JP2006180755A - Method for labeling nucleic acid, primer set used for the method and labeled nucleic acid prepared by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋳型核酸の全塩基配列中、その部分領域に対して、相補的な塩基配列を有する標識付き核酸を、伸長反応によって調製する核酸標識方法、該方法に用いる標識付きオリゴヌクレオチド型プライマー・セット、ならびに、該方法によって調製される標識化された核酸に関する。特には、検体中に含まれる鋳型核酸から、該鋳型核酸の全塩基配列中、その部分領域に対して、相補的な塩基配列を有する標識付き核酸を、伸長反応によって調製し、プローブ・ハイブリダイゼーション反応による核酸検出用の標識付き核酸試料を調製する際、好適に利用される核酸標識方法に関する。 The present invention relates to a nucleic acid labeling method for preparing a labeled nucleic acid having a base sequence complementary to a partial region of the entire base sequence of a template nucleic acid by an extension reaction, and a labeled oligonucleotide primer used in the method A set, as well as labeled nucleic acids prepared by the method. In particular, from a template nucleic acid contained in a sample, a labeled nucleic acid having a base sequence complementary to a partial region of the entire base sequence of the template nucleic acid is prepared by extension reaction, and probe hybridization is performed. The present invention relates to a nucleic acid labeling method suitably used when preparing a labeled nucleic acid sample for nucleic acid detection by reaction.
ヒトゲノム計画に代表されるように、種々の生物について、そのゲノム遺伝子、ミトコンドリア遺伝子などの塩基配列に関して、全般的な解析がなされてきている。更には、解明された遺伝子と、生命活動のメカニズム、各種疾病、疾患、遺伝的な体質等との関連性に関する研究も進み、次々と研究成果が報告されている。これらの研究結果から、特定の遺伝子の有無、あるいは、その発現産物の存在量(発現量)を知ることで、例えば、各種疾病、疾患などの要因に関して、より詳細な特徴付けやタイピングを行う上で有用な情報が得られることが判明してきている。また、各種疾病、疾患などの要因に関して、より詳細な特徴付けやタイピングがなされると、効果的な治療方法の選択がより容易となり、疾患の診断のみでなく、その治療にも効果的に利用可能であることも検証されてきている。 As represented by the Human Genome Project, various analyzes have been made on the base sequences of various organisms such as genomic genes and mitochondrial genes. Furthermore, research on the relationship between the elucidated genes and the mechanisms of life activities, various diseases, diseases, genetic constitutions, etc. is also progressing, and research results have been reported one after another. From these research results, knowing the presence or absence of a specific gene or the abundance (expression level) of its expression product enables more detailed characterization and typing of factors such as various diseases and diseases. It has been found that useful information can be obtained. In addition, more detailed characterization and typing of various diseases, diseases, and other factors will make it easier to select effective treatment methods and effectively use them not only for disease diagnosis but also for their treatment. It has also been verified that it is possible.
検体中における、特定の遺伝子の有無、ならにも、その発現量を検出する方法として、従来から多数の方法が提案され、また、実際に利用もされている。検出対象とする遺伝子あるいは核酸分子について、その塩基配列が判明している際、最も広範に利用されている手法は、該遺伝子あるいは核酸分子の塩基配列中から特徴的な部分塩基配列を選択し、その相補的な塩基配列を有する核酸プローブを利用して、かかる特徴的な部分塩基配列を含む核酸鎖の有無、あるいは、含有量を検出する方法である。具体的には、相補的な塩基配列を有するプローブ用DNA鎖を予め調製し、検体中に含まれる遺伝子あるいは核酸分子を一本鎖核酸とした上で、前記DNAプローブとハイブリダイゼーション反応を行わせ、ハイブリッド体形成の有無、その形成量を何らかの方法を利用して検出する、プローブ・ハイブリダイゼーション法である。 As a method for detecting the presence or absence of a specific gene in a specimen, as well as its expression level, many methods have been proposed and used in practice. When the base sequence of a gene or nucleic acid molecule to be detected is known, the most widely used technique is to select a characteristic partial base sequence from the base sequence of the gene or nucleic acid molecule, This is a method for detecting the presence or content of a nucleic acid chain containing such a characteristic partial base sequence using a nucleic acid probe having the complementary base sequence. Specifically, a DNA strand for a probe having a complementary base sequence is prepared in advance, a gene or nucleic acid molecule contained in a sample is made into a single-stranded nucleic acid, and a hybridization reaction is performed with the DNA probe. This is a probe hybridization method in which the presence or absence and the amount of formation of a hybrid is detected by some method.
このプローブ・ハイブリダイゼーション法による、特定の核酸分子の検出方法は、形成されるハイブリッド体を分離可能であれば、ハイブリダイゼーション反応自体は、液相中、あるいは、固相表面のいずれで行ってもよい。例えば、固相表面上でハイブリダイゼーション反応を行う場合には、予め、DNAプローブを固相表面上に結合、または、吸着によって、固定化しておき、形成されるハイブリッド体を固相上に固定、分離する。その際、検体中に含まれる核酸試料に対して、何らかの検出可能な標識物質によって標識化を施しておき、DNAプローブとハイブリッド体を形成して、固相上に固定、分離された標識化核酸鎖の有無、その量を、該標識物質に起因する信号を利用して、測定する。また、DNAプローブの固定用固相(基材)としては、ガラスや金属などの平面基板表面を用いるチップ、あるいは、微小粒子表面を用いるビーズ等が体表的な形態である。 In this method of detecting a specific nucleic acid molecule by the probe hybridization method, the hybridization reaction itself can be performed either in the liquid phase or on the solid surface as long as the formed hybrid can be separated. Good. For example, when a hybridization reaction is performed on a solid phase surface, a DNA probe is previously immobilized on the solid phase surface by binding or adsorption, and the formed hybrid is immobilized on the solid phase. To separate. At that time, a labeled nucleic acid that has been labeled with a certain detectable labeling substance on a nucleic acid sample contained in a specimen, formed a hybrid with a DNA probe, and fixed and separated on a solid phase The presence / absence of a chain and the amount thereof are measured using a signal resulting from the labeling substance. Further, as a solid phase (base material) for fixing a DNA probe, a chip using a flat substrate surface such as glass or metal or a bead using a microparticle surface is a body surface.
プローブ・ハイブリダイゼーション法において、固相上に固定化されたDNAプローブを利用するハイブリダイゼーション反応が好まれる理由の第一は、B/F分離が容易であることである。加えて、固相上の所定位置に固定化されているDNAプローブを利用するため、検出領域を物理的に微小化でき、また、検出領域が特定されている結果、高感度の測定が可能となる。その際、複数種のDNAプローブの固定位置を物理的に隔離することにより、同時に、多項目の検出が可能である。さらには、予め、所定量のDNAプローブが固相上に固定化されているDNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態を選択すると、その取扱いや応用が一層容易になる利点もある。 In the probe hybridization method, the first reason why a hybridization reaction using a DNA probe immobilized on a solid phase is preferred is that B / F separation is easy. In addition, since a DNA probe immobilized at a predetermined position on the solid phase is used, the detection region can be physically miniaturized, and as a result of specifying the detection region, highly sensitive measurement is possible. Become. At this time, multiple items can be detected at the same time by physically isolating the fixing positions of a plurality of types of DNA probes. Furthermore, when a form of a DNA chip or a DNA microarray in which a predetermined amount of DNA probe is immobilized on a solid phase is selected in advance, there is an advantage that its handling and application become easier.
例えば、米国アフィメトリックス社では、平面基板上において合成されたオリゴDNAに対し、蛍光色素で標識された核酸を作用させ、そのハイブリダイゼーション反応で形成されるハイブリッド体を、蛍光標識に由来する蛍光により検出する手法を提案している(特許文献1を参照)。この基板上において合成されたオリゴDNAで構成されるDNAアレイと、蛍光色素標識による蛍光検出法を利用することで、検体中に含まれる特定の核酸の有無や量の検出を可能としている。 For example, Affymetrix Inc. in the United States uses a nucleic acid labeled with a fluorescent dye to act on oligo DNA synthesized on a planar substrate, and a hybrid formed by the hybridization reaction is obtained by fluorescence derived from the fluorescent label. A detection method is proposed (see Patent Document 1). By using a DNA array composed of oligo DNA synthesized on this substrate and a fluorescence detection method using a fluorescent dye label, it is possible to detect the presence and amount of a specific nucleic acid contained in a specimen.
また、富士フィルム社は、基板表面に予め導入されたアミノ基を利用して、別途作製した複数種のDNAプローブを固定化する手法を応用して、DNAアレイを作製し、このDNAアレイを用いて、標識された22merの一本鎖DNAを検出している(特許文献2を参照)。 Fuji Film also applied a technique for immobilizing multiple types of separately prepared DNA probes using amino groups pre-introduced on the surface of the substrate, and produced a DNA array. Thus, a labeled 22-mer single-stranded DNA is detected (see Patent Document 2).
