁体を含む核酸鎖とは、核酸鎖を構成する一部又は全てのヌクレオチドとして、DNA等の天然の核酸に替えて核酸類縁体が用いられているものを意味する。 In the present invention, the first probe and the second probe may be DNA strands, RNA strands, or DNA and RNA chimeric strands. Further, it may contain a nucleic acid analog. A nucleic acid chain containing a nucleic acid analog means a nucleic acid analog that is used in place of a natural nucleic acid such as DNA as part or all of the nucleotides constituting the nucleic acid chain.
本発明及び本願明細書において、核酸類縁体とは、非天然の核酸であり、天然の核酸であるDNAやRNAと同様の機能を有するものをいう。すなわち、核酸類縁体は、DNA等と同様にリン酸ジエステル結合により鎖を形成することができ、かつ、核酸類縁体を用いて形成されたプライマーやプローブは、天然の核酸のみを用いて形成されたプライマーやプローブと同様に、PCRやハイブリダイゼーションに用いることができる。このような核酸類縁体として、例えば、PNA(ポリアミドヌクレオチド誘導体)、LNA(BNA)、ENA(2’−O,4’−C−Ethylene−bridged nucleic acids)、及びこれらの複合体等がある。ここで、PNAは、DNAやRNAのリン酸と5炭糖からなる主鎖をポリアミド鎖に置換したものである。また、LNA(BNA)は、リボヌクレオシドの2’部位の酸素原子と4’部位の炭素原子がメチレンを介して結合している2つの環状構造を持つ化合物である。 In the present invention and the specification of the present application, a nucleic acid analog is a non-natural nucleic acid and has the same function as DNA or RNA, which are natural nucleic acids. That is, a nucleic acid analog can form a chain by a phosphodiester bond in the same manner as DNA and the like, and a primer or probe formed using a nucleic acid analog is formed using only a natural nucleic acid. Similar to primers and probes, they can be used for PCR and hybridization. Examples of such nucleic acid analogs include PNA (polyamide nucleotide derivatives), LNA (BNA), ENA (2'-O, 4'-C-Ethylene-bridged nucleic acids), and complexes thereof. Here, PNA is obtained by substituting a main chain composed of phosphoric acid and pentose of DNA or RNA with a polyamide chain. LNA (BNA) is a compound having two cyclic structures in which an oxygen atom at the 2 'site of a ribonucleoside and a carbon atom at the 4' site are bonded via methylene.
また、第1プローブと第2プローブは、互いにアニール可能な核酸鎖であればよく、互いの核酸種が異なっていてもよい。例えば、第1プローブと第2プローブが共にDNA鎖であってもよく、いずれか一方がDNA鎖であり、他方がRNA鎖であってもよい。さらに、第1プローブと第2プローブのいずれか一方のみが核酸類縁体を含んでいてもよく、両者が核酸類縁体を含んでいてもよい。 The first probe and the second probe may be nucleic acid strands that can be annealed with each other, and the nucleic acid species may be different from each other. For example, both the first probe and the second probe may be DNA strands, one of them may be a DNA strand, and the other may be an RNA strand. Furthermore, only one of the first probe and the second probe may contain a nucleic acid analogue, or both may contain a nucleic acid analogue.
さらに、第1プローブ及び第2プローブを構成する核酸又は核酸類縁体は、修飾されていてもよい。核酸や核酸類縁体の修飾に用いられる物質は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されるものではなく、核酸等の修飾に通常用いられる物質を用いることができる。修飾核酸や修飾核酸類縁体として、例えば、アミノ基、カルボキシビニル基、リン酸基、メチル基等の官能基により修飾された核酸、メチル基により2−O−メチル化修飾された核酸、ホスホロチオエート化修飾された核酸、蛍光物質等の後述する標識物質により修飾された核酸等が挙げられる。 Furthermore, the nucleic acid or nucleic acid analog constituting the first probe and the second probe may be modified. The substance used for the modification of the nucleic acid or the nucleic acid analog is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and a substance usually used for the modification of the nucleic acid or the like can be used. Modified nucleic acids and modified nucleic acid analogs include, for example, nucleic acids modified with functional groups such as amino groups, carboxyvinyl groups, phosphate groups, methyl groups, nucleic acids modified with 2-O-methylation with methyl groups, phosphorothioated Examples thereof include nucleic acids modified with a labeling substance to be described later, such as modified nucleic acids and fluorescent substances.
また、第1プローブと第2プローブの3’末端は、伸長阻害構造をとることが望ましく、それぞれ、ポリメラーゼによる伸長反応の阻害物質により修飾されていてもよい。各プローブの3’末端が阻害物質により修飾されている場合には、反応液中にポリメラーゼが混入している場合でも、第1プローブや第2プローブが伸長反応のプライマーとして消費されることを防止することができる。このため、PCR産物を試料核酸とする場合に、精製することなく、PCR後の反応液をそのまま試料核酸として反応液に添加することができる。 In addition, it is desirable that the 3 ′ ends of the first probe and the second probe have an elongation-inhibiting structure, and each may be modified with an inhibitor of an elongation reaction by polymerase. When the 3 'end of each probe is modified with an inhibitor, the first probe and the second probe are prevented from being consumed as primers for the extension reaction even when polymerase is mixed in the reaction solution. can do. For this reason, when the PCR product is used as a sample nucleic acid, the reaction solution after PCR can be directly added to the reaction solution as a sample nucleic acid without purification.
このような阻害物質として、アミノ基、リン酸基、メチル基、チオール基等が挙げられる。各プローブの3’末端のヌクレオチドが、アミノ化、リン酸化、メチル化、又はチオール化等がなされていることにより、当該プローブを起点とするポリメラーゼによる伸長反応を阻害することができる。 Examples of such an inhibitor include an amino group, a phosphate group, a methyl group, and a thiol group. Since the nucleotide at the 3 'end of each probe is aminated, phosphorylated, methylated, thiolated or the like, the extension reaction by the polymerase starting from the probe can be inhibited.
本発明において用いられる第1プローブ及び第2プローブは、核酸増幅反応を利用して調製することもできるが、公知の化学合成によって調製することが好ましい。化学合成法のほうが、標識物質の導入位置等の自由度が高いためである。化学合成法としては、トリエステル法、亜リン酸法等が挙げられる。例えば、液相法又は不溶性の担体を使った固相合成法等を利用した通常の自動合成機(APPLIED BIOSYSTEMS社392等)を使用して1本鎖のDNAを大量に調製し、その後アニーリングを行うことにより2本鎖DNAを調製することができる。 The first probe and the second probe used in the present invention can be prepared using a nucleic acid amplification reaction, but are preferably prepared by a known chemical synthesis. This is because the chemical synthesis method has a higher degree of freedom in the introduction position of the labeling substance. Examples of the chemical synthesis method include triester method and phosphorous acid method. For example, a large amount of single-stranded DNA is prepared using an ordinary automatic synthesizer (APPLIED BIOSSYSTEMS 392, etc.) using a liquid phase method or a solid phase synthesis method using an insoluble carrier, and then annealed. By doing so, double-stranded DNA can be prepared.
具体的には、本発明の標的塩基配列の識別方法は、反応液中に、2本鎖を形成している状態の試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとを共存させて、鎖置換反応が生じた程度を測定することにより、前記試料核酸中の塩基配列と、標的塩基配列との同一性を識別する識別工程を有する。 Specifically, in the method for identifying a target base sequence of the present invention, a strand displacement reaction is carried out by allowing a sample nucleic acid in the form of a double strand and a partially double-stranded nucleic acid probe to coexist in a reaction solution. And a step of identifying the identity between the base sequence in the sample nucleic acid and the target base sequence by measuring the degree of occurrence of.
本発明においては、2本鎖を形成している状態の試料核酸を、2本鎖を形成している状態の部分2本鎖形成核酸プローブと反応させる。例えば、反応液に、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブを、2本鎖を形成している状態でそれぞれ添加した後、熱変性処理や化学変性処理を行わずに、反応液の温度を65℃未満の所望の温度にすることにより、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとを2本鎖を形成している状態のまま鎖置換反応に供することができる。熱変性処理がなされた試料核酸を用いる場合には、反応液に添加する前に、試料核酸のTm値未満の温度(例えば、室温等)で十分な時間置いて2本鎖を形成させた後に鎖置換反応に供する。また、PCR産物を試料核酸として用いる場合、PCR反応溶液に予め部分2本鎖形成核酸プローブを添加しておき、PCR反応終了後、熱変性処理を行わずに、反応液の温度を65℃未満の所望の温度にして鎖置換反応を行ってもよい。PCRの最終ステップであるアニーリング工程から、直接鎖置換反応へ移行させることにより、PCR産物を、2本鎖を形成している状態のまま鎖置換反応に供することができる。 In the present invention, a sample nucleic acid in a state where a double strand is formed is reacted with a partially double-stranded nucleic acid probe in a state where a double strand is formed. For example, after adding a sample nucleic acid and a partially double-stranded nucleic acid probe in a double-stranded state to the reaction solution, the temperature of the reaction solution is adjusted without performing heat denaturation treatment or chemical denaturation treatment. By setting the desired temperature below 65 ° C., the sample nucleic acid and the partial double-stranded nucleic acid probe can be subjected to a strand displacement reaction while forming a double strand. When using a sample nucleic acid that has been subjected to heat denaturation treatment, after adding a sufficient amount of time at a temperature lower than the Tm value of the sample nucleic acid (for example, room temperature) before adding it to the reaction solution, Subject to strand displacement reaction. In addition, when using a PCR product as a sample nucleic acid, a partially double-stranded nucleic acid probe is added to the PCR reaction solution in advance, and the temperature of the reaction solution is less than 65 ° C. without performing heat denaturation after the PCR reaction is completed. The chain substitution reaction may be performed at a desired temperature. By shifting from the annealing step, which is the final step of PCR, to the direct strand displacement reaction, the PCR product can be subjected to the strand displacement reaction while forming a double strand.
本発明において用いられる試料核酸は、2本鎖形成核酸であれば特に限定されるものではなく、生物から抽出された核酸であってもよく、核酸増幅反応により増幅された核酸であってもよい。増幅産物が1本鎖核酸である場合には、プライマー伸長反応等により2本鎖化した後に用いることができる。このような核酸増幅反応としては、例えば、PCR法、LAMP法、SMAP法、NASBA法、RCA法等が挙げられる。 The sample nucleic acid used in the present invention is not particularly limited as long as it is a double-stranded nucleic acid, and may be a nucleic acid extracted from a living organism or a nucleic acid amplified by a nucleic acid amplification reaction. . When the amplification product is a single-stranded nucleic acid, it can be used after being double-stranded by a primer extension reaction or the like. Examples of such a nucleic acid amplification reaction include PCR method, LAMP method, SMAP method, NASBA method, RCA method and the like.
本発明においては、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとを共存させる反応液の温度は、65℃未満とする。反応液の温度が高すぎると、部分2本鎖形成核酸プローブや試料核酸が解離して1本鎖化し易くなるためである。特に、反応液の温度は、部分2本鎖形成核酸プローブの解離温度以下の温度とすることが好ましい。 In the present invention, the temperature of the reaction solution in which the sample nucleic acid and the partially double-stranded nucleic acid probe coexist is set to less than 65 ° C. This is because if the temperature of the reaction solution is too high, the partially double-stranded nucleic acid probe and the sample nucleic acid are dissociated and become single-stranded. In particular, the temperature of the reaction solution is preferably set to a temperature equal to or lower than the dissociation temperature of the partially double-stranded nucleic acid probe.
鎖置換反応を行う反応液の温度は、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブの両方が2本鎖を形成している状態となる温度であればよいが、部分2本鎖形成核酸プローブの第1プローブの鎖長に応じて、適宜調整することが好ましい。例えば、第1プローブの鎖長が比較的長い部分2本鎖形成核酸プローブを用いる場合には、第1プローブの鎖長が比較的短いものを用いる場合よりも、反応温度を高くすることにより、鎖置換反応を効率よく進行させることができる。具体的には、本発明においては、反応液の温度を40〜60℃とすることが好ましい。 The temperature of the reaction solution for performing the strand displacement reaction may be any temperature at which both the sample nucleic acid and the partial double-stranded nucleic acid probe are in a state of forming a double strand. It is preferable to adjust appropriately according to the chain length of the first probe. For example, when using a partially double-stranded nucleic acid probe with a relatively long chain length of the first probe, by using a higher reaction temperature than when using a relatively short chain length of the first probe, The strand displacement reaction can proceed efficiently. Specifically, in the present invention, the temperature of the reaction solution is preferably 40 to 60 ° C.
