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JP7053009B2 - RNA aptamer screening method - Google Patents
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Description

本発明はRNAアプタマーのスクリーニング方法、キット、及びライブラリに関する。より具体的には、RNAアプタマー候補のクローンを固相担体の微小表面に集合して固定することによって、RNAアプタマーのスクリーニング効率を大幅に向上させる技術に関する。 The present invention relates to RNA aptamer screening methods, kits, and libraries. More specifically, the present invention relates to a technique for significantly improving the screening efficiency of RNA aptamers by assembling and fixing clones of RNA aptamer candidates on the microsurface of a solid phase carrier.

核酸アプタマーは、標的を特異的に認識できる一本鎖のDNA又はRNAであり、医薬品の開発及び診断技術への応用研究が盛んに行われている。特に、RNAはDNAよりも複雑な構造を形成可能である点等で、核酸アプタマーとしてより優れている。 Nucleic acid aptamers are single-stranded DNAs or RNAs that can specifically recognize targets, and are being actively researched for application to pharmaceutical development and diagnostic techniques. In particular, RNA is superior as a nucleic acid aptamer in that it can form a more complicated structure than DNA.

核酸アプタマーを取得する手法としては、SELEX(Systematic Evolution of Ligands By EXponential enrichment)法が挙げられる。SELEX法では、標的分子を担体に固定化し、アプタマー候補配列のバリエーションを有するDNA又はRNAの集団(ライブラリ)と接触させる。そして、担体を遠心分離等で回収することで、担体に固定化させておいた標的分子と相互作用したDNA又はRNAを取得する。SELEX法では、回収した核酸を、RNAの場合はRT-PCR、DNAの場合はPCRによって増幅し、再度DNAライブラリ又はRNAライブラリとして調製し、再び同様の選別操作に供する。このような同様の選別操作を繰り返すことによって、標的分子と特異的に相互作用したDNA又はRNA(DNAアプタマー又はRNAアプタマー)を濃縮する。 Examples of the method for acquiring a nucleic acid aptamer include the SELEX (Systematic Evolution of Ligands By EXPonential evolution) method. In the SELEX method, the target molecule is immobilized on a carrier and contacted with a population (library) of DNA or RNA having variations in the aptamer candidate sequence. Then, by recovering the carrier by centrifugation or the like, DNA or RNA that interacts with the target molecule immobilized on the carrier is obtained. In the SELEX method, the recovered nucleic acid is amplified by RT-PCR in the case of RNA and by PCR in the case of DNA, prepared again as a DNA library or RNA library, and subjected to the same sorting operation again. By repeating such a similar sorting operation, DNA or RNA (DNA aptamer or RNA aptamer) that specifically interacts with the target molecule is concentrated.

SELEX法に供される最初のライブラリにおいては、一般的に30塩基以上のランダムな配列領域を含む配列がアプタマー候補配列として使用される。30塩基のランダム配列のバリエーションは430通りつまり1018通り以上であり、すべての配列を1分子ずつ含むアプタマー候補配列の総量は重さに換算して約18mgとなる。さらにPCRでプライマーを結合させるために必要な40塩基程度の固定された配列をアプタマー候補配列に足すと、総量は約40mgとなる。したがって、最初の選別操作の段階で全てのバリエーションを最初のライブラリに含ませることは実験のスケールを考慮すると現実的ではないため、通常は、膨大な組み合わせの中からごく一部の組み合わせのみを最初のライブラリとして使用し、そこから上述の選別操作を繰り返し、標的分子と特異的に相互作用を示す核酸を濃縮する。濃縮されたアプタマー候補配列に対しては、標的分子との相互作用を示す配列をさらに最適化するため、濃縮された塩基配列間で共通性の高い配列を固定する一方で周囲の配列に変異を加えたライブラリを別途構築し、上述のように選別操作を繰り返すという作業が行われる。 In the first library to be subjected to the SELEX method, a sequence containing a random sequence region of 30 bases or more is generally used as an aptamer candidate sequence. There are 4 30 variations of the random sequence of 30 bases, that is, 10 18 or more, and the total amount of the aptamer candidate sequence containing all the sequences one molecule at a time is about 18 mg in terms of weight. Further, when a fixed sequence of about 40 bases required for binding a primer by PCR is added to the aptamer candidate sequence, the total amount becomes about 40 mg. Therefore, it is not practical to include all variations in the first library at the stage of the first sorting operation, considering the scale of the experiment, so usually only a small part of the huge number of combinations is the first. From there, the above-mentioned sorting operation is repeated to concentrate nucleic acids that specifically interact with the target molecule. For enriched aptamer candidate sequences, in order to further optimize the sequence that shows interaction with the target molecule, the sequences that are highly common among the enriched base sequences are fixed, while mutations are made to the surrounding sequences. The work of constructing the added library separately and repeating the sorting operation as described above is performed.

従来のSELEX法では、標的分子を担体上に化学的に固定化する必要があったが、近年では、様々な改変手法が報告されている。例えば、特許文献1では、標的分子を固定せず、核酸と標的分子との複合体形成に伴う分子サイズの変化を利用して選別を行う手法が報告されている。また、非特許文献1では、ライブラリとなる核酸の側を担体に固定化し、核酸と標的分子との結合に伴う蛍光シグナル変化等を利用して選別を行う手法が報告されている。核酸の側を担体に固定化する手段としてはエマルジョンPCRを用いており、1個の担体粒子に十万コピー以上の多数のクローンDNAを固定化することが可能であることから、標的分子との結合に伴う蛍光シグナル変化が増大することで、選別の効率が向上している。 In the conventional SELEX method, it is necessary to chemically immobilize the target molecule on the carrier, but in recent years, various modification methods have been reported. For example, Patent Document 1 reports a method of performing selection by utilizing a change in molecular size accompanying the formation of a complex between a nucleic acid and a target molecule without fixing the target molecule. Further, Non-Patent Document 1 reports a method in which the side of the nucleic acid to be a library is immobilized on a carrier and selection is performed by utilizing a change in a fluorescent signal accompanying the binding between the nucleic acid and a target molecule. Emulsion PCR is used as a means for immobilizing the nucleic acid side on a carrier, and since it is possible to immobilize a large number of cloned DNAs of 100,000 copies or more on one carrier particle, it can be used with a target molecule. The efficiency of sorting is improved by increasing the change in the fluorescent signal associated with the binding.

国際公開第2003/102212号International Publication No. 2003/10212

Angew.Chem.Int.Ed. (2014)53,4796-4801.Angew.Chem.Int.Ed. (2014) 53,4796-4801.

一のライブラリからアプタマー候補の選別を繰り返してある程度まで絞り込んだとしても、通常は、さらなる最適化のために別のライブラリを新たに配列設計して構築し、再び選別を行う作業が控えている。このため、アプタマー候補を効率よく最適化していくには、一のライブラリからいかに効率よくアプタマー候補を絞り込むかが律速段階の1つとなる。 Even if the selection of aptamer candidates from one library is repeated and narrowed down to a certain extent, usually, the work of newly arranging and constructing another library for further optimization and performing selection again is refrained. Therefore, in order to efficiently optimize aptamer candidates, one of the rate-determining steps is how to efficiently narrow down aptamer candidates from one library.

しかしながら、特許文献1の方法では、一のライブラリからアプタマー候補をある程度まで絞り込むために、何度も選別作業を繰り返さなければならず、その繰り返しの選別作業が煩雑であり非常に効率が悪い。また、非特許文献1の方法では、選別効率の向上は図れるものの、その設計上、DNAアプタマーの選別しかできず、RNAアプタマーの選別には適用できない。 However, in the method of Patent Document 1, in order to narrow down the aptamer candidates from one library to a certain extent, the sorting work must be repeated many times, and the repeated sorting work is complicated and very inefficient. Further, although the method of Non-Patent Document 1 can improve the sorting efficiency, it can only sort DNA aptamers due to its design, and cannot be applied to the sorting of RNA aptamers.

そこで本発明は、RNAアプタマーのスクリーニング効率をさらに向上させる技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for further improving the screening efficiency of RNA aptamers.

本発明者は、微粒子担体に固定したDNAライブラリを鋳型として転写されるRNAアプタマー候補を、同一の微粒子担体に固定化したRNA/DNA複合体ライブラリの設計に着眼した。鋭意検討の結果、RNAアプタマー候補の鋳型配列とともに捕捉用配列を有するように設計した一本鎖DNAのクローンを微粒子担体に多数固定化したライブラリに対し、捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグを付加したプライマーによる伸長反応を行って、当該微粒子担体上で捕捉用配列の相補配列を含む二重鎖DNAのクローンを捕捉用タグが付加した態様で得た後、当該二重鎖DNAを鋳型にして転写反応を行い、転写産物として捕捉用配列の相補配列が付加されたRNAアプタマーを得るとともに、当該転写産物を同一微粒子担体上の捕捉用タグに捕捉させることで、RNAアプタマー候補のクローンごとに同一微粒子担体上で固定されたRNA/DNA複合体を得ることに成功した。そして、このRNA/DNA複合体ライブラリを用いることによって、RNAアプタマーのスクリーニング効率が飛躍的に向上することを見出した。本発明は、この知見に基づき、さらに検討を重ねることにより完成された。 The present inventor focused on the design of an RNA / DNA complex library in which RNA aptamer candidates transcribed using a DNA library immobilized on a fine particle carrier as a template are immobilized on the same fine particle carrier. As a result of diligent studies, a capture tag having a capture sequence and a linker was added to a library in which a large number of single-stranded DNA clones designed to have a capture sequence together with a template sequence of an RNA aptamer candidate were immobilized on a fine particle carrier. An extension reaction was carried out with the added primer to obtain a clone of double-stranded DNA containing the complementary sequence of the capture sequence on the fine particle carrier in the manner in which the capture tag was added, and then the double-stranded DNA was used as a template. By performing a transcription reaction to obtain an RNA aptamer to which a complementary sequence of the capture sequence is added as a transcript, and by capturing the transcript on a capture tag on the same fine particle carrier, each clone of the RNA aptamer candidate is captured. We succeeded in obtaining an RNA / DNA complex immobilized on the same microparticle carrier. Then, they have found that the screening efficiency of RNA aptamers is dramatically improved by using this RNA / DNA complex library. The present invention has been completed by further studies based on this finding.

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 下記(A)工程から(C)工程を含む、RNAアプタマーのスクリーニング方法:
(A)RNAアプタマー候補の鋳型配列を含むタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含む固定化鋳型二重鎖DNAライブラリであって;前記タグ付鋳型二本鎖DNAが、一方端から他方端へ向かって、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列、捕捉用配列、及び前記RNAアプタマー候補の鋳型配列を含む一本鎖DNAと、その相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAと、前記相補鎖DNAの前記一方端に結合した、リンカー及び前記捕捉用配列を含む捕捉用タグ(Pt)とを含み、前記他方端で固相担体に固定されており;且つ、前記タグ付鋳型二本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を準備する工程と、
(B)前記鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を転写反応に供し、前記捕捉用配列の相補配列が付加された前記RNAアプタマー候補を合成するとともに前記RNAアプタマー候補を前記捕捉用タグ(Pt)に捕捉させることによって、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を調製する工程と、
(C)前記固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を標的物質と接触させ、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された前記微小表面を選別する工程。
項2. 前記(A)工程が、以下の工程を含む、項1に記載の方法:
(A1)前記一本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含むDNAライブラリであって、前記一本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を準備する工程、及び
(A2)前記固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を、前記捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグ(Pt)と前記プロモータ配列とを含むプライマー(P)を用いたプライマー伸長反応に供し、前記固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程。
項3. 前記(A1)工程において、前記一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、前記一本鎖DNAと前記相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAを、前記固相担体の存在下で、プライマーを用いた単分子PCRに供することによって、前記固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を得る、項2に記載の方法。
項4. 前記(A)工程が、以下の工程を含む、項1に記載の方法:
(A11)前記一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、前記一本鎖DNAと前記相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAを、前記固相担体の存在下で、前記捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグ(Pt)と前記プロモータ配列とを含むプライマー(P)を用いた単分子PCRに供し、前記固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程。
項5. 前記固相担体が微粒子担体であり、前記微小表面が前記微粒子担体の表面であり、且つ、前記(C)工程において、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微粒子担体の分取を行う、項1~4のいずれか1項に記載の方法。
項6. 前記(C)工程における分取をセルソータによって行う、項5に記載の方法。
項7. 前記固相担体が基板担体であり、前記微小表面が前記基板担体の表面上の特定の微小領域であり、且つ、前記(C)工程において、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微小領域の特定を行う、項1~4のいずれか1項に記載の方法。
項8. 前記(B)工程の転写反応における一の条件及び前記(C)工程の標的物質との接触における一の条件あたり、前記(A)工程から前記(C)工程を1回のみ行う、項1~7のいずれか1項に記載の方法。
項9. 前記プロモータ配列がT7プロモータ配列である、項1~8のいずれか1項に記載の方法。
項10. 前記リンカーがポリアルキレングリコール鎖である、項1~9のいずれか1項に記載の方法。
項11. RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列と、捕捉用配列とを含む前記一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、前記一本鎖DNAと前記相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAと、
前記捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグ(Pt)と、前記プロモータ配列を含むプライマー(P)と、
を含む、RNAアプタマーのスクリーニングキット。
項12. RNAアプタマー候補の鋳型配列を含むタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含むライブラリであって、
前記タグ付鋳型二本鎖DNAが、一方端から他方端へ向かって、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列、捕捉用配列、及びRNAアプタマー候補の鋳型配列を含む一本鎖DNAと、その相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAと、前記相補鎖DNAの前記一方端に結合した、リンカー及び前記捕捉用配列を含む捕捉用タグ(Pt)を含み、前記他方端で固相担体に固定されており、且つ、
前記タグ付鋳型二本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている、RNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。
項13. 前記タグ付鋳型二本鎖DNAから転写された、前記捕捉用配列の相補配列が付加された前記RNAアプタマー候補が、前記捕捉用タグ(Pt)に相補結合することでRNA/DNA複合体を構成している、項12に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。
項14. 前記固相担体が微粒子担体であり、前記微小表面が前記微粒子担体の表面である、項12又は13に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。
項15. 前記固相担体が基板担体であり、前記微小表面が前記基板担体の表面上の特定の微小領域である、項12又は13に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。
That is, the present invention provides the inventions of the following aspects.
Item 1. RNA aptamer screening method including the following steps (A) to (C):
(A) An immobilized template double-stranded DNA library containing a plurality of tagged double-stranded DNA clones containing a template sequence of an RNA aptamer candidate according to the template sequence of the RNA aptamer candidate; the tagged. The template double-stranded DNA contains a complementary sequence of a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence, and a template sequence of the RNA aptamer candidate from one end to the other, and a single-stranded DNA thereof. A double-stranded DNA composed of complementary strand DNA and a capture tag (Pt) containing a linker and the capture sequence attached to the one end of the complementary strand DNA, and a solid phase at the other end. Prepare an immobilized template double-stranded DNA library (LA) immobilized on a carrier; and immobilized on a specific microsurface of the solid phase carrier for each clone of the tagged template double-stranded DNA. And the process to do
(B) The template double-stranded DNA library (LA) is subjected to a transcription reaction to synthesize the RNA aptamer candidate to which the complementary sequence of the capture sequence is added, and the RNA aptamer candidate is attached to the capture tag (Pt). To prepare an immobilized RNA / DNA complex library (LB) by capturing it in
(C) The immobilized RNA / DNA complex library (LB) is brought into contact with the target substance, and the microsurface on which the clone of the RNA / DNA complex having the RNA aptamer candidate bound to the target substance is immobilized. The process of sorting.
Item 2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the step (A) includes the following steps.
(A1) A DNA library containing a plurality of clones of the single-stranded DNA according to the template sequence of the candidate RNA aptamer, and each clone of the single-stranded DNA is placed on a specific microsurface of the solid phase carrier. A step of preparing an immobilized immobilized single-stranded DNA library (L0), and (A2) a capture tag (Pt) having the capture sequence and a linker for the immobilized single-stranded DNA library (L0). ) And a primer extension reaction using a primer (P) containing the promoter sequence to obtain the immobilized template double-stranded DNA library (LA).
Item 3. In the step (A1), the single-stranded DNA, its complementary strand DNA, or the double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA is subjected to the presence of the solid phase carrier. Item 2. The method according to Item 2, wherein the immobilized single-stranded DNA library (L0) is obtained by subjecting to single molecule PCR using a primer.
Item 4. Item 2. The method according to Item 1, wherein the step (A) includes the following steps.
(A11) The capture sequence of the single-stranded DNA, its complementary strand DNA, or the double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA in the presence of the solid phase carrier. And a step of subjecting to single molecule PCR using a primer (P) containing a capture tag (Pt) having a linker and the promoter sequence to obtain the immobilized template double-stranded DNA library (LA).
Item 5. A clone of an RNA / DNA complex having the RNA aptamer candidate bound to the target substance in the step (C), in which the solid phase carrier is a fine particle carrier and the fine surface is the surface of the fine particle carrier. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the fine particle carrier on which the substance is immobilized is separated.
Item 6. Item 5. The method according to Item 5, wherein the sorting in the step (C) is performed by a cell sorter.
Item 7. An RNA having the RNA aptamer candidate bound to the target substance in the step (C), wherein the solid phase carrier is a substrate carrier, the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier, and the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier. The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the microregion in which the clone of the / DNA complex is immobilized is specified.
Item 8. Items 1 to 1 in which the steps (A) to (C) are performed only once per one condition in the transfer reaction of the step (B) and one condition in contact with the target substance in the step (C). The method according to any one of 7.
Item 9. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 8, wherein the promoter arrangement is a T7 promoter arrangement.
Item 10. Item 6. The method according to any one of Items 1 to 9, wherein the linker is a polyalkylene glycol chain.
Item 11. The single-stranded DNA containing the complementary sequence of the promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity and the capture sequence, the complementary strand DNA thereof, or the double strand composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA. Chain DNA and
A capture tag (Pt) having the capture sequence and a linker, a primer (P) containing the promoter sequence, and
A screening kit for RNA aptamers, including.
Item 12. A library containing a plurality of clones of tagged double-stranded DNA containing a template sequence of an RNA aptamer candidate according to the template sequence of the RNA aptamer candidate.
The tagged template double-stranded DNA comprises a complementary sequence of a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence, and a template sequence of an RNA aptamer candidate from one end to the other. , A double-stranded DNA composed of the complementary strand DNA, and a capture tag (Pt) containing the linker and the capture sequence attached to the one end of the complementary strand DNA, and solidified at the other end. It is fixed to the phase carrier and
A library for screening RNA aptamers, which is immobilized on a specific microsurface of the solid phase carrier for each clone of the tagged template double-stranded DNA.
Item 13. The RNA aptamer candidate to which the complementary sequence of the capture sequence, transcribed from the tagged template double-stranded DNA, is complementarily bound to the capture tag (Pt) to form an RNA / DNA complex. Item 12. The RNA aptamer screening library according to Item 12.
Item 14. Item 6. The library for screening RNA aptamers according to Item 12 or 13, wherein the solid phase carrier is a fine particle carrier and the fine surface is the surface of the fine particle carrier.
Item 15. Item 12. The library for screening RNA aptamers according to Item 12 or 13, wherein the solid phase carrier is a substrate carrier and the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier.