ところで、上記のような固相上に固定化されたDNAプローブを利用し、ハイブリダイゼーション反応を応用してハイブリッド体形成させて、特定の核酸を検出する方法では、検体となる核酸に予め標識を付しておくことが必要となる。検体の核酸に、標識物質を取り込ませる方法としては、例えば、PCR増幅産物を作製する際に、標識付きデオキシヌクレオチド(例えば、Cy3−dUTPなど)を付加する方法がある。 By the way, in a method of detecting a specific nucleic acid by using a DNA probe immobilized on a solid phase as described above and applying a hybridization reaction to form a hybrid and detecting a specific nucleic acid, a nucleic acid as a sample is labeled in advance. It is necessary to attach it. As a method for incorporating a labeling substance into a sample nucleic acid, for example, there is a method of adding a labeled deoxynucleotide (eg, Cy3-dUTP) when preparing a PCR amplification product.
また、PCR増幅産物を作製する際、DNAポリメラーゼ酵素の基質となるATCG4種のデオキシヌクレオチド(dATP、dCTP、dGTP、dTTP:総称してdNTP)と標識付きデオキシヌクレオチド(例えば、Cy3−dUTP)をそれぞれ調製して、各dNTPの終濃度を揃えることで、作製される増幅産物中に標識付きデオキシヌクレオチドを取り込ませる方法もある。寶酒造株式会社は、DNAポリメラーゼ酵素の4種の基質ヌクレオチドのうち、一種の基質について蛍光標識されたヌクレオチドに置換し、増幅産物中に標識物質の取り込みを行なっている(特許文献3を参照)。 In addition, when preparing a PCR amplification product, ATCG4 types of deoxynucleotides (dATP, dCTP, dGTP, dTTP: generically dNTP) and labeled deoxynucleotides (for example, Cy3-dUTP), which are substrates for the DNA polymerase enzyme, are used. There is also a method in which labeled deoxynucleotides are incorporated into the produced amplification product by preparing and adjusting the final concentration of each dNTP. Sake Brewery Co., Ltd. substitutes a fluorescently labeled nucleotide for one of the four substrate nucleotides of the DNA polymerase enzyme, and incorporates the labeling substance into the amplified product (see Patent Document 3).
また、予め標識されたプライマーを用いて、PCR反応を行い、核酸を標識する方法が知られている(特許文献4を参照)。この予め標識されたプライマーを利用する場合、作製される標識核酸一分子当り、付与される標識物質の量比が制御できるという利点があり、高い定量性が要求される際には、この手法が好適である。
固相上に固定化されたDNAプローブを利用するハイブリダイゼーション反応を応用する核酸の検出方法は、他の核酸の検出方法と比較し、高感度であるなどの利点を有している。一方、液相中でのハイブリダイゼーション反応を利用する検出方法と比較した際、固相上の反応に付随して、制御困難な問題点は残されている。 A nucleic acid detection method using a hybridization reaction using a DNA probe immobilized on a solid phase has advantages such as higher sensitivity than other nucleic acid detection methods. On the other hand, when compared with a detection method that utilizes a hybridization reaction in a liquid phase, there remains a problem that is difficult to control accompanying the reaction on the solid phase.
例えば、検出対象となる核酸と等しい塩基長を有する、相補的なDNA全長をプローブDNAとして固定化されているようなcDNAアレイなどとは異なり、検出対象の核酸の塩基長と比較し、プローブDNAの塩基長が短い系では、固相上に固定されている塩基長の短いプローブDNAと検出対象の核酸とのハイブリッド体を形成した後、B/F分離し、検出対象の核酸に付されている蛍光標識の蛍光強度を測定した際、検出対象の核酸上における、プローブDNAとの結合部位の存在位置によって、蛍光強度が大きな影響を受けるという問題がある。 For example, unlike a cDNA array having a base length equal to that of a nucleic acid to be detected and having a complementary DNA full length immobilized as probe DNA, the probe DNA is compared with the base length of the nucleic acid to be detected. In a system with a short base length, a hybrid of a probe DNA having a short base length fixed on a solid phase and a nucleic acid to be detected is formed, and then B / F separation is performed, and the hybrid is attached to the nucleic acid to be detected. When the fluorescence intensity of a fluorescent label is measured, there is a problem that the fluorescence intensity is greatly influenced by the position of the binding site with the probe DNA on the nucleic acid to be detected.
具体的には、検出対象の核酸の5’末端に蛍光標識が付されている場合、プローブDNAとの結合部位がこの5’末端から遠ざかるに従って、測定される蛍光強度が低下する傾向がある。従って、検出対象の核酸の3’末端近傍にプローブDNAとの結合部位を選択する場合と、5’末端近傍にプローブDNAとの結合部位を選択する場合とでは、検出対象の核酸の5’末端に付されている蛍光標識から測定される蛍光強度に顕著な差違があることが判明している。この現象の詳細なメカニズムは、現段階では解明されていないが、予め標識されたプライマーを用いて、PCR反応を行い、核酸を標識する手法で作製される、5’末端に蛍光標識が付された核酸を利用する際、その高い定量性を損なう要因ともなる。経験的には、5’末端に蛍光標識が付された核酸に対して、固相上に固定化されたDNAプローブを利用する検出を行う際、DNAプローブとの結合部位をその5’末端の近傍に設定することで、前記の現象による影響を回避することが可能であることは確認されている。 Specifically, when a fluorescent label is attached to the 5 ′ end of the nucleic acid to be detected, the measured fluorescence intensity tends to decrease as the binding site with the probe DNA moves away from the 5 ′ end. Therefore, when the binding site with the probe DNA is selected near the 3 ′ end of the nucleic acid to be detected and when the binding site with the probe DNA is selected near the 5 ′ end, the 5 ′ end of the nucleic acid to be detected is selected. It has been found that there is a significant difference in the fluorescence intensity measured from the fluorescent labels attached to the. Although the detailed mechanism of this phenomenon has not been elucidated at this stage, a fluorescent label is attached to the 5 ′ end, which is prepared by a PCR reaction using a pre-labeled primer to label a nucleic acid. When using a nucleic acid, it is a factor that impairs its high quantitativeness. Empirically, when performing detection using a DNA probe immobilized on a solid phase for a nucleic acid having a fluorescent label at the 5 ′ end, the binding site with the DNA probe is determined at the 5 ′ end. It has been confirmed that the influence of the above phenomenon can be avoided by setting in the vicinity.
しかしながら、検出対象の核酸をより高く選択性で検出する上では、DNAプローブの塩基配列は、検出対象の核酸に特異的な塩基配列部分に対して、相補的に選択することが必須である。検出対象の核酸に特異的な塩基配列部分は、かかる検出対象核酸の塩基配列の5’末端近傍には存在していないことも少なくない。その場合には、測定される蛍光強度は低下するが、5’末端から遠い位置に存在する特異的な塩基配列部分を利用するか、あるいは、選択性は低下するが、測定される蛍光強度は高くなる、5’末端近傍の特異性に難を有する塩基配列部分を利用するかの、二律排斥の選択肢のいずれを選択するかで、悩む事態となる。すなわち、定量性に優れた、予め標識されたプライマーを用いて、PCR反応を行い、核酸を標識する手法で作製される、5’末端に蛍光標識が付された核酸を利用する場合、固相上に固定化されたDNAプローブの利用に依る高い検出感度と、プローブの塩基配列の特異性に因る高い選択性とが両立しない場合も少なくない。 However, in order to detect the detection target nucleic acid with higher selectivity, it is essential to select the base sequence of the DNA probe in a complementary manner to the base sequence portion specific to the detection target nucleic acid. In many cases, the base sequence portion specific to the nucleic acid to be detected does not exist in the vicinity of the 5 'end of the base sequence of the nucleic acid to be detected. In that case, the measured fluorescence intensity is reduced, but a specific nucleotide sequence located at a position far from the 5 ′ end is used, or the selectivity is lowered, but the measured fluorescence intensity is Whether to use a base sequence portion having difficulty in specificity in the vicinity of the 5 ′ end, which is high, or to select one of the choices of dual exclusion, it becomes a problem. That is, when a nucleic acid with a fluorescent label at the 5 ′ end, which is prepared by a method of labeling a nucleic acid by performing a PCR reaction using a pre-labeled primer having excellent quantitative properties, a solid phase In many cases, high detection sensitivity due to the use of the DNA probe immobilized thereon and high selectivity due to the specificity of the probe base sequence are not compatible.