反応液には、部分2本鎖形成核酸プローブの自発的相互作用をより効果的に促す作用を有する物質を添加してもよい。このような物質としては、ポリカチオン類が挙げられる。ポリカチオン類は潤滑剤として機能するため、ポリカチオン類の存在下で試料核酸と作用させることにより、部分2本鎖形成核酸プローブの自発的相互作用の高速化が期待される。中でも、親水性側鎖を有するポリカチオンを添加することが好ましい。親水性側鎖を有するポリカチオンとしては、例えば、リジン、アルギニン、ヒスチジン、オルニチン等のアミノ酸、グルコサミン等の糖、アリルアミン、エチレンイミン等のカチオン性単量体のうち、1種類又は複数種類を重合して得られた重合体や、これらの誘導体を主鎖とし、デキストラン、アミロース、セルロース等の多糖類、ポリエチレングリコール等のポリエーテル、及びこれらの誘導体を側鎖とする物質が挙げられる。中でも、デキストラン側鎖修飾ポリ(L−リジン)(PLL−g−Dex)やデキストラン側鎖修グアニジド化ポリ(L−リジン)(GPLL−g−Dex)(例えば、Nucleic Acids Symposium Series (2006) vol.50, p27-28、又はNucleic Acids Symposium Series (2007) vol.51, p339-340参照。)を反応液に添加することが好ましい。 You may add the substance which has the effect | action which promotes the spontaneous interaction of a partial double strand formation nucleic acid probe more effectively to a reaction liquid. Such substances include polycations. Since polycations function as a lubricant, it is expected to accelerate the spontaneous interaction of the partially double-stranded nucleic acid probe by acting with a sample nucleic acid in the presence of the polycations. Among these, it is preferable to add a polycation having a hydrophilic side chain. Examples of the polycation having a hydrophilic side chain include polymerizing one or more of amino acids such as lysine, arginine, histidine, ornithine, sugars such as glucosamine, and cationic monomers such as allylamine and ethyleneimine. And polymers having these derivatives as main chains, polysaccharides such as dextran, amylose and cellulose, polyethers such as polyethylene glycol, and substances having these derivatives as side chains. Among them, dextran side chain modified poly (L-lysine) (PLL-g-Dex) and dextran side chain modified guanidized poly (L-lysine) (GPLL-g-Dex) (for example, Nucleic Acids Symposium Series (2006) vol. .50, p27-28, or Nucleic Acids Symposium Series (2007) vol.51, p339-340) is preferably added to the reaction solution.
さらに、反応液には、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとの間の相互作用を阻害しない限り、その他の物質を添加することもできる。例えば、反応液のpHを調整する緩衝剤や、2本鎖形成に必要な1価あるいは2価の陽イオン、2本鎖形成核酸の安定性に影響を与える有機溶媒等を添加することができる。緩衝剤としては、例えば、トリス塩酸等が挙げられる。陽イオンとしては、例えば、ナトリウムイオンやマグネシウムイオン等が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、ジメチルフォルムアミド(DMF)等が挙げられる。 Furthermore, other substances can be added to the reaction solution as long as the interaction between the sample nucleic acid and the partially double-stranded nucleic acid probe is not inhibited. For example, a buffer that adjusts the pH of the reaction solution, a monovalent or divalent cation necessary for double-stranded formation, an organic solvent that affects the stability of the double-stranded nucleic acid, and the like can be added. . Examples of the buffer include Tris hydrochloric acid. Examples of the cation include sodium ion and magnesium ion. Examples of the organic solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), and the like.
鎖置換反応の反応時間は、平衡状態に達するのに十分な時間であればよく、標的塩基配列の配列や塩基長、第2プローブの配列や塩基長、反応温度、反応液の組成等を考慮して、適宜決定することができる。 The reaction time of the strand displacement reaction may be sufficient to reach the equilibrium state, taking into consideration the target base sequence sequence and base length, the second probe sequence and base length, reaction temperature, reaction solution composition, etc. Thus, it can be determined as appropriate.
反応液中に、鎖置換反応により形成された新たな2本鎖形成核酸が十分量存在していた場合には、試料核酸は標的塩基配列を有していると判断する。一方、十分量の新たな2本鎖形成核酸が存在していなかった場合には、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとの間で鎖置換反応が起こらず、試料核酸は標的塩基配列を有していないと判断することができる。なお、本発明において、「鎖置換反応が生じた程度を測定する」とは、反応液に添加した部分2本鎖形成核酸プローブ全体に対する、試料核酸と鎖置換反応を引き起こしたプローブの割合(試料核酸とアニールした第1プローブの割合)を測定することを意味する。 If a sufficient amount of new double-stranded nucleic acid formed by the strand displacement reaction is present in the reaction solution, it is determined that the sample nucleic acid has the target base sequence. On the other hand, when a sufficient amount of new double-stranded nucleic acid does not exist, no strand displacement reaction occurs between the sample nucleic acid and the partial double-stranded nucleic acid probe, and the sample nucleic acid has no target base sequence. It can be determined that it does not have. In the present invention, “measuring the degree of occurrence of strand displacement reaction” means the ratio of the sample nucleic acid and the probe causing the strand displacement reaction to the entire partial double-stranded nucleic acid probe added to the reaction solution (sample The ratio of the first probe annealed with the nucleic acid).
鎖置換反応が生じた程度の測定は、鎖置換反応後(エンドポイント)においてのみ行ってもよく、鎖置換反応中に経時的に(リアルタイムに)行ってもよい。また、鎖置換反応の開始時及び終了時に行い、両者の測定値を比較することにより、試料核酸が標的塩基配列を有しているか否かを識別してもよい。 The degree to which the strand displacement reaction has occurred may be measured only after the strand displacement reaction (end point), or may be performed over time (in real time) during the strand displacement reaction. Moreover, it may be performed at the start and end of the strand displacement reaction, and by comparing the measured values of both, it may be discriminated whether or not the sample nucleic acid has the target base sequence.
部分2本鎖形成核酸プローブの第1プローブと第2プローブを予め標識物質により標識しておくことにより、当該標識物質を指標として、鎖置換反応が生じた程度を定量的若しくは半定量的に測定することができる。中でも、第1プローブ及び第2プローブが、互いに異なる種類の標識物質によりそれぞれ標識されていることが好ましい。このように予め標識した場合には、鎖置換反応により形成された2本鎖形成核酸は1種類の標識物質でのみ標識されており、2種類の標識物質により標識されている部分2本鎖形成核酸プローブと区別して検出することができる。 By first labeling the first and second probes of the partially double-stranded nucleic acid probe with a labeling substance, the degree of strand displacement reaction is measured quantitatively or semi-quantitatively using the labeling substance as an index. can do. In particular, the first probe and the second probe are preferably labeled with different types of labeling substances. In such a case, the double-stranded nucleic acid formed by the strand displacement reaction is labeled only with one kind of labeling substance, and the partial double-strand formation is labeled with two kinds of labeling substances. It can be detected separately from the nucleic acid probe.
また、2種類の標識物質のうち、いずれかの標識物質を固相単体に結合可能な物質とした場合には、汎用されている固液分離作業を行うことにより、試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとの間で鎖置換反応が生じた程度を測定することができる。例えば、第1プローブ又は第2プローブのいずれか一方のプローブを標識物質Aで標識し、他方のプローブを固相単体に結合可能な標識物質Bで標識し、鎖置換反応後の反応液を、標識物質Bが結合可能な固相単体に接触させる。その後、当該固相担体に結合している2本鎖形成核酸中の標識物質Aを検出する。鎖置換反応が起こった場合には、固相担体に結合している2本鎖形成核酸中の標識物質Aにより標識されている2本鎖形成核酸の割合が減少する。 In addition, when one of the two types of labeling substances is a substance that can bind to a solid phase alone, a sample nucleic acid and a partial double strand are obtained by performing a widely used solid-liquid separation operation. The degree to which a strand displacement reaction has occurred with the formed nucleic acid probe can be measured. For example, either the first probe or the second probe is labeled with the labeling substance A, the other probe is labeled with the labeling substance B that can bind to the solid phase alone, and the reaction solution after the strand displacement reaction is The solid phase is allowed to contact the labeling substance B. Thereafter, the labeling substance A in the double-stranded nucleic acid bound to the solid phase carrier is detected. When the strand displacement reaction occurs, the ratio of the double-stranded nucleic acid labeled with the labeling substance A in the double-stranded nucleic acid bound to the solid phase carrier decreases.
標識物質としては、非放射性、放射性物質のどちらを用いてもよいが、好ましくは非放射性物質が用いられる。非放射性の標識物質としては、直接標識可能なものとして蛍光物質[例えばフルオレッセイン誘導体(フルオレッセインイソチオシアネート等)、ローダミン及びその誘導体(テトラメチルローダミンイソチオシアネート等)]、化学発光物質(例えばアクリジン等)等が挙げられる。また、標識物質と特異的に結合する物質を利用することにより、間接的に標識物質を検出することができる。このような標識物質としては、ビオチン、リガンド、特定の核酸あるいはタンパク質ハプテン等が挙げられる。そして、標識物質と特異的に結合する物質としては、ビオチンの場合にはこれに特異的に結合するアビジンあるいはストレプトアビジンが、ハプテンの場合はこれに特異的に結合する抗体が、リガンドの場合はレセプターが、特定の核酸あるいはタンパク質の場合はこれと特異的に結合する核酸、核酸結合タンパク質あるいは特定のタンパク質と親和性のあるタンパク質等が利用できる。 上記ハプテンとしては2,4−ジニトロフェニル基を有する化合物やジゴキシゲニンを使うことができ、更にはビオチンあるいは蛍光物質等もハプテンとして使用することができる。これらの標識物質は、いずれも単独又は必要があれば複数種の組み合わせで公知の手段(特開昭59−93099号公報、特開昭59−148798号公報、特開昭59−204200号公報参照。)により、導入することができる。 As the labeling substance, either a non-radioactive substance or a radioactive substance may be used, but a non-radioactive substance is preferably used. Non-radioactive labeling substances include fluorescent substances [for example, fluorescein derivatives (fluorescein isothiocyanate, etc.), rhodamine and derivatives thereof (tetramethylrhodamine isothiocyanate, etc.)], chemiluminescent substances (for example, Acridine, etc.). Further, the labeling substance can be indirectly detected by using a substance that specifically binds to the labeling substance. Examples of such a labeling substance include biotin, a ligand, a specific nucleic acid, or a protein hapten. In the case of biotin, the avidin or streptavidin that specifically binds to this substance is specifically bound to the labeling substance, and in the case of a hapten, the antibody that specifically binds to this is the ligand. When the receptor is a specific nucleic acid or protein, a nucleic acid that specifically binds to the receptor, a nucleic acid binding protein, a protein having an affinity for the specific protein, or the like can be used. As the hapten, a compound having 2,4-dinitrophenyl group or digoxigenin can be used, and biotin or a fluorescent substance can also be used as a hapten. Any of these labeling substances may be used alone or in combination of a plurality of kinds if necessary (see JP-A-59-93099, JP-A-59-148798, JP-A-59-204200). )).
特に、本発明においては、互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質(例えば、励起により蛍光を発生するドナー標識物質と、その蛍光を吸収するアクセプター標識物質)を用いて、これらの標識物質間のエネルギー移動によるエネルギー変化の度合いを指標として、鎖置換反応が生じた程度を測定することが好ましい。 In particular, in the present invention, two kinds of labeling substances capable of transferring energy to each other (for example, a donor labeling substance that generates fluorescence by excitation and an acceptor labeling substance that absorbs the fluorescence) are used, and between these labeling substances. It is preferable to measure the degree of chain substitution reaction using the degree of energy change due to energy transfer as an index.
標識物質間のエネルギー移動とは、エネルギーを発生するドナー標識物質とこのドナー標識物質から発生したエネルギーを吸収するアクセプター標識物質との少なくとも2種の標識物質が、互いに近接した状態にある場合に、ドナー標識物質からアクセプター標識物質へのエネルギーの移動をいう。例えば、2種の標識物質が蛍光物質である場合、ドナー標識物質を励起して生じる蛍光をアクセプター標識物質が吸収し、このアクセプター標識物質が発する蛍光を測定するか、又はドナー標識物質を励起して生じる蛍光をアクセプター標識物質が吸収することにより起こるドナー標識物質の消光を測定することができる(PCR Methods and applications 4,357−362(1995)、Nature Biotechnology 16,49−53(1998))。なお、ドナー標識物質の蛍光波長とアクセプター標識物質の吸収波長に重なりがなくてもエネルギー移動が起こる場合があるが、このようなエネルギー移動も本発明に含まれるものである。また、アクセプター標識物質は消光物質であってもよい。このようなくクエンチャーとして、例えばDABCYLやブラックホール等が挙げられる。 Energy transfer between the labeling substances means that at least two kinds of labeling substances, ie, a donor labeling substance that generates energy and an acceptor labeling substance that absorbs energy generated from the donor labeling substance are in close proximity to each other. This refers to the transfer of energy from a donor labeling substance to an acceptor labeling substance. For example, when the two kinds of labeling substances are fluorescent substances, the acceptor labeling substance absorbs the fluorescence generated by exciting the donor labeling substance and measures the fluorescence emitted by the acceptor labeling substance, or the donor labeling substance is excited. The quenching of the donor labeling substance caused by the absorption of the fluorescence generated by the acceptor labeling substance can be measured (PCR Methods and applications 4,357-362 (1995), Nature Biotechnology 16, 49-53 (1998)). Note that energy transfer may occur even if there is no overlap between the fluorescence wavelength of the donor labeling substance and the absorption wavelength of the acceptor labeling substance. Such energy transfer is also included in the present invention. Further, the acceptor labeling substance may be a quenching substance. As such, the quencher includes, for example, DABCYL and black hole.
