JP7585843B2 - Oligonucleotide probes, test solutions and detection methods - Google Patents
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Description
本発明は、オリゴヌクレオチドプローブ、検査液および検出方法に関する。 The present invention relates to an oligonucleotide probe, a test solution, and a detection method.
新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の感染有無の検査として、主として遺伝子増幅法(PCR法)が採用されている。国立感染症研究所は、PCR法に基づく病原体検出マニュアル2019-nCoVを公表している(非特許文献1参照)。マニュアルでは、鼻腔拭い液、咽頭拭い液、鼻汁、鼻洗浄液、喀痰、唾液などを検体とし、この検体に対して、RNAの抽出、精製(単離)などの前処理を実施した後に、PCR法を実施することが記載されている。 The PCR method is mainly used to test for infection with the novel coronavirus (SARS-CoV-2). The National Institute of Infectious Diseases has published the PCR-based Pathogen Detection Manual 2019-nCoV (see Non-Patent Document 1). The manual describes how to use samples such as nasal swabs, pharyngeal swabs, nasal discharge, nasal wash, sputum, and saliva, and how to carry out pretreatment such as RNA extraction and purification (isolation) before carrying out the PCR method.
そのPCR法の一つとして、加水分解プローブとしてTaqManプローブ(登録商標)を用いたリアルタイムPCR法(加水分解プローブ法)が記載されている。加水分解プローブ法は、PCR法によって増幅される核酸量を、増幅時に加水分解されるプローブから発する蛍光強度から検出する。増幅される核酸量をリアルタイムで検出するため、短時間で核酸の有無の検査結果を判明することができる。 As one of the PCR methods, a real-time PCR method (hydrolysis probe method) using a TaqMan probe (registered trademark) as a hydrolysis probe is described. In the hydrolysis probe method, the amount of nucleic acid amplified by the PCR method is detected from the fluorescence intensity emitted from the probe that is hydrolyzed during amplification. Since the amount of amplified nucleic acid is detected in real time, the test result of the presence or absence of nucleic acid can be determined in a short time.
検体の中でも喀痰および唾液は、鼻腔拭い液、咽頭拭い液、鼻汁、鼻洗浄液などに比べて、粘性が非常に高いため、ピペット操作でそのまま採取して検査を実施することが困難である。検体を緩衝液で希釈した場合であっても、検体は希釈液中で均一分散しないためウイルスを含む検体を均一に採取することが困難である。そのため、マニュアルは、タンパク質を分解して粘性を下げて均一化させるための試薬として、ジチオトレイトール(DTT:dithiothreitol)を緩衝液に添加することを推奨している。 Among specimens, sputum and saliva are extremely viscous compared to nasal swabs, throat swabs, nasal mucus, and nasal washings, making it difficult to collect them directly with a pipette and perform testing. Even if the specimen is diluted with a buffer solution, it is difficult to collect a uniform specimen containing the virus because the specimen does not disperse uniformly in the diluent. For this reason, the manual recommends adding dithiothreitol (DTT) to the buffer solution as a reagent to break down proteins, reduce viscosity, and homogenize the specimen.
ところで、PCR法の前処理の一つであるRNAの精製作業は手間がかかるため、RNAの精製をせずに、PCR法を実施することがある。 However, because the RNA purification process, which is one of the pretreatment steps for PCR, is time-consuming, PCR is sometimes performed without purifying the RNA.
しかしながら、マニュアルの推奨に従い、DTTを検体に添加した場合、RNAを精製せずにPCR法を実施すると、検体中にDTTを含んだ状態でPCR法を実施することになる。そうすると、核酸増幅前であるPCR開始時点から、強い蛍光が観測されてしまい、核酸増幅による蛍光増幅を正確に検知できない不具合が生じる。その結果、目的の核酸、ひいては、目的のウイルスの有無を検出できなくなる。 However, if DTT is added to the sample as recommended in the manual, and PCR is performed without purifying the RNA, the PCR will be performed with DTT contained in the sample. This results in strong fluorescence being observed from the start of PCR, before nucleic acid amplification, which causes a problem in that the fluorescence amplification due to nucleic acid amplification cannot be accurately detected. As a result, it becomes impossible to detect the presence or absence of the target nucleic acid, and ultimately the target virus.
本発明は、チオール還元剤を含有する検体に対して、核酸を検出できるオリゴヌクレオチドプローブ、検査液および検出方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an oligonucleotide probe, a test solution, and a detection method capable of detecting nucleic acids in a sample containing a thiol reducing agent.
本発明の第1の態様は、チオール還元剤を含む検体を検査するためのオリゴヌクレオチドプローブであって、レポーター部およびクエンチャー部を有する。レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上である。クエンチャー部は、レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素である。 The first aspect of the present invention is an oligonucleotide probe for testing a sample containing a thiol reducing agent, which has a reporter portion and a quencher portion. The reporter portion has an excitation spectrum with a peak wavelength of 540 nm or more. The quencher portion is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter portion.
本発明の第2の態様は、検体およびチオール還元剤を含有する検体処理液を用意する工程と、前記検体処理液に対して、オリゴヌクレオチドプローブを用いて加水分解プローブ法を実施する工程とを備える核酸の検出方法である。レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上である。クエンチャー部は、レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素である。 A second aspect of the present invention is a method for detecting nucleic acids comprising the steps of preparing a specimen treatment solution containing a specimen and a thiol reducing agent, and performing a hydrolysis probe method on the specimen treatment solution using an oligonucleotide probe. The peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter part is 540 nm or longer. The quencher part is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter part.
本発明の第1の態様および第2の態様によれば、チオール還元剤が添加された検体に対してPCR法を実施した場合であっても、検体中の核酸を検出することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, even when a PCR method is performed on a sample to which a thiol reducing agent has been added, it is possible to detect nucleic acids in the sample.
1.オリゴヌクレオチドプローブ
本発明の第1の態様のオリゴヌクレオチドプローブ(以下、「本発明のプローブ」とも略する。)は、オリゴヌクレオチド部と、レポーター部と、クエンチャー部とを有する。
1. Oligonucleotide Probe The oligonucleotide probe according to the first aspect of the present invention (hereinafter also referred to as "the probe of the present invention") has an oligonucleotide portion, a reporter portion, and a quencher portion.
オリゴヌクレオチド部は、検出対象である核酸にハイブリタイズするための部分であって、複数のヌクレオチドが直鎖状に重合したポリヌクレオチドである。ヌクレオチドの数は、例えば、5以上、好ましくは、10以上であり、また、例えば、30以下、好ましくは、20以下である。 The oligonucleotide portion is a portion for hybridizing to the nucleic acid to be detected, and is a polynucleotide in which multiple nucleotides are polymerized in a linear chain. The number of nucleotides is, for example, 5 or more, preferably 10 or more, and, for example, 30 or less, preferably 20 or less.
オリゴヌクレオチド部の塩基配列は、ハイブリタイズさせる核酸領域に応じて適宜決定され、公知の塩基配列を採用することができる。 The base sequence of the oligonucleotide portion is determined appropriately depending on the nucleic acid region to be hybridized, and a known base sequence can be used.
例えば、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)を検出するためのプローブである場合、CDC(Centers for Disease control and Prevention)、国立感染症研究所などが公表している塩基配列を用いればよい。具体的には、下記表のような塩基配列が挙げられる。 For example, if the probe is for detecting the new coronavirus (SARS-CoV-2), the base sequences published by the CDC (Centers for Disease Control and Prevention) and the National Institute of Infectious Diseases can be used. Specific examples include the base sequences shown in the table below.