例えば、感染症に罹患している特定の患者に関して、感染症を引き起こす、複数種の起炎菌のうち、何れの起炎菌に起因しているかを同定する場合を考慮する。複数種の起炎菌を遺伝子情報に基づき同定する場合、例えば、各菌が共通に保持しているrRNAのうち、16s rRNAの塩基配列中、個々の菌に特徴的な部分塩基配列が、その同定に利用可能である。具体的には、採取された各起炎菌のゲノム中に含まれる16s rRNA遺伝子を鋳型として、これら起炎菌に共通な塩基配列を有するPCRプライマーを利用し、PCR増幅を行うことにより、該16s rRNA遺伝子に相当する二本鎖DNA試料を調製する。他方、前記PCR増幅により調製される、各起炎菌の16s rRNA遺伝子由来二本鎖DNA断片の塩基配列を相互比較し、個々の菌株にユニークな塩基配列部分を選択し、個々の菌株特定用のDNAプローブ一種以上を作製する。共通のPCRプライマーを用いて調製される、16s rRNA遺伝子に相当する二本鎖DNA試料について、個々の菌株特定用のDNAプローブとのハイブリダイゼーション反応を行い、ハイブリッド体形成の有無、その量を検出する。ハイブリッド体形成がなされ、また、その量が所望の水準を超える場合、当該菌株特定用のDNAプローブが有する塩基配列に対して、相補的な部分塩基配列が、16s rRNA遺伝子に相当する二本鎖DNAのいずれかの鎖上に存在していることが確認される。 For example, regarding a specific patient suffering from an infectious disease, consider the case of identifying which causative bacterium among a plurality of types of infectious bacterium causing an infectious disease. When identifying multiple types of pathogenic bacteria based on genetic information, for example, among the rRNAs commonly held by each bacteria, among the 16s rRNA base sequences, the partial base sequences characteristic of individual bacteria are It can be used for identification. Specifically, the 16s rRNA gene contained in the collected genome of each pathogenic bacterium is used as a template, and PCR amplification is performed using PCR primers having a base sequence common to these pathogenic bacteria. A double-stranded DNA sample corresponding to the 16s rRNA gene is prepared. On the other hand, the base sequences of the 16s rRNA gene-derived double-stranded DNA fragments prepared by the PCR amplification are compared with each other, and a unique base sequence portion is selected for each strain. One or more DNA probes are prepared. A double-stranded DNA sample corresponding to the 16s rRNA gene prepared using a common PCR primer is subjected to a hybridization reaction with a DNA probe for identifying individual strains to detect the presence or absence of hybrids and the amount thereof. To do. When a hybrid is formed and the amount exceeds a desired level, a double-stranded DNA whose partial base sequence complementary to the base sequence of the DNA probe for specifying the strain corresponds to a 16s rRNA gene It is confirmed to be present on either strand of DNA.
一般に、分類学上近縁関係にある細菌を対比すると、16s rRNA遺伝子の塩基配列における相同性が高くなり、個々の菌株にユニークな塩基配列部分は、極く限られた位置にしか存在しない場合も少なくない。その結果、ある起炎菌の菌株同定に利用される、ユニークな塩基配列部分は、共通のPCRプライマーを用いて調製される、16s rRNA遺伝子に相当する二本鎖DNA中、検出に利用される一本鎖DNAの5’末端から遠く離れた位置となることもある。その際、5’末端に蛍光標識が付された一本鎖DNAを検出に利用する場合、固相上に固定化された検出用DNAプローブとハイブリッド体形成した際、その蛍光標識に起因する蛍光強度は「弱く」しか、測定できない事態も起こる。すなわち、ハイブリッド体形成の有無、その量の定量性に、大きな制限を与える要因となることもある。 In general, when comparing bacteria that are closely related in taxonomy, the homology in the base sequence of the 16s rRNA gene is high, and the base sequence portion unique to each strain exists only in a very limited position. Not a few. As a result, a unique nucleotide sequence portion used for identification of a strain of a causative fungus is used for detection in double-stranded DNA corresponding to a 16s rRNA gene prepared using a common PCR primer. The position may be far from the 5 ′ end of the single-stranded DNA. At that time, when a single-stranded DNA having a fluorescent label at the 5 ′ end is used for detection, when a hybrid is formed with a detection DNA probe immobilized on a solid phase, fluorescence resulting from the fluorescent label is generated. There are situations where the intensity is only “weak” and cannot be measured. That is, it may be a factor that greatly restricts the presence or absence of hybrid formation and the quantitativeness of the amount.
通常、検体中に含まれる核酸を鋳型として、検出対象の遺伝子に相当するDNA断片を、PCR増幅産物として調製して、実際のプローブ・ハイブリダイゼーション用の一次試料として利用されている。この一次試料は、実質的に、PCR増幅により調製された、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片のみを含むものとなる。次いで、かかる二本鎖DNA断片を解離させて、互いに相補的な、二つの一本鎖DNA断片とした上で、予め標識されたプライマーを用いて、DNA鎖の伸長反応を行い、核酸を標識する手法を適用して、検出用DNAプローブとハイブリッド体形成が可能な、5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)の調製がなされる。 Usually, using a nucleic acid contained in a specimen as a template, a DNA fragment corresponding to a gene to be detected is prepared as a PCR amplification product and used as a primary sample for actual probe hybridization. This primary sample substantially contains only a double-stranded DNA fragment corresponding to the gene to be detected, prepared by PCR amplification. Next, the double-stranded DNA fragment is dissociated into two single-stranded DNA fragments that are complementary to each other, and then a DNA strand extension reaction is performed using a pre-labeled primer to label the nucleic acid. By applying this technique, a nucleic acid (in particular, a single-stranded DNA fragment) having a fluorescent label at the 5 ′ end capable of forming a hybrid with a detection DNA probe is prepared.
一方、一次試料中に含有されている、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片の塩基配列に基づき、検出用DNAプローブの結合部位(位置)を選択する。その際、仮に、検出用DNAプローブの結合部位(位置)として、該検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端から遠く離れた位置を選択した場合であっても、前記の手法を応用して作製される、5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)と、固相上に固定化された検出用DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応により形成されるハイブリッド体において、前記蛍光標識に起因する蛍光は、十分な蛍光強度を示すことが可能な、5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)の調製手段の開発が望まれている。 On the other hand, the binding site (position) of the detection DNA probe is selected based on the base sequence of the double-stranded DNA fragment corresponding to the gene to be detected contained in the primary sample. In this case, even if the position far from the 5 ′ end of the DNA fragment corresponding to the gene to be detected is selected as the binding site (position) of the detection DNA probe, the above method is applied. A hybrid formed by a hybridization reaction between a nucleic acid (particularly a single-stranded DNA fragment) having a fluorescent label at the 5 ′ end and a detection DNA probe immobilized on a solid phase. In the body, the fluorescence caused by the fluorescent label is expected to develop a means for preparing a nucleic acid (especially a single-stranded DNA fragment) having a fluorescent label at the 5 ′ end, which can exhibit sufficient fluorescence intensity. It is rare.
本発明は、前記課題を解決するもので、本発明の目的は、検出用DNAプローブの結合部位(位置)として、予めPCR増幅により調製される一次試料中に存在する、該検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端から遠く離れた位置を選択した場合であっても、前記標識されたプライマーを用いた核酸鎖の伸長反応を応用して作製される、5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)と、固相上に固定化された検出用DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応により形成されるハイブリッド体において、前記蛍光標識に起因する蛍光は、十分な蛍光強度を示すことが可能な、5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)の調製方法を提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to detect the gene to be detected that is present in a primary sample prepared in advance by PCR amplification as a binding site (position) of a DNA probe for detection. Even when a position far from the 5 ′ end of the corresponding DNA fragment is selected, a fluorescent label is produced at the 5 ′ end, which is prepared by applying a nucleic acid chain extension reaction using the labeled primer. In the hybrid formed by the hybridization reaction between the attached nucleic acid (especially a single-stranded DNA fragment) and the detection DNA probe immobilized on the solid phase, the fluorescence resulting from the fluorescent label is sufficient It is an object of the present invention to provide a method for preparing a nucleic acid (particularly, a single-stranded DNA fragment) having a fluorescent label at the 5 ′ end, which can exhibit high fluorescence intensity.
加えて、本発明の目的には、前記5’末端に蛍光標識が付された核酸(特に、一本鎖DNA断片)の調製方法において、好適に利用される、標識されたプライマー・セットの提供も含まれる。 In addition, an object of the present invention is to provide a labeled primer set that is preferably used in the method for preparing a nucleic acid (particularly, a single-stranded DNA fragment) having a fluorescent label at the 5 ′ end. Is also included.
本発明者らは、前記の課題を解決するため、鋭意、研究、検討を進めた。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, studied and studied.
検体中に含まれる核酸、例えば、細胞内から採取されるゲノム遺伝子の量自体は、僅かな量であるため、通常、検体中に含まれる核酸(ゲノム遺伝子)を鋳型として、PCR増幅反応を行って、検出対象の遺伝子に相当するDNA断片を予め調製する。実際のプローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出では、このPCR反応によって所望の増幅率で増幅されている、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片を含有する核酸溶液を、一次試料として利用する。 Since the amount of nucleic acid contained in a sample, for example, a genomic gene collected from inside a cell is very small, a PCR amplification reaction is usually performed using the nucleic acid (genomic gene) contained in the sample as a template. Thus, a DNA fragment corresponding to the gene to be detected is prepared in advance. In nucleic acid detection using an actual probe hybridization method, a nucleic acid solution containing a double-stranded DNA fragment corresponding to the gene to be detected, amplified at a desired amplification rate by this PCR reaction, is used as a primary sample. Use.