本発明によれば、RNAアプタマー候補のクローンごとに同一微粒子担体上で固定されたRNA/DNA複合体のライブラリを構築することで、RNAアプタマー候補のスクリーニング効率を飛躍的に向上させることができる。例えば、1回のスクリーニングで、1万種類以上のRNAアプタマー候補から数種類程度を絞り込むことができるため、一のライブラリからのRNAアプタマー候補を絞り込むために同じ条件でのスクリーニングを多数繰り返す必要がない。 According to the present invention, the screening efficiency of RNA aptamer candidates can be dramatically improved by constructing a library of RNA / DNA complexes immobilized on the same fine particle carrier for each clone of RNA aptamer candidates. For example, since it is possible to narrow down several types from 10,000 or more types of RNA aptamer candidates in one screening, it is not necessary to repeat a large number of screenings under the same conditions in order to narrow down RNA aptamer candidates from one library.

本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法の一例を模式的に示す。An example of the screening method for the RNA aptamer of the present invention is schematically shown. 図1に示した固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)におけるタグ付鋳型二本鎖DNAの一例を模式的に示す。An example of the tagged double-stranded DNA in the immobilized template double-stranded DNA library (LA) shown in FIG. 1 is schematically shown. 固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程(A)の一例を模式的に示す。An example of the step (A) for obtaining an immobilized template double-stranded DNA library (LA) is schematically shown. 固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程(A)の他の例を模式的に示す。Another example of the step (A) for obtaining an immobilized template double-stranded DNA library (LA) is schematically shown. 工程(A)の一例における核酸部分の模式的概念図を示す。A schematic conceptual diagram of a nucleic acid portion in an example of step (A) is shown. 工程(B)における核酸部分の模式的概念図を示す。A schematic conceptual diagram of the nucleic acid portion in the step (B) is shown. 本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットの模式的概念図を示す。The schematic conceptual diagram of the screening kit of the RNA aptamer of this invention is shown. 実施例1で設計されたプライマー及びDNA鋳型の配列を示す。The sequences of the primers and DNA templates designed in Example 1 are shown. 実施例1によるスクリーニングの結果を示す。The result of the screening by Example 1 is shown. 実施例2で設計されたプライマー及びDNA鋳型の配列を示す。The sequences of the primers and DNA templates designed in Example 2 are shown. 実施例2によるスクリーニングの結果を示す。The result of the screening by Example 2 is shown. 実施例2で絞り込まれたRNAアプタマー候補の配列及び当該配列の出現率(出現頻度)を示す。The sequence of RNA aptamer candidates narrowed down in Example 2 and the appearance rate (appearance frequency) of the sequence are shown. 実施例2で絞り込まれたRNAアプタマー候補と標的分子との結合による蛍光シグナルの変化を示す。The change in the fluorescence signal due to the binding between the RNA aptamer candidate narrowed down in Example 2 and the target molecule is shown. 実施例3によるスクリーニングの結果を示す。The result of the screening by Example 3 is shown. 実施例3で絞り込まれたRNAアプタマー候補のうち実施例2では見られなかった配列及び当該配列と標的分子との結合による蛍光シグナルの変化を示す。Among the RNA aptamer candidates narrowed down in Example 3, the sequence not found in Example 2 and the change in the fluorescence signal due to the binding between the sequence and the target molecule are shown.

[1.RNAアプタマーのスクリーニング方法]
本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法は、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を準備する工程(A)と、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を調製する工程(B)と、RNAアプタマー候補を選別する工程(C)と、を含む。図1に本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法の一例を模式的に示す。図1に示すように、工程(A)で準備された固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)は、工程(B)で転写に供されることにより、RNAアプタマー候補が固定化された固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)へ調製され、工程(C)で標的物質との接触に供されることにより、標的物質と結合したRNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが選別(図1の例では分取)される。
[1. RNA aptamer screening method]
The method for screening RNA aptamers of the present invention includes a step (A) for preparing an immobilized template double-stranded DNA library (LA), a step (B) for preparing an immobilized RNA / DNA complex library (LB), and a step (B). A step (C) of selecting RNA aptamer candidates is included. FIG. 1 schematically shows an example of the screening method for RNA aptamer of the present invention. As shown in FIG. 1, the immobilized template double-stranded DNA library (LA) prepared in step (A) is subjected to transcription in step (B) to immobilize RNA aptamer candidates. A clone of an RNA / DNA complex having an RNA aptamer candidate bound to the target substance is selected by being prepared into an RNA / DNA complex library (LB) and subjected to contact with the target substance in step (C). (In the example of FIG. 1, it is sorted).

工程(A)で準備される固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)は、図2に模式的概念図として示されるタグ付鋳型二本鎖DNAが担体に固定されている。本発明において、工程(A)には、工程(A1)及び工程(A2)を含む実施形態(図3)と、工程(A11)を含む実施形態(図4)とが含まれる。さらに、工程(A)及び工程(B)の詳細を、それぞれ、図5及び図6に模式的概念図として示す。以下、図1~図6を参照して、本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法について詳述する。 In the immobilized template double-stranded DNA library (LA) prepared in the step (A), the tagged template double-stranded DNA shown as a schematic conceptual diagram in FIG. 2 is immobilized on the carrier. In the present invention, the step (A) includes an embodiment (FIG. 3) including the step (A1) and the step (A2), and an embodiment (FIG. 4) including the step (A11). Further, the details of the step (A) and the step (B) are shown in FIGS. 5 and 6, respectively, as schematic conceptual diagrams. Hereinafter, the method for screening the RNA aptamer of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.

なお、本発明において相補又は相補的とは、ある塩基配列を有する核酸に対してストリンジェントな条件でハイブリダイズ可能な塩基配列を有することをいう。ここでいうストリンジェントな条件とは、既知の条件から選定可能で、特に限定されるものではないが、例えば、42℃において、50%(v/v)のホルムアミド、0.1%のウシ血清アルブミン、0.1%のフィコール(商品名)、0.1%のポリビニルピロリドン、50mMのリン酸ナトリウムバッファー(pH6.5)、150mMの塩化ナトリウム、75mMのクエン酸ナトリウムが共存する条件等が挙げられる。 In the present invention, "complementary" or "complementary" means having a base sequence capable of hybridizing to a nucleic acid having a certain base sequence under stringent conditions. The stringent conditions referred to here can be selected from known conditions and are not particularly limited, but for example, at 42 ° C., 50% (v / v) formamide and 0.1% bovine serum. Conditions such as albumin, 0.1% ficol (trade name), 0.1% polyvinylpyrrolidone, 50 mM sodium phosphate buffer (pH 6.5), 150 mM sodium chloride, and 75 mM sodium citrate coexist. Be done.

[1-1.工程(A)]
工程(A)では、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を準備する。図1に示すように、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)は、固相担体の微小表面に固定化されたタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンの多数のコピーを含む。図示された態様では、固相担体は微粒子担体である。この場合、固相担体の微小表面は、微粒子担体の表面全体を構成する。タグ付鋳型二本鎖DNAは、図2に示すように、3’-5’方向に、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列と、捕捉用配列X’と、RNAアプタマー候補の鋳型配列とをこの順番で含む一本鎖DNAと、その相補鎖DNAとから構成される二本鎖DNAと、相補鎖DNAの一方端に結合した捕捉用タグ(Pt)とを含む。固相担体(図2において図示省略)はタグ付鋳型二本鎖DNAの他方端を固定している。
[1-1. Process (A)]
In step (A), an immobilized template double-stranded DNA library (LA) is prepared. As shown in FIG. 1, the immobilized template double-stranded DNA library (LA) contains numerous copies of clones of the tagged template double-stranded DNA immobilized on the microsurface of a solid phase carrier. In the illustrated embodiment, the solid phase carrier is a fine particle carrier. In this case, the microsurface of the solid phase carrier constitutes the entire surface of the microparticle carrier. As shown in FIG. 2, the tagged double-stranded DNA contains a complementary sequence of the promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence X', and a template for RNA aptamer candidates in the 3'-5'direction. It contains a single-stranded DNA containing sequences in this order, a double-stranded DNA composed of the complementary strand DNA thereof, and a capture tag (Pt) bound to one end of the complementary strand DNA. The solid phase carrier (not shown in FIG. 2) anchors the other end of the tagged template double-stranded DNA.

本発明において、RNAアプタマーとしては、標的物質に対し高い親和性を有することで特異的に結合しうる分子であればよく、塩基配列、分子の大きさ、及び立体構造は特に限定されない。また、塩基配列としても、人工配列及び天然配列を問わない。本発明においては、RNAアプタマーの用途(例えば、核酸医薬、診断薬等)等に応じてその候補を任意に設定し、設定したRNAアプタマー候補の鋳型配列を設計する。 In the present invention, the RNA aptamer may be any molecule that can specifically bind to the target substance by having a high affinity, and the base sequence, the size of the molecule, and the three-dimensional structure are not particularly limited. Further, the base sequence may be an artificial sequence or a natural sequence. In the present invention, the candidates are arbitrarily set according to the use of the RNA aptamer (for example, nucleic acid medicine, diagnostic agent, etc.), and the template sequence of the set RNA aptamer candidate is designed.

固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)においては、RNAアプタマー候補の鋳型配列が複数通りの配列で設計されてライブラリ化されている。なお、複数通りの配列としては、特定配列の特定箇所に任意の変異を導入することで異なる類似配列にバリエーション展開することによって設計された配列が挙げられる。このようなバリエーション展開に基づく配列設計を行う場合としては、例えば、人工的に設計したRNAアプタマー候補を最適化する場合が挙げられる。また、複数通りの配列としては、異なる類似配列にバリエーション展開されたものだけではなく、長鎖RNAがランダムに断片化されて得られるRNA断片の配列等も挙げられる。このようなRNA断片に基づく配列設計を行う場合としては、例えば、細胞に内在する天然RNA配列から、特定の標的物質(タンパク質などの生体分子)に特異的に結合する配列を濃縮する場合が挙げられる。 In the immobilized template double chain DNA library (LA), the template sequences of RNA aptamer candidates are designed and compiled into a library with a plurality of sequences. In addition, as a plurality of sequences, a sequence designed by introducing a variation into a different similar sequence by introducing an arbitrary mutation into a specific location of a specific sequence can be mentioned. As a case of performing sequence design based on such variation expansion, for example, there is a case of optimizing an artificially designed RNA aptamer candidate. In addition, examples of the plurality of sequences include not only those expanded in variations into different similar sequences, but also sequences of RNA fragments obtained by randomly fragmenting long-chain RNA. Examples of sequence design based on such RNA fragments include the case of concentrating a sequence that specifically binds to a specific target substance (biomolecule such as protein) from a natural RNA sequence inherent in a cell. Be done.

(A)工程から(C)工程までの一連の工程1回に対して設定される、RNAアプタマー候補の鋳型配列の種類の数としては特に限定されないが、例えば300万種類以下が挙げられ、より好ましいスクリーニング効率を得る観点では、好ましくは5万種類以下、より好ましくは3万種類以下が挙げられる。本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法はスクリーニング効率に非常に優れているため、RNAアプタマー候補の鋳型配列の種類の数としては、1000種類以上、好ましくは1万種類以上が挙げられる。或いは、RNAアプタマー候補の鋳型配列の種類の数としては、例えば1~10塩基に任意の変異が導入される組み合わせ数(4~410パターン)、好ましくは2~9塩基に任意の変異が導入される組み合わせ数(42~49パターン)、より好ましくは3~8塩基に任意の変異が導入される組み合わせ数(43~48パターン)、さらに好ましくは4~7塩基に任意の変異に変異が導入される組み合わせ数(44~47パターン)が挙げられる。 The number of types of template sequences of RNA aptamer candidates set for one series of steps from step (A) to step (C) is not particularly limited, but for example, 3 million or less can be mentioned. From the viewpoint of obtaining a preferable screening efficiency, preferably 50,000 types or less, more preferably 30,000 types or less can be mentioned. Since the screening method for RNA aptamers of the present invention is extremely excellent in screening efficiency, the number of types of template sequences of RNA aptamer candidates includes 1000 or more, preferably 10,000 or more. Alternatively, as the number of types of template sequences of RNA aptamer candidates, for example, the number of combinations in which an arbitrary mutation is introduced into 1 to 10 bases (4 to 4 10 patterns), preferably an arbitrary mutation is introduced into 2 to 9 bases. The number of combinations to be made (4 2 to 49 patterns), more preferably the number of combinations into which any mutation is introduced into 3 to 8 bases (4 3 to 4 8 patterns), and even more preferably any mutation to 4 to 7 bases. The number of combinations ( 44 to 47 patterns) into which mutations are introduced can be mentioned.