互いにエネルギー移動可能な2種類の標識物質としては、互いに近接した状態でエネルギー移動可能なものであれば特に制限されないが、中でも蛍光物質、遅延蛍光物質が好ましく、場合によっては化学発光物質、生物発光物質等を用いることもできる。このような標識物質の組み合せとしては、フルオレセイン及びその誘導体(例えばフルオレセインイソチオシアネート等)とローダミン及びその誘導体(例えばテトラメチルローダミンイソチオシアネート、テトラメチルローダミン−5−(and−6−)ヘキサノイックアシッド等)との組み合わせ、フルオレセインとDABCYLとの組み合わせ等が挙げられ、これらの中から任意の組み合わせを選択することができる(Nonisotopic DNA Probe Techniques.Academic Press(1992))。その他、近接させた場合に熱エネルギーの放出が生じる組み合わせの分子であってもよい。このような標識物質の組み合わせとしては、Alexa Fluor(登録商標)488(インビトロジェン社製)、ATTO 488(ATTO-TEC GmbH社製)、Alexa Fluor(登録商標)594(インビトロジェン社製)、及びROX(Carboxy-X-rhodamine)からなる群より選択される1とBHQ(登録商標、Black hole quencher)−1又はBHQ(登録商標)−2との組み合わせ等が挙げられる。
なお、グアニンは、FAMが近接した場合にクエンチする能力があるため(Nucleic acids Research 2002,vol.30.no.9 2089-2195)、これを利用してもよい。例えば、第1プローブの5’末端が平滑末端であり、3’末端が突出末端である部分2本鎖形成核酸プローブにおいては、第1プローブの5’末端をFAMで標識した場合に、第2プローブの3’末端の塩基がグアニンである場合には、当該第2プローブを標識物質で標識せずともよい。
The two kinds of labeling substances capable of transferring energy to each other are not particularly limited as long as they are capable of transferring energy in the state of being close to each other. Among them, fluorescent substances and delayed fluorescent substances are preferable, and in some cases, chemiluminescent substances and bioluminescent substances Substances can also be used. As a combination of such labeling substances, fluorescein and its derivatives (for example, fluorescein isothiocyanate) and rhodamine and its derivatives (for example, tetramethylrhodamine isothiocyanate, tetramethylrhodamine-5- (and-6) hexanoic acid) Etc.), a combination of fluorescein and DABCYL, etc., and any combination can be selected from these (Nisotopic DNA Probe Technologies. Academic Press (1992)). In addition, it may be a combination of molecules in which thermal energy is released when close to each other. Examples of combinations of such labeling substances include Alexa Fluor (registered trademark) 488 (manufactured by Invitrogen), ATTO 488 (manufactured by ATTO-TEC GmbH), Alexa Fluor (registered trademark) 594 (manufactured by Invitrogen), and ROX ( Examples thereof include a combination of 1 selected from the group consisting of Carboxy-X-rhodamine) and BHQ (registered trademark, Black hole quencher) -1 or BHQ (registered trademark) -2.
In addition, since guanine has the ability to quench when FAM adjoins (Nucleic acids Research 2002, vol.30.no.9 2089-2195), you may utilize this. For example, in a partially double-stranded nucleic acid probe in which the 5 ′ end of the first probe is a blunt end and the 3 ′ end is a protruding end, the second probe is labeled when the 5 ′ end of the first probe is labeled with FAM. When the 3 ′ terminal base of the probe is guanine, the second probe may not be labeled with a labeling substance.
第1プローブ又は第2プローブに標識物質を導入する方法としては、一般的な核酸への標識導入方法を採用することができる。例えば、標識物質を核酸に直接化学的に導入する方法(Biotechniques 24,484−489(1998))、DNAポリメラーゼ反応あるいはRNAポリメラーゼ反応により標識物質結合モノヌクレオチドを導入する方法(Science 238,336−3341(1987))、標識物質を導入したプライマーを用いてPCR反応を行うことにより導入する方法(PCR Methods and Applications 2,34−40(1992))等が挙げられる。
As a method for introducing a labeling substance into the first probe or the second probe, a general method for introducing a label into a nucleic acid can be employed. For example, a method of directly introducing a labeling substance into a nucleic acid (Biotechniques 24, 484-489 (1998)), a method of introducing a labeling substance-bound mononucleotide by a DNA polymerase reaction or an RNA polymerase reaction (Science 238, 336-3341). (1987)), a method of introducing a PCR reaction using a primer into which a labeling substance has been introduced (PCR Methods and
第1プローブ又は第2プローブに標識物質を導入する際には、各プローブと標識物質とを、リンカーを介して結合させてもよい。当該リンカーとしては、核酸の標識の際に一般的に用いられるリンカーの中から適宜選択して用いることができる。このようなリンカーとしては、例えば、1〜5塩基のオリゴヌクレオチド等が挙げられる。なお、リンカーとしてオリゴヌクレオチドを用いる場合には、第1プローブのリンカーと第2プローブのリンカーとを、同一の塩基配列としてもよく、互いに相補的な塩基配列としてもよく、ランダムな塩基配列としてもよい。 When a labeling substance is introduced into the first probe or the second probe, each probe and the labeling substance may be bound via a linker. The linker can be appropriately selected from linkers generally used for labeling nucleic acids. Examples of such a linker include 1-5 base oligonucleotides. When an oligonucleotide is used as the linker, the linker of the first probe and the linker of the second probe may be the same base sequence, may be complementary to each other, or may be a random base sequence. Good.
部分2本鎖形成核酸プローブ中の突出末端領域を標識物質等で修飾した場合には、部分2本鎖形成核酸プローブの試料核酸に対する自発的相互作用能が低下する傾向がある。よって、第1プローブ又は第2プローブに標識物質を導入する位置は、両プローブが塩基対を形成する領域、すなわち、部分2本鎖形成核酸プローブ中の2本鎖形成領域であることが好ましい。特に、部分2本鎖形成核酸プローブが平滑末端を有する場合には、第1プローブ及び第2プローブの平滑末端部位に標識物質を導入することが好ましい。例えば、第1プローブ及び第2プローブを、互いにエネルギー移動可能な標識物質でそれぞれ標識する場合には、両者がアニールしている場合(部分2本鎖形成核酸プローブの場合)にはエネルギー移動が生じる位置に標識することが必要である。両プローブの平滑末端部位にそれぞれ標識物質を導入することにより、部分2本鎖形成核酸プローブでエネルギー移動を起こすことができる。 When the protruding end region in the partial double-stranded nucleic acid probe is modified with a labeling substance or the like, the ability of the partial double-stranded nucleic acid probe to spontaneously interact with the sample nucleic acid tends to decrease. Therefore, the position where the labeling substance is introduced into the first probe or the second probe is preferably a region where both probes form a base pair, that is, a double-stranded forming region in the partial double-stranded nucleic acid probe. In particular, when the partially double-stranded nucleic acid probe has a blunt end, it is preferable to introduce a labeling substance into the blunt end sites of the first probe and the second probe. For example, when the first probe and the second probe are labeled with a labeling substance capable of transferring energy to each other, energy transfer occurs when both are annealed (in the case of a partially double-stranded nucleic acid probe). It is necessary to label the position. By introducing a labeling substance into the blunt end site of both probes, energy transfer can be caused by the partially double-stranded nucleic acid probe.
本発明の標的塩基配列の識別方法では、試料核酸を予め変性して1本鎖化する高温処理過程を行わない。このため、遺伝子検出を本発明の標的塩基配列の識別方法によって行うことにより、検出反応やその検出装置システムを簡素化、簡便化することが可能となる。また、検出装置システム等の開発に費やされる費用、時間を削減でき、さらに、検出反応の安定性及び再現性についての改善も併せて期待される。 In the method for identifying a target base sequence of the present invention, a high-temperature treatment process in which a sample nucleic acid is denatured in advance to become a single strand is not performed. Therefore, by performing gene detection by the target base sequence identification method of the present invention, it is possible to simplify and simplify the detection reaction and its detection device system. In addition, it is possible to reduce the cost and time spent for the development of the detection device system and the like, and further improvement in the stability and reproducibility of the detection reaction is also expected.
特に、後記実施例2等で示すように、本発明の標的塩基配列の識別方法は、試料核酸を予め1本鎖化した後に部分2本鎖形成核酸プローブの自発的相互作用により鎖置換反応を行う従来法よりも、塩基配列の識別性能に優れている。つまり、本発明の標的塩基配列の識別方法は、2本鎖を形成している状態の試料核酸中の標的塩基配列を、煩雑な操作なしに低ノイズレベルで検出することができる。部分2本鎖形成核酸プローブを用いて標的塩基配列を識別する際に、熱変性工程を行わないことにより、既存の熱変性システムを用いた核酸識別法よりも塩基配列の識別性能を改善し得ることは、本発明者によって初めて見出された知見である。 In particular, as will be shown in Example 2 below, the method for identifying a target base sequence of the present invention is such that a sample nucleic acid is previously made into a single strand, and then a strand displacement reaction is performed by spontaneous interaction of a partially double-stranded nucleic acid probe. It is superior in base sequence discrimination performance than the conventional method. That is, the method for identifying a target base sequence of the present invention can detect a target base sequence in a sample nucleic acid in a state of forming a double strand at a low noise level without complicated operations. When a target base sequence is identified using a partial double-stranded nucleic acid probe, the performance of base sequence discrimination can be improved compared to a nucleic acid discrimination method using an existing heat denaturation system by not performing a heat denaturation step. This is a finding first discovered by the present inventors.
本発明の標的塩基配列の識別方法が優れた識別性能を有する理由は明らかではないが、以下に示す反応機構のためではないかと推察される。図1は、本発明の標的塩基配列の識別方法の一態様において、反応液中に存在していると推定される核酸を、熱変性工程を必須とする従来法と比較して模式的に示した図である。上段(「変温反応DSP」)が熱変性工程後に反応液の温度を降下させてハイブリダイゼーションを行う従来法を示し、下段(「等温反応DSP」)が熱変性工程を行わずに65℃未満の温度で鎖置換反応を行う本発明の方法を示す。図中、「T1」及び「T2」は試料核酸を構成する各核酸鎖を示し、「P1」は第1プローブを示し、「P2」は第2プローブを示す。「P1」は、「T1」の部分領域と相補的な塩基配列からなる。 The reason why the method for identifying a target base sequence of the present invention has an excellent identification performance is not clear, but it is presumed that it is due to the reaction mechanism shown below. FIG. 1 schematically shows a nucleic acid presumed to be present in a reaction solution in one embodiment of the method for identifying a target base sequence of the present invention, as compared with a conventional method requiring a heat denaturation step. It is a figure. The upper row (“variable temperature reaction DSP”) shows the conventional method of performing hybridization by lowering the temperature of the reaction solution after the thermal denaturation step, and the lower row (“isothermal reaction DSP”) is less than 65 ° C. without performing the thermal denaturation step. The method of this invention which performs chain | strand displacement reaction at the temperature of this is shown. In the figure, “T1” and “T2” indicate each nucleic acid strand constituting the sample nucleic acid, “P1” indicates the first probe, and “P2” indicates the second probe. “P1” is composed of a base sequence complementary to the partial region of “T1”.