レポーター部は、プローブの加水分解によりクエンチャー部から遊離した際に、蛍光を発することによって、目的の核酸の増幅を検知させるための官能基である。レポーター部は、オリゴヌクレオチド部分の5´末端(または3´末端)に結合されている。 The reporter portion is a functional group that emits fluorescence when released from the quencher portion by hydrolysis of the probe, thereby detecting the amplification of the target nucleic acid. The reporter portion is bound to the 5' end (or 3' end) of the oligonucleotide portion.
レポーター部は、ピーク波長が540nm以上である励起スペクトルを有する蛍光色素である。このような蛍光色素としては、公知の色素が挙げられ、例えば、フナコシ社、モレキュラープローブ社などで市販されている蛍光色素を使用することができる。具体的には、Alexa Fluor 555(555nm,565nm), HiLyte Plus 555(552nm,567nm), DyLight 549(550nm,568nm), HiLyte Fluor 555(553nm,568nm), Cy3(550nm,570nm), DyLight 547(557nm,570nm), Rhodamine(550nm,570nm), TRITC(550nm,570nm), DY-548(558nm,572nm), DY-554(551nm,572nm), DY-555(547nm,572nm), Alexa Fluor 546(556nm,573nm), DY-556(548nm,573nm), NorthernLights 557(557nm,574nm), Oyster 550(555nm,574nm),5-TAMRA(547nm,574nm), DY-547(557nm,574nm), Oyster 556(562nm,575nm), DY-549(560nm,575nm), ATTO 550(554nm,576nm), B-PE(545 nm,578nm), R-PE(566nm,578nm), DY-560(559nm,578nm), TAMRA(555nm,580nm), MFP555(560nm,585nm), Spectrum Orange(559nm,588nm), ATTO 565(563nm,592nm), Cy3.5(581nm,596nm), ROX(X-Rhodamine,Rhodamine Red X)(587nm,599nm), DY-590(580nm,599nm), 5-ROX(573nm,602nm), Spectrum Red(587nm,612nm), Texas Red(596nm,615nm), DyLight 594(593nm,618nm), Alexa Fluor 594(590nm,619nm), HiLyte Fluor TR(591nm,622nm), ATTO 590(594nm,624nm), MFP590(597nm,624nm), DY-610(610nm,630nm), ATTO 610(615nm,634nm), DY-615(621nm,641nm), C-PC(C-Phycocyanin)(616nm,647nm), ATTO 620(619nm,643nm), Phycocyanin(620nm,650nm), ATTO 633(629nm,657nm), DY-630(636nm,657nm), DY-632(637nm,657nm), DY-633(637nm,657nm), MFP631(633nm,658nm), DyLight 633(638nm,658nm), NorthernLights 637(637nm,658nm), DY-631(637nm,658nm), DY-634(635nm,658nm), APC(Allophycocyanin)(650nm,660nm), APC-XL(650nm,662nm), Alexa Fluor 647(650nm,665nm), Cy5(643nm,667nm), Oyster 645(650nm,669nm), DY-635(647nm,671nm), DY-636(645nm,671nm), DY-647(653nm,672nm), DyLight 647(652nm,673nm), HiLyte Fluor 647(653nm,673nm), DyLight 649(646nm,674nm), HiLyte Plus 647(649nm,674nm), Oyster 650(655nm,674nm), DY-648(653nm,674nm), DY-650(653nm,674nm), DY-652(654nm,675nm), DY-649(655nm,676nm), DY-651(656nm,678nm), Oyster 656(662nm,679nm), ATTO 655(663nm,684nm), Cy5.5(675nm,694nm), DY-677(673nm,694nm), DY-678 (674nm,698nm), HiLyte Fluor 680(678nm,699nm), DY-675(674nm,699nm), DY-676(674nm,699nm), IRDye700DX(689nm,700nm), DY-681(691nm,708nm), DY-680(690nm,709nm), DY-682(690nm,709nm), DyLight 680(682nm,715nm), Alexa Fluor 700(702nm,723nm), DY-700(707nm,730nm), DY-701(706nm,731nm), PREX710(710nm,740nm), DY-730(732nm,758nm), DY-732(736nm,759nm), DY-734(736nm,759nm), DY-731(736nm,760nm), DY-752(748nm,772nm), DY-750(747nm,776nm), DyLight 750(752nm,778nm), HiLyte Fluor 750(754nm,778nm), DY-749(752nm,778nm), HiLyte Plus 750(751nm,779nm), DY-751(751nm,779nm), DyLight 800(770nm,794nm), IRDye800CW(774nm,800nm), DY-780(782nm,800nm), DY-781(783nm,800nm), DY-782(784nm,800nm), DY-776(771nm,801nm), DY-777(771nm,801nm), IRDye800(778nm,806nm) 、これらの誘導体などが挙げられる。なお、上記色素名には登録商標が含まれる。また、上記蛍光色素の括弧書き内において、1つ目が励起スペクトルのピーク波長を示し、2つ目が蛍光スペクトルのピーク波長を示す。本発明における各蛍光色素の各ピーク波長は、その提供会社が表示する数値(カタログ値)とする。 The reporter part is a fluorescent dye having an excitation spectrum with a peak wavelength of 540 nm or more. Such fluorescent dyes include known dyes, and for example, fluorescent dyes commercially available from Funakoshi Co., Ltd., Molecular Probes Co., Ltd., etc. can be used. Specifically, Alexa Fluor 555(555nm,565nm), HiLyte Plus 555(552nm,567nm), DyLight 549(550nm,568nm), HiLyte Fluor 555(553nm,568nm), Cy3(550nm,570nm), DyLight 547(557nm) m,570nm), Rhodamine(550nm,570nm), TRITC(550nm,570nm), DY-548(558nm,572nm), DY-554(551nm,572nm), DY-555(547nm,572nm), Alexa Fluor 546(556nm,573nm), DY-556(548nm,573nm), NorthernLights 557(557nm,574nm), B- PE(545 nm,578nm), R-PE(566nm,578nm), DY-560(559nm,578nm), TAMRA(555nm,580nm), MFP555(560nm,585nm), Spectrum Orange(559nm,588nm), ATTO 565(563nm,592nm) , Cy3.5(581nm,596nm), ROX(X-Rhodamine,Rhodamine Red X)(587nm,599nm), DY-590(580nm,599nm), 5-ROX(573nm,602nm), Spectrum Red(587nm,612nm), Texas Red(596nm,615nm), DyLight 594(593nm,618nm), Alexa Fluor 594(590nm) ,619nm), HiLyte Fluor TR(591nm,622nm), ATTO 590(594nm,624nm), MFP590(597nm,624nm), DY-610(610nm,630nm), ATTO 610(615nm,634nm), DY-615(621nm,641 nm), C-PC(C-Phycocyanin)(616nm,647nm), ATTO 620(619nm,643nm), Phycocyanin(620nm,650nm), ATTO 633(629nm,657nm), DY-630(636nm,657nm), DY-632(637nm,657nm), MFP631 (633nm,658nm), DyLight 633(638nm,658nm), NorthernLights 637(637nm,658nm), DY-631(637nm,658nm), DY-634(635nm,658nm), APC(Allophycocyanin)(650nm,660nm), APC -XL(650nm,662nm), Alexa Fluor 647(650nm,665nm), Cy5(643nm,667nm), Oyster 645(650nm,669nm), DY-635(647nm,671nm), DY-636(645nm,671nm), DY-647(653nm,672nm), DyLight 647(652nm,673nm), HiLyte Flu or 647(653nm,673nm), DyLight 649(646nm,674nm), HiLyte Plus 647(649nm,674nm), Oyster 650(655nm,674nm), DY-648(653nm,674nm), DY-650(653nm,674nm), DY-652(654nm,675nm), DY-649(655nm,676nm), DY-651(656nm,678nm), Oyster 656(662nm,679nm), ATTO 655(663nm,684nm), Cy5.5(675nm,694nm), DY-677(673nm,694nm), DY-678 (674nm,698nm), Fluor 680(678nm,699nm), DY-675(674nm,699nm), DY-676(674nm,699nm), IRDye700DX(689nm,700nm), DY-681(691nm,708nm), DY-680(690nm,709nm), DY- 682(690nm,709nm), DyLight 680(682nm,715nm), Alexa Fluor 700 (702 nm, 723 nm), DY-700 (707 nm, 730 nm), DY-701 (706 nm, 731 nm), PREX710 (710 nm, 740 nm), DY-730 (732 nm, 758 nm), DY-732 (736 nm, 759 nm), 34(736nm,759nm), DY-731(736nm,760nm), DY-752(748nm,772nm), DY-750(747nm,776nm), DyLight 750(752nm,778nm), HiLyte Fluor 750(754nm,778nm), DY- 749(752nm,778nm), HiLyte Plus 750(751nm,779nm), Examples include DY-751 (751 nm, 779 nm), DyLight 800 (770 nm, 794 nm), IRDye800CW (774 nm, 800 nm), DY-780 (782 nm, 800 nm), DY-781 (783 nm, 800 nm), DY-782 (784 nm, 800 nm), DY-776 (771 nm, 801 nm), DY-777 (771 nm, 801 nm), IRDye800 (778 nm, 806 nm), and derivatives thereof. The dye names above include registered trademarks. In addition, within the parentheses of the fluorescent dyes above, the first number indicates the peak wavelength of the excitation spectrum, and the second number indicates the peak wavelength of the fluorescence spectrum. The peak wavelengths of each fluorescent dye in the present invention are the numerical values (catalog values) indicated by the supplier.