RNAアプタマー候補の鋳型配列の塩基長としては特に限定されず、目的とするRNAアプタマーの塩基長に応じて決定される。具体的には、RNAアプタマー候補の鋳型配列の塩基長は、例えば20~400塩基長、好ましくは30~100塩基長が挙げられる。 The base length of the template sequence of the RNA aptamer candidate is not particularly limited, and is determined according to the base length of the target RNA aptamer. Specifically, the base length of the template sequence of the RNA aptamer candidate is, for example, 20 to 400 base length, preferably 30 to 100 base length.

固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)においては、プロモータ配列の相補配列及び捕捉用配列としては、RNAアプタマー候補の鋳型配列によらずそれぞれ共通の配列が設計される。プロモータ配列としては、RNAポリメラーゼが特異的に認識する二本鎖プロモータ領域の相補配列(アンチセンス鎖)であればよく、後述の工程(B)で用いるRNAポリメラーゼに応じて設計される。例えば、バクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼが特異的に認識するT7プロモータ配列、T3プロモータ配列、K11プロモータ配列、SP6プロモータ配列等が挙げられる。転写安定性等の観点から、好ましくはT7プロモータ配列が挙げられる。 In the immobilized template double-stranded DNA library (LA), a common sequence is designed as the complementary sequence and the capture sequence of the promoter sequence regardless of the template sequence of the RNA aptamer candidate. The promoter sequence may be any complementary sequence (antisense strand) of the double-stranded promoter region specifically recognized by RNA polymerase, and is designed according to the RNA polymerase used in step (B) described later. For example, T7 promoter sequence, T3 promoter sequence, K11 promoter sequence, SP6 promoter sequence and the like specifically recognized by RNA polymerase derived from Bacterophage can be mentioned. From the viewpoint of transfer stability and the like, a T7 promoter arrangement is preferably used.

捕捉用配列X’としては特に限定されず、後述の(B)工程においてRNAアプタマー候補を捕捉する以外に不所望の結合を生じないように適宜設計される。捕捉用配列X’の塩基長としては特に限定されず、後述の(B)工程においてRNAアプタマー候補を有効に捕捉できる塩基長を有していればよい。具体的には、捕捉用配列X’の塩基長としては、20~30塩基長が挙げられる。 The capture sequence X'is not particularly limited, and is appropriately designed so as not to cause undesired binding other than capturing RNA aptamer candidates in the step (B) described later. The base length of the capture sequence X'is not particularly limited, and may have a base length that can effectively capture RNA aptamer candidates in the step (B) described later. Specifically, the base length of the capture sequence X'includes 20 to 30 base lengths.

これらプロモータ配列の相補配列と捕捉用配列X’とRNAアプタマー候補の鋳型配列とを有する一本鎖DNAを含むタグ付鋳型二本鎖DNAは、一のRNAアプタマー候補の鋳型配列を有するクローンの複数コピーが一の微粒子担体の表面に結合し、他のRNAアプタマー候補の鋳型配列を有するクローンの複数コピーが他の微粒子担体の表面に結合しているというように、クローンごとに異なる微粒子担体の表面に固定されている。1個の微粒子担体に結合しているクローンのコピー数は微粒子の大きさにもよるが、例えば百万コピー程度が挙げられる。 A tagged double-stranded DNA containing a single-stranded DNA having a complementary sequence of these promoter sequences, a capture sequence X', and a template sequence of an RNA aptamer candidate is a plurality of clones having a template sequence of one RNA aptamer candidate. Different surface of the microparticulate carrier for each clone, such that the copy binds to the surface of one microparticulate carrier and multiple copies of the clone with the template sequence of another RNA aptamer candidate bind to the surface of the other microparticulate carrier. It is fixed to. The number of copies of the clone bound to one fine particle carrier depends on the size of the fine particles, but for example, about one million copies can be mentioned.

なお、図示した態様では、固相担体が微粒子担体である場合を例示しているが、固相担体の形状はこれに限定されるものではない。固相担体としては、基板担体も挙げられる。固相担体が基板担体である場合、固相担体の微小表面は、基板担体の表面上の特定の微小領域を構成する。そして、基板担体の表面上の区画された微小領域ごとに、タグ付鋳型二本鎖DNAのクローンの多数のコピーが集合して固定されている。つまり、タグ付鋳型二本鎖DNAは、一のRNAアプタマー候補の鋳型配列を有するクローンの複数コピーが基板担体上の一の微小領域に集合して結合し、他のRNAアプタマー候補の鋳型配列を有するクローンの複数コピーが、同一基板担体上の他の微小領域に集合して結合しているというように、クローンごとに同一基板担体上の異なる微小領域に固定されている。微小量領域1個あたりの面積としては、例えば直径数十μm~数百μmの円相当の面積が挙げられる。 In the illustrated embodiment, the case where the solid phase carrier is a fine particle carrier is exemplified, but the shape of the solid phase carrier is not limited to this. Examples of the solid phase carrier include a substrate carrier. When the solid phase carrier is a substrate carrier, the microsurfaces of the solid phase carrier constitute specific microregions on the surface of the substrate carrier. Then, a large number of copies of the clone of the tagged double-stranded DNA are aggregated and fixed in each of the partitioned microregions on the surface of the substrate carrier. That is, in the tagged template double-stranded DNA, multiple copies of a clone having a template sequence of one RNA aptamer candidate aggregate and bind to one microregion on a substrate carrier, and the template sequence of another RNA aptamer candidate is obtained. Each clone is immobilized on a different microregion on the same substrate carrier, such that multiple copies of the clones it has are aggregated and bound to other microregions on the same substrate carrier. Examples of the area per minute area include an area equivalent to a circle having a diameter of several tens of μm to several hundreds of μm.

固相担体の材料としては特に限定されず、たとえば、ガラス、金属、ポリマー、磁性体等が挙げられる。また、固相担体表面上におけるDNAの固定態様としても特に限定されず、共有結合及び非共有結合を問わない。また、DNA鎖は、アダプター配列を介して固相担体に固定化されていることが好ましい。 The material of the solid phase carrier is not particularly limited, and examples thereof include glass, metal, polymer, and magnetic material. Further, the mode of fixing the DNA on the surface of the solid phase carrier is not particularly limited, and covalent bonds and non-covalent bonds are not limited. Further, it is preferable that the DNA strand is immobilized on the solid phase carrier via the adapter sequence.

[1-1-1.工程(A1)]
固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を調製する工程(A)は、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を準備する工程(A1)と、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)をプライマー(P)を用いたプライマー伸長反応に供する工程(A2)とによって行うことができる。図3に、工程(A1)及び工程(A2)の一例を模式的に示す。また、工程(A2)の詳細について、図5に模式的に示す。
[1-1-1. Process (A1)]
The step (A) for preparing the immobilized template double-stranded DNA library (LA) includes a step (A1) for preparing the immobilized single-stranded DNA library (L0) and an immobilized single-stranded DNA library (L0). It can be carried out by the step (A2) of subjecting to the primer extension reaction using the primer (P). FIG. 3 schematically shows an example of the step (A1) and the step (A2). Further, the details of the step (A2) are schematically shown in FIG.

固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)は、上述の固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)における相補鎖DNA及びそれに付加された捕捉タグ(Pt)(図2参照)を未だ有していない一本鎖DNAのクローンの多数のコピーが、固相担体の微小表面に固定化されたものである。つまり、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)は、3’-5’方向に、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列と、捕捉用配列X’と、RNAアプタマー候補の鋳型配列とをこの順番で含む一本鎖DNA(図5参照)のクローンを、RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含み、且つ、一本鎖DNAのクローンごとに固相担体の特定の微小表面に固定化されているものである。 The immobilized single-stranded DNA library (L0) does not yet have the complementary strand DNA in the above-mentioned immobilized template double-stranded DNA library (LA) and the capture tag (Pt) attached to it (see FIG. 2). A large number of copies of single-stranded DNA clones are immobilized on the microsurface of a solid-phase carrier. That is, the immobilized single-stranded DNA library (L0) contains the complementary sequence of the promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity, the capture sequence X', and the template sequence of the RNA aptamer candidate in the 3'-5'direction. Multiple types of single-stranded DNA clones (see FIG. 5) containing RNA aptamer in this order are included according to the template sequence of RNA aptamer candidates, and each single-stranded DNA clone is on a specific microsurface of a solid phase carrier. It is fixed.

工程(A1)において、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)は、市販のものを準備してもよいし、図3に示された工程(A1)に従って調製することで準備してもよい。図3に示された工程(A1)によれば、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)は、担体存在下において、PCRプライマーを用いた鋳型DNA断片の単分子PCRを行うことによって調製することができる。この場合用いられる鋳型DNA断片としては、上述の一本鎖DNA(つまり、上述のプロモータ配列の相補配列、上述の捕捉用配列X’、及び上述のRNAアプタマー候補の鋳型配列をこの順番で含む一本鎖DNA)であってもよいし、当該一本鎖DNAの相補鎖DNA(一本鎖)であってもよいし、それら一本鎖DNA及び相補鎖DNAで構成される二本鎖DNAであってもよい。 In the step (A1), the immobilized single-stranded DNA library (L0) may be prepared as a commercially available product, or may be prepared by preparing according to the step (A1) shown in FIG. According to the step (A1) shown in FIG. 3, the immobilized single-stranded DNA library (L0) is prepared by performing single molecule PCR of a template DNA fragment using a PCR primer in the presence of a carrier. Can be done. The template DNA fragment used in this case includes the above-mentioned single-stranded DNA (that is, the above-mentioned complementary sequence of the promoter sequence, the above-mentioned capture sequence X', and the above-mentioned RNA aptamer candidate template sequence in this order. It may be a double-stranded DNA), a complementary-stranded DNA (single-stranded) of the single-stranded DNA, or a double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary-stranded DNA. There may be.

例えば固相担体が微粒子担体である場合、単分子PCRとしては、エマルジョンPCRを用いることができる。エマルジョンPCRでは、上述の鋳型DNA断片1分子と、PCRプライマー(フォワードプライマー及びリバースプライマーのうちの一方)と、PCRプライマー(フォワードプライマー及びリバースプライマーのうちの他方)が表面に固定された微粒子担体1個とが油中水滴エマルジョン中に封入されるように、それぞれの濃度を調整してエマルジョンPCR系を構築し、当該エマルジョン中でPCR反応を行うことで、微粒子担体表面に多数の二重鎖DNAのクローンが固定化される。油中水滴として区画されたエマルジョンごとに異なるRNAアプタマー候補の鋳型配列を含むDNAのクローンが微粒子担体表面に固定化される。PCR反応後、エマルジョンを破壊し、微粒子担体を回収して二重鎖DNAを一本鎖化することで、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)が得られる。 For example, when the solid phase carrier is a fine particle carrier, emulsion PCR can be used as the single molecule PCR. In emulsion PCR, the above-mentioned template DNA fragment 1 molecule, a PCR primer (one of a forward primer and a reverse primer), and a PCR primer (the other of the forward primer and the reverse primer) are immobilized on the surface of the fine particle carrier 1. A large number of double-stranded DNAs are formed on the surface of the fine particle carrier by constructing an emulsion PCR system by adjusting the respective concentrations so that the individual particles are encapsulated in the water droplet emulsion in oil and performing the PCR reaction in the emulsion. Primer is fixed. DNA clones containing different RNA aptamer candidate template sequences for each emulsion partitioned as water droplets in oil are immobilized on the surface of the fine particle carrier. After the PCR reaction, the emulsion is destroyed, the fine particle carrier is recovered, and the double-stranded DNA is single-stranded to obtain an immobilized single-stranded DNA library (L0).

また、固相担体が基板担体である場合、単分子PCRとしては、ブリッジPCRを用いることができる。ブリッジPCRでは、基板上で上述一本鎖DNAの増幅を行う。この場合、増幅反応を行う基板表面には、一本鎖DNAの5’端部、3’端部に相補的に結合する2種類のPCRプライマーのセットが、区画された微小領域のそれぞれに固定されている。このPCRプライマーに結合した上述一本鎖DNAが基板上でPCRされることにより、同一の配列からなり、上述RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列、捕捉用配列、及びRNAアプタマー候補の鋳型配列を含む二本鎖DNAのクラスターが基板上の一の微小領域に多数形成される。上述2種類のPCRプライマーを直径数十μm~数百μmの円形スポット状の微小領域に固定化し、上述一本鎖DNAの濃度を適宜調節することで、区画された微小領域それぞれにおいて複数種類のライブラリ配列のうち一種類のみを増幅することができる。なお、PCRプライマーを微小領域に固定する場合、光開裂性基を介してPCRプライマーを固定することによって、固定化された核酸種を後で回収できるようにしておくことが好ましい。光開裂性基としては、光照射によって開裂可能な連結基であれば特に限定されないが、例えば、光開裂性基として2-ニトロベンジル基を有する連結基が挙げられる。このような光開裂性基は、例えば、[4-(4,4’-Dimethoxytrityloxy)butyramidomethyl]-1-(2-nitrophenyl)-ethyl]-2-cyanoethyl-(N,N-diisopropyl)-phosphoramiditeなどの2-ニトロ-4-置換ベンジル基を有する試薬を用いて導入することができる。 When the solid phase carrier is a substrate carrier, bridge PCR can be used as the single molecule PCR. In bridge PCR, the above-mentioned single-stranded DNA is amplified on the substrate. In this case, on the surface of the substrate on which the amplification reaction is performed, a set of two types of PCR primers that complementarily bind to the 5'end and 3'end of the single-stranded DNA is fixed to each of the partitioned microregions. Has been done. The above-mentioned single-stranded DNA bound to this PCR primer is PCRed on a substrate to form the same sequence, which is a complementary sequence of the promoter sequence of the enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence, and an RNA aptamer candidate. A large number of double-stranded DNA clusters containing the template sequence are formed in one small region on the substrate. By immobilizing the above-mentioned two types of PCR primers in a circular spot-shaped microregion having a diameter of several tens of μm to several hundreds of μm and appropriately adjusting the concentration of the above-mentioned single-stranded DNA, a plurality of types can be obtained in each of the partitioned microregions. Only one of the library sequences can be amplified. When the PCR primer is fixed in a small region, it is preferable to fix the PCR primer via a photocleavable group so that the immobilized nucleic acid species can be recovered later. The photocleavable group is not particularly limited as long as it is a linking group that can be cleaved by light irradiation, and examples thereof include a linking group having a 2-nitrobenzyl group as the photocleavable group. Such a photocleavable group is, for example, [4- (4,4'-Dimethoxytritylyloxy) butyramidomethyl] -1- (2-nitrophenyl) -ethyl] -2-cyanoethyl- (N, N-dissociotropicl) -phosphoramidite. It can be introduced using a reagent having a 2-nitro-4-substituted benzyl group of.