プローブ・ハイブリダイゼーション反応により形成されるハイブリッド体中において、ハイブリッド体一分子当り、付与される標識物質の量比を制御する上では、DNAプローブと結合してハイブリッド体を形成する一本鎖DNA断片を、予め5’末端に蛍光標識が導入されている標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーに利用して、その3’末端に核酸鎖を伸長して、標識化された核酸(一本鎖DNA断片)とすることが必要である。この核酸鎖の伸長反応では、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片を解離させ、対応する相補的な一本鎖DNA断片(相補鎖)を鋳型として、標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に目的の塩基配列を有する核酸鎖の生成を行う。作製される標識化された核酸(一本鎖DNA)は、その5’末端には、プライマーとして利用する標識付きオリゴヌクレオチド自体のDNA断片(オリゴヌクレオチド)が内在されたものとなる。従って、同じ一本鎖DNA断片(相補鎖)を鋳型として、核酸鎖の伸長反応を行う際、プライマーとして利用する標識付きオリゴヌクレオチド自体のDNA断片(オリゴヌクレオチド)の塩基配列が異なると、得られる標識化された核酸(一本鎖DNA断片)の5’末端の塩基配列も当然異なったものとなる。特に、一次試料中に含まれる、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片を解離させて得られる、鋳型となる相補的な一本鎖DNA断片(相補鎖)に対して、標識付きオリゴヌクレオチド自体のDNA断片(オリゴヌクレオチド)は、相補的な塩基配列を有するものとする。 In the hybrid formed by the probe hybridization reaction, a single-stranded DNA fragment that binds to a DNA probe to form a hybrid is used to control the amount ratio of the labeling substance to be added per molecule of the hybrid. Using a labeled oligonucleotide having a fluorescent label introduced at the 5 ′ end in advance as a primer, extending the nucleic acid strand at the 3 ′ end, and a labeled nucleic acid (single-stranded DNA fragment) It is necessary to. In this nucleic acid chain extension reaction, the double-stranded DNA fragment corresponding to the gene to be detected is dissociated, and the corresponding complementary single-stranded DNA fragment (complementary strand) is used as a template for the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide. A nucleic acid chain having the desired base sequence is generated. The labeled nucleic acid to be produced (single-stranded DNA) has a DNA fragment (oligonucleotide) of the labeled oligonucleotide itself used as a primer at its 5 'end. Therefore, when the nucleic acid strand extension reaction is performed using the same single-stranded DNA fragment (complementary strand) as a template, the nucleotide sequence of the labeled oligonucleotide itself (oligonucleotide) used as a primer is different. Naturally, the base sequence at the 5 ′ end of the labeled nucleic acid (single-stranded DNA fragment) also differs. In particular, labeled oligos are used for complementary single-stranded DNA fragments (complementary strands) that serve as templates and are obtained by dissociating double-stranded DNA fragments corresponding to the gene to be detected contained in the primary sample. The DNA fragment (oligonucleotide) of the nucleotide itself shall have a complementary base sequence.
さらに、プライマーとして利用する標識付きオリゴヌクレオチドとして、鋳型となる相補的な一本鎖DNA断片(相補鎖)に対して、異なる部位(位置)において結合する少なくとも二種以上の互いに相違する塩基配列のDNA断片(オリゴヌクレオチド)で構成されたものを用いることで、検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端を基準として、得られる二種以上の標識化された核酸(一本鎖DNA断片)では、その5’末端の位置が互いに相違するものとできることに、本発明者らは想到した。加えて、このように、検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端を基準として、その5’末端の位置が互いに相違するように調製された、二種以上の標識化された核酸(一本鎖DNA断片)の混合物を利用すると、仮に、検出用DNAプローブの結合部位(位置)として、該検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端から遠く離れた位置を選択した場合であっても、前記混合物中に含まれる、標識化された核酸(一本鎖DNA断片)複数種の一つは、その5’末端近傍に検出用DNAプローブの結合部位(位置)が存在しているものとできることを見出した。以上の知見に加えて、本発明者らは、該5’末端に蛍光標識が付された核酸(一本鎖DNA断片)複数種の一つと、固相上に固定化された検出用DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応により形成されるハイブリッド体において、前記蛍光標識に起因する蛍光は、十分な蛍光強度を示すことを検証して、本発明を完成させた。 Furthermore, as a labeled oligonucleotide to be used as a primer, at least two or more different base sequences that bind at different sites (positions) to a complementary single-stranded DNA fragment (complementary strand) as a template Two or more kinds of labeled nucleic acids (single-stranded DNA fragments) obtained by using a DNA fragment (oligonucleotide) as a reference, based on the 5 ′ end of the DNA fragment corresponding to the gene to be detected ), The present inventors have conceived that the positions of the 5 ′ ends can be different from each other. In addition, as described above, two or more kinds of labeled nucleic acids (prepared so that the positions of the 5 ′ ends differ from each other with respect to the 5 ′ end of the DNA fragment corresponding to the gene to be detected ( When a mixture of single-stranded DNA fragments) is used, a position far from the 5 ′ end of the DNA fragment corresponding to the gene to be detected is selected as the binding site (position) of the DNA probe for detection. Even so, one of a plurality of labeled nucleic acids (single-stranded DNA fragments) contained in the mixture has a detection DNA probe binding site (position) in the vicinity of its 5 ′ end. I found what I can do. In addition to the above knowledge, the present inventors also have one of a plurality of nucleic acids (single-stranded DNA fragments) having a fluorescent label at the 5 ′ end and a detection DNA probe immobilized on a solid phase. The present invention was completed by verifying that the fluorescence resulting from the fluorescent label in the hybrid formed by the hybridization reaction with the above showed sufficient fluorescence intensity.
すなわち、本発明にかかる核酸標識方法は、
プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に供する、標識化された核酸を調製する手段であって、
検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を、鋳型核酸として利用し、
該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、
該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長する、伸長反応を行って、該標識付きオリゴヌクレオチドを5’末端に内在している核酸を調製して、標識化された核酸とする際、
前記伸長反応のプライマーとして、該オリゴヌクレオチドを構成する前記相補的な塩基配列が相違する、少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを用い、
該プライマー・セット中に含まれる、一つの標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖の伸長に利用される、一本鎖の鋳型核酸に対して、
該プライマー・セット中に含まれる、他の標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも一つは、前記一本鎖の鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する他のオリゴヌクレオチドで構成されている
ことを特徴とする核酸標識方法である。
That is, the nucleic acid labeling method according to the present invention includes:
A means for preparing a labeled nucleic acid for nucleic acid detection using a probe hybridization method,
Using a single-stranded nucleic acid prepared from a nucleic acid contained in a sample as a template nucleic acid,
Using a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the template nucleic acid as a primer,
When a nucleic acid strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide and an extension reaction is performed to prepare a nucleic acid inherent in the labeled oligonucleotide at the 5 ′ end to form a labeled nucleic acid. ,
As a primer for the extension reaction, using a primer set comprising at least two or more kinds of labeled oligonucleotides that differ in the complementary base sequences constituting the oligonucleotide,
With respect to a single-stranded template nucleic acid used for extension of a nucleic acid strand at the 3 ′ end of one labeled oligonucleotide contained in the primer set,
At least one of the other labeled oligonucleotides contained in the primer set has a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the single-stranded template nucleic acid. A method for labeling nucleic acid, comprising:
本発明においては、固相上に固定化された検出用DNAプローブ、例えば、DNAマイクロアレイを使用する核酸検出の際、仮に、検出用DNAプローブの結合部位(位置)として、該検出対象の遺伝子に相当するDNA断片の5’末端から遠く離れた位置を選択した場合であっても、本発明の核酸標識方法を利用することで調製される、5’末端に蛍光標識が付された核酸(一本鎖DNA)複数種の一つと、固相上に固定化された検出用DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応により形成されるハイブリッド体において、前記蛍光標識に起因する蛍光は、十分な蛍光強度を示すものとなり、検出感度、ならびに精度の向上が得られるという利点がある。 In the present invention, when detecting nucleic acid using a detection DNA probe immobilized on a solid phase, for example, a DNA microarray, the detection target gene is assumed to be a binding site (position) of the detection DNA probe. Even when a position far from the 5 ′ end of the corresponding DNA fragment is selected, the nucleic acid labeled with a fluorescent label at the 5 ′ end prepared by using the nucleic acid labeling method of the present invention (one In a hybrid formed by a hybridization reaction between one of a plurality of types of single-stranded DNA and a detection DNA probe immobilized on a solid phase, the fluorescence resulting from the fluorescent label exhibits sufficient fluorescence intensity Therefore, there is an advantage that detection sensitivity and accuracy can be improved.
本発明では、上述する核酸標識方法の発明、すなわち、
プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に供する、標識化された核酸を調製する手段であって、
検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を、鋳型核酸として利用し、
該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、
該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長する、伸長反応を行って、該標識付きオリゴヌクレオチドを5’末端に内在している核酸を調製して、標識化された核酸とする際、
前記伸長反応のプライマーとして、該オリゴヌクレオチドを構成する前記相補的な塩基配列が相違する、少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを用い、
該プライマー・セット中に含まれる、一つの標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖の伸長に利用される、一本鎖の鋳型核酸に対して、
該プライマー・セット中に含まれる、他の標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも一つは、前記一本鎖の鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する他のオリゴヌクレオチドで構成されている
ことを特徴とする核酸標識方法における、好ましい態様の一例として、下記の態様を挙げることができる。
In the present invention, the invention of the nucleic acid labeling method described above, that is,
A means for preparing a labeled nucleic acid to be used for nucleic acid detection using a probe hybridization method,
Using a single-stranded nucleic acid prepared from a nucleic acid contained in a sample as a template nucleic acid,
Using a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the template nucleic acid as a primer,
When preparing a nucleic acid containing the labeled oligonucleotide at the 5 ′ end by extending the nucleic acid strand at the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide to prepare a nucleic acid containing the labeled oligonucleotide at the 5 ′ end. ,
As a primer for the extension reaction, a primer set comprising at least two kinds of labeled oligonucleotides that are different in the complementary base sequence constituting the oligonucleotide is used,
With respect to a single-stranded template nucleic acid used for extending a nucleic acid strand at the 3 ′ end of one labeled oligonucleotide contained in the primer set,
At least one of the other labeled oligonucleotides contained in the primer set has a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the single-stranded template nucleic acid. As an example of a preferred embodiment in the nucleic acid labeling method characterized by comprising the above oligonucleotides, the following embodiment can be mentioned.