熱変性処理を施した従来法では、反応液中の核酸は、元の試料核酸(A)、第1プローブと第2プローブがアニールしている部分2本鎖形成核酸プローブ(B)、元の試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとの間で鎖が組み換えられて新たに形成された2種類の2本鎖形成核酸(C)の3通りのハイブリダイゼーション・グループに分けることができる。反応液中では、1本鎖化された試料核酸と、同じく1本鎖化された部分2本鎖形成核酸プローブとの間において、非競争的なハイブリダイゼーションが進行し、塩基配列特異的なハブリダイゼーションが難しくなることが予想される。 In the conventional method subjected to heat denaturation treatment, the nucleic acid in the reaction solution includes the original sample nucleic acid (A), the partially double-stranded nucleic acid probe (B) in which the first probe and the second probe are annealed, It can be divided into three types of hybridization groups of two types of double-stranded nucleic acids (C) newly formed by recombination of the strands between the sample nucleic acid and the partial double-stranded nucleic acid probe. In the reaction solution, non-competitive hybridization proceeds between the single-stranded sample nucleic acid and the single-stranded partial double-stranded nucleic acid probe, and the base sequence-specific nucleic acid. Hybridization is expected to be difficult.
これに対して、熱変性処理を施さない本発明の方法では、非競争的なハイブリダイゼーション環境は存在せず、元の試料核酸(A)、部分2本鎖形成核酸プローブ(B)、自発的相互作用により、第1プローブが元の試料核酸の「T1」とアニールしたもの(C)が存在する。このように、非競争的なハイブリダイゼーションではなく、部分2本鎖形成核酸プローブと試料核酸との間の自発的相互作用による配列特異的な反応が進行することとなり、結果的に、より厳密な識別が行われることになると考えられる。 On the other hand, in the method of the present invention in which heat denaturation treatment is not performed, there is no non-competitive hybridization environment, and the original sample nucleic acid (A), partial double-stranded nucleic acid probe (B), spontaneous Due to the interaction, the first probe anneals with “T1” of the original sample nucleic acid (C). Thus, not a non-competitive hybridization, but a sequence-specific reaction proceeds due to a spontaneous interaction between the partially double-stranded nucleic acid probe and the sample nucleic acid. It is thought that identification will be performed.
本発明の識別方法は、標的塩基配列の識別性能に優れているため、遺伝子変異の識別に好適に用いることができる。具体的には、遺伝子変異の変異部位を含む領域の塩基配列を標的塩基配列とする。この際、標的塩基配列は、第1プローブ中の変異部位を認識する部位が、第2プローブとアニールした際に塩基対を形成する領域に設けられるように設計してもよく、第2プローブとアニールした際に1本鎖となる領域(突出末端領域)に設けられるように設計してもよい。 Since the identification method of the present invention is excellent in the identification performance of the target base sequence, it can be suitably used for identification of gene mutations. Specifically, the base sequence of the region containing the mutation site of the gene mutation is used as the target base sequence. At this time, the target base sequence may be designed so that the site that recognizes the mutation site in the first probe is provided in a region that forms a base pair when annealed with the second probe. You may design so that it may provide in the area | region (protruding terminal area | region) which becomes a single strand when it anneals.
なお、本発明において遺伝子変異とは、同一生物種の個体間において存在する遺伝子の塩基配列の相違を意味し、変異部位とは、塩基配列中の相違する部位を意味する。具体的には、塩基配列中の1又は複数の塩基が置換・欠失・挿入されていることにより、塩基配列の相違は生じる。このような遺伝子変異として、例えば、SNPやCNV多型等が挙げられる。また、本発明において遺伝子変異とは、SNP等の遺伝子多型のような先天的な変異に加えて、同一個体中の細胞間において存在する遺伝子の塩基配列の相違である体細胞変異等のように後天的な変異も含む。 In the present invention, the gene mutation means a difference in the base sequence of a gene existing between individuals of the same organism species, and the mutation site means a different site in the base sequence. Specifically, a difference in the base sequence is caused by substitution, deletion, or insertion of one or more bases in the base sequence. Examples of such gene mutations include SNP and CNV polymorphism. In addition, in the present invention, gene mutation refers to a somatic mutation that is a difference in the base sequence of a gene existing between cells in the same individual, in addition to a congenital mutation such as a gene polymorphism such as SNP. Also includes acquired mutations.
本発明の識別方法において、標的となる遺伝子変異としては、がん関連遺伝子、遺伝病に関連する遺伝子、薬剤の代謝や効き目に関する遺伝子、ウィルス遺伝子、及び細菌遺伝子における変異と呼ばれるものである。がん関連遺伝子としては、例えばk−ras遺伝子、BRAF遺伝子、PTEN遺伝子、ALK遺伝子、EGFR遺伝子、N−ras遺伝子、p53遺伝子、BRCA1遺伝子、BRCA2遺伝子、又はAPC遺伝子等が挙げられる。遺伝病に関連する遺伝子としては、各種先天性代謝異常症等との関連が報告されている遺伝子等が挙げられる。薬剤の代謝に関しては薬剤の代謝に関わる酵素であるシトクロムP450やトランスポーター等の遺伝子が挙げられる。ウィルス遺伝子、細菌遺伝子としては、例えばC型肝炎ウィルス、B型肝炎ウィルス等の遺伝子が挙げられる。さらに、病気等の原因とは必ずしも直接は関係のないヒト白血球抗原遺伝子であるHLA等も移植の適合性や薬の副作用等と関連して重要である。さらに、ミトコンドリアにコードされている遺伝子変異も病気との関連が示唆されており、これらの遺伝子の変異も標的となりうる。 In the identification method of the present invention, target gene mutations are called cancer-related genes, genes related to genetic diseases, genes related to drug metabolism and efficacy, viral genes, and mutations in bacterial genes. Examples of cancer-related genes include k-ras gene, BRAF gene, PTEN gene, ALK gene, EGFR gene, N-ras gene, p53 gene, BRCA1 gene, BRCA2 gene, or APC gene. Examples of genes related to genetic diseases include genes reported to be associated with various inborn errors of metabolism. Regarding drug metabolism, genes such as cytochrome P450 and transporter, which are enzymes involved in drug metabolism, can be mentioned. Examples of viral genes and bacterial genes include genes such as hepatitis C virus and hepatitis B virus. In addition, HLA, which is a human leukocyte antigen gene that is not necessarily directly related to the cause of illness, is also important in relation to transplantation compatibility and side effects of drugs. Furthermore, gene mutations encoded in mitochondria have been suggested to be associated with diseases, and mutations in these genes can also be targeted.
本発明の識別方法は、その高い識別精度及び簡便性から、臨床検査等においても有用である。医療現場における遺伝子検査の実用性を考えた場合に、測定工程の簡略化は非常に重要である。本発明の識別方法により、SNP等の生殖細胞変異のみならず、体細胞変異も高精度にかつ簡便に識別することができる。 The identification method of the present invention is useful in clinical examinations and the like because of its high identification accuracy and simplicity. When considering the practicality of genetic testing in the medical field, simplification of the measurement process is very important. By the identification method of the present invention, not only germ cell mutations such as SNP but also somatic mutations can be identified with high accuracy and simplicity.
例えば、K−rasはシグナル伝達系のタンパク質であり、プロトオンコ―ジーンである。多くのがん細胞においてK−ras遺伝子に変異が生じていることが報告されている。特にK−ras遺伝子のコドン12、13にアミノ酸置換を伴う変異が顕著に見られ、13種類の変異パターンが存在することが知られている。最近、K−ras遺伝子に変異がある患者では、抗がん剤であるEGFR抗体薬(セツキシマブ、パニツムマブ)等が効力を発揮できないことが次々に明らかとなっている。このような抗がん剤治療は副作用のみならず高額な費用を要する。したがって、治療前にK−ras変異の検査を行い、効く患者のみを選別して治療することがオーダーメード医療の一環として提案されている。
For example, K-ras is a signal transduction system protein and a proto-oncogene. It has been reported that mutations have occurred in the K-ras gene in many cancer cells. In particular, mutations involving amino acid substitutions are remarkably observed in
また、EGFR抗体薬であるセツキシマブは、大腸がん治療薬として使用されている。大腸がんの年間罹患数は10万人弱であり、平成17年の死亡者数は4万800人であった。食生活の欧米化により増え続ける傾向にあり、4年後には40,000人の大腸がん患者がEGFR抗体薬治療の対象となるとのEGFR抗体薬のメーカーによる試算もある。当該試算が正しければ、K−rasの検査市場は日本国内だけで4年後には4億円を越すものと予想される。 Also, cetuximab, which is an EGFR antibody drug, is used as a colorectal cancer therapeutic drug. The annual incidence of colorectal cancer was just under 100,000, and the number of deaths in 2005 was 40,800. There is a tendency for the EGFR antibody drug manufacturer to estimate that 40,000 colorectal cancer patients will be the target of EGFR antibody drug treatment in 4 years, due to the increasing trend of eating habits in the West. If the estimate is correct, the K-ras inspection market is expected to exceed 400 million yen in four years in Japan alone.
しかしながら、従来の識別法では、体細胞変異を十分な精度で迅速に識別することは困難であり、擬陽性が多い、と言う問題があった。本発明の識別方法は、体細胞変異をも非常に精度よく迅速に識別可能であることから、臨床検査における精度改善のみならず、医療費の削減にも資することが期待できる。 However, the conventional identification method has a problem that it is difficult to quickly identify somatic mutations with sufficient accuracy, and there are many false positives. Since the identification method of the present invention can rapidly identify somatic mutations with high accuracy, it can be expected not only to improve accuracy in clinical examinations but also to reduce medical costs.
また、本発明の標的塩基配列の識別方法は、部分2本鎖形成核酸プローブを直接細胞や生体内に導入することにより、生体内の試料核酸中の標的塩基配列を識別することも可能である。例えば、第1プローブ及び第2プローブを、生物体外からも検出可能な標識物質によって予め修飾処理しておくことにより、生体内において鎖置換反応が生じた程度をインビボで測定することができる。 The target base sequence identification method of the present invention can also identify a target base sequence in a sample nucleic acid in a living body by directly introducing a partially double-stranded nucleic acid probe into a cell or a living body. . For example, by modifying the first probe and the second probe in advance with a labeling substance that can be detected from outside the organism, the degree of occurrence of the strand displacement reaction in vivo can be measured in vivo.
その他、本発明の標的塩基配列の識別方法において用いられる部分2本鎖形成核酸プローブを、直接生物体内に導入して、標的塩基配列を有する2本鎖形成核酸と自発的相互反応させることにより、当該2本鎖形成核酸が有する機能を任意阻害させることも可能である。 In addition, by introducing a partial double-stranded nucleic acid probe used in the method for identifying a target base sequence of the present invention directly into an organism and spontaneously interacting with a double-stranded nucleic acid having a target base sequence, It is also possible to arbitrarily inhibit the function of the double-stranded nucleic acid.
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、少なくとも一方の末端が突出端である2本鎖形成プローブ(本発明において用いる部分2本鎖形成核酸プローブを含む)を突出末端プローブ、両末端が平滑端である2本鎖形成プローブを平滑末端プローブという。また、実施例で用いられる各プローブ及び核酸鎖は、特段の記載が無い限り、常法の化学合成法により調製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example. In the following Examples, a double-stranded probe (including a partial double-stranded nucleic acid probe used in the present invention) having at least one end as a protruding end is a protruding end probe, and both ends are
[実施例1]
突出末端プローブと標的塩基配列を有する2本鎖形成核酸との自発的相互作用の検討を行った。
具体的には、遺伝子変異の変異部位を含む領域を標的塩基配列とし、反応液中に、正常型を検出する突出末端プローブと、正常型アレル又は変異型アレルの塩基配列からなる2本鎖形成核酸(オリゴDNA:49bp)とを共存させ、鎖置換反応が生じた程度を測定した。対照として、平滑末端プローブを用いて同様に測定した。
突出末端プローブは、正常型のアレルと相補的な塩基配列からなり、5’末端が蛍光物質Alexa Fluor 488によって修飾されており、かつ3’末端がアミノ基で修飾されているDPS−W25−1プローブ(本発明の第1プローブに相当)と、DPS−W25−1プローブと相補的な塩基配列からなり、3’末端が消光物質Black hole quencher 1によって修飾されているDPS−W21−2プローブを突出末端プローブ(本発明の第2プローブに相当)とにより形成した。この突出末端プローブは、DPS−W25−1プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が50%である。また、平滑末端プローブは、DPS−W25−1プローブと相補的な塩基配列からなり、3’末端が消光物質Black hole quencher 1によって修飾されているDPS−W25−2プローブと、DPS−W25−1プローブとにより形成した。
各プローブ、並びに正常型アレル及び変異型アレルの2本鎖形成核酸を構成する各核酸鎖の塩基配列を表1に示す。表1中、「Ale488」はAlexa Fluor 488標識を示し、「BHQ1」はBlack hole quencher 1標識を示し、「wT49」及び「rc−wT49」は、正常型アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示し、「mT49」及び「rc−mT49」は、変異型アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示し、右欄の数字は配列表中の対応する配列番号を示す。また、各塩基配列中、下線が付されている塩基が、変異部位である。
[Example 1]
Spontaneous interaction between a protruding end probe and a double-stranded nucleic acid having a target base sequence was examined.