[1-1-2.工程(A2)]
図3の工程(A2)に示されるように、工程(A2)では、上述の固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を、所定の配列設計がされたプライマー(P)を用いたプライマー伸長反応に供する。これによって、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)における一本鎖DNAが二本鎖DNAとなるとともに、二本鎖DNAの端部に一本鎖の捕捉用タグ(Pt)が付加された、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)が調製される。
[1-1-2. Process (A2)]
As shown in the step (A2) of FIG. 3, in the step (A2), the above-mentioned immobilized single-stranded DNA library (L0) is subjected to a primer extension reaction using a primer (P) having a predetermined sequence design. To serve. As a result, the single-stranded DNA in the immobilized single-stranded DNA library (L0) becomes double-stranded DNA, and a single-stranded capture tag (Pt) is added to the end of the double-stranded DNA. An immobilized template double-stranded DNA library (LA) is prepared.

具体的には、図5に示すように、プライマー(P)は、捕捉用タグ(Pt)とプロモータ配列とを含む。捕捉用タグ(Pt)は、捕捉用配列X’とリンカーとを有し、リンカーを介してプロモータ配列に直接的または間接的に結合している。プロモータ配列は、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)における一本鎖DNAのプロモータ配列の相補配列に結合する配列である。一方、捕捉用タグ(Pt)は、当該一本鎖DNAに非相補的な配列である。 Specifically, as shown in FIG. 5, the primer (P) includes a capture tag (Pt) and a promoter sequence. The capture tag (Pt) has a capture sequence X'and a linker and is directly or indirectly bound to the promoter sequence via the linker. The promoter sequence is a sequence that binds to the complementary sequence of the promoter sequence of the single-stranded DNA in the immobilized single-stranded DNA library (L0). On the other hand, the capture tag (Pt) is a sequence non-complementary to the single-stranded DNA.

捕捉用タグ(Pt)における捕捉用配列X’は、後述の(B)工程におけるRNAアプタマー候補を確実に捕捉する観点から、上述の固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)の一本鎖DNAにおける捕捉用配列X’と同一であることが好ましい。但し、本発明においては、捕捉用タグ(Pt)における捕捉用配列X’は、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)の一本鎖DNAにおける捕捉用配列X’の転写配列と相補的、且つ当該一本鎖DNAに非相補的である限り、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)の一本鎖DNAにおける捕捉用配列X’と同一でなくてもよい。たとえば、捕捉用タグ(Pt)における捕捉用配列X’は、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)の一本鎖DNAにおける捕捉用配列X’の1個~複数個(例えば1~3個)の塩基が欠失、置換、挿入、もしくは付加されていてもよい。 The capture sequence X'in the capture tag (Pt) is the single-stranded DNA of the above-mentioned immobilized single-stranded DNA library (L0) from the viewpoint of reliably capturing RNA aptamer candidates in the step (B) described later. It is preferably the same as the capture sequence X'. However, in the present invention, the capture sequence X'in the capture tag (Pt) is complementary to the transcription sequence of the capture sequence X'in the single-stranded DNA of the immobilized single-stranded DNA library (L0). As long as it is non-complementary to the single-stranded DNA, it does not have to be the same as the capture sequence X'in the single-stranded DNA of the immobilized single-stranded DNA library (L0). For example, the capture sequence X'in the capture tag (Pt) is one to a plurality (for example, 1 to 3) of the capture sequence X'in the single-stranded DNA of the immobilized single-stranded DNA library (L0). Base may be deleted, substituted, inserted, or added.

捕捉用タグ(Pt)におけるリンカーは、捕捉用配列X’とプロモータ配列との間にヒンジ様に介在することにより、捕捉用配列X’に揺動性を与え、後述の(B)工程におけるRNAアプタマー候補の捕捉を容易にする。リンカーとしては、一本鎖DNA配列と非相補的であれば特に限定されず、たとえば、ポリアルキレングリコール鎖及びオリゴヌクレオチド鎖が挙げられ、好ましくはポリアルキレングリコール鎖が挙げられる。ポリアルキレングリコール鎖は、一般式:-O-(R-O)n- で表される構造であり、nは整数でアルキレンオキサイド単位の付加モル数を表し、Rはアルキレン基を表す。アルキレン基の炭素数は、好ましくは2又は3、より好ましくは炭素数が2のポリエチレングリコール鎖が挙げられる。付加モル数nとしては、RNAアプタマー候補の捕捉をより容易にする等の観点から、例えば2~8、好ましくは3~5が挙げられる。オリゴヌクレオチド鎖の種類としては、DNA及びRNAを問わない。好ましくは、ポリチミンが挙げられる。オリゴヌクレオチドの塩基長としては、RNAアプタマー候補の捕捉をより容易にする等の観点から、例えば3~20塩基長、好ましくは5~10塩基長が挙げられる。 The linker in the capture tag (Pt) imparts swingability to the capture sequence X'by interposing in a hinge-like manner between the capture sequence X'and the promoter sequence, and RNA in the step (B) described later. Facilitates the capture of candidate aptamers. The linker is not particularly limited as long as it is non-complementary to the single-stranded DNA sequence, and examples thereof include polyalkylene glycol chains and oligonucleotide chains, and preferably polyalkylene glycol chains. The polyalkylene glycol chain has a structure represented by the general formula: —O— (RO) n −, where n is an integer and represents the number of added moles of an alkylene oxide unit, and R represents an alkylene group. The alkylene group preferably has 2 or 3 carbon atoms, and more preferably a polyethylene glycol chain having 2 carbon atoms. Examples of the number of added moles n include 2 to 8, preferably 3 to 5, from the viewpoint of facilitating the capture of RNA aptamer candidates. The type of oligonucleotide chain is not limited to DNA and RNA. Preferred is polytimine. Examples of the base length of the oligonucleotide include, for example, 3 to 20 base lengths, preferably 5 to 10 base lengths, from the viewpoint of facilitating the capture of RNA aptamer candidates.

プロモータ配列は、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)におけるプロモータ配列の相補配列と共にRNAポリメラーゼが特異的に認識する二本鎖プロモータ領域を形成可能な配列である。 The promoter sequence is a sequence capable of forming a double-stranded promoter region specifically recognized by RNA polymerase together with a complementary sequence of the promoter sequence in the immobilized single-stranded DNA library (L0).

プライマー(P)は、上述の設計に従い、公知の方法によって合成することができる。例えば、ホスホアミダイト法等によって化学合成する方法、プライマー(P)に含ませるべき配列をあらかじめ含む核酸を制限酵素消化する方法等によって得ることができる。 The primer (P) can be synthesized by a known method according to the above design. For example, it can be obtained by a method of chemical synthesis by a phosphoramidite method or the like, a method of digesting a nucleic acid containing a sequence to be contained in a primer (P) in advance with a restriction enzyme, or the like.

プライマー伸長反応では、一本鎖DNAに対しプライマー(P)を相補結合させ、このプライマーの3’末端を起点としてDNA鎖を伸長させることで、一本鎖DNAの相補鎖DNAを合成する。具体的には、固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を、プライマー(P)、DNAポリメラーゼ及び基質デオキシリボヌクレオチドを含む緩衝液と接触させ、所定の反応条件下で伸長反応を進行させればよい。反応条件としては当業者が適宜決定することができるが、例えば、50~60℃、10秒~30秒間の条件でプライマー(P)を一本鎖DNAに相補結合させ、DNAポリメラーゼの至適温度(例えば、68~72℃)、20秒~1分間の条件で、相補鎖DNAを伸長させることができる。これによって、固相担体上に捕捉用タグ(Pt)が付加されたタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンが多数固定化された固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る。 In the primer extension reaction, the primer (P) is complementarily bound to the single-stranded DNA, and the DNA strand is extended starting from the 3'end of this primer to synthesize the complementary strand DNA of the single-stranded DNA. Specifically, the immobilized single-stranded DNA library (L0) may be brought into contact with a buffer solution containing a primer (P), a DNA polymerase and a substrate deoxyribonucleotide, and the extension reaction may proceed under predetermined reaction conditions. .. The reaction conditions can be appropriately determined by those skilled in the art. For example, the primer (P) is complementarily bound to the single-stranded DNA under the conditions of 50 to 60 ° C. for 10 seconds to 30 seconds, and the optimum temperature of the DNA polymerase is obtained. Complementary strand DNA can be extended under the conditions of (for example, 68 to 72 ° C.) for 20 seconds to 1 minute. As a result, an immobilized template double-stranded DNA library (LA) in which a large number of clones of the tagged template double-stranded DNA having a capture tag (Pt) added on the solid-phase carrier is immobilized is obtained.

[1-1-3.工程(A11)]
固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を調製する工程(A)は、上述の工程(A1)及び工程(A2)によって行う他、以下の工程(A11)によっても行うことができる。図4に、工程(A11)の一例を模式的に示す。
[1-1-3. Process (A11)]
The step (A) for preparing the immobilized template double-stranded DNA library (LA) can be performed by the above-mentioned steps (A1) and (A2), as well as by the following step (A11). FIG. 4 schematically shows an example of the step (A11).

工程(A11)は、PCRプライマーの代わりに、捕捉タグ(Pt)を有するプライマー(P)を用いることを除いて、上述の(A1)工程で行われる単分子PCRと同様に行うことができる。つまり、工程(A11)では、上述の一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、それら一本鎖DNAと相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAを、固相担体の存在下で、プライマー(P)を用いた単分子PCRに供する。これによって、図5で示したようなPCR伸長とPCR増幅とが行われ、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)が得られる。単分子PCRにおいて捕捉タグ(Pt)が直接ライブラリに導入されるため、簡略化された工程で固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を調製することができる。 The step (A11) can be performed in the same manner as the single molecule PCR performed in the above-mentioned step (A1), except that the primer (P) having a capture tag (Pt) is used instead of the PCR primer. That is, in the step (A11), the above-mentioned single-stranded DNA, its complementary strand DNA, or the double-stranded DNA composed of these single-stranded DNA and the complementary strand DNA is subjected to the presence of a solid phase carrier. It is used for single molecule PCR using the primer (P). As a result, PCR extension and PCR amplification as shown in FIG. 5 are performed, and an immobilized template double chain DNA library (LA) is obtained. Since the capture tag (Pt) is directly introduced into the library in single molecule PCR, an immobilized template double chain DNA library (LA) can be prepared in a simplified process.

[1-2.工程(B)]
工程(B)では、上述の固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を転写反応に供し、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を調製する。図1に示すように、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)は、上述の固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)において、補足用タグ(Pt)を介してRNAアプタマー候補が結合した態様で調製される。
[1-2. Process (B)]
In step (B), the above-mentioned immobilized template double-stranded DNA library (LA) is subjected to a transcription reaction to prepare an immobilized RNA / DNA complex library (LB). As shown in FIG. 1, in the immobilized RNA / DNA complex library (LB), RNA aptamer candidates were bound via a supplementary tag (Pt) in the above-mentioned immobilized template double-stranded DNA library (LA). Prepared in embodiments.

具体的には、図6に示すように、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を転写反応に供すると、RNAポリメラーゼがタグ付鋳型二本鎖DNAのプロモータ領域に特異的に結合し、タグ付鋳型二本鎖DNAを鋳型としてRNA鎖が合成され、RNAアプタマー候補が得られる。 Specifically, as shown in FIG. 6, when the immobilized template double-stranded DNA library (LA) is subjected to a transcription reaction, RNA polymerase specifically binds to the promoter region of the tagged template double-stranded DNA. Tagged template RNA strands are synthesized using double-stranded DNA as a template to obtain RNA aptamer candidates.

具体的には、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を、RNAポリメラーゼ及び基質リボヌクレオチドを含む緩衝液と接触させ、所定の反応条件下で転写反応を進行させればよい。 Specifically, the immobilized template double-stranded DNA library (LA) may be brought into contact with a buffer solution containing RNA polymerase and a substrate ribonucleotide to allow the transcription reaction to proceed under predetermined reaction conditions.

RNAポリメラーゼとしては、タグ付鋳型二本鎖DNAにおけるプロモータ領域に対応するものである限り特に限定されない。例えば、バクテリオファージ由来のRNAポリメラーゼが挙げられ、より具体的には、T7 RNAポリメラーゼ、T3 RNAポリメラーゼ、K11 RNAポリメラーゼ、及びSP6 RNAポリメラーゼが挙げられる。転写安定性等の観点から、好ましくはT7 RNAポリメラーゼが挙げられる。さらに、RNAポリメラーゼとしては、野生型に限定されるものではなく、本発明で用いられる基質リボヌクレオチドに対する基質特異性を有しているものであれば、遺伝子工学的に変異を導入したものであってもよい。 The RNA polymerase is not particularly limited as long as it corresponds to the promoter region in the tagged double-stranded DNA. For example, RNA polymerase derived from bacteriophage can be mentioned, and more specifically, T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase, K11 RNA polymerase, and SP6 RNA polymerase can be mentioned. From the viewpoint of transcription stability and the like, T7 RNA polymerase is preferable. Furthermore, the RNA polymerase is not limited to the wild type, and any RNA polymerase having substrate specificity for the substrate ribonucleotide used in the present invention is genetically engineered to introduce mutations. May be.

基質リボヌクレオチドとしては、天然物及び合成物を問わない。基質リボヌクレオチドの合成物としては、2’-修飾リボヌクレオチド(リボースの2’位に修飾基を有するリボヌクレオシドの5’-リン酸エステル)が挙げられ、具体的には、2’-ハロゲン化リボヌクレオチド及び2’-アルコキシリボヌクレオチド(2’-アルコキシ基の炭素数としては、たとえば1~3、好ましくは1及び2、より好ましくは1)からなる群から1種または複数種が選択されうる。これら合成物としては、例えば、化学的安定性(生分解耐性)、細胞膜透過性、分子認識性の向上などの目的で核酸医薬の用途において有効とされているものを当業者が適宜選択することができる。 The substrate ribonucleotide may be a natural product or a synthetic product. Examples of the synthesis of the substrate ribonucleotide include 2'-modified ribonucleotide (5'-phosphate ester of ribonucleoside having a modifying group at the 2'position of ribose), specifically, 2'-halogenation. One or more may be selected from the group consisting of ribonucleotides and 2'-alkoxyribonucleotides (for example, the carbon number of the 2'-alkoxy group is 1-3, preferably 1 and 2, more preferably 1). .. Those skilled in the art will appropriately select these synthetics, for example, those which are effective in the use of nucleic acid medicine for the purpose of improving chemical stability (biodegradation resistance), cell membrane permeability, molecular recognition, and the like. Can be done.

基質リボヌクレオチドの合成物における核酸塩基は、鋳型DNAに相補的となるものであればよい。具体的には、アデニン、グアニン、ウラシル、シトシンから選択される1種または複数種が用いられる。基質リボヌクレオチドの合成物は、例えば基質リボヌクレオチドの天然物に適宜混合されて用いることができる。 The nucleobase in the synthesis of the substrate ribonucleotide may be complementary to the template DNA. Specifically, one or more selected from adenine, guanine, uracil, and cytosine are used. The synthetic substrate ribonucleotide can be used, for example, by being appropriately mixed with a natural product of the substrate ribonucleotide.