好ましくは、汎用性、蛍光強度に優れる観点から、ROX(下記化合物(1))、Cy5(下記化合物(2))、これらの誘導体などが挙げられ、より好ましくは、ROXおよびその誘導体が挙げられる。 Preferably, from the viewpoint of versatility and excellent fluorescence intensity, ROX (compound (1) below), Cy5 (compound (2) below), and derivatives thereof are used, and more preferably, ROX and its derivatives are used.
レポーター部の励起スペクトル(吸収スペクトル)のピーク波長は、540nm以上、好ましくは、560nm以上、より好ましくは、580nm以上であり、また、例えば、800nm以下、好ましくは、700nm以下、より好ましくは、625nm以下である。励起スペクトルのピーク波長が上記下限以上であることにより、中波長域ないし高波長域の励起光を用いて蛍光強度を検知することができる。 The peak wavelength of the excitation spectrum (absorption spectrum) of the reporter part is 540 nm or more, preferably 560 nm or more, more preferably 580 nm or more, and is, for example, 800 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 625 nm or less. When the peak wavelength of the excitation spectrum is equal to or greater than the above lower limit, the fluorescence intensity can be detected using excitation light in the medium to high wavelength range.
レポーター部の蛍光スペクトル(発光スペクトル)のピーク波長は、励起スペクトルのピーク波長よりも長波長側に位置し、例えば、560nm以上、好ましくは、580nm以上、より好ましくは、590nm以上であり、また、例えば、820nm以下、好ましくは、720nm以下、より好ましくは、630nm以下である。蛍光スペクトルのピーク波長が上記範囲にあることにより、レポーター部の蛍光スペクトルとクエンチャー部の蛍光スペクトルとの重複を回避して、両スペクトルを確実に区別できるため、レポーター部のみの蛍光強度を精度よく検知することができる。 The peak wavelength of the fluorescence spectrum (emission spectrum) of the reporter part is located on the longer wavelength side than the peak wavelength of the excitation spectrum, and is, for example, 560 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 590 nm or more, and is, for example, 820 nm or less, preferably 720 nm or less, more preferably 630 nm or less. By having the peak wavelength of the fluorescence spectrum in the above range, overlap between the fluorescence spectrum of the reporter part and the fluorescence spectrum of the quencher part can be avoided, and the two spectra can be reliably distinguished, so that the fluorescence intensity of only the reporter part can be detected with high accuracy.
クエンチャー部は、プローブの加水分解によりレポーター部が遊離するまで、レポーター部からの蛍光を消光するための官能基である。クエンチャー部は、オリゴヌクレオチド部の3´末端(または5´末端)に結合されている。 The quencher portion is a functional group that quenches the fluorescence from the reporter portion until the reporter portion is released by hydrolysis of the probe. The quencher portion is attached to the 3' end (or 5' end) of the oligonucleotide portion.
クエンチャー部は、レポーター部からの蛍光を吸収する。具体的には、クエンチャー部の励起スペクトルは、レポーター部の蛍光スペクトルよりも長波長側に位置するととともに、レポーター部の蛍光スペクトルと重複する。好ましくは、クエンチャー部の励起スペクトルのスペクトル半値全幅における波長領域は、レポーター部の蛍光スペクトルのスペクトル半値全幅における波長領域と少なくとも一部は重複する。これにより、クエンチャー部は、レポーター部およびクエンチャー部がともにオリゴヌクレオチド部分に結合している際に、レポーター部からの蛍光を消光する現象(FRET現象:蛍光共鳴エネルギー移動現象)をより確実に生じることができる。 The quencher part absorbs the fluorescence from the reporter part. Specifically, the excitation spectrum of the quencher part is located on the longer wavelength side than the fluorescence spectrum of the reporter part and overlaps with the fluorescence spectrum of the reporter part. Preferably, the wavelength region at full width at half maximum of the excitation spectrum of the quencher part overlaps at least partially with the wavelength region at full width at half maximum of the fluorescence spectrum of the reporter part. This allows the quencher part to more reliably cause the phenomenon of quenching the fluorescence from the reporter part (FRET phenomenon: fluorescence resonance energy transfer phenomenon) when both the reporter part and the quencher part are bound to the oligonucleotide part.
クエンチャー部は、非アゾ系色素である。すなわち、クエンチャー部は、アゾ基(-N=N-)を有しない。これにより、チオール還元剤によるクエンチャー部のアゾ基の還元を回避して、クエンチャー部の分解を抑制することができる。よって、PCR開始前のレポーター部の発光およびその検知を抑制することができる。 The quencher part is a non-azo dye. In other words, the quencher part does not have an azo group (-N=N-). This makes it possible to avoid reduction of the azo group in the quencher part by a thiol reducing agent and suppress decomposition of the quencher part. This makes it possible to suppress the emission of light from the reporter part before the start of PCR and its detection.
クエンチャー部は、好ましくは、ピーク波長が560nm以上である励起スペクトルを有する蛍光色素である。 The quencher portion is preferably a fluorescent dye having an excitation spectrum with a peak wavelength of 560 nm or greater.
クエンチャー部としては、公知の色素が挙げられ、例えば、フナコシ社、モレキュラープローブ社などで市販されている蛍光色素を使用することができる。具体的には、上記レポーター部で挙げられた蛍光色素のうち、励起スペクトルが560nm以上の非アゾ系蛍光色素が挙げられる。好ましくは、Cy5.5(下記化合物3)およびその誘導体などが挙げられる。 The quencher portion may be a known dye, for example, a fluorescent dye commercially available from Funakoshi Co., Ltd., Molecular Probes Co., Ltd., or the like. Specifically, among the fluorescent dyes listed in the reporter portion above, a non-azo fluorescent dye with an excitation spectrum of 560 nm or more may be used. Preferred examples include Cy5.5 (compound 3 below) and its derivatives.