Specifically, a region containing a mutation site of a gene mutation is used as a target base sequence, and a double-stranded formation comprising a protruding end probe for detecting a normal type and a base sequence of a normal allele or a mutant allele in a reaction solution Nucleic acid (oligo DNA: 49 bp) was allowed to coexist and the degree of strand displacement reaction was measured. As a control, the same measurement was performed using a blunt end probe.
The protruding end probe has a base sequence complementary to a normal type allele, the 5 ′ end is modified with a fluorescent substance Alexa Fluor 488, and the 3 ′ end is modified with an amino group. DPS-W25-1 A probe (corresponding to the first probe of the present invention) and a DPS-W21-2 probe comprising a base sequence complementary to the DPS-W25-1 probe and modified at the 3 ′ end with a quencher Black hole quencher 1 It was formed with a protruding end probe (corresponding to the second probe of the present invention). This protruding end probe is a single strand of 4 bases on the 3 ′ end side of the DPS-W25-1 probe, and the GC content in this protruding end region is 50%. The blunt end probe has a base sequence complementary to the DPS-W25-1 probe, a DPS-W25-2 probe whose 3 ′ end is modified with a quencher Black hole quencher 1, and a DPS-W25-1 Formed with a probe.
Table 1 shows the base sequence of each nucleic acid chain constituting the double-stranded nucleic acid of each probe and normal allele and mutant allele. In Table 1, “Ale488” indicates Alexa Fluor 488 labeling, “BHQ1” indicates Black hole quencher 1 labeling, and “wT49” and “rc-wT49” constitute double-stranded nucleic acids of normal alleles. “MT49” and “rc-mT49” indicate the nucleic acid strands constituting the double-stranded nucleic acid of the mutant allele, and the numbers in the right column indicate the corresponding sequence numbers in the sequence listing. In each base sequence, the underlined base is the mutation site.
まず、表2に記載の組成に従って、Sol.A1(平滑末端プローブ溶液)とSol.A2(突出末端プローブ溶液)とをそれぞれ室温下にて調製し、15分間放置した。表2及び3に記載の10xPCR bufferと2.5mM each dNTPは、それぞれ、Takara Taq(登録商標)Hot Start Version(TAKARA BIO社製)に付属のバッファ溶液及びdNTP mixtureを用いた。また、表2に記載の「Ale594 se dye」は、蛍光物質Alexa fluor 594 sccinimidyl ester(Invitrogen社製)を意味する。この蛍光物質は、蛍光強度の測定におけるウェル間の測定誤差を補正するために添加した。 First, according to the composition described in Table 2, Sol. A1 (blunt end probe solution) and Sol. A2 (protruding end probe solution) was prepared at room temperature and allowed to stand for 15 minutes. The buffer solution and dNTP mix attached to Takara Taq (registered trademark) Hot Start Version (manufactured by TAKARA BIO) were used for the 10 × PCR buffer and 2.5 mM each dNTP described in Tables 2 and 3, respectively. In addition, “Ale594 se dye” described in Table 2 means the fluorescent substance Alexa fluor 594 succinimidyl ester (manufactured by Invitrogen). This fluorescent substance was added to correct measurement errors between wells in the measurement of fluorescence intensity.
また、Sol.A1等とは別に、表3に記載の組成に従って各種溶液(Sol.B1〜8)を調製した。表3中、「NTC」は、2本鎖形成核酸が含まれないネガティブコントロールである。また、「Wt」は正常型のジェノタイプを、「Ht」は変異ヘテロ型のジェノタイプを、「Mt」は変異ホモ型のジェノタイプを、それぞれ想定して調製された2本鎖形成核酸溶液である。 Sol. Apart from A1 etc., various solutions (Sol. B1-8) were prepared according to the composition described in Table 3. In Table 3, “NTC” is a negative control that does not contain a double-stranded nucleic acid. In addition, “Wt” is a normal genotype, “Ht” is a mutant hetero genotype, and “Mt” is a homozygous genotype. It is.
次に、Sol.A1を等量(20μL)ずつ、Sol.B1〜4に添加し、総量40μLの反応溶液を調製した。同様に、Sol.A2を等量(20μL)ずつ、Sol.B5〜8に添加し、総量40μLの反応溶液を調製した。これらの反応溶液は、調製後直ちに蛍光検出装置LightCycler−330(Roche社製)にセットし、まず、昇温速度20℃/秒で40℃にして50分間保持した後(温調領域A)、昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて30秒間保持し(温調領域B)、その後降温速度0.1℃/秒で40℃に下げて30秒間保持する(温調領域C)という温調条件にて、蛍光経時測定を行った。なお、蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 1)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 1)として行った。 Next, Sol. Equal amount (20 μL) of A1 in Sol. It added to B1-4 and the reaction solution of a total amount of 40 microliters was prepared. Similarly, Sol. Equal amount (20 μL) of A2 in Sol. It added to B5-8 and the reaction solution of a total amount of 40 microliters was prepared. These reaction solutions were set in a fluorescence detection device LightCycler-330 (manufactured by Roche) immediately after preparation, and first kept at 50 ° C./40° C. for 50 minutes (temperature control region A), The temperature is raised to 95 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./second and held for 30 seconds (temperature adjustment region B), and then lowered to 40 ° C. at a temperature decrease rate of 0.1 ° C./second and held for 30 seconds (temperature adjustment region C). Under the temperature control conditions, fluorescence time-lapse measurement was performed. The measurement with the fluorescence detection apparatus was performed with an excitation wavelength of 470 nm, a fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 488 of 520 nm (gain 1), and a fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 594 succinimidyl ester of 640 nm (gain 1).
図2は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。図2Aが平滑末端プローブを含む反応液の結果を、図2Bが突出末端プローブを含む反応液の結果を示す。また、図中、「NTC」、「Wt」、「Ht」、「Mt」は、表3と同様に、それぞれ、反応液に添加した2本鎖形成核酸溶液(Sol.B)の種類を示す。図中、Y軸は、プローブの片側に修飾されたAlexa fluor 488の蛍光(F1)と、ウェル間差補正を目的として添加されたAlexa fluor 594の蛍光(F2)との強度比(F1/F2)を示す。F1/F2が高くなるほど、Alexa fluor 488に対するBlack hole quencher 1によるクエンチング効果が低下していることを示す。つまり、この強度比をモニタリングすることによって、2本鎖形成核酸プローブと2本鎖形成核酸間の相互作用の様子を示唆することができる。 FIG. 2 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. FIG. 2A shows the result of the reaction solution containing the blunt end probe, and FIG. 2B shows the result of the reaction solution containing the protruding end probe. In the figure, “NTC”, “Wt”, “Ht”, and “Mt” indicate the type of the double-stranded nucleic acid solution (Sol. B) added to the reaction solution, as in Table 3. . In the figure, the Y-axis represents the intensity ratio (F1 / F2) between the fluorescence (F1) of Alexa fluor 488 modified on one side of the probe and the fluorescence (F2) of Alexa fluor 594 added for the purpose of correcting the difference between wells. ). It shows that the quenching effect by Black hole quencher 1 with respect to Alexa fluor 488 is decreasing, so that F1 / F2 becomes high. That is, by monitoring this intensity ratio, it is possible to suggest the state of interaction between the double-stranded nucleic acid probe and the double-stranded nucleic acid.
平滑末端プローブでは、温調領域A(40℃等温環境)において、いずれのジェノタイプの2本鎖形成核酸に対しても蛍光強度比に変化は認められなかった。一方、突出末端プローブでは、変異ホモ型(Mt)は、2本鎖形成核酸が含まれないネガティブコントロール(NTC)と同様に蛍光強度比に変化は認められなかったのに対して、正常型(Wt)及び変異ヘテロ型(Ht)において顕著な強度比変化が現れた。特に、正常型(Wt)では、変異ヘテロ型(Ht)のおよそ2倍の強度比増加を認めた。このことから、突出末端プローブは、等温環境下にあっても、2本鎖形成核酸と相互作用することが分かり、塩基配列特異的に反応が促進され、ジェノタイピング能をも有することも明らかとなった。 In the blunt-ended probe, no change in the fluorescence intensity ratio was observed for any genotype double-stranded nucleic acid in the temperature control region A (40 ° C. isothermal environment). On the other hand, in the protruding end probe, the mutant homozygous type (Mt) showed no change in the fluorescence intensity ratio as in the negative control (NTC) not containing the double-stranded nucleic acid, whereas the normal type ( Significant intensity ratio changes appeared in Wt) and mutant heterozygous (Ht). In particular, in the normal type (Wt), an increase in the intensity ratio approximately twice that of the mutant heterotype (Ht) was observed. From this, it can be seen that the protruding end probe interacts with the double-stranded nucleic acid even in an isothermal environment, and it is clear that the reaction is promoted in a base sequence-specific manner and has genotyping ability. became.
温調領域Bの熱変性処理後に、温調領域Cのリハイブリダイゼーションを行うことにより、プローブ配列特異的に標的塩基配列を有する核酸とプローブとをハイブリダイゼーションさせることが可能である。温調領域Cにおいては、平滑末端プローブでも2本鎖形成核酸のジェノタイプに応じた蛍光強度比(ジェノタイピング能)を確認することができた。しかしながら、温調領域Bの蛍光強度比の最大値を鑑みると、熱変性処理後の反応効率は決して高いものではないことがうかがえる。これは、比較的長鎖の2本鎖形成核酸が1本鎖化されて得られた核酸鎖と、比較的短鎖のプローブとの競争的ハイブリダイゼーションにおいて、Tmの高い長鎖の核酸鎖同士が優位にハイブリダイゼーションした結果と考えられる。 By performing rehybridization of the temperature control region C after the heat denaturation treatment of the temperature control region B, it is possible to hybridize a nucleic acid having a target base sequence specifically with the probe sequence and the probe. In the temperature control region C, the fluorescence intensity ratio (genotyping ability) corresponding to the genotype of the double-stranded nucleic acid could be confirmed even with the blunt end probe. However, in view of the maximum value of the fluorescence intensity ratio in the temperature control region B, it can be seen that the reaction efficiency after the heat denaturation treatment is by no means high. This is because, in competitive hybridization of a nucleic acid chain obtained by single-stranded a relatively long double-stranded nucleic acid and a relatively short probe, long nucleic acid chains having a high Tm This is considered to be a result of hybridization with a dominant advantage.
これに対して、突出末端プローブでは、温調領域Cにおいて、極めて高い反応効率のジェノタイピング能を認めることができた。ここで驚くべきことは、温調領域Aにおける自発的ジェノタイピング能が、温調領域Cのジェノタイピング能に匹敵する高効率で反応していた点である。 In contrast, with the protruding end probe, genotyping ability with extremely high reaction efficiency could be recognized in the temperature control region C. What is surprising here is that the spontaneous genotyping ability in the temperature control region A responded with high efficiency comparable to the genotyping ability in the temperature control region C.
[実施例2]
突出末端プローブの自発的相互作用による核酸配列検出精度の検討を行った。
突出末端プローブは、DPS−W25−1プローブを、5塩基のポリA配列を介して蛍光物質Alexa Fluor 488によって修飾されるようにし、かつ3’末端のアミノ基の修飾を外したDPS−W21+5Aプローブと、DPS−W21−2プローブを、5塩基のポリA配列を介して消光物質Black hole quencher 1によって修飾されるようにしたDPS−W21+5Aプローブとにより形成した。DPS−W21+5Aプローブ及びDPS−W21+5Aプローブの塩基配列を表4に示す。表4中、「Ale488」、「BHQ1」、及び右欄の数字は表1と同じである。
[Example 2]
The nucleic acid sequence detection accuracy by the spontaneous interaction of the protruding end probe was investigated.
The protruding end probe is a DPS-W21 + 5A probe in which the DPS-W25-1 probe is modified with the fluorescent substance Alexa Fluor 488 via a 5-base poly A sequence, and the amino group at the 3 ′ end is removed from the modification. And the DPS-W21-2 probe was formed with a DPS-W21 + 5A probe adapted to be modified by the quencher Black hole quencher 1 via a 5-base poly A sequence. Table 4 shows the base sequences of the DPS-W21 + 5A probe and the DPS-W21 + 5A probe. In Table 4, “Ale488”, “BHQ1”, and the numbers in the right column are the same as those in Table 1.