具体的には、本発明にかかる核酸標識方法では、
前記伸長反応として、非対称PCR反応を利用することができる。あるいは、前記伸長反応として、PCR反応を利用することもできる。
Specifically, in the nucleic acid labeling method according to the present invention,
As the extension reaction, an asymmetric PCR reaction can be used. Alternatively, a PCR reaction can be used as the extension reaction.
一方、前記標識付きオリゴヌクレオチドは、
蛍光物質およびビオチンからなる群から選択される一つ以上の標識を用いて、該オリゴヌクレオチドに標識が付されていることが好ましい。
On the other hand, the labeled oligonucleotide is
The oligonucleotide is preferably labeled using one or more labels selected from the group consisting of fluorescent substances and biotin.
その際、本発明にかかる核酸標識方法において、
前記プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出は、
固相表面に固定あるいは吸着されているDNAプローブに対するハイブリダイゼーション反応を利用していることが望ましい。特に、前記固相表面に固定あるいは吸着されているDNAプローブは、
DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態であることがより好ましい。
In that case, in the nucleic acid labeling method according to the present invention,
Nucleic acid detection using the probe hybridization method,
It is desirable to use a hybridization reaction for a DNA probe fixed or adsorbed on the solid surface. In particular, the DNA probe immobilized or adsorbed on the solid surface is
More preferably, it is in the form of a DNA chip or a DNA microarray.
なお、前記鋳型核酸として、
検体中に含まれる核酸からPCR産物として調製される一本鎖核酸を利用する形態を選択することが望ましい。
As the template nucleic acid,
It is desirable to select a form using a single-stranded nucleic acid prepared as a PCR product from a nucleic acid contained in a specimen.
本発明にかかる核酸標識方法は、
前記検出対象の核酸は、細菌由来の16s rRNA遺伝子である形態において、より好適に利用される。
The nucleic acid labeling method according to the present invention includes:
The nucleic acid to be detected is more preferably used in the form of a 16s rRNA gene derived from bacteria.
加えて、本発明は、上述する本発明にかかる核酸標識方法を利用することで作製が可能となる、標識化された核酸の発明をも提供し、
すなわち、本発明にかかる標識化された核酸は、
上述する構成のいずれかを選択する本発明にかかる核酸標識方法により調製される、標識化された核酸である。
In addition, the present invention also provides an invention of a labeled nucleic acid that can be produced using the nucleic acid labeling method according to the present invention described above,
That is, the labeled nucleic acid according to the present invention is
It is a labeled nucleic acid prepared by the nucleic acid labeling method of the present invention that selects any one of the above-described configurations.
さらには、本発明は、上述する本発明にかかる核酸標識方法に利用されるプライマー・セットの発明も同時に提供しており、
すなわち、本発明にかかるプライマー・セットは、
上述する構成のいずれかを選択する本発明にかかる核酸標識方法において利用可能な、少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットである。
Furthermore, the present invention also provides an invention of a primer set used in the above-described nucleic acid labeling method according to the present invention,
That is, the primer set according to the present invention is:
It is a primer set comprising at least two or more kinds of labeled oligonucleotides that can be used in the nucleic acid labeling method according to the present invention for selecting any one of the above-described configurations.
例えば、本発明にかかるプライマー・セットは、
前記鋳型核酸の塩基配列に基づき、
前記プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に用いるプローブDNAの塩基配列が選択されている、該鋳型核酸の塩基配列上のプローブ対応部位と、
前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列を有する、該鋳型核酸の塩基配列上のプライマーに相補的部位の少なくとも二種について、
前記プローブ対応部位を基準点とし、前記プライマーに相補的部位の少なくとも二種の存在位置までの塩基数により、該プライマーに相補的部位の少なくとも二種の相対的位置を定義する際、
前記プライマーに相補的部位の少なくとも二種の相対的位置が互いに異なるように、前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列が選択されている
ことを特徴とするプライマー・セットとすることが好ましい。
For example, the primer set according to the present invention is:
Based on the base sequence of the template nucleic acid,
A probe-corresponding site on the base sequence of the template nucleic acid, in which the base sequence of the probe DNA used for nucleic acid detection using the probe hybridization method is selected;
About at least two kinds of sites complementary to the primer on the base sequence of the template nucleic acid having a base sequence complementary to the base sequence of the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides,
When defining the relative position of at least two kinds of complementary sites to the primer based on the number of bases up to the presence position of at least two kinds of complementary positions to the primer, using the probe corresponding site as a reference point,
The primer set is characterized in that the base sequences of the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides are selected so that the relative positions of at least two kinds of sites complementary to the primer are different from each other. preferable.
その具体例として、
該プライマー・セットに含まれる、前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドとして、
下記配列1〜配列9:
配列1; 5' actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
配列2; 5' cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
配列3; 5' gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
配列4; 5' tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
配列5; 5' ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
配列6; 5' ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
配列7; 5' ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
配列8; 5' tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
配列9; 5' taccttgttacgacttcacccca 3'
からなる群から選択される、少なくとも二種以上の塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドを含んでいる
ことを特徴とするプライマー・セットを好適な例として示すことができる。
As a specific example,
As the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides contained in the primer set,
Sequence 1 to Sequence 9 below:
Sequence 1; 5 'actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
Sequence 2; 5 'cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
Sequence 3; 5 'gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
Sequence 4; 5 'tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
Sequence 5; 5 'ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
Sequence 6; 5 'ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
Sequence 7; 5 'ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
Sequence 8; 5 'tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
Sequence 9; 5 'taccttgttacgacttcacccca 3'
A primer set comprising a labeled oligonucleotide having at least two or more base sequences selected from the group consisting of can be shown as a preferred example.
以下に、本発明に関して、より詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
まず、本発明にかかる核酸標識方法の適用対象である、標識化された核酸は、プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に際し、検出用DNAプローブとハイブリッド体を形成可能な、一本鎖核酸部分を有する核酸分子に対して、検出に利用される標識を付したものである。 First, a labeled nucleic acid to which a nucleic acid labeling method according to the present invention is applied is a single-stranded nucleic acid that can form a hybrid with a DNA probe for detection when detecting a nucleic acid using a probe hybridization method. A nucleic acid molecule having a portion is labeled with a label used for detection.
この検出用DNAプローブとハイブリッド体を形成可能な一本鎖核酸部分は、検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を鋳型核酸として利用し、該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長することにより作製される。この核酸鎖の伸長反応において、プライマーとして用いる標識付きオリゴヌクレオチドは、最終的に作製される一本鎖核酸部分の5’末端となるため、標識付きオリゴヌクレオチド中に含まれる標識は、標識化された核酸において、その5’末端に付与されたものとなる。 The single-stranded nucleic acid portion capable of forming a hybrid with the detection DNA probe is contained in the base sequence of the template nucleic acid using a single-stranded nucleic acid prepared from the nucleic acid contained in the sample as a template nucleic acid. Using a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence as a primer, it is produced by extending a nucleic acid chain to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide. In this nucleic acid chain extension reaction, the labeled oligonucleotide used as a primer becomes the 5 ′ end of the finally produced single-stranded nucleic acid moiety, so that the label contained in the labeled oligonucleotide is labeled. The nucleic acid is added to the 5 ′ end of the nucleic acid.
本発明において、検体中に含まれる核酸として、例えば、細菌由来の核酸分子が利用できる。換言するならば、例えば、かかる細菌由来の核酸分子の起源となる細菌を含む試料から、検出対象とする細菌由来の核酸分子を抽出する処理などを施し、検体とする。なお、かかる細菌由来の核酸分子の起源となる細菌を含む試料の例として、ヒト、家畜等の動物由来の血液、喀痰、胃液、膣分泌物、口腔内粘液等の体液、尿や糞便のような排出物などの生物由来の試料、あるいは、食中毒、汚染の対象となる食品、飲料水及び温泉水のような環境中の水等、当該細菌による汚染を受けている可能性を有する媒体が挙げられる。また、輸出入時における検疫において、細菌による感染が確認された動植物から採取された組織試料も、その対象に含まれる。通常、かかる細菌由来の核酸分子の起源となる細菌を含む試料は、該細菌を、生菌あるいは死滅菌体の状態で含んでいるため、その細胞内に存在する細菌由来の核酸分子に対する抽出処理等を施し、不要な固形成分を除去した後、核酸分子を可溶性画分中に分離・採取して、核酸を含む検体とする。 In the present invention, for example, a bacterial nucleic acid molecule can be used as the nucleic acid contained in the specimen. In other words, for example, a sample containing a bacterium that is the source of such a bacterium-derived nucleic acid molecule is subjected to a process of extracting a bacterium-derived nucleic acid molecule to be detected, and used as a specimen. Examples of samples containing bacteria that are the source of nucleic acid molecules derived from such bacteria include blood derived from animals such as humans and livestock, body fluids such as sputum, gastric juice, vaginal secretions, oral mucus, urine, and feces. Samples derived from living organisms such as effluents, or food poisoning, contaminated foods, environmental waters such as drinking water and hot spring water, etc. It is done. In addition, tissue samples collected from animals and plants that have been confirmed to be infected by bacteria in quarantine at the time of import / export are also included in the subject. Usually, a sample containing a bacterium that is a source of such a bacterium-derived nucleic acid molecule contains the bacterium in a live or dead sterilized state, and therefore, an extraction process for a bacterium-derived nucleic acid molecule present in the cell. After removing unnecessary solid components, the nucleic acid molecules are separated and collected in a soluble fraction to obtain a specimen containing nucleic acid.