クエンチャー部の励起スペクトルのピーク波長は、例えば、560nm以上、好ましくは、600nm以上、より好ましくは、640nm以上であり、また、例えば、850nm以下、好ましくは、800nm以下、より好ましくは、750nm以下である。励起スペクトルのピーク波長が上記範囲にあることにより、クエンチャー部の励起スペクトルのピークとレポーター部の蛍光スペクトルのピークとが重複しやすくなるため、FRET現象をより確実に生じさせることができる。 The peak wavelength of the excitation spectrum of the quencher part is, for example, 560 nm or more, preferably 600 nm or more, more preferably 640 nm or more, and for example, 850 nm or less, preferably 800 nm or less, more preferably 750 nm or less. When the peak wavelength of the excitation spectrum is in the above range, the peak of the excitation spectrum of the quencher part and the peak of the fluorescence spectrum of the reporter part tend to overlap, so that the FRET phenomenon can be more reliably generated.
クエンチャー部の励起スペクトルのピーク波長とレポーター部の励起スペクトルのピーク波長との差は、例えば、20nm以上、好ましくは、30nm以上であり、また、例えば、100nm以下、好ましくは、90nm以下である。蛍光スペクトルのピーク波長が上記範囲にあることにより、FRET現象をより確実に生じさせることができる。 The difference between the peak wavelength of the excitation spectrum of the quencher part and the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter part is, for example, 20 nm or more, preferably 30 nm or more, and is, for example, 100 nm or less, preferably 90 nm or less. By having the peak wavelength of the fluorescence spectrum in the above range, the FRET phenomenon can be more reliably generated.
クエンチャー部の蛍光スペクトルのピーク波長は、例えば、600nm以上、好ましくは、630nm以上、より好ましくは、650nm以上であり、また、例えば、900nm以下、好ましくは、820nm以下、より好ましくは、740nm以下である。蛍光スペクトルのピーク波長が上記範囲にあることにより、レポーター部の蛍光スペクトルとクエンチャー部の蛍光スペクトルとの重複を回避して、両スペクトルを確実に区別できるため、レポーター部のみの蛍光強度を精度よく検知することができる。 The peak wavelength of the fluorescence spectrum of the quencher part is, for example, 600 nm or more, preferably 630 nm or more, more preferably 650 nm or more, and is, for example, 900 nm or less, preferably 820 nm or less, more preferably 740 nm or less. By having the peak wavelength of the fluorescence spectrum in the above range, overlap between the fluorescence spectrum of the reporter part and the fluorescence spectrum of the quencher part can be avoided and the two spectra can be reliably distinguished, so that the fluorescence intensity of only the reporter part can be detected with high accuracy.
クエンチャー部の蛍光スペクトルのピーク波長とレポーター部の蛍光スペクトルのピーク波長との差は、例えば、20nm以上、好ましくは、50nm以上であり、また、例えば、150nm以下、好ましくは、100nm以下である。蛍光スペクトルのピーク波長が上記範囲にあることにより、レポーター部の蛍光スペクトルとクエンチャー部の発光スペクトルとの重複を抑制して、これらを区別して判別できるため、レポーター部による蛍光強度の増幅をより精度よく検知することができる。 The difference between the peak wavelength of the fluorescence spectrum of the quencher part and the peak wavelength of the fluorescence spectrum of the reporter part is, for example, 20 nm or more, preferably 50 nm or more, and for example, 150 nm or less, preferably 100 nm or less. When the peak wavelength of the fluorescence spectrum is in the above range, overlap between the fluorescence spectrum of the reporter part and the emission spectrum of the quencher part is suppressed, and they can be distinguished and discriminated, so that the amplification of the fluorescence intensity by the reporter part can be detected more accurately.
レポーター部と、クエンチャー部との好ましい組み合わせは、例えば、ROXとCy5.5との組み合わせ、Cy5とCy5.5との組み合わせなどが挙げられる。 Preferred combinations of reporter and quencher moieties include, for example, a combination of ROX and Cy5.5, and a combination of Cy5 and Cy5.5.
本発明のプローブは、公知の方法によって、オリゴヌクレオチド部の5´末端または3´末端に、レポーター部を構成する上記蛍光色素をエステル化などによって化学修飾し、かつ、その3´末端または5´末端に、クエンチャー部を構成する上記非アゾ系色素をエステル化などによって化学修飾することにより、調製される。 The probe of the present invention is prepared by chemically modifying the 5' or 3' end of the oligonucleotide part with the fluorescent dye constituting the reporter part by esterification or the like, and by chemically modifying the 3' or 5' end of the oligonucleotide part with the non-azo dye constituting the quencher part by esterification or the like, using a known method.
本発明のプローブは、上記の各部位以外にも、MGB(Minor Groove Binder)などを有してもよく、また、レポーター部を複数有してもよい。 In addition to the above-mentioned sites, the probe of the present invention may also have an MGB (Minor Groove Binder) or the like, and may also have multiple reporter sites.
本発明のプローブは、チオール還元剤を含む検体、すなわち、検体にチオール還元剤を添加した処理液から、目的の核酸を検出するための検査に用いられる。具体的には、本発明のプローブは、後述する検査液に含まれており、後述する検出方法で使用される。 The probe of the present invention is used in a test for detecting a target nucleic acid from a specimen containing a thiol reducing agent, i.e., a treatment solution in which a thiol reducing agent has been added to a specimen. Specifically, the probe of the present invention is contained in a test solution described below, and is used in a detection method described below.
2.検査液
検査液は、PCR用検査反応液であり、例えば、本発明のプローブ、PCRプライマー、DNAポリメラーゼ、および、生理食塩水を含む。逆転写PCR法を実施する場合は、反応液は、本発明のプローブ、逆転写酵素、逆転写反応プライマー、PCRプライマー、DNAポリメラーゼ、dNTPミックス、および、生理食塩水を含む。
2. Test solution The test solution is a test reaction solution for PCR, and contains, for example, the probe of the present invention, a PCR primer, a DNA polymerase, and physiological saline. When performing reverse transcription PCR, the reaction solution contains the probe of the present invention, a reverse transcriptase, a reverse transcription reaction primer, a PCR primer, a DNA polymerase, a dNTP mix, and physiological saline.
逆転写酵素は、ウイルスのRNAを鋳型として、1本鎖の相補的DNA(cDNA)を生成する酵素であり、具体的には、トリ骨髄芽球症ウイルス、モロニーマウス白血病ウイルス、ヒト免疫不全ウイルスなどのRNAウイルス由来のRNA依存性DNAポリメラーゼ、これらの変異体などが挙げられる。 Reverse transcriptase is an enzyme that generates single-stranded complementary DNA (cDNA) using viral RNA as a template. Specific examples include RNA-dependent DNA polymerases derived from RNA viruses such as avian myeloblastosis virus, Moloney murine leukemia virus, and human immunodeficiency virus, as well as mutants of these viruses.
逆転写反応プライマーとしては、例えば、標的RNAの配列に特異的なプライマー、オリゴ(dT)プライマー、ランダムプライマーなどが挙げられる。 Examples of reverse transcription primers include primers specific to the sequence of the target RNA, oligo(dT) primers, random primers, etc.
PCRプライマーは、逆転写反応により生成したcDNAの配列に特異的なプライマー対(フォワードプライマーおよびリバースプライマー)が挙げられる。PCRプライマーは、逆転写反応プライマーと同一であってもよい。 The PCR primers include a pair of primers (forward and reverse primers) specific to the sequence of the cDNA generated by the reverse transcription reaction. The PCR primers may be the same as the reverse transcription primers.