具体的には、まず、表5に記載の組成に従って各種溶液(Sol.A1〜3)を室温下にて調製し、15分間放置した。また、Sol.Aとは別に、表6に記載の組成に従って各種溶液(Sol.B1〜3)を調製した。Sol.B1は2本鎖形成核酸が含まれないネガティブコントロールであり、Sol.B2は突出末端プローブとマッチしている正常型のジェノタイプを、Sol.B3は突出末端プローブとミスマッチの変異ホモ型のジェノタイプを、それぞれ想定して調製された2本鎖形成核酸溶液である。なお、表5及び6中、「10xPCR buffer」、「Ale594 se dye」、「wT49」、「rc−wT49」、「mT49」、及び「rc−mT49」は、表2及び3と同じである。 Specifically, first, various solutions (Sol. A1 to A3) were prepared at room temperature according to the composition described in Table 5 and allowed to stand for 15 minutes. Sol. Separately from A, various solutions (Sol. B1 to B1) were prepared according to the compositions shown in Table 6. Sol. B1 is a negative control containing no double-stranded nucleic acid. B2 represents a normal genotype that matches the protruding end probe, Sol. B3 is a double-stranded nucleic acid solution prepared by assuming a genotype of a mutant homozygous mismatch with a protruding terminal probe. In Tables 5 and 6, “10 × PCR buffer”, “Ale594 se dye”, “wT49”, “rc-wT49”, “mT49”, and “rc-mT49” are the same as those in Tables 2 and 3.
次に、Sol.A1〜3をSol.B1〜3にそれぞれ添加し、総量20μLの反応溶液を調製した。これらの反応溶液は、調製後直ちに蛍光検出装置LightCycler−330(Roche社製)にセットし、まず、昇温速度20℃/秒で40℃にして20分間保持した後(温調領域A)、昇温速度20℃/秒で55℃にして20分間保持し(温調領域B)、さらに昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて30秒間保持し(温調領域C)、その後降温速度20℃/秒で40℃にまで下げて20分間保持する(温調領域D)という温調条件にて、蛍光経時測定を行った。なお、蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 1)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 15)として行った。 Next, Sol. A1-3 are Sol. Each was added to B1 to B3 to prepare a total 20 μL reaction solution. These reaction solutions were set in a fluorescence detection device LightCycler-330 (manufactured by Roche) immediately after preparation, and first kept at 20 ° C./second for 40 minutes (temperature control region A). The temperature is raised to 55 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./s and held for 20 minutes (temperature control region B), further increased to 95 ° C. at a rate of temperature increase of 20 ° C./s and maintained for 30 seconds (temperature control region C). The fluorescence time-lapse measurement was performed under the temperature control condition of decreasing to 40 ° C. at a temperature decrease rate of 20 ° C./second and holding for 20 minutes (temperature control region D). The measurement using the fluorescence detection apparatus was performed with the excitation wavelength of 470 nm, the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 488 of 520 nm (gain 1), and the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 594 succinimidyl ester of 640 nm (gain 15).
図3は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。この結果、温調領域AにおけるS/N比は12であり、温調領域BにおけるS/N比は11であり、温調領域DにおけるS/N比は3であった。これらの結果から、部分2本鎖形成核酸プローブは、試料核酸を95℃等で熱変性処理して1本鎖化した後に相互作用させる場合(温調領域D)よりも、変性処理を施さずに2本鎖を形成した状態の試料核酸と相互作用させたほうが(温調領域A及びB)、より高いS/N比で標的塩基配列を識別できることが明らかとなった。 FIG. 3 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. As a result, the S / N ratio in the temperature control region A was 12, the S / N ratio in the temperature control region B was 11, and the S / N ratio in the temperature control region D was 3. From these results, the partial double-stranded nucleic acid probe is not subjected to denaturation treatment, compared to the case where the sample nucleic acid is subjected to heat denaturation treatment at 95 ° C. or the like to be single-stranded and then interacted (temperature control region D). It was clarified that the target base sequence can be identified with a higher S / N ratio by interacting with the sample nucleic acid in the state of forming a double strand (temperature control regions A and B).
[実施例3]
突出末端プローブの自発的相互作用による標的核酸の定量検出の検討を行った。
具体的には、ゲノムDNAが正常型であるcell line及びゲノムDNAが変異型であるcell lineから、それぞれゲノムDNAを抽出し、これを鋳型としてPCRを行い、正常型の2本鎖形成核酸と変異型の2本鎖形成核酸との含有費が異なる複数の試料核酸溶液を調製し、これらの試料核酸溶液と正常型を検出する突出末端プローブとを用いて、鎖置換反応が生じた程度を測定した。正常型としてNA17247 cell lineを、変異型としてNA17222 cell lineを、それぞれ用いた。なお、各cell lineは、Coriell細胞バンクから入手した。
[Example 3]
We investigated quantitative detection of target nucleic acids by spontaneous interaction of protruding end probes.
Specifically, genomic DNA is extracted from cell line whose genomic DNA is normal type and cell line whose genomic DNA is mutant type, respectively, and PCR is performed using this as a template. A plurality of sample nucleic acid solutions having different contents from the mutant-type double-stranded nucleic acid are prepared, and the extent of the strand displacement reaction is determined by using these sample nucleic acid solutions and a protruding end probe for detecting a normal type. It was measured. NA17247 cell line was used as a normal type, and NA17222 cell line was used as a mutant type. Each cell line was obtained from the Coriell cell bank.
まず、表7に記載の組成となるよう、各PCR溶液を調製した。表7中、「NA17247(W) 100%」は、PCR溶液中に含まれているゲノムDNAは全てNA17247由来のゲノムDNAであることを意味し、「NA17222(M) 100%」は、PCR溶液中に含まれているゲノムDNAは全てNA17247由来のゲノムDNAであることを意味し、「NA17247(W)/222(M) X%」は、PCR溶液中に含まれているゲノムDNAのうち、NA17247由来のゲノムDNAがX%含まれていることを意味する。また、表7中、「10xPCR buffer」及び「2.5mM each dNTP」は表2と同様である。さらに、「Hs Taq TAKARA」は、Takara Taq(登録商標)Hot Start Version(TAKARA BIO社製)に付属のTaq polymeraseを示す。 First, each PCR solution was prepared so that it might become the composition of Table 7. In Table 7, “NA17247 (W) 100%” means that the genomic DNA contained in the PCR solution is all genomic DNA derived from NA17247, and “NA17222 (M) 100%” It means that all genomic DNA contained in the DNA is genomic DNA derived from NA17247, and “NA17247 (W) / 222 (M) X%” is the genomic DNA contained in the PCR solution, This means that X% of genomic DNA derived from NA17247 is contained. In Table 7, “10 × PCR buffer” and “2.5 mM each dNTP” are the same as those in Table 2. Furthermore, “Hs Taq TAKARA” indicates Taq polymerase attached to Takara Taq (registered trademark) Hot Start Version (manufactured by TAKARA BIO).
調製されたPCR溶液をLightCycler−330(Roche社製)にセットし、PCRを行った。PCRの反応条件は、95℃3分間の処理後、95℃(30秒間)→68℃(30秒間)を1サイクルとして、これを45サイクル行った。なお、PCR中の昇温速度及び降温速度は、いずれも20℃/秒とした。F33プライマー及びR30プライマーの塩基配列を表8に示す。表8中、右欄の数字は表1と同じである。これらのプライマーを用いたPCRにより、正常型遺伝子配列領域と変異型遺伝子配列領域の双方のPCR産物(197bp)が、異なる量比で含まれる2本鎖形成核酸溶液が得られる。 The prepared PCR solution was set in LightCycler-330 (manufactured by Roche), and PCR was performed. PCR reaction conditions were 95 ° C. for 3 minutes, followed by 45 cycles of 95 ° C. (30 seconds) → 68 ° C. (30 seconds) as one cycle. In addition, the temperature increase rate and temperature decrease rate during PCR were both 20 ° C./second. Table 8 shows the base sequences of the F33 primer and R30 primer. In Table 8, the numbers in the right column are the same as those in Table 1. By PCR using these primers, double-stranded nucleic acid solutions containing PCR products (197 bp) of both the normal gene sequence region and the mutant gene sequence region in different quantitative ratios are obtained.
PCRとは別に、表9に記載の組成に従ってSol.A(突出末端プローブ溶液)を室温下にて調製し、15分間放置した。表9中の「DPS−W25−1」及び「DPS−W21−2」は、表2と同じである。 Apart from PCR, Sol. A (protruding end probe solution) was prepared at room temperature and allowed to stand for 15 minutes. “DPS-W25-1” and “DPS-W21-2” in Table 9 are the same as those in Table 2.
次いで、PCR反応後の各PCR溶液に、Sol.Aをそれぞれ1.5μLずつ分注混合して反応液を調製した。これらの反応溶液は、調製後直ちに蛍光検出装置LightCycler−330(Roche社製)にセットし、まず、昇温速度20℃/秒で40℃にして40分間保持し(温調領域A)、次いで昇温速度20℃/秒で50℃にして40分間保持し(温調領域B)、さらに昇温速度20℃/秒で60℃にして40分間保持した後(温調領域C)、昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて30秒間保持し(温調領域D)、その後降温速度0.1℃/秒で40℃に下げて30秒間保持する(温調領域E)という温調条件にて、蛍光経時測定を行った。なお、蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 100)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 100)として行った。 Subsequently, Sol. A reaction solution was prepared by dispensing 1.5 μL each of A. Immediately after preparation, these reaction solutions are set in a fluorescence detector LightCycler-330 (manufactured by Roche), first kept at 40 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./second for 40 minutes (temperature control region A), and then The temperature is raised to 50 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./second and held for 40 minutes (temperature control region B), and further heated to 60 ° C. at a temperature rising rate of 20 ° C./second and held for 40 minutes (temperature control region C). The temperature is increased to 95 ° C. at a rate of 20 ° C./second and held for 30 seconds (temperature control region D), and then lowered to 40 ° C. at a temperature decrease rate of 0.1 ° C./second and held for 30 seconds (temperature control region E). The fluorescence time-lapse measurement was performed under the adjusting conditions. In addition, the measurement by a fluorescence detection apparatus was performed by setting the excitation wavelength to 470 nm, the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 488 to 520 nm (gain 100), and the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 594 succinidine ester to 640 nm (gain 100).
図4は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。この結果、温調領域AからBにかけて、及び温調領域Bの経時過程において、蛍光強度比が減少するものと、増加するものとの両者が観察された。ただし、温調領域A〜Cでは、平衡に達した時点では、正常型遺伝子の含有量順位に相関した蛍光強度比を示した(正常型配列塩基の含有量が低いものほど蛍光強度比が低かった)。また、温調領域DからEにかけては、リハイブリダイゼーションによるジェノタイピングを示しているが、この温調領域でも正常型配列塩基の含有量に依存した蛍光強度比を確認することができた。温調領域Eの結果は、先の温調領域Bの蛍光強度比パターンと類似していた。これらの結果から、試料核酸としてPCR産物を用いた場合でも、2本鎖形成核酸プローブの自発的相互作用による鎖置換反応を利用して標的塩基配列を識別できることが明らかとなった。 FIG. 4 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. As a result, both a decrease in the fluorescence intensity ratio and an increase in the fluorescence intensity ratio were observed from the temperature adjustment region A to B and in the aging process of the temperature adjustment region B. However, in the temperature control regions A to C, when the equilibrium was reached, the fluorescence intensity ratio correlated with the normal gene content ranking was shown (the lower the normal sequence base content, the lower the fluorescence intensity ratio). ) In addition, genotyping by rehybridization is shown from the temperature control region D to E, and the fluorescence intensity ratio depending on the content of the normal sequence base could be confirmed even in this temperature control region. The result of the temperature control region E was similar to the fluorescence intensity ratio pattern of the previous temperature control region B. From these results, it was clarified that even when a PCR product was used as a sample nucleic acid, a target base sequence could be identified using a strand displacement reaction based on a spontaneous interaction of a double-stranded nucleic acid probe.
温調領域Bの経時ポイント一点(サンプリングポイント:反応開始後から80分経過時点)における蛍光強度比と変異遺伝子含有濃度との関係を図5に示した。この結果、R二乗値が0.9993となる高い相関性が得られ、2本鎖形成核酸プローブと2本鎖を形成している状態の試料核酸との相互作用が、高い定量性を示すことが明らかとなった。 FIG. 5 shows the relationship between the fluorescence intensity ratio and the mutant gene-containing concentration at one time point in the temperature control region B (sampling point: 80 minutes after the start of the reaction). As a result, a high correlation with an R-square value of 0.9993 is obtained, and the interaction between the double-stranded nucleic acid probe and the sample nucleic acid in a double-stranded state exhibits high quantitativeness. Became clear.