その際、検体中に含まれる核酸分子は、RNA分子、DNA分子のいずれでもよい。なお、対象とする核酸分子がRNA分子である場合、一旦、このRNA分子を鋳型として、逆転写酵素反応を利用して、その塩基配列と相補的なDNA分子、すなわち、cDNA分子を調製する。例えば、一旦、検体中に含まれる核酸分子中から、全RNAを分離した後、対応するcDNA・ライブラリーを構築する。構築されたcDNA・ライブラリー中に含まれる、検出対象のRNA分子に由来するcDNAを鋳型として、PCR増幅反応によって、所望の塩基配列領域(標的領域)を含むDNA断片を調製し、「検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸」として利用することが好ましい。 At that time, the nucleic acid molecule contained in the sample may be either an RNA molecule or a DNA molecule. When the target nucleic acid molecule is an RNA molecule, a DNA molecule complementary to the base sequence, that is, a cDNA molecule, is prepared using the RNA molecule as a template and a reverse transcriptase reaction. For example, once the total RNA is separated from the nucleic acid molecules contained in the sample, a corresponding cDNA library is constructed. Using the cDNA derived from the RNA molecule to be detected contained in the constructed cDNA library as a template, a DNA fragment containing the desired base sequence region (target region) was prepared by PCR amplification reaction. It is preferably used as a “single-stranded nucleic acid prepared from a nucleic acid contained in
一方、対象とする核酸分子がDNA分子である場合、例えば、制限酵素による酵素消化を利用して、所望の塩基配列領域(標的領域)を含むDNA断片を調製し、「検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸」として利用することもできる。例えば、DNAゲノムが、一細胞当たり、極僅かな量しか存在していないため、予め、DNAゲノムを鋳型として、PCR増幅反応によって、所望の塩基配列領域(標的領域)を含むDNA断片を調製し、「検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸」として利用することが好ましい。 On the other hand, when the target nucleic acid molecule is a DNA molecule, for example, a DNA fragment containing a desired base sequence region (target region) is prepared using enzyme digestion with a restriction enzyme. It can also be used as a “single-stranded nucleic acid prepared from”. For example, since only a very small amount of DNA genome is present per cell, a DNA fragment containing a desired nucleotide sequence region (target region) is prepared in advance by PCR amplification using the DNA genome as a template. , “Single-stranded nucleic acid prepared from nucleic acid contained in specimen” is preferably used.
検体中に含まれる核酸分子に基づき、上記PCR反応によって所望の増幅率で増幅されている、検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片を含有する核酸溶液を一次試料として利用する際には、該検出対象の遺伝子に相当する二本鎖DNA断片に加熱処理を施し、解離した一本鎖DNA断片を、「検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸」として利用する。この一本鎖DNA断片の塩基配列は、上記PCR反応に利用されるPCRプライマーの塩基配列によって、その5’末端と3’末端とが決定され、また、その配列長も決定されている。この全塩基配列が判明している一本鎖DNA断片を鋳型核酸として利用し、該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長することにより作製される。 When using, as a primary sample, a nucleic acid solution containing a double-stranded DNA fragment corresponding to a gene to be detected, amplified at a desired amplification rate by the PCR reaction based on nucleic acid molecules contained in a sample. The double-stranded DNA fragment corresponding to the gene to be detected is subjected to heat treatment, and the dissociated single-stranded DNA fragment is used as “single-stranded nucleic acid prepared from nucleic acid contained in the specimen”. The base sequence of this single-stranded DNA fragment has its 5 'end and 3' end determined by the base sequence of the PCR primer used in the PCR reaction, and its sequence length is also determined. A single-stranded DNA fragment whose total base sequence is known is used as a template nucleic acid, and a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the template nucleic acid is used. It is produced by extending a nucleic acid strand to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide, using it as a primer.
本発明にかかる核酸標識方法では、伸長反応のプライマーとして、標識付きオリゴヌクレオチドを少なくとも二種以上利用する。この標識付きオリゴヌクレオチド二種はいずれも、前記全塩基配列が判明している一本鎖DNA断片を鋳型核酸として、そのオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖の伸長が可能なものとされる。該オリゴヌクレオチド、ならびに、その3’末端に伸長される核酸鎖は、RNA鎖、DNA鎖のいずれを用いることも可能であるが、通常、DNAポリメラーゼを利用する伸長反応の適用が可能なDNA鎖を利用することが好ましい。 In the nucleic acid labeling method according to the present invention, at least two kinds of labeled oligonucleotides are used as primers for the extension reaction. Both of these two types of labeled oligonucleotides are capable of extending a nucleic acid chain at the 3 'end of the oligonucleotide using the single-stranded DNA fragment whose total base sequence is known as a template nucleic acid. The oligonucleotide and the nucleic acid chain extended to the 3 ′ end thereof can be either an RNA chain or a DNA chain, but usually a DNA chain to which an extension reaction using a DNA polymerase can be applied. Is preferably used.
前記標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも二種以上は、そのオリゴヌクレオチドの塩基配列は、いずれも、鋳型核酸として用いる一本鎖核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列とされる。加えて、該標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも二種以上は、そのオリゴヌクレオチドの塩基配列は、相互で相違したものとなるように選択する。本発明にかかるプライマー・セットは、前述のオリゴヌクレオチドの塩基配列が相互に相違している、少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー混合物である。該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの含有量比率は、それら標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして、核酸鎖の伸長を行うことで作製される、標識化された核酸複数種の収量が、実質的に等しくなるように選択することが好ましい。 At least two or more of the labeled oligonucleotides have base sequences complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. It is said. In addition, at least two or more of the labeled oligonucleotides are selected so that the nucleotide sequences of the oligonucleotides are different from each other. The primer set according to the present invention is a primer mixture comprising at least two or more kinds of labeled oligonucleotides having different nucleotide sequences from each other. The content ratio of the plurality of kinds of labeled oligonucleotides contained in the primer set is a plurality of kinds of labeled nucleic acids prepared by extending a nucleic acid chain using the labeled oligonucleotides as primers. Preferably, the yields of are selected to be substantially equal.
すなわち、原理的には、標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列の選択に応じて、鋳型核酸として用いる一本鎖核酸とのハイブリダイズ効率、ならびに、その3’末端への核酸鎖の伸長が完了するに要する反応時間に相違が生じる。通常、一本鎖核酸を鋳型核酸として、プライマーを用いた核酸鎖の伸長反応は、一本鎖核酸に対して、プライマーをハイブリダイズさせるアニーリング(annealing)工程、プライマーの3’末端へ核酸鎖の伸長を行う核酸鎖合成(extension reaction)工程、作製された、5’末端にプライマーを含む一本鎖核酸と鋳型の一本鎖核酸とを分離する変性処理(denaturing)工程で構成される。プライマーとして利用する標識付きオリゴヌクレオチドと鋳型核酸である一本鎖核酸とのハイブリッド体の融解温度(melting temperature;Tm)は、前記核酸鎖合成(extension reaction)工程の温度よりも、有意に高く、変性処理(denaturing)工程の温度よりも、有意に低くなるように、標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択する。その際、該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドにおいて、その融解温度Tmは、45℃〜80℃の範囲内とし、また、それらの融解温度Tm間の差違は、10℃以内、好ましくは、5℃以内となるように、各標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択することが望ましい。一般に、各標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列の塩基長は、少なくとも、15塩基〜40塩基の範囲内に選択することが望ましい。標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列の塩基長を、15塩基未満、例えば、13塩基に選択しても、塩基配列の種類によっては、融解温度Tmを前述の温度範囲内とすることも可能ではある。一方、標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列の塩基長を、40塩基を超える、例えば、45塩基に選択した際にも、塩基配列の種類によっては、融解温度Tmを前述の温度範囲内とすることも可能ではある。但し、塩基配列の塩基長が40塩基を超えて、長くなるとともに、目標とする一本鎖核酸中に存在している、前記相補的な塩基配列部分のみでなく、この相補的な塩基配列部分と類似する塩基配列を有する、他の一本鎖核酸に対する、ミスフィット・ハイブリダイゼーションを起こす確率が増すことになる。すなわち、目標とする一本鎖核酸以外に、他の一本鎖核酸を鋳型核酸として、該ミスフィット・ハイブリダイゼーションを起こした標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端へ核酸鎖の伸長反応が起こる確率が増すことになり、本発明の目的には適合しないものとなる。 That is, in principle, depending on the selection of the base sequence of the labeled oligonucleotide, the hybridization efficiency with the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid and the extension of the nucleic acid chain to its 3 ′ end are completed. Differences occur in the reaction time required. Usually, a nucleic acid chain extension reaction using a primer with a single-stranded nucleic acid as a template nucleic acid is performed in an annealing step for hybridizing the primer to the single-stranded nucleic acid, and the nucleic acid chain is transferred to the 3 ′ end of the primer. It comprises a nucleic acid strand synthesis step that performs extension, and a denaturing step that separates the single-stranded nucleic acid containing a primer at the 5 ′ end and the single-stranded nucleic acid of the template. The melting temperature (Tm) of a hybrid of a labeled oligonucleotide used as a primer and a single-stranded nucleic acid that is a template nucleic acid is significantly higher than the temperature of the nucleic acid strand synthesis step, The base sequence of the labeled oligonucleotide is selected so as to be significantly lower than the temperature of the denaturing step. At that time, in the plurality of types of labeled oligonucleotides included in the primer set, the melting temperature Tm is in the range of 45 ° C. to 80 ° C., and the difference between the melting temperatures Tm is 10 It is desirable to select the base sequence of each labeled oligonucleotide so that it is within ° C, preferably within 5 ° C. In general, the base length of the base sequence of each labeled oligonucleotide is desirably selected within the range of at least 15 bases to 40 bases. Even if the base length of the base sequence of the labeled oligonucleotide is selected to be less than 15 bases, for example, 13 bases, the melting temperature Tm can be set within the aforementioned temperature range depending on the type of base sequence. On the other hand, even when the base length of the base sequence of the labeled oligonucleotide exceeds 40 bases, for example, 45 bases, the melting temperature Tm may be set within the above temperature range depending on the type of base sequence. It is possible. However, the base length of the base sequence exceeds 40 bases and becomes long, and not only the complementary base sequence portion present in the target single-stranded nucleic acid, but also this complementary base sequence portion. This increases the probability of misfit hybridization to other single-stranded nucleic acids having a base sequence similar to. That is, in addition to the target single-stranded nucleic acid, using other single-stranded nucleic acid as a template nucleic acid, there is a probability that a nucleic acid chain extension reaction will occur at the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide that has caused the misfit hybridization. And will not be suitable for the purposes of the present invention.