DNAポリメラーゼは、例えば、好熱性細菌由来の耐熱性DNAポリメラーゼであり、具体的には、Taq DNAポリメラーゼ、Tth DNAポリメラーゼ、KOD DNAポリメラーゼ、Pfu DNAポリメラーゼ、これらの変異体などが挙げられる。 The DNA polymerase is, for example, a thermostable DNA polymerase derived from a thermophilic bacterium, and specific examples thereof include Taq DNA polymerase, Tth DNA polymerase, KOD DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, and mutants thereof.
dNTPミックスは、dATP(デオキシアデノシン三リン酸)、dGTP(デオキシグアノシン三リン酸)、dCTP(デオキシシチジン三リン酸)およびdTTP(チミジン三リン酸)からなる混合物である。 The dNTP mix is a mixture of dATP (deoxyadenosine triphosphate), dGTP (deoxyguanosine triphosphate), dCTP (deoxycytidine triphosphate) and dTTP (thymidine triphosphate).
生理食塩水には、例えば、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、ホウ酸緩衝液、グッド緩衝液(HEPESなど)などの緩衝液も含まれる。 Physiological saline solutions include buffer solutions such as phosphate buffer, Tris buffer, borate buffer, and Good's buffer (such as HEPES).
これら本発明のプローブ、逆転写酵素、逆転写反応プライマー、PCRプライマー、DNAポリメラーゼ、dNTPミックスおよび生理食塩水は、常法に従い、適宜の割合で配合することができる。 The probe, reverse transcriptase, reverse transcription primer, PCR primer, DNA polymerase, dNTP mix, and physiological saline of the present invention can be mixed in an appropriate ratio according to conventional methods.
検査液は、好ましくは、阻害抑制剤をさらに含有する。これにより、検体に対して、核酸(RNAまたはDNA)の精製をせずとも、核酸を増幅させることができる。すなわち、夾雑物を含有する検体に対し、PCR法を確実に実施させることができる。 The test solution preferably further contains an inhibition suppressor. This allows the nucleic acid of the sample to be amplified without purifying the nucleic acid (RNA or DNA). In other words, the PCR method can be reliably performed on samples containing impurities.
阻害抑制剤は、核酸の増幅を阻害する物質の役割を抑制する物質である。これらは、例えば、特許第4735645号公報、特開2000-93176号公報に開示されている。 Inhibition suppressors are substances that suppress the role of substances that inhibit the amplification of nucleic acids. These are disclosed, for example, in Japanese Patent No. 4735645 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-93176.
阻害抑制剤とともに、検査液は、Tris-HCl、カリウム塩イオン、マグネシウムイオンなどのPCR緩衝剤を含有していてもよい。 In addition to the inhibitor, the test solution may contain PCR buffers such as Tris-HCl, potassium salt ions, and magnesium ions.
検査液は、本発明のプローブ以外に、本発明のプローブがハイブリタイズする核酸領域とは異なる他の核酸領域にハイブリダイズする他のオリゴヌクレオチドプローブ、内部標準用のオリゴヌクレオチドプローブなどを含有していてもよい。この場合、他のオリゴヌクレオチドプローブおよび内部標準用のオリゴヌクレオチドプローブのそれぞれに対応するPCRプライマー(フォワードプライマーおよびリバースプライマーなど)をさらに含有していてもよい。 In addition to the probe of the present invention, the test solution may contain other oligonucleotide probes that hybridize to other nucleic acid regions different from the nucleic acid region to which the probe of the present invention hybridizes, oligonucleotide probes for internal standards, etc. In this case, the test solution may further contain PCR primers (for example, forward primers and reverse primers) corresponding to each of the other oligonucleotide probes and the oligonucleotide probe for internal standards.
検査液は、上記成分を一つの液にまとめて含有してもよく、または、別々の液(例えば、3つの液)に適宜分離保存し、検査時にこれらの液を混合して一つの液にして、検体と混合しても良い。 The test solution may contain the above components together in one solution, or may be appropriately separated and stored in separate solutions (e.g., three solutions), which are then mixed at the time of testing to form one solution, which is then mixed with the specimen.
3.検出方法
第2の態様の検出方法は、検体に対して目的の核酸の有無を検出(検査)する方法であって、用意工程およびPCR工程を備える。
3. Detection Method The detection method of the second aspect is a method for detecting (testing) the presence or absence of a target nucleic acid in a sample, and includes a preparation step and a PCR step.
(1)用意工程では、検体とチオール還元剤とを含有する検体処理液を用意する。
具体的には、検体に、チオール還元剤を添加する。これにより、検体を希釈するともに、検体のタンパク質を分解して、粘性を下げることができるため、ピペットで採取しやすく、処理しやすい。また、検体中の核酸の偏在を低減し、均一に存在させることができため、目的の核酸を確実に採取できる。
(1) In the preparation step, a specimen treatment solution containing a specimen and a thiol reducing agent is prepared.
Specifically, a thiol reducing agent is added to the sample. This dilutes the sample and decomposes the proteins in the sample, reducing the viscosity, making it easier to collect with a pipette and easier to process. In addition, it reduces the uneven distribution of nucleic acids in the sample and allows them to exist uniformly, allowing the target nucleic acid to be collected reliably.
検体としては、鼻腔拭い液、咽頭拭い液、鼻汁、鼻洗浄液、喀痰、唾液などのいずれであってもよい。特に、この検出方法では、粘性が高い喀痰、唾液などを検体として好適に使用することができる。 The specimen may be any of nasal swabs, pharyngeal swabs, nasal discharge, nasal washings, sputum, saliva, etc. In particular, this detection method is suitable for using highly viscous specimens such as sputum and saliva.
チオール還元剤は、チオール基を有していればよく、例えば、ジチオトレイトール(DTT)、ジチオエリトリトール、β-メルカプトエタノール、3-メルカプト-1,2-プロパンジオール、1,2-エタンチオール、チオグリコール酸、チオグリコール酸アンモニウム、システイン、グルタチオンなどが挙げられ、好ましくは、ジチオトレイトールが挙げられる。チオール還元剤を検体に接触させることにより、検体内に含まれるたんぱく質のS-S結合を切断して、検体の粘性を低下させるとともに、ウイルス内部の核酸を検体処理液中に均一に存在させることができる。 The thiol reducing agent may be any agent having a thiol group, and examples thereof include dithiothreitol (DTT), dithioerythritol, β-mercaptoethanol, 3-mercapto-1,2-propanediol, 1,2-ethanethiol, thioglycolic acid, ammonium thioglycolate, cysteine, and glutathione, with dithiothreitol being preferred. By contacting the thiol reducing agent with the specimen, the S-S bonds of the proteins contained in the specimen are cleaved, reducing the viscosity of the specimen and allowing the nucleic acids inside the virus to be uniformly present in the specimen treatment solution.
チオール還元剤は、そのまま検体に添加してもよく、緩衝液と混合させた希釈液として、検体に添加してもよい。具体的には、国立感染症研究所が提示するPCR法に基づく病原体検出マニュアル2019-nCoVに従えばよい。 The thiol reducing agent may be added directly to the sample, or may be mixed with a buffer solution to form a diluent and then added to the sample. Specifically, this can be done in accordance with the PCR-based pathogen detection manual 2019-nCoV provided by the National Institute of Infectious Diseases.
なお、検体にチオール還元剤希釈を添加した検体処理液を、遠心分離機にて上澄み液を採取して、この上澄み液を検体処理液としてPCR工程を実施してもよい。また、必要に応じて、攪拌、氷冷などを適宜実施してもよい。 The specimen treatment solution to which a diluted thiol reducing agent has been added may be centrifuged to collect the supernatant, and the PCR process may be carried out using this supernatant as the specimen treatment solution. Stirring, ice cooling, etc. may also be carried out as necessary.