[実施例4]
突出末端プローブを用いたゲノムDNAのジェノタイピングの検討を行った。具体的には、ゲノムDNAの増幅反応の反応溶液中に予め突出末端プローブを添加しておき、ゲノムDNAのジェノタイピングをホモジーニアスな系で試みた。
ゲノムDNAは、実施例3で用いたNA17247 cell line(正常型)及びNA17222 cell line(変異型)に加えて、NA17204 cell line(正常型)、NA17252 cell line(変異へテロ型)、及びNA17266 cell line(変異へテロ型)から抽出されたDNAを用いた。各cell lineはCoriell細胞バンクから入手した。
[Example 4]
Genotyping of genomic DNA using a protruding end probe was examined. Specifically, a protruding end probe was added in advance to the reaction solution of the genomic DNA amplification reaction, and genomic DNA genotyping was attempted in a homogeneous system.
In addition to the NA17247 cell line (normal type) and NA17222 cell line (mutant type) used in Example 3, the genomic DNA was NA17204 cell line (normal type), NA17252 cell line (mutant heterotype), and NA17266 cell. DNA extracted from line (mutant heterotype) was used. Each cell line was obtained from the Coriell cell bank.
まず、表10に記載の組成となるよう、各PCR溶液を調製した。表10中の「DPS−W25−1」及び「DPS−W21−2」は表2と同じであり、「F33」及び「R30」は表9と同じである。調製されたPCR溶液をLightCycler−330(Roche社製)にセットし、実施例3と同じ条件でPCRを実行し(温調領域A)、引き続き降温速度4℃/秒で40℃まで下げて10分間保持し(温調領域B)、次いで昇温速度4℃/秒で45℃にして10分間保持し(温調領域C)、さらに昇温速度4℃/秒で50℃にして10分間保持し(温調領域D)、最後に昇温速度4℃/秒で55℃にして10分間保持した(温調領域E)。温調領域A〜Eの全工程において、蛍光経時測定を行った。蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 15)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 15)として行った。 First, each PCR solution was prepared so that it might become the composition of Table 10. “DPS-W25-1” and “DPS-W21-2” in Table 10 are the same as in Table 2, and “F33” and “R30” are the same as in Table 9. The prepared PCR solution was set in LightCycler-330 (manufactured by Roche), PCR was performed under the same conditions as in Example 3 (temperature control region A), and subsequently lowered to 40 ° C. at a temperature decrease rate of 4 ° C./second. Hold for 10 minutes (temperature control region B), then hold at 10 ° C. with a temperature increase rate of 4 ° C./s and hold for 10 minutes (temperature control region C), and further increase to 50 ° C. with a temperature increase rate of 4 ° C./s and hold for 10 minutes (Temperature control region D), and finally, the temperature was raised to 55 ° C. at a temperature increase rate of 4 ° C./second and held for 10 minutes (temperature control region E). In all steps of the temperature control region A to E, fluorescence time measurement was performed. The measurement with the fluorescence detection apparatus was performed with the excitation wavelength of 470 nm, the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 488 of 520 nm (gain 15), and the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 594 succinimidyl ester of 640 nm (gain 15).
図6は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。PCR終了直後(温調領域Aの直後)には、PCR産物(本発明の試料核酸に相当)は二本鎖形成の状態であり、その後等温環境を維持し(温調領域B)、予め内在させておいた突出末端プローブの自発的相互作用を利用してジェノタイピングを試みたものである。この結果、PCR後の温調領域BからEに移行する過程で、突出末端プローブは、正常型遺伝子(NA17204、NA17247)では高い蛍光強度比を示し、変異へテロ型遺伝子(NA17252、NA17266)では正常型と変異ホモ型の蛍光強度比の中間値を示した。特に、温調領域D(50℃)においては、ジェノタイプごとに蛍光強度比が収束する傾向にあり、突出末端プローブの高いジェノタイピング能を確認することができた。
なお、温調領域Aにおいて、Taq polymeraseを含まないNTC1(ネガティブコントロール1)とゲノムDNAを含まないNTC2(ネガティブコントロール2)の間で、蛍光強度比の顕著な差異が認められたが、これはポリメラーゼ酵素の存在有無に起因することが分かっている。
FIG. 6 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. Immediately after the end of PCR (immediately after the temperature control region A), the PCR product (corresponding to the sample nucleic acid of the present invention) is in a double-stranded state, and then maintained in an isothermal environment (temperature control region B). Genotyping was attempted using the spontaneous interaction of the protruding end probe. As a result, in the process of transition from the temperature control region B to E after PCR, the protruding end probe shows a high fluorescence intensity ratio in the normal type gene (NA17204, NA17247), and in the mutant heterogeneous gene (NA17252, NA17266). An intermediate value of the fluorescence intensity ratio between the normal type and the mutant homotype was shown. In particular, in the temperature control region D (50 ° C.), the fluorescence intensity ratio tends to converge for each genotype, and the high genotyping ability of the protruding end probe could be confirmed.
In the temperature control region A, a remarkable difference in fluorescence intensity ratio was observed between NTC1 (negative control 1) not containing Taq polymerase and NTC2 (negative control 2) not containing genomic DNA. It has been found that this is due to the presence or absence of the polymerase enzyme.
[実施例5]
突出末端プローブの突出末端領域におけるGC含有量と自発的相互作用の検討を行った。
具体的には、正常型(G12G)と2種類の変異型(G12D及びG12V)を有する実施例1で検出した遺伝子変異とは異なる種類の遺伝子変異の変異部位を含む領域を標的塩基配列とし、反応液中に、正常型を検出する突出末端プローブと、各遺伝子型のアレルの塩基配列からなる2本鎖形成核酸(オリゴDNA:54bp)とを共存させ、鎖置換反応が生じた程度を測定した。
[Example 5]
The GC content and spontaneous interaction in the protruding end region of the protruding end probe were examined.
Specifically, a region containing a mutation site of a genetic mutation different from the genetic mutation detected in Example 1 having a normal type (G12G) and two types of mutant types (G12D and G12V) is used as a target base sequence. In the reaction solution, a protruding end probe for detecting a normal type and a double-stranded nucleic acid (oligo DNA: 54 bp) consisting of the base sequence of each genotype allele are coexisted to measure the degree of strand displacement reaction. did.
突出末端プローブとしては、Type1〜4の4種類を用いた。
Type1プローブは、G12G/LP25プローブとG12G/SP21プローブとにより形成され、G12G/LP25プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が50%である。
Type2プローブは、G12G/LP25プローブとG12G/SP17_V.3プローブとにより形成され、G12G/LP25プローブの3’末端側の6塩基分と5’末端側の2塩基分が1本鎖であり、3’末端側の突出末端領域におけるGC含有量が50%である。
Type3プローブは、G12G/LP21_V.3プローブとG12G/SP17_V.3プローブとにより形成され、G12G/LP21_V.3プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が75%である。
Type4プローブは、G12G/LP25_V.2プローブとG12G/SP21_V.2プローブとにより形成され、G12G/LP25_V.2プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が75%である。
G12G/LP25プローブ、G12G/LP21_V.3プローブ、及びG12G/LP25_V.2プローブは、いずれも5’末端が蛍光物質Alexa Fluor 488によって修飾されており、かつ3’末端がアミノ基で修飾されている。一方で、G12G/SP21プローブ、G12G/SP17_V.3プローブ、及びG12G/SP21_V.2プローブは、いずれも3’末端が消光物質Black hole quencher 1によって修飾されている。
各プローブ、並びに各遺伝子型のアレルの2本鎖形成核酸を構成する各核酸鎖の塩基配列を表11に示す。表11中、「Ale488」、「BHQ1」、及び右欄の数字は表1と同じである。また、「T54−G12G」及び「rcT54−G12G」は正常型(G12G)アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示し、「T54−G12D」及び「rcT54−G12D」は変異型(G12D)アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示し、「T54−G12V」及び「rcT54−G12V」は変異型(G12V)アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示す。また、各塩基配列中、下線が付されている塩基が変異部位である。
As the protruding terminal probes, four types of
The
The
The
G12G / LP25 probe, G12G / LP21_V. 3 probes, and G12G / LP25_V. In each of the two probes, the 5 ′ end is modified with a fluorescent substance Alexa Fluor 488, and the 3 ′ end is modified with an amino group. On the other hand, G12G / SP21 probe, G12G / SP17_V. 3 probes, and G12G / SP21_V. In both probes, the 3 ′ end is modified with a quencher
Table 11 shows the base sequence of each nucleic acid chain constituting the double-stranded nucleic acid of each probe and each genotype allele. In Table 11, “Ale488”, “BHQ1”, and the numbers in the right column are the same as those in Table 1. “T54-G12G” and “rcT54-G12G” indicate nucleic acid chains constituting the double-stranded nucleic acid of the normal type (G12G) allele, and “T54-G12D” and “rcT54-G12D” are mutant types (G12D). ) Nucleic acid strands constituting the double-stranded nucleic acid of the allele, and “T54-G12V” and “rcT54-G12V” represent the nucleic acid strands constituting the double-stranded nucleic acid of the mutant (G12V) allele. In each base sequence, the underlined base is the mutation site.
まず、表12に記載の組成に従って、各種溶液(Sol.A1〜16)をそれぞれ室温下にて調製し、15分間放置した。また、Sol.A1等とは別に、表13に記載の組成に従って各種溶液(Sol.B1〜16)を調製した。表12及び13中、「10xPCR buffer」、「2.5mM each dNTP」、「Ale594 se dye」は、表2と同様である。 First, according to the composition described in Table 12, various solutions (Sol. A1 to 16) were prepared at room temperature and left for 15 minutes. Sol. Separately from A1 etc., various solutions (Sol. B1-16) were prepared according to the composition described in Table 13. In Tables 12 and 13, “10 × PCR buffer”, “2.5 mM each dNTP”, and “Ale594 se dye” are the same as in Table 2.
次に、Sol.A1〜16をSol.B1〜16にそれぞれ添加し、総量20μLの反応溶液を調製した。これらの反応溶液は、調製後直ちに蛍光検出装置LightCycler−330(Roche社製)にセットし、まず、昇温速度20℃/秒で40℃にして30分間保持した後(温調領域A)、昇温速度20℃/秒で45℃にして30分間保持し(温調領域B)、次いで昇温速度20℃/秒で50℃にして30分間保持し(温調領域C)、次いで昇温速度20℃/秒で55℃にして30分間保持し(温調領域D)、次いで昇温速度20℃/秒で60℃にして30分間保持し(温調領域E)、その後昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて1分間保持した後(温調領域F)、降温速度0.1℃/秒で40℃にまで下げて1分間保持し(温調領域G)、再度昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて1分間保持した後に(温調領域H)、降温速度20℃/秒で40℃にまで下げて1分間保持する(温調領域I)という温調条件にて、蛍光経時測定を行った。なお、蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 1)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 15)として行った。
Next, Sol. A1-16 is Sol. B1 to 16 were added to prepare a reaction solution having a total amount of 20 μL. These reaction solutions were set on a fluorescence detection device LightCycler-330 (manufactured by Roche) immediately after preparation, and first maintained at 40 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./second for 30 minutes (temperature control region A). Hold at 30 ° C. for 30 minutes at a temperature increase rate of 20 ° C./second (temperature control region B), then maintain at 30 ° C. for 30 minutes at a temperature increase rate of 20 ° C./second (temperature control region C), then increase the temperature The temperature is maintained at 55 ° C. for 30 minutes at a rate of 20 ° C./second (temperature control region D), and then maintained at 60 ° C. for 30 minutes at a temperature increase rate of 20 ° C./second (temperature control region E). The temperature was raised to 95 ° C. at a rate of 95 ° C./second and held for 1 minute (temperature control region F), then lowered to 40 ° C. at a temperature drop rate of 0.1 ° C./second and held for 1 minute (temperature control region G). After increasing to 95 ° C. at a temperature rate of 20 ° C./second and holding for 1 minute (temperature control region H), Down to the 40 ° C. at a rate of
図7は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。図7A〜Dは、それぞれ、Type1〜4プローブを用いた結果である。各図中に、用いた突出末端プローブの塩基配列を示した。塩基配列中、太字が変異部位であり、四角で囲われた塩基がプローブ中の突出末端領域である。 FIG. 7 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. FIGS. 7A to 7D show the results using Type 1-4 probes, respectively. In each figure, the base sequence of the protruding end probe used is shown. In the base sequence, bold letters are mutation sites, and bases surrounded by squares are protruding end regions in the probe.