緩衝液としては、適当な緩衝成分およびマグネシウム塩等を水中に含む溶液が挙げられる。緩衝成分としては、トリス酢酸、トリス塩酸、リン酸ナトリウム、及びリン酸カルシウム等のリン酸塩等が挙げられる。緩衝成分の最終濃度としては5mM~100mM、pHとしてはpH6.0~9.5、より好ましくはpH7.0~8.0が挙げられる。また、マグネシウム塩としては塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム等が挙げられる。更に、必要に応じて、塩化カリウム、グルタミン酸カリウム等のカリウム塩、DMSO、ベタイン、ゼラチン、Triton等の界面活性剤等が含まれていてよい。 Examples of the buffer solution include a solution containing an appropriate buffer component and a magnesium salt in water. Examples of the buffer component include phosphates such as trisacetic acid, trishydrochloric acid, sodium phosphate, and calcium phosphate. The final concentration of the buffer component is 5 mM to 100 mM, the pH is pH 6.0 to 9.5, and more preferably pH 7.0 to 8.0. Examples of the magnesium salt include magnesium chloride and magnesium acetate. Further, if necessary, a potassium salt such as potassium chloride and monopotassium glutamate, a surfactant such as DMSO, betaine, gelatin and Triton may be contained.

なお、同じ鋳型を用いても、転写反応の溶液条件によっては異なるRNAアプタマー候補が得られることがあるため、緩衝液中には、上述の成分の他にも、転写反応の溶液条件に実質的な影響を与える添加物をさらに含有させてもよい。このような添加物としては、例えば、エチレングリコール、ポリアルキレングリコール、デキストリン(Ficol)、並びに、RNA結合性を有するタンパク質、脂質、糖鎖、その他低分子化合物等の生体分子などが挙げられる。これらの添加物のうち、エチレングリコールは、核酸分子の標準的な構造である二本鎖構造を不安定化させる一方で、フーグスティーン型塩基対等を含む非標準的な構造を安定化させる作用が知られており、そのような構造の安定化及び不安定化に伴い、得られるRNAアプタマーの標的物質への結合性が変わりうることが考えられる。したがって、エチレングリコールは、転写反応液への添加の有無でRNAアプタマー候補の標的物質への結合性の違いを調べるために用いることができる。 Even if the same template is used, different RNA aptamer candidates may be obtained depending on the solution conditions of the transcription reaction. Therefore, in addition to the above-mentioned components, the buffer solution is substantially subject to the solution conditions of the transcription reaction. Additives that have an adverse effect may be further contained. Examples of such additives include ethylene glycol, polyalkylene glycol, dextrin (Ficol), and biomolecules such as proteins having RNA binding properties, lipids, sugar chains, and other small molecule compounds. Of these additives, ethylene glycol has the effect of destabilizing the double-stranded structure, which is the standard structure of nucleic acid molecules, while stabilizing non-standard structures, including Hoogsteen base pairs. Is known, and it is considered that the binding property of the obtained RNA aptamer to the target substance may change with the stabilization and destabilization of such a structure. Therefore, ethylene glycol can be used to investigate the difference in the binding property of RNA aptamer candidate to the target substance depending on the presence or absence of addition to the transcription reaction solution.

転写反応の条件としては特に限定されず、RNAポリメラーゼの至適温度、ライブラリのスケール等に応じて当業者が適宜決定することができる。例えば、10~45℃、好ましくは20~37℃で、10分~12時間、好ましくは10分~30分の条件で、RNA鎖を合成することができる。 The conditions of the transcription reaction are not particularly limited, and can be appropriately determined by those skilled in the art according to the optimum temperature of RNA polymerase, the scale of the library, and the like. For example, RNA chains can be synthesized under the conditions of 10 to 45 ° C., preferably 20 to 37 ° C., 10 minutes to 12 hours, preferably 10 minutes to 30 minutes.

転写反応によって、タグ付鋳型二本鎖DNAにおける捕捉用配列X’及びアプタマー候補の鋳型配列が転写されるため、転写産物であるRNAアプタマー候補は、補足用配列の相補配列Xが付加された態様で得られる。さらに、合成されたRNAアプタマー候補分子は、捕捉用配列の相補配列Xが、近接する補足用タグ(Pt)の捕捉用配列X’に相補的に結合してRNA/DNA塩基対(X/X’)を形成することによって固定される。 Since the transcription reaction transcribes the capture sequence X'and the aptamer candidate template sequence in the tagged template double-stranded DNA, the RNA aptamer candidate, which is a transcript, has an embodiment in which the complementary sequence X of the supplementary sequence is added. Obtained at. Furthermore, in the synthesized RNA aptamer candidate molecule, the complementary sequence X of the capture sequence complementarily binds to the capture sequence X'of the adjacent supplementary tag (Pt) to form an RNA / DNA base pair (X / X). ') Is fixed by forming.

つまり、合成されたRNAアプタマー候補分子は、その鋳型配列を提示したタグ付鋳型二本鎖DNAが固定化されている微小担体の表面と同一の表面上で固定化される。これは、タグ付鋳型二本鎖DNAの多数のクローンが微小担体の表面に固定化されているため、当該タグ付鋳型二本鎖DNAから転写されたRNAアプタマー候補分子が転写反応系中へ遊離するより前に、近傍に存在する多数の捕捉用タグ(Pt)に極めて高い確率で捕捉されることによる。捕捉用タグ(Pt)においてリンカーが捕捉用配列X’を揺動可能にしていることも、RNAアプタマー候補分子が極めて高い確率で捕捉されることに寄与している。同一微粒子表面上で転写されたRNAアプタマー候補分子が速やかに同一微粒子表面上で固定されるため、異なるクローン間つまり異なる微小担体の表面間でRNAアプタマー候補分子が交換されることを抑制できる。これによって、固相担体上にRNAアプタマー候補分子のRNA/DNA複合体のクローンが多数固定化された固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)が調製される。 That is, the synthesized RNA aptamer candidate molecule is immobilized on the same surface as the surface of the microcarrier on which the tagged template double-stranded DNA presenting the template sequence is immobilized. This is because a large number of clones of the tagged double-stranded DNA are immobilized on the surface of the microcarrier, so that the RNA aptamer candidate molecule transcribed from the tagged double-stranded DNA is released into the transcription reaction system. This is due to the extremely high probability of being captured by a large number of capture tags (Pt) existing in the vicinity. The fact that the linker makes the capture sequence X'swayable in the capture tag (Pt) also contributes to the extremely high probability of capture of the RNA aptamer candidate molecule. Since the RNA aptamer candidate molecule transcribed on the surface of the same fine particle is rapidly fixed on the surface of the same fine particle, it is possible to suppress the exchange of RNA aptamer candidate molecule between different clones, that is, between the surfaces of different microcarriers. This prepares an immobilized RNA / DNA complex library (LB) in which a large number of clones of the RNA / DNA complex of the RNA aptamer candidate molecule are immobilized on a solid phase carrier.

すなわち、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)は、図6に示されるように、一方端から他方端へ向かって、プロモータ配列の相補配列、捕捉用配列X’、及びRNAアプタマー候補の鋳型配列を含むDNA鎖と、その相補鎖DNAと、を含み、且つ、相補鎖DNAの一方端に結合した、リンカー配列及び相補用配列X’を含む捕捉用タグ(Pt)と、捕捉用タグ(Pt)に相補結合したRNAアプタマー候補と、を含むRNA/DNA複合体のクローンが、タグ付鋳型二本鎖DNAの他方端で固相担体(図6では図示省略。図1参照。)に固定されている。そして、RNAアプタマー候補の配列に応じてRNA/DNA複合体のクローンを複数種含んでおり、RNA/DNA複合体は、クローンごとに微粒子担体の個々の表面に固定化されている。 That is, the immobilized RNA / DNA complex library (LB) is, as shown in FIG. 6, from one end to the other, a complementary sequence of the promoter sequence, a capture sequence X', and a template for RNA aptamer candidates. A capture tag (Pt) containing a linker sequence and a complementary sequence X', which contains a DNA strand containing a sequence and its complementary strand DNA and is bound to one end of the complementary strand DNA, and a capture tag (Pt). A clone of the RNA / DNA complex containing the candidate RNA aptamer complementarily bound to Pt) is immobilized on a solid phase carrier (not shown in FIG. 6, see FIG. 1) at the other end of the tagged template double-stranded DNA. Has been done. Then, a plurality of RNA / DNA complex clones are contained according to the sequence of the RNA aptamer candidate, and the RNA / DNA complex is immobilized on the individual surface of the fine particle carrier for each clone.

[1-3.工程(C)]
工程(C)では、上述の固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を標的物質と接触させる。図1に示すように、上述の固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)に含まれる複数種のRNAアプタマー候補のクローンのうち、特定のクローンに標的物質が特異的に結合する。さらに、標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微小表面を選別することで、RNAアプタマー候補を絞り込むことができる。微小表面の選別は、固相担体が微粒子担体である場合は、標的物質と結合したクローンが固定化された微粒子担体の分取を行い、固相担体が基板担体である場合は、標的物質と結合したクローンが固定化された微小領域の特定を行う。
[1-3. Process (C)]
In step (C), the immobilized RNA / DNA complex library (LB) described above is brought into contact with the target substance. As shown in FIG. 1, among the clones of a plurality of types of RNA aptamer candidates included in the above-mentioned immobilized RNA / DNA complex library (LB), the target substance specifically binds to a specific clone. Further, the RNA aptamer candidate can be narrowed down by selecting the microsurface on which the clone of the RNA / DNA complex having the RNA aptamer candidate bound to the target substance is immobilized. In the selection of the fine surface, when the solid phase carrier is a fine particle carrier, the fine particle carrier on which the clone bound to the target substance is immobilized is separated, and when the solid phase carrier is a substrate carrier, the target substance is selected. Identify the microregions in which the bound clones are immobilized.

標的物質としては特に限定されず、RNAアプタマーの用途において標的となる物質が任意に選択される。例えば、構造上の観点からは、糖類、脂質類、オリゴペプチド、タンパク質、核酸等が挙げられる。また、機能上の観点からは、抗原、抗体、リガンド、レセプター、バイオマーカー等が挙げられる。 The target substance is not particularly limited, and the target substance is arbitrarily selected in the use of the RNA aptamer. For example, from a structural point of view, saccharides, lipids, oligopeptides, proteins, nucleic acids and the like can be mentioned. From a functional point of view, antigens, antibodies, ligands, receptors, biomarkers and the like can be mentioned.

固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を標的物質と接触させる条件としては、RNAアプタマー候補と標的物質との間の検出すべき特異的結合性に障害を及ぼさない条件が適宜選択されうる。具体的には、標的物質を含む試験液のpH、並びに、溶質及び/又は共存成分の含有量等を考慮して、当該条件を選択することができる。当該条件としては、RNAアプタマーの実際の適用環境と同様の条件(pH、並びに、溶質及び/又は共存成分の含有量等を)を選択することが、スクリーニングの信頼性の点で好ましい。 As the conditions for contacting the immobilized RNA / DNA complex library (LB) with the target substance, conditions that do not impair the specific binding to be detected between the candidate RNA aptamer and the target substance can be appropriately selected. Specifically, the conditions can be selected in consideration of the pH of the test solution containing the target substance, the content of the solute and / or the coexisting component, and the like. As the conditions, it is preferable to select the same conditions (pH, content of solute and / or coexisting component, etc.) as in the actual application environment of RNA aptamer from the viewpoint of reliability of screening.

標的物質には、検出を容易とするため、シグナル基を有していることが好ましい。シグナル基としては、たとえば、蛍光物質、放射性元素含有物質、磁性物質等に由来する基が挙げられる。検出容易性等の観点から、上述のシグナル物質としては蛍光物質であることが好ましい。蛍光物質としては、フルオレセイン系色素、インドシアニン色素などのシアニン系色素、ローダミン系色素などの蛍光色素;GFPなどの蛍光タンパク質;金コロイド、量子ドットなどのナノ粒子などが挙げられる。上述の放射性元素含有物質としては、18Fなどの放射性同位体でラベルした、糖、アミノ酸、核酸などが挙げられる。上述の磁性物質としては、フェリクロームなどの磁性体、フェライトナノ粒子、ナノ磁性粒子などが挙げられる。 The target substance preferably has a signal group in order to facilitate detection. Examples of the signal group include a group derived from a fluorescent substance, a radioactive element-containing substance, a magnetic substance and the like. From the viewpoint of detectability and the like, the above-mentioned signal substance is preferably a fluorescent substance. Examples of the fluorescent substance include cyanine dyes such as fluorescein dyes and indocyanine dyes, fluorescent dyes such as rhodamine dyes; fluorescent proteins such as GFP; nanoparticles such as gold colloids and quantum dots. Examples of the above-mentioned radioactive element-containing substance include sugars, amino acids, nucleic acids and the like labeled with a radioisotope such as 18F. Examples of the above-mentioned magnetic substance include magnetic substances such as ferrichrome, ferrite nanoparticles, and nanomagnetic particles.

本発明においては、固相担体の微小表面それぞれにRNAアプタマー候補のクローンが多数固定化されているため、標的物質も当該微小表面に多数結合させることができる。したがって、標的物質がシグナル基を有している場合、特異的結合に伴うシグナル変化が大きいため検出が容易であり、選別の効率が良好となる。 In the present invention, since a large number of clones of RNA aptamer candidates are immobilized on each of the small surfaces of the solid phase carrier, a large number of target substances can also be bound to the small surface. Therefore, when the target substance has a signal group, the signal change associated with the specific binding is large, so that the detection is easy and the selection efficiency is good.

固相担体が微粒子担体である場合、標的物質が特異的に結合したRNAアプタマー候補の選別においては、セルソータを用いた分取を行うことができる。具体的には、標的物質に接触させた固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を含む液を流し、レーザー光の焦点を通過させ、個々の微粒子担体に固定化されたRNAアプタマー候補に特異的結合した標的物質が発するシグナルを測定することによって、特異的結合した標的物質を定量的に検出することができる。好ましくは、蛍光活性化セルソーティング(fluorescence activated cell sorting;FACS)法に基づいた分取系を用いることができる。シグナル強度が最も強い画分を指定して分取することで、RNAアプタマー候補を分取することができる。セルソータを用いることによって、特定の画分を任意に指定することができるだけでなく、(C)工程に供したRNAアプタマー候補全体に対する分取した画分の割合も明らかにすることができる。つまり、1回の(C)工程においてどの程度のスクリーニング効率で絞り込めたかについても明らかにすることができる。 When the solid phase carrier is a fine particle carrier, sorting using a cell sorter can be performed in the selection of RNA aptamer candidates specifically bound to the target substance. Specifically, a liquid containing an immobilized RNA / DNA complex library (LB) contacted with a target substance is flowed, passed through the focal point of laser light, and is specific to RNA aptamer candidates immobilized on individual fine particle carriers. By measuring the signal emitted by the specifically bound target substance, the specifically bound target substance can be quantitatively detected. Preferably, a preparative system based on the fluororescense activated cell sorting (FACS) method can be used. RNA aptamer candidates can be sorted by designating and sorting the fraction with the strongest signal intensity. By using the cell sorter, not only a specific fraction can be arbitrarily specified, but also the ratio of the fraction to the total RNA aptamer candidates used in the step (C) can be clarified. That is, it is possible to clarify how much screening efficiency was narrowed down in one step (C).