本発明の検査方法では、好ましくは、用意工程とPCR工程との間に、抽出工程を実施する。 In the testing method of the present invention, an extraction step is preferably carried out between the preparation step and the PCR step.
抽出工程は、核酸を核酸包含体外部へと取り出す前処理工程である。一般的に、検体に含まれる核酸は、核酸包含体(ウィルス、真菌、細菌、細胞など)として膜(エンベロープ、細胞膜など)や細胞壁に内包されているため、核酸をその膜の外部へと取り出して、PCR検査液に接触させる必要がある。 The extraction process is a pretreatment process in which nucleic acids are extracted from nucleic acid encapsulation bodies. Generally, nucleic acids contained in a specimen are encapsulated within a membrane (envelope, cell membrane, etc.) or cell wall as nucleic acid encapsulation bodies (viruses, fungi, bacteria, cells, etc.), so it is necessary to extract the nucleic acids from the membrane and bring them into contact with the PCR test solution.
抽出工程は、例えば、検体処理液に、市販または公知のRNA抽出試薬などを添加すればよい。RNA抽出試薬としては、例えば、フェノールおよびチオシアン酸グアニジンを含有する溶液が挙げられ、具体的には、ISOGEN、TRI regent、TRIZOLなどが挙げられる。また、還元剤と2価の金属イオンをキレートするキレート剤とを含有するアルカリ性処理薬も挙げられ、具体的には、特許第4735645号公報に開示されている。 In the extraction process, for example, a commercially available or publicly known RNA extraction reagent may be added to the sample treatment solution. Examples of RNA extraction reagents include solutions containing phenol and guanidine thiocyanate, specifically, ISOGEN, TRI reagent, TRIZOL, etc. In addition, examples of alkaline treatment agents include those containing a reducing agent and a chelating agent that chelates divalent metal ions, specifically, those disclosed in Japanese Patent No. 4735645.
抽出工程では、好ましくは、加熱する。加熱条件としては、例えば、40℃以上、好ましくは、60℃以上であり、また、例えば、100℃未満、好ましくは、96℃以下である。加熱時間としては、例えば、30秒以上、好ましくは、1分以上であり、また、例えば、10分以下、好ましくは、5分以下である。これにより、抽出試薬を活性化でき、核酸をより確実に抽出することができる。 In the extraction step, heating is preferably performed. Heating conditions are, for example, 40°C or higher, preferably 60°C or higher, and, for example, less than 100°C, preferably 96°C or lower. Heating time is, for example, 30 seconds or more, preferably 1 minute or more, and, for example, 10 minutes or less, preferably 5 minutes or less. This activates the extraction reagent, and allows nucleic acid to be extracted more reliably.
なお、本検出方法では、好ましくは、検体処理液の精製(すなわち、検体処理液から核酸のみを単離する作業)を実施せずに、抽出工程後、PCR工程を実施する。このため、後述するPCR工程に供する検体処理液は、目的の核酸以外に、チオール還元剤、検体由来の夾雑物などを含有する。 In addition, in this detection method, preferably, the PCR step is carried out after the extraction step without purifying the specimen treatment solution (i.e., isolating only the nucleic acid from the specimen treatment solution). Therefore, the specimen treatment solution to be subjected to the PCR step described below contains, in addition to the target nucleic acid, a thiol reducing agent, specimen-derived impurities, etc.
(2)PCR工程
PCR工程では、用意工程で得られた検体処理液に対して、加水分解プローブ法を実施する。加水分解プローブ法は、特定のプローブを用いて、リアルタイムPCR法を実施する方法である。この工程では、プローブとして本発明のプローブを用いる。
(2) PCR step In the PCR step, the hydrolysis probe method is carried out on the specimen treatment solution obtained in the preparation step. The hydrolysis probe method is a method for carrying out real-time PCR using a specific probe. In this step, the probe of the present invention is used as the probe.
リアルタイムPCR法は、DNA-PCR法、および、逆転写PCR法(RT-PCR法)のいずれであってもよく、検査対象の種類などに応じて適宜決定される。例えば、新型コロナウイルスなどのウイルスの感染を検査する場合は、ウイルスはRNAを有するため、逆転写PCR法を実施する。逆転写PCR法は、逆転写酵素を用いて、RNAからcDNAを合成し、このcDNAを増殖させることにより、PCR法を実施する。 The real-time PCR method may be either DNA-PCR or reverse transcription PCR (RT-PCR), and is appropriately determined depending on the type of test subject. For example, when testing for infection with a virus such as the new coronavirus, reverse transcription PCR is performed because the virus has RNA. In reverse transcription PCR, PCR is performed by synthesizing cDNA from RNA using reverse transcriptase and amplifying this cDNA.
リアルタイムPCR法は、(i)2本鎖であるDNAを1本鎖にする熱変性工程、(ii)1本鎖のDNAにPCRプライマーおよび本発明のプローブをハイブリタイズさせるアニール工程、(iii)DNAポリメラーゼによりPCRプライマーからDNAを伸長させて、2本鎖にする伸長工程、を1サイクルとして、数十サイクル(例えば、20~60サイクル)を実施する。伸長工程時に、本発明のプローブが加水分解され、レポーター部とクエンチャー部とが遊離するため、FRET現象が消滅して、レポーター部からの蛍光を検出することができる。このPCRサイクルの回数が増加するたびに、遊離するレポーター部の総数、ひいては、レポーター部からの蛍光強度が増幅するため、その増幅を蛍光分析装置にて測定する。 In real-time PCR, several dozen cycles (e.g., 20 to 60 cycles) are carried out, each cycle consisting of (i) a thermal denaturation step in which double-stranded DNA is converted into single strands, (ii) an annealing step in which a PCR primer and the probe of the present invention are hybridized to the single-stranded DNA, and (iii) an extension step in which DNA is extended from the PCR primer by DNA polymerase to convert it into double strands. During the extension step, the probe of the present invention is hydrolyzed, and the reporter part and quencher part are released, so the FRET phenomenon disappears and the fluorescence from the reporter part can be detected. Each time the number of PCR cycles increases, the total number of released reporter parts, and therefore the fluorescence intensity from the reporter part, amplifies, and this amplification is measured by a fluorescence analyzer.
PCR法の各工程(逆転写、変性工程、アニール工程、伸長工程)における反応温度、時間などの条件は常法に従い、実施することができる。例えば、市販のリアルタイムPCR分析装置を用い、それに内蔵された設定に従い、実施することができる。 The reaction temperature, time, and other conditions for each step of the PCR method (reverse transcription, denaturation step, annealing step, and extension step) can be set according to standard procedures. For example, a commercially available real-time PCR analyzer can be used, following the settings built into the device.
上記PCRサイクルを数十回繰り返し、目的のレポーター部が発する蛍光領域の蛍光強度の増幅(増幅曲線)が検知された場合は、検体に、検査対象であるウイルスなどが存在しているため、陽性と判断する。一方、その蛍光強度の増幅が検知されなかった場合は、検体に、検査対象であるウイルスなどが存在していないため、陰性と判断する。 The PCR cycle is repeated several dozen times, and if an amplification of the fluorescence intensity (amplification curve) in the fluorescent region emitted by the target reporter is detected, the virus or other target being tested is present in the sample, and the result is determined to be positive. On the other hand, if no amplification of the fluorescence intensity is detected, the virus or other target being tested is not present in the sample, and the result is determined to be negative.