この結果、Type1プローブ(図7A)よりも、Type4プローブ(図7D)を用いた場合のほうがS/N比が高く、自発的鎖置換効率に顕著な差が出ていた。ここで、Type1プローブでは、突出末端プローブのうちの2本鎖形成領域のGC含量は57%、突出末端領域のGC含量は50%、より塩基長の長いG12G/LP25プローブ(本発明の第1プローブに相当)のGC含量は56%である。一方、Type4プローブでは、突出末端プローブのうちの2本鎖形成領域のGC含量は52%、突出末端領域のGC含量は75%、より塩基長の長いG12G/LP25_V.2プローブ(本発明の第1プローブに相当)のGC含量は56%である。つまり、Type1プローブとType4プローブでは、本発明の第1プローブに相当する核酸鎖中のGC含量は等しい。にもかかわらず、Type4プローブのほうが塩基配列の識別性能が高かったことから、部分2本鎖形成核酸プローブの自発的鎖置換効率には、突出末端領域におけるGC含量比が寄与しており、このGC含量比が高いほど、自発的鎖置換効率が高くなるものと推察された。
As a result, the S / N ratio was higher in the case of using the
また、Type4プローブ(図7D)において、熱変性処理前の40℃(温調領域A)における自発的鎖置換反応を用いた変異識別精度(S/N比)が7〜12であったのに対して、熱変性処理後の40℃(温調領域G及び温調領域I)でのリハイブリダイゼーションによる変異識別精度(S/N比)は2以下であり、いずれも低かった。これらの比較から、熱変性処理を行わずに自発的鎖置換反応を用いた方が、より高精度に塩基変異を識別できることが分かった。
Further, in the
[実施例6]
突出末端プローブを構成する2本の核酸鎖の鎖長比と自発的相互作用の検討を行った。
具体的には、実施例1で検出したものと同じ遺伝子変異の変異部位を含む領域を標的塩基配列とし、反応液中に、正常型を検出する突出末端プローブと、各遺伝子型のアレルの塩基配列からなる2本鎖形成核酸(オリゴDNA:150bp)とを共存させ、鎖置換反応が生じた程度を測定した。
[Example 6]
The chain length ratio of two nucleic acid strands constituting the protruding end probe and the spontaneous interaction were examined.
Specifically, the region containing the mutation site of the same gene mutation as that detected in Example 1 is used as the target base sequence, and the protruding end probe for detecting the normal type and the base of the allele of each genotype in the reaction solution The degree of occurrence of strand displacement reaction was measured by coexisting with a double-stranded nucleic acid (oligo DNA: 150 bp) comprising a sequence.
突出末端プローブとしては、Type1〜6の6種類を用いた。
Type1プローブは、実施例1で用いたDSP−W25−1プローブとDSP−W21−2プローブとにより形成され、DSP−W25−1プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が50%である。
Type2プローブは、実施例1で用いたDSP−W25−1プローブとDSP−W17−2プローブとにより形成され、DSP−W25−1プローブの3’末端側の4塩基分及び5’末端側の4塩基分が1本鎖であり、3’末端側の突出末端領域におけるGC含有量が50%であり、5’末端側の突出末端領域におけるGC含有量が75%である。
Type3プローブは、実施例1で用いたDSP−W25−1プローブとDSP−W16−2プローブとにより形成され、DSP−W25−1プローブの3’末端側の9塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が44%である。
Type4プローブは、DSP−W25−LNAプローブと、DSP−W21−2プローブとにより形成され、LNAで置換されている3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が50%である。なお、DSP−W25−LNAプローブは、実施例1で用いたDSP−W25−1プローブの3’末端側の4塩基分がLNAに置換されたものである。
Type5プローブは、DSP−W40−1プローブとDSP−W36−2プローブとにより形成され、DSP−W40−1プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が50%である。
Type6プローブは、DSP−W16−1プローブとDSP−W12−2プローブとにより形成され、DSP−W16−1プローブの3’末端側の4塩基分が1本鎖であり、この突出末端領域におけるGC含有量が75%である。
As the protruding terminal probes, six types of
The
The
The
The
The
The
DSP−W25−1プローブ、DSP−W25−LNAプローブ、DSP−W40−1プローブ、及びDSP−W16−1プローブは、いずれも5’末端が蛍光物質Alexa Fluor 488によって修飾されており、かつ3’末端がアミノ基で修飾されている。一方で、DSP−W21−2プローブ、DSP−W17−2プローブ、DSP−W16−2プローブ、DSP−W36−2プローブ、及びDSP−W12−2プローブは、いずれも3’末端が消光物質Black hole quencher 1によって修飾されている。
各プローブ(但し、表1に記載のものを除く)、並びに各遺伝子型のアレルの2本鎖形成核酸を構成する各核酸鎖の塩基配列を表14に示す。表14中、「Ale488」、「BHQ1」、及び右欄の数字は表1と同じである。また、「wT150」及び「rc−wT150」は、正常型アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示し、「mT150」及び「rc−mT150」は、変異型アレルの2本鎖形成核酸を構成する核酸鎖を示す。各塩基配列中、下線が付されている塩基が変異部位である。
The DSP-W25-1 probe, DSP-W25-LNA probe, DSP-W40-1 probe, and DSP-W16-1 probe are all modified at the 5 ′ end with the fluorescent
Table 14 shows the base sequences of the nucleic acid strands constituting the double-stranded nucleic acid of each probe (excluding those listed in Table 1) and alleles of each genotype. In Table 14, “Ale488”, “BHQ1”, and the numbers in the right column are the same as those in Table 1. In addition, “wT150” and “rc-wT150” indicate nucleic acid strands constituting the double-stranded nucleic acid of the normal allele, and “mT150” and “rc-mT150” indicate the double-stranded nucleic acid of the mutant allele. The nucleic acid strand which comprises is shown. In each base sequence, the underlined base is the mutation site.
まず、表15及び16に記載の組成に従って、各種溶液(Sol.A1〜18)をそれぞれ室温下にて調製し、15分間放置した。また、Sol.A1等とは別に、表17及び18に記載の組成に従って各種溶液(Sol.B1〜18)を調製し、15分間放置した。表15〜18中、「10xPCR buffer」及び「Ale594 se dye」は、表2と同様である。 First, according to the composition described in Tables 15 and 16, various solutions (Sol. A1 to 18) were prepared at room temperature and left for 15 minutes. Sol. Apart from A1 etc., various solutions (Sol. B1-18) were prepared according to the compositions described in Tables 17 and 18, and allowed to stand for 15 minutes. In Tables 15 to 18, “10 × PCR buffer” and “Ale594 se dye” are the same as those in Table 2.
次に、Sol.A1〜18をSol.B1〜18にそれぞれ添加し、総量20μLの反応溶液を調製した。これらの反応溶液は、調製後直ちに蛍光検出装置LightCycler−330(Roche社製)にセットし、まず、昇温速度20℃/秒で40℃にして15分間保持した後(温調領域A)、昇温速度20℃/秒で45℃にして15分間保持し(温調領域B)、次いで昇温速度20℃/秒で50℃にして15分間保持し(温調領域C)、次いで昇温速度20℃/秒で55℃にして15分間保持し(温調領域D)、次いで昇温速度20℃/秒で60℃にして15分間保持し(温調領域E)、次いで昇温速度20℃/秒で65℃にして15分間保持し(温調領域F)、その後昇温速度20℃/秒で95℃まで上昇させて1分間保持した後(温調領域G)、降温速度20℃/秒で40℃にまで下げて15分間保持する(温調領域H)という温調条件にて、蛍光経時測定を行った。なお、蛍光検出装置による測定は、励起波長を470nm、Alexa fluor488の蛍光測光波長を520nm(gain 1)、Alexa fluor 594 sccinimidyl esterの蛍光測光波長を640nm(gain 15)として行った。 Next, Sol. A1-18 is Sol. B1 to 18 were added to prepare a reaction solution having a total volume of 20 μL. These reaction solutions were set in a fluorescence detection device LightCycler-330 (Roche) immediately after preparation, and first maintained at 40 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./second for 15 minutes (temperature control region A). Maintained for 15 minutes at a temperature increase rate of 20 ° C./s and maintained at 45 ° C. for 15 minutes (temperature control region B), then maintained at a temperature increase rate of 20 ° C./s for 50 minutes and maintained for 15 minutes (temperature control region C). The temperature is maintained at 55 ° C. for 15 minutes at a rate of 20 ° C./second (temperature control region D), then is maintained at 60 ° C. for 15 minutes at a temperature increase rate of 20 ° C./second (temperature control region E), and then the temperature increase rate is 20 The temperature is raised to 65 ° C. at 65 ° C./second and held for 15 minutes (temperature adjustment region F), then raised to 95 ° C. at a temperature increase rate of 20 ° C./second and held for 1 minute (temperature adjustment region G). The temperature is adjusted to 40 ° C./second and held for 15 minutes (temperature adjustment region H). In the matter, it was subjected to fluorescence measured over time. The measurement using the fluorescence detection apparatus was performed with the excitation wavelength of 470 nm, the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 488 of 520 nm (gain 1), and the fluorescence photometry wavelength of Alexa fluor 594 succinimidyl ester of 640 nm (gain 15).
図8は、各反応液に対して蛍光経時測定を行った結果を示した図である。図8A〜Fは、それぞれ、Type1〜6プローブを用いた結果である。各図中に、用いた突出末端プローブの塩基配列を示した。塩基配列中、太字が変異部位であり、四角で囲われた塩基がプローブ中の突出末端領域であり、左上の「L」が付されている塩基がLNAである。
FIG. 8 is a diagram showing the results of performing fluorescence time-lapse measurement on each reaction solution. 8A to F show the
Type1プローブとType2プローブは、長鎖プローブの塩基長は同じであるが、短鎖プローブの塩基長が異なる。これらの結果を比較すると、鎖置換反応の反応効率は、Type1プローブ(図8A)よりもType2プローブ(図8B)を用いた場合のほうが高かったが、S/N比は、Type2プローブよりもType1プローブを用いた場合のほうが高かった。これらの結果から、第1プローブ(長鎖)と第2プローブ(短鎖)の塩基長の比([第2プローブの塩基長]/[第1プローブの塩基長])が、反応効率や塩基配列の識別能を支配する要因のひとつと考えられ、塩基長比が大きくなるほど、塩基配列の識別能は高くなるが、自発的鎖置換効率は低くなり、逆に塩基長比が小さくなるほど(0.5未満)、識別能は低くなるが、自発的鎖置換効率は高くなる傾向を示すことが分かった。
The
また、Type1プローブ(図8A)とType4プローブ(図8D)では、ほぼ同じような結果が得られた。このことから、部分2本鎖形成核酸プローブの突出末端領域の核酸をLNA等の核酸類縁体に置換した場合でも、置換前のプローブとほぼ同程度の自発的鎖置換反応の反応効率及び塩基配列の識別能を示すことがわかった。
In addition, almost the same results were obtained with the
本発明の標的塩基配列の識別方法は、簡素な試薬構成で、高い耐熱性能(例えば、90℃以上)を備えた装置を用いることなく簡便な反応システムにて、高精度に標的塩基配列を識別できることから、臨床用遺伝子診断事業等の分野において利用が可能である。 The method for identifying a target base sequence according to the present invention identifies a target base sequence with high accuracy in a simple reaction system with a simple reagent configuration and without using a device having high heat resistance (eg, 90 ° C. or higher). Because it can be used, it can be used in fields such as clinical gene diagnosis business.
Claims (10)
反応液中に、2本鎖を形成している状態の試料核酸と部分2本鎖形成核酸プローブとを共存させて、鎖置換反応が生じた程度を測定することにより、前記試料核酸中の塩基配列と、標的塩基配列との同一性を識別する識別工程を有し、
前記2本鎖形成核酸プローブが、標的塩基配列と相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第1プローブと、前記第1プローブと相補的な塩基配列からなる1本鎖核酸である第2プローブとからなり、
前記第2プローブの塩基長と前記第1プローブの塩基長の比([第2プローブの塩基長]/[第1プローブの塩基長])が0.5以上1未満であり、
前記反応液の温度が40℃以上65℃未満であることを特徴とする、標的塩基配列の識別方法。 A method for identifying a target base sequence, comprising:
In the reaction solution, the sample nucleic acid in the state of forming a double strand and the partially double-stranded nucleic acid probe are allowed to coexist, and the degree of the strand displacement reaction is measured to determine the base in the sample nucleic acid. An identification step for identifying the identity between the sequence and the target base sequence,
The double-stranded nucleic acid probe is a first probe that is a single-stranded nucleic acid comprising a base sequence complementary to a target base sequence, and a single-stranded nucleic acid comprising a base sequence complementary to the first probe. Consisting of two probes,
The ratio of the base length of the second probe to the base length of the first probe ([base length of the second probe] / [base length of the first probe]) is 0.5 or more and less than 1.
The method for identifying a target base sequence, wherein the temperature of the reaction solution is 40 ° C or higher and lower than 65 ° C.
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