分取された微粒子担体は、そのままで、又は固定された鋳型DNA又はRNAアプタマー候補を遊離させて回収することで、DNA又はRNAの配列解析を行うことができる。DNAを配列解析する場合は、微粒子担体に固定化されたDNAの配列を直接解析するか、又は固定化されたDNAをPCRにより増幅した後に配列解析を行うことができる。RNAを配列解析する場合は、ヌクレオチド塩基の種別を見分けてRNAを分解するRNA分解酵素、天然のデオキシヌクレオチドと共に2’‐3’‐ジデオキシヌクレオチドを基質として供した逆転写反応の停止、逆転写後のPCRによる増幅等を利用して配列解析を行うことができる。得られた配列から、RNAアプタマーとして機能する配列を選出することができる。 DNA or RNA sequence analysis can be performed on the separated fine particle carrier as it is or by freeing and collecting the fixed template DNA or RNA aptamer candidate. When the DNA is sequenced, the sequence of the DNA immobilized on the fine particle carrier can be directly analyzed, or the immobilized DNA can be amplified by PCR and then sequenced. When analyzing the sequence of RNA, stop the reverse transcription reaction using 2'-3'-dideoxynucleotide as a substrate together with RNA-degrading enzyme that distinguishes the type of nucleotide base and decomposes RNA, and after reverse transcription. Sequence analysis can be performed by utilizing amplification by PCR or the like. From the obtained sequence, a sequence that functions as an RNA aptamer can be selected.

固相担体が基板担体である場合、標的物質が特異的に結合したRNAアプタマー候補の選別においては、イメージングスキャナー、アレイスキャナー、あるいは顕微鏡等を用いた微小領域の特定を行うことができる。具体的には、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を含む基板状担体を標的物質と接触させた後、必要に応じて洗浄操作を行い、その後、特定の微小領域に固定化されたRNAアプタマー候補に特異的結合した標的物質が発するシグナルをイメージングすることができる。これによって、標的物質と結合したRNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微小領域を特定することができる。特定された微小領域におけるRNA/DNA複合体は、予め、RNA/DNA複合体が、光開裂性基を介して基板状担体へ固定化されている場合は、特定された微小領域に光を照射して光開裂性基を開裂させることで、特定した微小領域からRNA/DNA複合体を遊離し、回収することができる。 When the solid phase carrier is a substrate carrier, in the selection of RNA aptamer candidates to which a target substance is specifically bound, a minute region can be specified using an imaging scanner, an array scanner, a microscope, or the like. Specifically, a substrate-like carrier containing an immobilized RNA / DNA complex library (LB) was brought into contact with a target substance, followed by a washing operation as necessary, and then immobilized on a specific microregion. It is possible to image the signal emitted by the target substance specifically bound to the RNA aptamer candidate. This makes it possible to identify a microregion in which a clone of an RNA / DNA complex having an RNA aptamer candidate bound to a target substance is immobilized. For the RNA / DNA complex in the specified microregion, if the RNA / DNA complex is previously immobilized on the substrate-like carrier via a photocleavable group, the identified microregion is irradiated with light. By cleaving the photocleavable group, the RNA / DNA complex can be released and recovered from the specified microregion.

本発明によると、RNAアプタマー候補のスクリーニング効率を飛躍的に向上させることができる。同じライブラリからのスクリーニングであっても、(B)工程の転写反応における条件(たとえば溶液条件等)や、(C)工程の標的物質との接触における条件(例えば標的物質の種類及び溶液条件等)が異なれば、絞り込まれるRNAアプタマー候補が変わりうるものの、(B)工程の転写反応における一の条件及び(C)工程の標的物質との接触における一の条件あたりでは、非常に少ないスクリーニング回数((A)工程から(C)工程を行う回数)で効率よくRNAアプタマー候補を絞り込むことができる。ライブラリにおける配列の種類が例えば10万種類以下、好ましくは5万種類以下、より好ましくは3万種類以下である場合は、スクリーニング回数は1回でもよい。したがって、一のライブラリからRNAアプタマー候補を絞り込むために、同じ条件でのスクリーニングを多数繰り返す必要がない。 According to the present invention, the screening efficiency of RNA aptamer candidates can be dramatically improved. Even when screening from the same library, the conditions for the transcription reaction in step (B) (eg, solution conditions, etc.) and the conditions for contact with the target substance in step (C) (eg, type of target substance, solution conditions, etc.). Although the RNA aptamer candidates to be narrowed down may change, the number of screenings is very small per one condition in the transcription reaction in step (B) and one condition in contact with the target substance in step (C) (((C). RNA aptamer candidates can be efficiently narrowed down from step A) to step (C) number of times). When the number of types of sequences in the library is, for example, 100,000 types or less, preferably 50,000 types or less, and more preferably 30,000 types or less, the number of screenings may be one. Therefore, it is not necessary to repeat a large number of screenings under the same conditions in order to narrow down RNA aptamer candidates from one library.

また、本発明によると、2種類のアプタマーが組合せられた機能性アプタマーであって、一方のアプタマーの結合部位における標的分子との結合が、他方のアプタマーの結合部位における標的分子との結合に影響するアロステリックな効果を有する機能性アプタマーを獲得すること;イオン濃度、pH、共存溶質の有無など、溶液中の分子環境に応答して標的分子との結合強度を変化させる機能性アプタマーを獲得すること;RNAアプタマー候補の特定塩基と標的分子の認識に対する寄与との関連を網羅的に解析すること;非天然塩基構造を有する人工RNAアプタマーの創出;タンパク質や代謝産物とRNAとの相互作用に対する特定のRNA塩基の寄与を網羅的に解析すること;細胞内在性の塩基配列から、標的分子(タンパク質など)に相互作用するRNA配列を取得すること、等が可能となる。 Further, according to the present invention, it is a functional aptamer in which two types of aptamers are combined, and the binding to the target molecule at the binding site of one aptamer affects the binding to the target molecule at the binding site of the other aptamer. To acquire a functional aptamer having an allosteric effect; to acquire a functional aptamer that changes the binding strength with a target molecule in response to the molecular environment in the solution such as ion concentration, pH, and the presence or absence of coexisting solute. Comprehensive analysis of the relationship between specific bases of RNA aptamer candidates and their contribution to recognition of target molecules; Creation of artificial RNA aptamers with unnatural base structures; Specific bases for interactions between proteins and metabolites and RNA Comprehensive analysis of the contribution of RNA bases; it is possible to obtain RNA sequences that interact with target molecules (proteins, etc.) from intracellular base sequences.

[2.RNAアプタマーのスクリーニングキット]
本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットは、上述のRNAアプタマーのスクリーニング方法を実施するためのキットである。したがって、本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットに含まれる、又は含まれてよいアイテムの構成、使用方法、作用、機能、その他の事項については、上述の「1.RNAアプタマーのスクリーニング方法」で記載した通りである。
[2. RNA aptamer screening kit]
The RNA aptamer screening kit of the present invention is a kit for carrying out the above-mentioned RNA aptamer screening method. Therefore, the composition, usage, action, function, and other matters of the items included in or may be included in the RNA aptamer screening kit of the present invention are described in the above-mentioned "1. RNA aptamer screening method". It's a street.

図7に示すように、本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットは、アイテムとして、プライマー(P)と鋳型DNA断片とを含む。鋳型DNA断片としては、上述の一本鎖DNA(つまり、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列と、捕捉用配列X’とを含む一本鎖DNA)であってもよいし、当該一本鎖DNAの相補鎖DNA(一本鎖)であってもよいし、それら一本鎖DNA及び相補鎖DNAで構成される二本鎖DNAであってもよい。鋳型DNA断片は、プロモータ配列の相補配列及び捕捉用配列が、プライマー(P)の配列に対応するようにあらかじめ設計されている一方、ユーザが設計したRNAアプタマー候補に応じたカスタマイズが可能である。ユーザは、任意のRNAアプタマー候補を複数種設計し、適当な固相担体及び単分子PCR法に必要な試薬等を用意することで、設計したRNAアプタマー候補の鋳型配列を有するDNAが一本鎖DNA断片の5’末端に結合した固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を構築することができる。 As shown in FIG. 7, the screening kit for RNA aptamers of the present invention contains a primer (P) and a template DNA fragment as items. The template DNA fragment may be the above-mentioned single-stranded DNA (that is, single-stranded DNA containing a complementary sequence of the promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity and a capture sequence X'). It may be a complementary strand DNA (single strand) of a single-stranded DNA, or a double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA. The template DNA fragment can be customized according to the RNA aptamer candidate designed by the user, while the complementary sequence and the capture sequence of the promoter sequence are pre-designed to correspond to the sequence of the primer (P). The user designs a plurality of arbitrary RNA aptamer candidates, and prepares an appropriate solid-phase carrier and reagents necessary for the single-molecule PCR method, so that the DNA having the designed RNA aptamer candidate template sequence is single-stranded. An immobilized single-stranded DNA library (L0) bound to the 5'end of a DNA fragment can be constructed.

ユーザのカスタマイズにより構築される固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)は、プライマー(P)を用い、上述の「1.RNAアプタマーのスクリーニング方法」で述べた工程を経ることで、効率よくRNAアプタマー候補を絞り込むことができる。 The immobilized single-stranded DNA library (L0) constructed by user customization uses a primer (P) and efficiently undergoes the steps described in the above-mentioned "1. RNA aptamer screening method" to efficiently perform RNA aptamers. Candidates can be narrowed down.

なお、本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットにおいては、他のアイテムとして、本発明のRNAアプタマーのスクリーニング方法を実施するためのいかなる材料、試薬等を含んでもよい。他のアイテムとしては、例えば、固相担体;単分子PCR用の、プライマー、緩衝液、DNAポリメラーゼ、基質デオキシリボヌクレオチド;プライマー伸長反応用の、緩衝液、DNAポリメラーゼ、基質デオキシリボヌクレオチド;転写反応用の、緩衝液、RNAポリメラーゼ、基質リボヌクレオチド、エチレングリコール;標的物質、標的物質にシグナル基(一例として蛍光基)を付与するためのシグナル試薬(一例として蛍光試薬)等が挙げられる。これらの他のアイテムは、単独または2以上の組み合わせでキットに含まれてよい。 In the RNA aptamer screening kit of the present invention, any material, reagent, or the like for carrying out the method for screening the RNA aptamer of the present invention may be included as another item. Other items include, for example, solid phase carriers; primers, buffers, DNA polymerases, substrate deoxyribonucleotides for single molecule PCR; buffers, DNA polymerases, substrate deoxyribonucleotides for primer extension reactions; , Buffer solution, RNA polymerase, substrate ribonucleotide, ethylene glycol; target substance, signal reagent (for example, fluorescent reagent) for imparting a signal group (for example, fluorescent group) to the target substance and the like. These other items may be included in the kit alone or in combination of two or more.

本発明のRNAアプタマーのスクリーニングキットに含まれる各アイテムは、それぞれの物性等に応じ、活性及び/又は保存性等を考慮し、液状態様、粉末態様、凍結態様等の態様で提供される。さらに、それぞれのアイテムは、それぞれの物性等に応じ、活性及び/又は保存性等を考慮し、適宜、遮光、脱気、密封処理等が施された態様で包装されていてよい。 Each item included in the screening kit for RNA aptamer of the present invention is provided in a liquid mode, a powder mode, a frozen mode, etc., in consideration of activity and / or storage stability, etc., according to their respective physical properties and the like. Further, each item may be packaged in a mode in which light-shielding, deaeration, sealing treatment and the like are appropriately performed in consideration of activity and / or storage stability, etc., according to each physical property and the like.

RNAアプタマーのスクリーニングキットには、上記のRNAアプタマーのスクリーニング方法の内容を示すプロトコル情報をさらに含んでよい。当該情報は、プロトコルを掲載した印刷物であってもよいし、プロトコルがインターネット等で閲覧または取得可能となるように、ウェブ上の閲覧または取得場所についての情報を掲載した印刷物であってもよい。 The RNA aptamer screening kit may further include protocol information indicating the content of the above RNA aptamer screening method. The information may be a printed matter on which the protocol is posted, or may be a printed matter on which information on the place of browsing or acquisition on the Web is posted so that the protocol can be browsed or obtained on the Internet or the like.

[3.RNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ]
本発明のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリは、上述のRNAアプタマーのスクリーニング方法に有用なライブラリである。具体的には、上述の「1.RNAアプタマーのスクリーニング方法」の工程(B)に供される固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)、及び、工程(C)に供される固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)が挙げられる。それぞれのイブラリの構成、使用方法、作用、機能、その他の事項については、上述の「1.RNAアプタマーのスクリーニング方法」で記載した通りである。
[3. RNA aptamer screening library]
The library for screening RNA aptamers of the present invention is a library useful for the above-mentioned method for screening RNA aptamers. Specifically, the immobilized template double-stranded DNA library (LA) used in the step (B) of the above-mentioned "1. RNA aptamer screening method" and the immobilized RNA used in the step (C). / DNA complex library (LB) can be mentioned. The composition, usage, action, function, and other matters of each Ibrali are as described in "1. RNA aptamer screening method" described above.

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.

[概要]
蛍光分子である3’5’-ジフルオロ-4-ヒドロキシベンジリデンイミダゾリノン(DFHBI)、およびその誘導体(DFHBI-1T)に結合するRNAアプタマー(Spinach RNA)を利用し、Spinach RNAにおいて、結晶構造解析から明らかになっているDFHBIの結合領域周辺の塩基を変異させたライブラリを構築し、配列最適化を試みた。ライブラリは、配列の1塩基に変異を導入しバリエーション展開したもの(実施例1)及び7塩基に変異を導入しバリエーション展開したもの(実施例2、実施例3)とを構築した。配列にバリエーションを含む鋳型二重鎖DNA断片を作製し、エマルジョンPCRにより微小担体に固定化して固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を作製した(工程(A1))後に、一本鎖となっているDNAから二本鎖の鋳型DNAを合成して固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を作製した(工程(A))。
[overview]
Using the RNA aptamer (Spinach RNA) that binds to the fluorescent molecule 3'5'-difluoro-4-hydroxybenzylideneimidazolinone (DFHBI) and its derivative (DFHBI-1T), from crystal structure analysis in Spinach RNA. We constructed a library in which the bases around the DFHBI binding region that had been clarified were mutated, and attempted sequence optimization. The library was constructed by introducing a mutation into one base of the sequence and expanding the variation (Example 1) and by introducing a mutation into seven bases and expanding the variation (Example 2, Example 3). A template double-stranded DNA fragment containing variations in the sequence was prepared, immobilized on a microcarrier by emulsion PCR to prepare an immobilized single-stranded DNA library (L0) (step (A1)), and then became single-stranded. A double-stranded template DNA was synthesized from the DNA to prepare an immobilized template double-stranded DNA library (LA) (step (A)).

その後、DFHBI-1Tを含む転写溶液を、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)に添加し、転写反応をさせつつ変異を含むSpinach RNAを微小担体に固定化して固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を得た(工程(B))。転写反応を停止させ、微小担体を含む反応溶液をセルソータで解析しつつ、DFHBI-1Tの蛍光シグナルを示す微小担体を選別(ソーティング)することで回収した(工程(C))。回収した微小担体の数が多い場合は、微小担体を再度精製した後に、微小担体に固定化されている鋳型DNAの配列を次世代型配列解析装置で直接解析した。回収した微小担体が少数であった場合は、回収したDNAを一度PCRで増幅し、次世代型配列解析装置の常法に従いどのような配列が回収されているのかを解析した。 Then, a transcription solution containing DFHBI-1T is added to the immobilized template double-stranded DNA library (LA), and the Spinach RNA containing the mutation is immobilized on a microcarrier while undergoing a transcription reaction to immobilize the immobilized RNA / DNA complex. A library (LB) was obtained (step (B)). The transcription reaction was stopped, and the reaction solution containing the microcarriers was analyzed with a cell sorter, and the microcarriers showing the fluorescent signal of DFHBI-1T were sorted (sorted) and recovered (step (C)). When the number of recovered microcarriers was large, the microcarriers were purified again, and then the sequence of the template DNA immobilized on the microcarriers was directly analyzed by a next-generation sequence analyzer. When the number of recovered microcarriers was small, the recovered DNA was once amplified by PCR, and what kind of sequence was recovered was analyzed according to the conventional method of the next-generation sequence analyzer.