本発明の第1の態様のオリゴヌクレオチドプローブは、レポーター部およびクエンチャー部を有し、レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上であり、クエンチャー部は、レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素である。 The oligonucleotide probe of the first aspect of the present invention has a reporter portion and a quencher portion, the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter portion is 540 nm or longer, and the quencher portion is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter portion.
従来のオリゴヌクレオチドプローブは、クエンチャー部に下記で示される色素(BHQ1~3;下記構造を有する化合物)を有している。しかし、チオール還元剤(例えば、DTT)を検体に添加して、検体の粘性を下げた検体処理液を調製し、その検体処理液を精製せずに、従来のオリゴヌクレオチドプローブを含有する反応液を添加して加水分解プローブ法を実施すると、プローブの加水分解前に(すなわち、DNA増殖前に)、BHQのアゾ基が還元され、BHQが分解されてしまう。そのため、クエンチャー部によるFRET現象が生じず、DNA増殖前から、レポーター部による蛍光が強く検出されてしまい、PCRサイクルごとに生じるDNA増幅による蛍光強度の増加の測定が難しくなる。 Conventional oligonucleotide probes have the dyes shown below (BHQ1-3; compounds having the structure shown below) in the quencher portion. However, if a thiol reducing agent (e.g., DTT) is added to a sample to prepare a sample treatment solution that reduces the viscosity of the sample, and then a reaction solution containing a conventional oligonucleotide probe is added to the sample treatment solution without purifying it, the azo group of BHQ is reduced and BHQ is decomposed before the probe is hydrolyzed (i.e., before DNA amplification). As a result, the FRET phenomenon caused by the quencher portion does not occur, and strong fluorescence from the reporter portion is detected even before DNA amplification, making it difficult to measure the increase in fluorescence intensity caused by DNA amplification that occurs with each PCR cycle.
これに対し、第1の態様のオリゴヌクレオチドプローブを用いた第2の態様の検出方法では、レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素であるクエンチャー部を備えるため、チオール還元剤による還元・分解を回避することができる。そのため、DNA増殖前におけるFRET現象を確実に生じさせることができ、その結果、精度よくDNA増幅による蛍光強度の増加を測定することができる。 In contrast, the detection method of the second embodiment using the oligonucleotide probe of the first embodiment has a quencher portion that is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter portion, and therefore can avoid reduction and decomposition by a thiol reducing agent. Therefore, the FRET phenomenon can be reliably caused before DNA amplification, and as a result, the increase in fluorescence intensity due to DNA amplification can be accurately measured.
本発明の検出方法の検出対象としては、DNAまたはRNAを有していれば限定的でなく、例えば、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)、中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS-CoV)、インフルエンザウイルス、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)、ノロウイルス、ロタウイルス、C型肝炎ウイルスなどのウイルス、その他、真菌、細菌、細胞などが挙げられる。 The detection targets of the detection method of the present invention are not limited as long as they have DNA or RNA, and examples include viruses such as the novel coronavirus (SARS-CoV-2), severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV), Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), influenza virus, human immunodeficiency virus (HIV), norovirus, rotavirus, and hepatitis C virus, as well as fungi, bacteria, and cells.
4.態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
4. Aspects It will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are illustrative of the following aspects.
(第1項)一態様に係るオリゴヌクレオチドプローブは、チオール還元剤を含む検体を検査するためのオリゴヌクレオチドプローブであって、レポーター部およびクエンチャー部を有し、前記レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上であり、前記クエンチャー部は、前記レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素であってもよい。 (1) The oligonucleotide probe according to one embodiment is an oligonucleotide probe for testing a sample containing a thiol reducing agent, and has a reporter part and a quencher part, the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter part is 540 nm or more, and the quencher part may be a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter part.
(第2項)第1項に記載のオリゴヌクレオチドプローブにおいて、前記クエンチャー部は、ピーク波長が560nm以上である励起スペクトルを有する蛍光色素であってもよい。 (2) In the oligonucleotide probe described in 1, the quencher portion may be a fluorescent dye having an excitation spectrum with a peak wavelength of 560 nm or more.
(第3項)第1項または第2項に記載のオリゴヌクレオチドプローブにおいて、前記レポーター部の蛍光スペクトルのピーク波長が、560nm以上、700nm以下であり、前記クエンチャー部の励起スペクトルのピーク波長が、600nm以上、800nm以下であってもよい。 (3) In the oligonucleotide probe described in 1 or 2, the peak wavelength of the fluorescence spectrum of the reporter portion may be 560 nm or more and 700 nm or less, and the peak wavelength of the excitation spectrum of the quencher portion may be 600 nm or more and 800 nm or less.
(第4項)一態様に係る検査液において、第1項~3のいずれか一項に記載のオリゴヌクレオチドプローブを含有してもよい。 (4) The test solution according to one embodiment may contain the oligonucleotide probe described in any one of 1 to 3.
(第5項)一態様に係る検出方法において、検体およびチオール還元剤を含有する検体処理液を用意する工程と、前記検体処理液に対して、オリゴヌクレオチドプローブを用いて加水分解プローブ法を実施する工程とを備える核酸の検出方法であって、前記オリゴヌクレオチドプローブは、レポーター部およびクエンチャー部を有し、前記レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上であり、前記クエンチャー部は、前記レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素であってもよい。 (5) In one embodiment of the detection method, the method includes the steps of preparing a specimen treatment solution containing a specimen and a thiol reducing agent, and performing a hydrolysis probe method on the specimen treatment solution using an oligonucleotide probe, the oligonucleotide probe having a reporter portion and a quencher portion, the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter portion being 540 nm or longer, and the quencher portion may be a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter portion.
次に実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されない。 The present invention will now be described in detail with reference to examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<比較例1のプローブを備える検出試薬キット>
2019新型コロナウイルス検出試薬キット(島津製作所製、P/N:241-09560-91)を用いた。なお、このキットは、前処理液としてRNA抽出試薬と、検査液としてRT-PCR反応液とからなる。RNA抽出試薬は、還元剤と二価のキレート剤とを含有するアルカリ性処理薬である。検査液は、米国CDCの「2019-Novel Coronavirus (2019-nCoV) Real-time RT-PCR Panel Primers and Probes」に準拠したPCR成分と、阻害調整剤(「Ampdirect Plus」登録商標、島津製作所製)とを含む。具体的には、検査液は、下記表の成分(比較例のプローブ、フォワードプライマーおよびリバースプライマー)、逆転写酵素、Taq DNAポリメラーゼ、dNTPミックス、リン酸緩衝食塩水、阻害調整剤、PCR緩衝剤(Tris-HCl、KCl、MgCl2)などを含む。
<Detection Reagent Kit Including the Probe of Comparative Example 1>
A 2019 novel coronavirus detection reagent kit (manufactured by Shimadzu Corporation, P/N: 241-09560-91) was used. This kit consists of an RNA extraction reagent as a pretreatment liquid and an RT-PCR reaction liquid as a test liquid. The RNA extraction reagent is an alkaline treatment agent containing a reducing agent and a divalent chelating agent. The test liquid contains PCR components in accordance with the US CDC's "2019-Novel Coronavirus (2019-nCoV) Real-time RT-PCR Panel Primers and Probes" and an inhibition regulator ("Ampdirect Plus" registered trademark, manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, the test liquid contains the components in the table below (probe, forward primer and reverse primer of the comparative example), reverse transcriptase, Taq DNA polymerase, dNTP mix, phosphate buffered saline, inhibition regulator, PCR buffer (Tris-HCl, KCl, MgCl 2 ), etc.
官能基の末端修飾に使用した化合物は、下記の構造(左:ROX、右:BHQ2)で示される。 The compounds used for terminal modification of functional groups are shown in the following structures (left: ROX, right: BHQ2).