該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドにおいて、その融解温度Tmを考慮した上で、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの含有量比率を適宜選択することが望ましい。なお、融解温度Tm間の差違が、上記の好適な範囲内である場合、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの含有量比率は、融解温度Tmが最も高いものと、Tmが最も低いものとの間の含有量比が、1:1〜1:0.1の範囲内となるように、適宜設定することが望ましい。 In the plurality of types of labeled oligonucleotides included in the primer set, it is desirable to appropriately select the content ratio of the plurality of types of labeled oligonucleotides in consideration of the melting temperature Tm. When the difference between the melting temperatures Tm is within the above preferable range, the content ratio of the plurality of types of labeled oligonucleotides is that the melting temperature Tm is the highest and the Tm is the lowest. It is desirable that the content ratio be appropriately set so that the content ratio is in the range of 1: 1 to 1: 0.1.
鋳型核酸を基に、フォワード・プライマーとリバース・プライマーとを用いたPCR産物を作製する反応を利用して、標識化を施す場合は、上記の範囲内に選択することにより、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドのいずれに対しても、好適に標識化された核酸複数種の調製がなされる。また、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドと、プローブ設定位置との間の位置関係に関しては、鋳型核酸の塩基配列に依って異なるが、通常のPCR反応によって、プローブ設定位置を超える核酸鎖の伸長が問題なく行える距離(塩基長)であることが好ましく、少なくとも、両者を隔てる距離は、10000塩基長以下の範囲内にあることが好ましい。 When labeling is performed using a reaction for producing a PCR product using a forward primer and a reverse primer based on a template nucleic acid, the above-mentioned multiple types of labels can be selected by selecting within the above range. For any of the attached oligonucleotides, a plurality of suitably labeled nucleic acids are prepared. The positional relationship between the plurality of types of labeled oligonucleotides and the probe setting position varies depending on the base sequence of the template nucleic acid, but the nucleic acid chain extends beyond the probe setting position by a normal PCR reaction. Is preferably a distance (base length) that can be performed without any problem, and at least the distance separating the two is preferably in the range of 10,000 base lengths or less.
該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドにおいて、個々の標識付きオリゴヌクレオチドに付される標識物質は、そのオリゴヌクレオチド一分子当たり、一定量となるように付す。例えば、そのオリゴヌクレオチド一分子当たり、標識物質が一分子付されている形態は、一般に、より好ましい形態である。 In the plurality of types of labeled oligonucleotides contained in the primer set, the labeling substances to be applied to the individual labeled oligonucleotides are attached so as to be a constant amount per oligonucleotide molecule. For example, a form in which one molecule of the labeling substance is attached to one oligonucleotide molecule is generally a more preferable form.
また、個々の標識付きオリゴヌクレオチドに付される標識物質は、そのオリゴヌクレオチドによる、鋳型核酸に用いる一本鎖核酸とのハイブリダイゼーションを阻害しない部位に導入することが望ましい。同時に、鋳型核酸に用いる一本鎖核酸とのハイブリダイゼーション後、該オリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖伸長反応を行う際、利用されるDNAポリメラーゼなどの核酸鎖合成酵素の結合、ならびに、その核酸鎖伸長反応を阻害しない部位に導入することが望ましい。従って、個々の標識付きオリゴヌクレオチドに付される標識物質は、そのオリゴヌクレオチドの5’末端に導入する形態が、一般に、より好ましい形態となる。具体的には、そのオリゴヌクレオチドを予め合成した後、その5’末端に共有的に結合させることで、当量的に導入可能な標識物質を利用することがより好ましい。 Moreover, it is desirable to introduce the labeling substance to be attached to each labeled oligonucleotide to a site that does not inhibit hybridization with the single-stranded nucleic acid used for the template nucleic acid by the oligonucleotide. At the same time, after hybridization with a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid, when performing a nucleic acid chain elongation reaction to the 3 ′ end of the oligonucleotide, binding of a nucleic acid chain synthase such as a DNA polymerase used, It is desirable to introduce it at a site that does not inhibit the nucleic acid chain elongation reaction. Accordingly, the labeling substance to be attached to each labeled oligonucleotide generally has a more preferable form in which it is introduced into the 5 'end of the oligonucleotide. Specifically, it is more preferable to use a labeling substance that can be introduced in an equivalent manner by synthesizing the oligonucleotide in advance and then covalently binding it to the 5 'end.
この5’末端に共有的に結合させることで、当量的に導入可能な標識物質の例として、蛍光標識として利用される各種蛍光物質、あるいは、ビオチンやジゴキシゲニンを挙げることができる。ビオチンは、各種ビオチン結合型の標識酵素タンパク質を反応させ、かかる標識酵素タンパク質の酵素活性を指標として、検出を可能とする。ジゴキシゲニンも、各種のジゴキシゲニン結合型の標識酵素タンパク質を反応させ、かかる標識酵素タンパク質の酵素活性を指標として、検出を可能とする。蛍光標識として利用される各種蛍光物質は、かかる蛍光物質に由来する蛍光強度を観測する光学的検出手段を利用することで、高感度の検出を可能とする。また、前記標識酵素タンパク質の酵素活性を指標とする検出法も、酵素活性は、各種発色反応を利用するものとすることで、光学的検出手段の利用が可能であり、高感度の検出を可能とする。 Examples of labeling substances that can be introduced equivalently by covalently binding to the 5 'end include various fluorescent substances used as fluorescent labels, biotin and digoxigenin. Biotin reacts with various biotin-binding labeling enzyme proteins and enables detection using the enzyme activity of the labeling enzyme protein as an index. Digoxigenin can also be detected by reacting various digoxigenin-bound labeled enzyme proteins and using the enzyme activity of the labeled enzyme protein as an index. Various fluorescent materials used as fluorescent labels enable highly sensitive detection by using an optical detection means for observing the fluorescence intensity derived from such fluorescent materials. In addition, the detection method using the enzyme activity of the labeled enzyme protein as an index can also use optical detection means by using various color development reactions, and highly sensitive detection is possible. And
特に、固相上に固定化されたDNAプローブとして、DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態を利用する際には、単位面積当たり、高い密度でDNAプローブが存在する状態となる。従って、標識化された核酸とDNAプローブとのハイブリッド体も、単位面積当たり、高い密度で存在する状態で標識を利用した、再現性のよい検出が必要とされる。その場合、標識酵素タンパク質の酵素活性を指標とする検出は、この酵素反応に利用される基質物質の供給にバラツキを生じないように注意が必要となる。それに対して、蛍光標識として利用される各種蛍光物質を利用する際には、励起光強度の均一化は、基質物質供給の均一化と比較すると、格段に容易に達成できる。この観点から、DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態を利用する際には、蛍光標識の使用は、より好適な形態となる。かかる蛍光標識に利用可能な蛍光色素としては、従来公知の蛍光色素をいずれも使用することができる。なかでも、量子収率、耐光性、耐ガス性、化学的安定性、さらには、DNAポリメラーゼの基質としての特性の観点から、FITC、FAM、Cy3、Cy5、Cy5.5、Cy7、TAMRA、Dabcyl、ROX、TET、Rhodamine、Texas Red、HEX、Cyber Greenなどは、本発明においても、好適に利用することができる。 In particular, when the form of a DNA chip or a DNA microarray is used as a DNA probe immobilized on a solid phase, the DNA probe is present at a high density per unit area. Therefore, a hybrid of a labeled nucleic acid and a DNA probe is also required to be detected with good reproducibility using a label in a state where it exists at a high density per unit area. In that case, the detection using the enzyme activity of the labeled enzyme protein as an index requires caution so as not to cause variations in the supply of the substrate substance used for the enzyme reaction. On the other hand, when various fluorescent materials used as fluorescent labels are used, the uniformity of the excitation light intensity can be achieved much more easily than the uniform supply of the substrate material. From this viewpoint, when a form of a DNA chip or a DNA microarray is used, the use of a fluorescent label is a more suitable form. Any conventionally known fluorescent dye can be used as the fluorescent dye that can be used for the fluorescent label. Among these, from the viewpoint of quantum yield, light resistance, gas resistance, chemical stability, and characteristics of DNA polymerase as a substrate, FITC, FAM, Cy3, Cy5, Cy5.5, Cy7, TAMRA, Dabcyl , ROX, TET, Rhodamine, Texas Red, HEX, Cyber Green, and the like can be suitably used in the present invention.