[実施例1:DFHBI-1Tと相互作用する部位への一塩基変異導入体からのアプタマー候補のスクリーニングと直接配列解析]
本実施例で設計した鋳型二重鎖DNA断片の作成方法、及び固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)から固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を調製する工程(工程(A))において使用したプライマー(P)の配列を図8に示す。図8では、エマルジョンPCRに必要な塩基配列領域を破線(塩基の表記は省略)で記し、プロモーター配列、捕捉用配列X’、バリエーションを展開したSpinach RNAの具体的な塩基配列(斜字体で表記)をそれぞれ記す。鋳型二重鎖DNA断片は、化学合成で作製した部分的に相補配列を有する2本のDNAを用いて、互いにDNAを伸長させる反応(プライマー伸長反応)を行う事で作製した。プライマー伸長反応では、DNAを伸長させる酵素としてTOYOBO社のKOD-Plus-Ver.2を用いた。
[Example 1: Screening and direct sequence analysis of aptamer candidates from single nucleotide polymorphism introducers to sites that interact with DFHBI-1T]
In the method for preparing the template double-stranded DNA fragment designed in this example and the step (step (A)) of preparing the immobilized template double-stranded DNA library (LA) from the immobilized single-stranded DNA library (L0). The sequence of the primer (P) used is shown in FIG. In FIG. 8, the base sequence region required for emulsion PCR is indicated by a broken line (the notation of the base is omitted), and the promoter sequence, the capture sequence X', and the specific base sequence of the Spinach RNA with the expanded variations (expressed in italics). ) Are described respectively. The template double-stranded DNA fragment was prepared by subjecting two DNAs having partially complementary sequences prepared by chemical synthesis to each other to extend the DNA (primer extension reaction). In the primer extension reaction, KOD-Plus-Ver. Of TOYOBO Co., Ltd. was used as an enzyme for extending DNA. 2 was used.

本実施例では、Spinach RNAの結晶構造解析から明らかにされている、DFHBIと直接的に相互作用する塩基1箇所をランダムに変異させた鋳型二重鎖DNA断片を設計した。この場合、図8中Nで表した箇所においてA、C、G、Tの4種類の配列バリエーションが存在する。作製した鋳型二重鎖DNAを基に上述のエマルジョンPCRの操作を行い、一本鎖DNAが固定化された微小担体(固定化一本鎖DNAライブラリ(L0))を作製した(工程(A1))。エマルジョンPCRおよびその後の微小担体の精製と一本鎖化には、Thermo Fisher Scientific社のIon OneTouchTM 2 SystemおよびIon PGMTM Hi-QTMView OT2 Kitを使用した。精製された固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)にプライマー(P)と共にDNAポリメラーゼを加えてプライマー伸長反応を行い、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を作製した(工程(A))。工程(A)におけるプライマー伸長反応では、プライマー(P)82.5pmolと固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)100万~300万個を混合し、TOYOBO社のKOD-Plus-Ver.2を用いて56℃で30秒間の伸長反応を1サイクルのみ行った。 In this example, a template double-stranded DNA fragment in which one base that directly interacts with DFHBI is randomly mutated, which has been clarified from the crystal structure analysis of Spinach RNA, was designed. In this case, there are four types of sequence variations A, C, G, and T at the location represented by N in FIG. Based on the prepared template double-stranded DNA, the above-mentioned emulsion PCR operation was performed to prepare a microcarrier (immobilized single-stranded DNA library (L0)) on which the single-stranded DNA was immobilized (step (A1)). ). For emulsion PCR and subsequent purification and single chaining of microcarriers, Thermo Fisher Scientific's Ion OneTouch TM 2 System and Ion PGM TM Hi-Q TM View OT2 Kit were used. A DNA polymerase was added to the purified immobilized single-stranded DNA library (L0) together with a primer (P) to carry out a primer extension reaction to prepare an immobilized template double-stranded DNA library (LA) (step (A)). .. In the primer extension reaction in the step (A), 82.5 pmol of the primer (P) and 1 to 3 million immobilized single-stranded DNA libraries (L0) were mixed, and TOYOBO's KOD-Plus-Ver. No. 2 was used to perform an extension reaction at 56 ° C. for 30 seconds for only one cycle.

その後、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を遠心分離により精製し、転写反応溶液(40mMトリス塩酸(pH8)、30mML-グルタミン酸カリウム、8mM塩化マグネシウム、5mMDTT、2mMスペルミジン、0.01%Tween20)とRNAポリメラーゼを加えることでRNAを転写し、転写されたRNAが固定化された微小担体(固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB))を作製した(工程(B))。工程(B)では、TAKARA社のT7 RNAポリメラーゼを用い、一般的な転写反応条件よりも低い濃度の基質リボヌクレオチド(40μM)を添加して転写反応を行い、転写反応溶液にはDFHBI-1T(5μM)を含ませた。25℃で10分転写反応を行い、競合DNA(T7プロモーター配列を有する二重鎖DNA)を添加して転写反応を停止させた後に、セルソータ(BD Biosciences社製BD FACSAriaTM II)により蛍光シグナルの解析とRNA/DNA複合体ライブラリ(LB)の分取を行った(工程(C))。 Then, the immobilized template double-stranded DNA library (LA) was purified by centrifugation, and the transcription reaction solution (40 mM Tris-hydrogenase (pH 8), 30 mM L-potassium glutamate, 8 mM magnesium chloride, 5 mM DTT, 2 mM spermidin, 0.01% Tween 20) was purified. ) And RNA polymerase were added to transcribe RNA, and a microcarrier (immobilized RNA / DNA complex library (LB)) on which the transcribed RNA was immobilized was prepared (step (B)). In step (B), T7 RNA polymerase manufactured by TAKARA is used, and a transcription reaction is carried out by adding a substrate ribonucleotide (40 μM) having a concentration lower than that of general transcription reaction conditions. 5 μM) was included. A transcription reaction was carried out at 25 ° C. for 10 minutes, and after adding competing DNA (double-stranded DNA having a T7 promoter sequence) to stop the transcription reaction, a fluorescent signal was transmitted by a cell sorter (BD FACSAria TM II manufactured by BD Biosciences). Analysis and fractionation of RNA / DNA complex library (LB) were performed (step (C)).

工程(C)で、セルソータにより、488 nmの励起レーザー、515-545 nmのバンドパスフィルターで微小担体が示す蛍光シグナルを解析したところ、蛍光シグナルの強度が異なる複数のピークが確認された(図9(a1))。蛍光強度が最も強いピーク領域(P3領域(存在比10%程度))、及びP3領域の1/10程度の蛍光強度を示すピーク領域(P4領域(存在比30%程度))を指定し、それぞれ約30万個程度の微小担体を分取した。得られた微小担体を、プライマー(P)に修飾されているビオチンを利用し、Thermo Fisher Scientific社のIon OneTouchTM ESを用いて再精製し、分取操作を行う前の微小担体と共に、次世代型のDNA配列解析装置(Ion PGMTM System: Thermo Fisher Scientific)を用いて直接配列解析した。 In step (C), when the fluorescence signal exhibited by the microcarrier was analyzed by a cell sorter with an excitation laser of 488 nm and a bandpass filter of 515-545 nm, multiple peaks with different fluorescence signal intensities were confirmed (Fig.). 9 (a1)). A peak region with the strongest fluorescence intensity (P3 region (abundance ratio of about 10%)) and a peak region showing fluorescence intensity of about 1/10 of the P3 region (P4 region (abundance ratio of about 30%)) are designated and respectively. About 300,000 microcarriers were separated. The obtained microcarriers are repurified using Biotin modified with a primer (P) and using Ion OneTouch TM ES of Thermo Fisher Scientific Co., Ltd., and together with the microcarriers before the preparative operation, the next generation. Direct sequence analysis was performed using a type DNA sequence analyzer (Ion PGM TM System: Thermo Fisher Scientific).

P3領域、P4領域から分取した微小担体に固定化されている配列をそれぞれ約1万~2.5万配列解析した結果、分取前の微小担体では、図8中Nで表した箇所においてA、C、G、T(U)を有する配列の割合が、A:C:G:T(U)=36.57:26.68:16.14:20.62であった(図9(a2))のに対し、P3領域に存在していた微小担体の当該配列の割合は、A:C:G:T(U)=0.10:0.09:99.63:0.18(図9(b2))であり、P4領域に存在していた微小担体の当該配列の割合は、A:C:G:T(U)=96.62:1.74:0.12:1.52(図9(b1))であった。オリジナルのSpinach RNAにおける変異部位の配列はGであり、蛍光シグナル強度が強かったP3領域では、元々のSpinach RNAと同じGの配列が99.63%にまで濃縮された。また、弱い蛍光シグナルを示したP4領域においては、Aの配列が96.62%にまで濃縮されており、配列の違いによる蛍光シグナル強度の変化を基に明確にRNAアプタマーの選別を行う事ができた。 As a result of sequence analysis of about 10,000 to 25,000 sequences immobilized on the microcarriers fractionated from the P3 region and the P4 region, the microcarriers before the fractionation were found at the locations represented by N in FIG. The proportion of sequences having A, C, G, T (U) was A: C: G: T (U) = 36.57: 26.68: 16.14: 20.62 (FIG. 9 (FIG. 9). The ratio of the sequence of the microcarriers present in the P3 region to a2)) is A: C: G: T (U) = 0.10: 0.09: 99.63: 0.18 ( FIG. 9 (b2)) shows that the ratio of the sequence of the microcarriers present in the P4 region is A: C: G: T (U) = 96.62: 1.74: 0.12: 1. It was 52 (FIG. 9 (b1)). The sequence of the mutation site in the original Spinach RNA was G, and in the P3 region where the fluorescence signal intensity was strong, the same G sequence as the original Spinach RNA was concentrated to 99.63%. Further, in the P4 region showing a weak fluorescence signal, the sequence of A is concentrated to 96.62%, and it is possible to clearly select RNA aptamers based on the change in fluorescence signal intensity due to the difference in sequence. did it.

[実施例2:7塩基の変異を有する配列バリエーションからのアプタマー候補のスクリーニングと配列解析]
本実施例で設計した鋳型二重鎖DNA断片の作成方法、及び固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)から固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を調製する工程(工程(A))において使用したプライマー(P)の配列を図10に示す。図10では、エマルジョンPCRに必要な塩基配列領域を破線(塩基の表記は省略)で記し、プロモーター配列、捕捉用配列X’、バリエーションを展開したSpinach RNAの配列(斜字体で表記)をそれぞれ記す。鋳型二重鎖DNA断片は、実施例1と同様にプライマー伸長反応を行う事で作製した。
[Example 2: Screening and sequence analysis of aptamer candidates from sequence variations having a mutation of 7 bases]
In the method for preparing the template double-stranded DNA fragment designed in this example and the step (step (A)) of preparing the immobilized template double-stranded DNA library (LA) from the immobilized single-stranded DNA library (L0). The sequence of the primer (P) used is shown in FIG. In FIG. 10, the base sequence region required for emulsion PCR is indicated by a broken line (the notation of the base is omitted), and the promoter sequence, the capture sequence X', and the sequence of Spinach RNA with expanded variations (indicated in italics) are shown. .. The template double-stranded DNA fragment was prepared by performing a primer extension reaction in the same manner as in Example 1.

Spinach RNAにおけるDFHBIが結合する領域周辺の7箇所(7塩基)にランダムな変異を導入した鋳型二重鎖DNA断片を設計した。この場合、図10中Nで表した箇所において47=16,384種類の配列バリエーションが存在する。実施例1と同様にして、転写されたRNAが固定化された微小担体(固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB))を作製し、セルソータによる解析を行った。その結果、ほとんどの担体は蛍光シグナルを示さなかった(図11(a))ものの、全体の0.01%を下回る程度の極少数の担体、具体的には45,861個の担体を解析したうちの3個の担体が、実施例1で確認されたのと同程度の強い蛍光シグナルを示した(図11(b)のP5で示した領域)。 We designed a template double-stranded DNA fragment in which random mutations were introduced at 7 sites (7 bases) around the region where DFHBI binds in Spinach RNA. In this case, there are 47 = 16,384 types of sequence variations at the locations represented by N in FIG. In the same manner as in Example 1, a microcarrier (immobilized RNA / DNA complex library (LB)) on which the transcribed RNA was immobilized was prepared and analyzed by a cell sorter. As a result, although most of the carriers did not show a fluorescent signal (FIG. 11 (a)), a very small number of carriers, less than 0.01% of the total, specifically 45,861 carriers were analyzed. Three of the carriers showed the same strong fluorescence signal as confirmed in Example 1 (region shown in P5 of FIG. 11 (b)).

百万個以上の微小担体をセルソーターに流し、そのうちP5領域に含まれる62個の微小担体を回収した。得られた微小担体に熱(95℃、15分間)をかけることでDNAを溶出し、PCRで増幅させた後に、再度次世代型のDNA配列解析装置を用いて配列解析を行った。その結果、元々のSpinach RNAと同じ配列を含む配列番号1(No.1)~配列番号8(No.8)の8種類の配列が濃縮されてきていることが確認された(図12(a))。8種類の配列のうち、配列番号8以外の7種類の配列では、変異を導入した7箇所のうち4箇所の配列が全く同じ配列であった(図12(b)の一重下線を付した配列)。また、残り3箇所の変異箇所のうち、元々のSpinach RNAが塩基対を形成している領域に変異を加えた2箇所では、G-Cの塩基対、もしくはA-Tの塩基対を組むように配列が保存されていた(図12(b)の二重下線を付した配列)。 One million or more microcarriers were flushed through the cell sorter, of which 62 microcarriers contained in the P5 region were recovered. DNA was eluted by applying heat (95 ° C., 15 minutes) to the obtained microcarrier, amplified by PCR, and then sequence analysis was performed again using a next-generation DNA sequence analyzer. As a result, it was confirmed that eight kinds of sequences of SEQ ID NO: 1 (No. 1) to SEQ ID NO: 8 (No. 8) containing the same sequence as the original Spinach RNA have been concentrated (FIG. 12 (a). )). Of the 8 types of sequences, in the 7 types of sequences other than SEQ ID NO: 8, the sequences at 4 of the 7 sites into which the mutation was introduced were exactly the same sequence (single underlined sequence in FIG. 12 (b)). ). In addition, of the remaining three mutation sites, at two sites where mutations are added to the region where the original Spinach RNA forms a base pair, a GC base pair or an AT base pair should be formed. The sequence was preserved (double underlined sequence in FIG. 12 (b)).

濃縮されてきた8種類のRNAアプタマー候補を生体外で転写してDFHBI-1Tとの結合を確認した。反応溶液(40mMトリス塩酸(pH8)、30mML-グルタミン酸カリウム、8mM塩化マグネシウム、5mMDTT、2mMスペルミジン、0.01%Tween20)中で20nMのDFHBI-1Tと4μMのRNAを混合して蛍光シグナル(励起波長470nm、蛍光波長505nm)を測定した結果、配列に共通性が見られなかった配列番号8を除く7つの配列全てで、RNAとDFHBI-1Tとの結合に伴う蛍光シグナルの上昇が確認された(図13)。微小担体の分取(選別)を行う前の固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)の配列を解析し、選別前後における各配列の出現率を比較したところ、DHFIBI-1Tとの結合による蛍光シグナル上昇を示した上記7種類の配列については、2千倍から2万5千倍の濃縮効率を示すことが確認された(図12(b))。 Eight concentrated RNA aptamer candidates were transcribed in vitro to confirm binding to DFHBI-1T. Fluorescence signal (excitation wavelength) by mixing 20 nM DFHBI-1T and 4 μM RNA in a reaction solution (40 mM Tris hydrochloric acid (pH 8), 30 mM L-potassium glutamate, 8 mM magnesium chloride, 5 mM DTT, 2 mM spermidin, 0.01% Tween 20). As a result of measuring 470 nm (fluorescence wavelength 505 nm), an increase in the fluorescence signal associated with the binding between RNA and DFHBI-1T was confirmed in all seven sequences except SEQ ID NO: 8, which had no commonality in the sequences (s). FIG. 13). When the sequences of the immobilized template double-stranded DNA library (LA) before sorting (sorting) the microcarriers were analyzed and the appearance rates of each sequence before and after sorting were compared, fluorescence due to binding to DHFIBI-1T was compared. It was confirmed that the above 7 types of sequences showing an increased signal showed a concentration efficiency of 2,000 to 25,000 times (FIG. 12 (b)).