<実施例1のプローブを備える検出試薬キット>
N1プローブについて、下記表のように設計したオリゴヌクレオチドプローブ(本発明のオリゴヌクレオチドプローブ)を製造した。すなわち、N1プローブの3’末端官能基をBHQ2からCy5.5に変更した。検査液に含まれる成分において、N1プローブを本発明のオリゴヌクレオチドプローブに変更した以外は比較例1と同様の成分にして、実施例1のプローブを含む検査液を備える検出試薬キットを用意した。
<Detection Reagent Kit Including the Probe of Example 1>
For the N1 probe, an oligonucleotide probe (oligonucleotide probe of the present invention) designed as shown in the table below was manufactured. That is, the 3'-terminal functional group of the N1 probe was changed from BHQ2 to Cy5.5. The components contained in the test solution were the same as those in Comparative Example 1, except that the N1 probe was changed to the oligonucleotide probe of the present invention, and a detection reagent kit was prepared that included a test solution containing the probe of Example 1.
官能基の末端修飾に使用した化合物(Cy5.5)は、下記の構造で示される。 The compound (Cy5.5) used for terminal modification of the functional group has the following structure:
<評価>
(1)検体にDTTを添加しない場合の検出結果
検体として、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)1000コピーを用意した。この検体に対し、実施例1または比較例1のプローブを含む2019新型コロナウイルス検出試薬キットを用いて、マニュアルに従い、PCR法を実施した。
<Evaluation>
(1) Detection results when DTT was not added to the sample 1,000 copies of the novel coronavirus (SARS-CoV-2) were prepared as a sample. PCR was performed on this sample using the 2019 novel coronavirus detection reagent kit containing the probe of Example 1 or Comparative Example 1 according to the manual.
具体的には、まず、新型コロナウイルスにRNA抽出試薬を添加し、この混合液に95℃5分間の条件で熱活性化処理を実施した(抽出工程)。次いで、PCR工程として、実施例1または比較例1のプローブを含む検査液を、上記混合液に添加し、リアルタイムPCR装置(BIO-RAD社製「CFX96 Touch Deep well」)を用いて、リアルタイムPCR法を実施した(PCR工程)。なお、リアルタイムPCR法の設定としては、装置に内蔵されている温度・時間設定で実施した。すなわち、42℃10分および95℃1分の条件で加熱した後に、95℃5秒および60℃15秒を1サイクルとして45サイクル実施した。このときの測定結果を図1および図2に示す。 Specifically, first, an RNA extraction reagent was added to the novel coronavirus, and the mixture was subjected to a thermal activation treatment at 95°C for 5 minutes (extraction step). Next, as the PCR step, a test solution containing the probe of Example 1 or Comparative Example 1 was added to the mixture, and real-time PCR was performed using a real-time PCR device (BIO-RAD's "CFX96 Touch Deep well") (PCR step). The real-time PCR was performed using the temperature and time settings built into the device. That is, after heating at 42°C for 10 minutes and 95°C for 1 minute, 45 cycles were performed, with 95°C for 5 seconds and 60°C for 15 seconds as one cycle. The measurement results at this time are shown in Figures 1 and 2.
(2)検体にDTTを添加する場合の検出結果
新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)1000コピーを用意し、このウイルスに、80mMのジチオトレイトール(DTT)溶液を添加し、検体処理液を得た(用意工程)。
(2) Detection results when DTT was added to the sample 1,000 copies of the new coronavirus (SARS-CoV-2) were prepared, and 80 mM dithiothreitol (DTT) solution was added to this virus to obtain a sample treatment solution (preparation step).
この検体処理液を用いた以外は、上記と同様にして、実施例1または比較例1のプローブを含む2019新型コロナウイルス検出試薬キットを用いて、抽出工程およびPCR工程を実施した。このときの測定結果を図3および図4に示す。 Except for using this sample treatment solution, the extraction process and PCR process were carried out in the same manner as described above using the 2019 novel coronavirus detection reagent kit containing the probe of Example 1 or Comparative Example 1. The measurement results at this time are shown in Figures 3 and 4.
(3)考察
図2および図4から分かるように、実施例1のプローブを含む検査液では、DTTを添加した場合であっても、DTTを添加しなかった場合であっても、30サイクル後以降から、N1プローブの蛍光強度の増幅曲線が観察されているため、DTTの有無にかかわらず、目的の核酸、ひいては、ウイルスを検出できていた。
(3) Discussion As can be seen from Figs. 2 and 4, in the test solution containing the probe of Example 1, an amplification curve of the fluorescence intensity of the N1 probe was observed from 30 cycles onwards, whether DTT was added or not. Therefore, the target nucleic acid, and therefore the virus, could be detected regardless of the presence or absence of DTT.
一方、図1から、比較例1のプローブを含む検査液では、DTTを添加しなかった場合は、蛍光強度の増幅曲線が観察されているため、ウイルスを検出できていることが分かった。しかし、図3を見ると、DTTを添加した場合では、蛍光強度の増幅曲線が観察されておらず、正確な検出ができていなかった。これは、データ解析前(ベースラインを考慮する前)の蛍光強度の生データを観察したところ、ベースラインが非常に高く設定されていたため、すなわち、サイクル0回目時点で既に強い蛍光強度が検出されていたため、核酸増幅による蛍光強度の増加が正確に測定できていないことに起因している。
On the other hand, from Fig. 1, it was found that in the test solution containing the probe of Comparative Example 1, when DTT was not added, an amplification curve of fluorescence intensity was observed, and therefore the virus could be detected. However, from Fig. 3, when DTT was added, an amplification curve of fluorescence intensity was not observed, and accurate detection was not possible. This is because, when the raw data of the fluorescence intensity before data analysis (before the baseline was taken into consideration) was observed, the baseline was set very high, i.e., a strong fluorescence intensity was already detected at the time of the 0th cycle, and therefore the increase in fluorescence intensity due to nucleic acid amplification could not be accurately measured.
Claims (5)
レポーター部およびクエンチャー部を有し、
前記レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上であり、
前記レポーター部の蛍光スペクトルのピーク波長が、560nm以上、630nm以下であり、
前記クエンチャー部は、前記レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素であり、
前記クエンチャー部の蛍光スペクトルのピーク波長が、650nm以上、900nm以下である、オリゴヌクレオチドプローブ。 1. An oligonucleotide probe for testing an analyte containing a thiol reducing agent, comprising:
having a reporter portion and a quencher portion,
the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter moiety is 540 nm or longer;
the reporter has a peak wavelength of a fluorescence spectrum of 560 nm or more and 630 nm or less;
the quencher moiety is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter moiety;
An oligonucleotide probe , wherein the peak wavelength of the fluorescence spectrum of the quencher portion is 650 nm or more and 900 nm or less .
前記検体処理液に対して、オリゴヌクレオチドプローブを用いて加水分解プローブ法を実施する工程と
を備える核酸の検出方法であって、
前記オリゴヌクレオチドプローブは、レポーター部およびクエンチャー部を有し、
前記レポーター部の励起スペクトルのピーク波長が、540nm以上であり、
前記クエンチャー部は、前記レポーター部からの蛍光を吸収可能な非アゾ系色素である、検出方法。
providing a specimen treatment solution containing a specimen and a thiol reducing agent;
and performing a hydrolysis probe method on the sample treatment solution using an oligonucleotide probe,
The oligonucleotide probe has a reporter portion and a quencher portion,
the peak wavelength of the excitation spectrum of the reporter moiety is 540 nm or longer;
The detection method, wherein the quencher moiety is a non-azo dye capable of absorbing fluorescence from the reporter moiety.
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