[実施例3:溶液環境に応答するアプタマー候補のスクリーニング]
本発明では、鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)に対して異なる溶液条件で転写反応を行う、もしくは通常の転写反応で固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を作製した後に微小担体を遠心分離しつつ溶液を交換することで、様々な溶液条件で標的分子との結合を指標にアプタマーを選別することができる。そこで、実施例2で用いた16,384種類の配列バリエーションを有する鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を用いて、溶液環境の違いで異なるアプタマーが選別されてくるか否かを検討した。具体的には、鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を転写反応(工程(B))に供する際に、転写反応溶液に30wt%のエチレングリコールを添加したことを除いて、実施例2と同様の工程(C)を行った。
[Example 3: Screening of aptamer candidates that respond to the solution environment]
In the present invention, a transcription reaction is carried out on a template double-stranded DNA library (LA) under different solution conditions, or an immobilized RNA / DNA complex library (LB) is prepared by a normal transcription reaction, and then the microcarrier is centrifuged. By exchanging solutions while separating, aptamers can be selected based on the binding to target molecules under various solution conditions. Therefore, using the template double-stranded DNA library (LA) having 16,384 types of sequence variations used in Example 2, it was examined whether or not different aptamers could be selected depending on the solution environment. Specifically, the same as in Example 2 except that 30 wt% ethylene glycol was added to the transcription reaction solution when the template double chain DNA library (LA) was subjected to the transcription reaction (step (B)). Step (C) was performed.

エチレングリコールが多量に存在する溶液環境では、核酸分子の標準構造である二重鎖構造が不安定化する反面、フーグスティーン塩基対などを含む非標準的な構造が安定化される傾向にあることが知られている。そのため、DFHBI-1Tに対する結合親和性も各配列バリエーションによって変化すると考えられる。転写反応後の固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を、実施例2と同様にセルソータで解析したところ、ほとんどの担体は蛍光シグナルを示さなかった(図14(a))ものの、全体の0.01%を下回る程度の極少数の担体、具体的には45,832個の担体を解析したうちの4個の担体が、実施例2で確認されたのと同じP5領域に存在した(図14(b))。そのうちP5領域に含まれる75個の微小担体を回収した。 In a solution environment in which a large amount of ethylene glycol is present, the double chain structure, which is the standard structure of nucleic acid molecules, tends to be destabilized, while the non-standard structure including Hoogsteen base pairs tends to be stabilized. It is known. Therefore, it is considered that the binding affinity for DFHBI-1T also changes depending on each sequence variation. When the immobilized RNA / DNA complex library (LB) after the transcription reaction was analyzed with a cell sorter in the same manner as in Example 2, most of the carriers showed no fluorescent signal (FIG. 14 (a)), but the whole. A very small number of carriers of less than 0.01%, specifically 4 of the 45,832 carriers analyzed, were present in the same P5 region as confirmed in Example 2 (. FIG. 14 (b). Of these, 75 microcarriers contained in the P5 region were recovered.

実施例2と同様に配列解析を行った結果、30wt%のエチレングリコールを添加した溶液条件でのみ選別されてきた配列が2種類(配列番号9(No.9)及び配列番号10(No.10))存在していた(図15(a))。これら2種類のRNAについて実施例2と同様に生体外でRNAを転写して精製し、30wt%のエチレングリコールの有無によるDFHBI-1Tとの結合親和性を評価した。反応溶液(40mMトリス塩酸(pH8)、30mML-グルタミン酸カリウム、8mM塩化マグネシウム、5mMDTT、2mMスペルミジン、0.01%Tween20)中で20nMのDFHBI-1Tと4μMのRNAを混合して蛍光シグナル(励起波長470nm、蛍光波長505nm)を測定した。その結果、2種類の配列どちらにおいても、30wt%のエチレングリコールの存在下で蛍光シグナルが上昇することが確認された(図15(b))。一方で、元々のSpinach RNAでは30wt%のエチレングリコール存在下で蛍光シグナルが減少した。つまり、本発明による手法を用いて、溶液環境の異なる2つの条件で選択されてきた配列を比較することで、特定の溶液環境に応答して標的分子との結合親和性を変化させるアプタマーをスクリーニング可能であることが示された。 As a result of sequence analysis in the same manner as in Example 2, two types of sequences (SEQ ID NO: 9 (No. 9) and SEQ ID NO: 10 (No. 10)) were selected only under the solution condition to which 30 wt% ethylene glycol was added. )) Existed (FIG. 15 (a)). RNA was transcribed and purified in vitro in the same manner as in Example 2 for these two types of RNA, and the binding affinity with DFHBI-1T was evaluated in the presence or absence of 30 wt% ethylene glycol. Fluorescence signal (excitation wavelength) by mixing 20 nM DFHBI-1T and 4 μM RNA in a reaction solution (40 mM Tris-hydrochloric acid (pH 8), 30 mM L-potassium glutamate, 8 mM magnesium chloride, 5 mM DTT, 2 mM spermidin, 0.01% Tween 20). 470 nm, fluorescence wavelength 505 nm) was measured. As a result, it was confirmed that the fluorescence signal increased in the presence of 30 wt% ethylene glycol in both of the two sequences (FIG. 15 (b)). On the other hand, in the original Spinach RNA, the fluorescence signal decreased in the presence of 30 wt% ethylene glycol. That is, by using the method according to the present invention, aptamers that change the binding affinity with a target molecule in response to a specific solution environment are screened by comparing sequences selected under two conditions having different solution environments. It was shown to be possible.

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。 Preferred embodiments of the present invention are as described above, but the present invention is not limited thereto, and various embodiments that do not deviate from the gist of the present invention are made elsewhere.

配列番号1~10は、RNAアプタマー候補の配列に対応するDNA配列である。 SEQ ID NOs: 1 to 10 are DNA sequences corresponding to the sequences of RNA aptamer candidates.

Claims (14)

下記(A)工程から(C)工程を含む、RNAアプタマーのスクリーニング方法:
(A)RNAアプタマー候補の鋳型配列を含むタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含む固定化鋳型二重鎖DNAライブラリであって;前記タグ付鋳型二本鎖DNAが、一方端から他方端へ向かって、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列、捕捉用配列、及び前記RNAアプタマー候補の鋳型配列を含む一本鎖DNAと、その相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAと、前記相補鎖DNAの前記一方端に結合した、リンカー及び前記捕捉用配列を含む捕捉用タグ(Pt)とを含み、前記他方端で固相担体に固定されており;且つ、前記タグ付鋳型二本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている、固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を準備する工程と、
(B)前記鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を転写反応に供し、前記捕捉用配列の相補配列が付加された前記RNAアプタマー候補を合成するとともに前記RNAアプタマー候補を前記捕捉用タグ(Pt)に捕捉させることによって、固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を調製する工程と、
(C)前記固定化RNA/DNA複合体ライブラリ(LB)を標的物質と接触させ、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された前記微小表面を選別する工程。
RNA aptamer screening method including the following steps (A) to (C):
(A) An immobilized template double-stranded DNA library containing a plurality of tagged double-stranded DNA clones containing a template sequence of an RNA aptamer candidate according to the template sequence of the RNA aptamer candidate; the tagged. The template double-stranded DNA contains a complementary sequence of a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence, and a template sequence of the RNA aptamer candidate from one end to the other, and a single-stranded DNA thereof. A double-stranded DNA composed of complementary strand DNA and a capture tag (Pt) containing a linker and the capture sequence attached to the one end of the complementary strand DNA, and a solid phase at the other end. Prepare an immobilized template double-stranded DNA library (LA) immobilized on a carrier; and immobilized on a specific microsurface of the solid phase carrier for each clone of the tagged template double-stranded DNA. And the process to do
(B) The template double-stranded DNA library (LA) is subjected to a transcription reaction to synthesize the RNA aptamer candidate to which the complementary sequence of the capture sequence is added, and the RNA aptamer candidate is attached to the capture tag (Pt). To prepare an immobilized RNA / DNA complex library (LB) by capturing it in
(C) The immobilized RNA / DNA complex library (LB) is brought into contact with the target substance, and the microsurface on which the clone of the RNA / DNA complex having the RNA aptamer candidate bound to the target substance is immobilized. The process of sorting.
前記(A)工程が、以下の工程を含む、請求項1に記載の方法:
(A1)前記一本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含むDNAライブラリであって、前記一本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を準備する工程、及び
(A2)前記固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を、前記捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグ(Pt)と前記プロモータ配列とを含むプライマー(P)を用いたプライマー伸長反応に供し、前記固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程。
The method according to claim 1, wherein the step (A) includes the following steps:
(A1) A DNA library containing a plurality of clones of the single-stranded DNA according to the template sequence of the candidate RNA aptamer, and each clone of the single-stranded DNA is placed on a specific microsurface of the solid phase carrier. A step of preparing an immobilized immobilized single-stranded DNA library (L0), and (A2) a capture tag (Pt) having the capture sequence and a linker for the immobilized single-stranded DNA library (L0). ) And a primer extension reaction using a primer (P) containing the promoter sequence to obtain the immobilized template double-stranded DNA library (LA).
前記(A1)工程において、前記一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、前記一本鎖DNAと前記相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAを、前記固相担体の存在下で、プライマーを用いた単分子PCRに供することによって、前記固定化一本鎖DNAライブラリ(L0)を得る、請求項2に記載の方法。 In the step (A1), the single-stranded DNA, its complementary strand DNA, or the double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA is subjected to the presence of the solid phase carrier. The method according to claim 2, wherein the immobilized single-stranded DNA library (L0) is obtained by subjecting it to single molecule PCR using a primer. 前記(A)工程が、以下の工程を含む、請求項1に記載の方法:
(A11)前記一本鎖DNA、その相補鎖DNA、又は、前記一本鎖DNAと前記相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAを、前記固相担体の存在下で、前記捕捉用配列及びリンカーを有する捕捉用タグ(Pt)と前記プロモータ配列とを含むプライマー(P)を用いた単分子PCRに供し、前記固定化鋳型二重鎖DNAライブラリ(LA)を得る工程。
The method according to claim 1, wherein the step (A) includes the following steps:
(A11) The capture sequence of the single-stranded DNA, its complementary strand DNA, or the double-stranded DNA composed of the single-stranded DNA and the complementary strand DNA in the presence of the solid phase carrier. And a step of subjecting to single molecule PCR using a primer (P) containing a capture tag (Pt) having a linker and the promoter sequence to obtain the immobilized template double-stranded DNA library (LA).
前記固相担体が微粒子担体であり、前記微小表面が前記微粒子担体の表面であり、且つ、前記(C)工程において、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微粒子担体の分取を行う、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 A clone of an RNA / DNA complex having the RNA aptamer candidate bound to the target substance in the step (C), in which the solid phase carrier is a fine particle carrier and the fine surface is the surface of the fine particle carrier. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine particle carrier on which the substance is immobilized is separated. 前記(C)工程における分取をセルソータによって行う、請求項5に記載の方法。 The method according to claim 5, wherein the sorting in the step (C) is performed by a cell sorter. 前記固相担体が基板担体であり、前記微小表面が前記基板担体の表面上の特定の微小領域であり、且つ、前記(C)工程において、前記標的物質と結合した前記RNAアプタマー候補を有するRNA/DNA複合体のクローンが固定化された微小領域の特定を行う、
請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
An RNA having the RNA aptamer candidate bound to the target substance in the step (C), wherein the solid phase carrier is a substrate carrier, the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier, and the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier. / Identify the microregion where the clone of the DNA complex is immobilized,
The method according to any one of claims 1 to 4.
前記(B)工程の転写反応における一の条件及び前記(C)工程の標的物質との接触における一の条件あたり、前記(A)工程から前記(C)工程を1回のみ行う、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。 Claim 1 in which the steps (A) to (C) are performed only once per one condition in the transfer reaction of the step (B) and one condition in contact with the target substance in the step (C). The method according to any one of 7 to 7. 前記プロモータ配列がT7プロモータ配列である、請求項1~8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the promoter arrangement is a T7 promoter arrangement. 前記リンカーがポリアルキレングリコール鎖である、請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the linker is a polyalkylene glycol chain. RNAアプタマー候補の鋳型配列を含むタグ付鋳型二本鎖DNAのクローンを、前記RNAアプタマー候補の鋳型配列に応じて複数種含むライブラリであって、
前記タグ付鋳型二本鎖DNAが、一方端から他方端へ向かって、RNAポリメラーゼ活性を有する酵素のプロモータ配列の相補配列、捕捉用配列、及びRNAアプタマー候補の鋳型配列を含む一本鎖DNAと、その相補鎖DNAとで構成される二本鎖DNAと、前記相補鎖の前記一方端に結合した、リンカー及び前記捕捉用配列を含む捕捉用タグ(Pt)を含み、前記他方端で固相担体に固定されており、且つ、
前記タグ付鋳型二本鎖DNAのクローンごとに前記固相担体の特定の微小表面に固定化されている、RNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。
A library containing a plurality of clones of tagged double-stranded DNA containing a template sequence of an RNA aptamer candidate according to the template sequence of the RNA aptamer candidate.
The tagged template double-stranded DNA comprises a complementary sequence of a promoter sequence of an enzyme having RNA polymerase activity, a capture sequence, and a template sequence of an RNA aptamer candidate from one end to the other. , A double-stranded DNA composed of the complementary strand DNA, and a capture tag (Pt) containing a linker and the capture sequence attached to the one end of the complementary strand, and a solid phase at the other end. It is fixed to the carrier and
A library for screening RNA aptamers, which is immobilized on a specific microsurface of the solid phase carrier for each clone of the tagged template double-stranded DNA.
前記タグ付鋳型二本鎖DNAから転写された、前記捕捉用配列の相補配列が付加された前記RNAアプタマー候補が、前記捕捉用タグ(Pt)に相補結合することでRNA/DNA複合体を構成している、請求項11に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。 The RNA aptamer candidate to which the complementary sequence of the capture sequence, transcribed from the tagged template double-stranded DNA, is complementarily bound to the capture tag (Pt) to form an RNA / DNA complex. The RNA aptamer screening library according to claim 11 . 前記固相担体が微粒子担体であり、前記微小表面が前記微粒子担体の表面である、請求項11又は12に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。 The library for screening RNA aptamers according to claim 11 or 12 , wherein the solid phase carrier is a fine particle carrier and the fine surface is the surface of the fine particle carrier. 前記固相担体が基板担体であり、前記微小表面が前記基板担体の表面上の特定の微小領域である、請求項11又は12に記載のRNAアプタマーのスクリーニング用ライブラリ。


The library for screening RNA aptamers according to claim 11 or 12 , wherein the solid phase carrier is a substrate carrier and the microsurface is a specific microregion on the surface of the substrate carrier.


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