該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドに対して、標識付きオリゴヌクレオチドの種類ごとに、異なる種類の標識物質を用いて、標識することも可能であるが、検出の簡便さを考慮すると、同じ種類の標識物質を用いて標識することが好ましい。すなわち、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを利用して、同一の一本鎖核酸を鋳型核酸として、標識化された核酸の複数種が作製されるが、プローブ・ハイブリダイゼーションにおいて、特定の塩基配列を有するDNAプローブに対して、この標識化された核酸の複数種中の一種以上がハイブリッド体を形成する可能性がある。例えば、特定の塩基配列を有するDNAプローブに対して、標識化された核酸二種がハイブリッド体を形成している場合、この標識化された核酸二種に使用されている標識物質が異なると、個々の標識物質の検出を行った上で、その結果を合算する作業が必要となる。一方、この標識化された核酸二種に使用されている標識物質が同一であると、一度に、標識物質の検出と、その結果の合算がなされるので、検出操作は簡便なものとなる。 Although it is possible to label the plurality of types of labeled oligonucleotides contained in the primer set with different types of labeled substances for each type of labeled oligonucleotide, it is easy to detect. In view of this, it is preferable to label using the same type of labeling substance. That is, using the plurality of types of labeled oligonucleotides, a plurality of types of labeled nucleic acids are prepared using the same single-stranded nucleic acid as a template nucleic acid. In probe hybridization, a specific base sequence is used. There is a possibility that one or more of a plurality of kinds of labeled nucleic acids form a hybrid with respect to a DNA probe having For example, when two kinds of labeled nucleic acids form a hybrid with respect to a DNA probe having a specific base sequence, if the labeling substances used in the two kinds of labeled nucleic acids are different, It is necessary to detect individual labeling substances and then add the results. On the other hand, if the labeling substances used in the two kinds of labeled nucleic acids are the same, the detection of the labeling substances and the sum of the results are performed at a time, so that the detection operation becomes simple.
本発明にかかる核酸標識方法では、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを利用することにより、同一の一本鎖核酸を鋳型核酸として、各標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖伸長反応を行う結果、標識化された核酸の複数種を含む混合物が作製される。この核酸鎖伸長反応では、該プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの相当量は消費されるが、反応終了時、かかる反応液中には、消費されなかった、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドが相当量残余している。この混合物中に残留している、複数種の標識付きオリゴヌクレオチド自体が、DNAチップまたはDNAマイクロアレイ上に固定されているDNAプローブとハイブリッド体を形成する、目的とする標識化された核酸の検出に際して、検出精度、定量性を阻害する要因となる。従って、プローブ・ハイブリダイゼーション反応に供する前に、混合物中に残留している、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを除去し、目的とする標識化された核酸の精製を行うことが好ましい。 In the nucleic acid labeling method according to the present invention, by using the plurality of types of labeled oligonucleotides, a nucleic acid chain extension reaction to the 3 ′ end of each labeled oligonucleotide is performed using the same single-stranded nucleic acid as a template nucleic acid. As a result, a mixture containing a plurality of labeled nucleic acids is produced. In this nucleic acid chain extension reaction, a considerable amount of the plurality of types of labeled oligonucleotides contained in the primer set is consumed, but at the end of the reaction, it was not consumed in the reaction solution. There is a substantial residual amount of species labeled oligonucleotides. Upon detection of a target labeled nucleic acid, a plurality of types of labeled oligonucleotides remaining in this mixture form a hybrid with a DNA probe immobilized on a DNA chip or DNA microarray. It becomes a factor that hinders detection accuracy and quantitativeness. Therefore, it is preferable to purify the target labeled nucleic acid by removing a plurality of types of labeled oligonucleotides remaining in the mixture before the probe hybridization reaction.
一方、検出用のDNAプローブは、目的とする標識化された核酸とハイブリッド体形成は可能であるが、標識付きオリゴヌクレオチドとは、実質的にハイブリッド体形成が困難となるように、検出用DNAプローブの塩基配列と、標識付きオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチド部の塩基配列とを選択することがより好ましい。本発明の目的では、検出用DNAプローブの塩基配列は、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中から、この検出対象である核酸に特異的な部分塩基配列が予め選択されている。本発明にかかる核酸標識方法により作製される、標識化された核酸の複数種の少なくとも一つは、前記検出用DNAプローブとハイブリッド体を形成する。その際、検出用DNAプローブがハイブリダイゼーションする部位が、かかる標識化された核酸中、プライマーとして利用する標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に伸長される核酸鎖に位置すると、原理的に、標識付きオリゴヌクレオチドのオリゴヌクレオチド部と検出用DNAプローブとのハイブリッド体形成は回避されるため、好ましい形態である。すなわち、本発明にかかる核酸標識方法において使用されるプライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも一つは、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中から予め選択される、該DNAプローブ用の部分塩基配列を基準として、その3’末端側に位置する部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有することが好ましい。 On the other hand, the detection DNA probe can form a hybrid with the target labeled nucleic acid, but the labeled oligonucleotide is substantially free from hybridization with the labeled oligonucleotide. It is more preferable to select the base sequence of the probe and the base sequence of the oligonucleotide part of the labeled oligonucleotide. For the purpose of the present invention, as the base sequence of the detection DNA probe, a partial base sequence specific to the nucleic acid to be detected is selected in advance from the base sequence of a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid. . At least one of a plurality of types of labeled nucleic acids prepared by the nucleic acid labeling method according to the present invention forms a hybrid with the detection DNA probe. In this case, in principle, if the site where the detection DNA probe hybridizes is located in the nucleic acid strand that is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide used as a primer in the labeled nucleic acid, the labeled DNA is labeled. Since formation of a hybrid between the oligonucleotide part of the oligonucleotide and the DNA probe for detection is avoided, this is a preferred form. That is, at least one of the plural types of labeled oligonucleotides included in the primer set used in the nucleic acid labeling method according to the present invention is preliminarily selected from the base sequence of a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid. It is preferable to have a base sequence complementary to the partial base sequence located on the 3 ′ end side with respect to the selected partial base sequence for the DNA probe.
特に、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも一つは、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中、該DNAプローブ用の部分塩基配列を基準として、その3’末端側に位置する前記部分塩基配列までの間隔(塩基長)が、3000塩基長以内、より好ましくは1000塩基長以内となるように、該標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択することがより好ましい。換言すると、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長することで調製される標識化された核酸に対して、その5’末端から該DNAプローブがハイブリダイゼーションする位置までの距離(塩基長)は、1000塩基長以内となるため、例えば、5’末端に蛍光標識が付された核酸に対して、固相上に固定化されたDNAプローブの結合部位は、その5’末端の近傍に設定された状態が達成され、経験的に、その5’末端の蛍光標識に起因する蛍光は高い強度で測定される状態となる。 In particular, at least one of the plurality of types of labeled oligonucleotides is located on the 3 ′ end side of a base sequence of a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid with reference to the partial base sequence for the DNA probe. It is more preferable to select the base sequence of the labeled oligonucleotide so that the interval (base length) to the partial base sequence is within 3000 base lengths, more preferably within 1000 base lengths. In other words, for a labeled nucleic acid prepared by extending a nucleic acid strand at the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide, the distance (base) from the 5 ′ end to the position where the DNA probe hybridizes. Length) is within 1000 bases. For example, the binding site of a DNA probe immobilized on a solid phase is near the 5 'end of a nucleic acid labeled with a fluorescent label at the 5' end. Is achieved, and empirically, the fluorescence resulting from the fluorescent label at the 5 ′ end is measured at a high intensity.
検出対象の核酸を複数種の検出用DNAプローブを利用して検出する際には、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中から、該複数種のDNAプローブ用の部分塩基配列が予め選択される。その際、各DNAプローブ用の部分塩基配列に対して、プライマー・セットに含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドのいずれも、ハイブリッド体形成が困難であり、同時に、各DNAプローブ用の部分塩基配列を基準として、その3’末端側、300塩基長以内の範囲に選択される部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドが少なくとも一つ存在するように、該標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択することがより好ましい。 When detecting a nucleic acid to be detected using a plurality of types of detection DNA probes, a partial base sequence for the plurality of types of DNA probes is selected from the base sequence of a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid. Pre-selected. At that time, it is difficult to form a hybrid with any of the plural types of labeled oligonucleotides included in the primer set with respect to the partial base sequence for each DNA probe. With respect to the partial base sequence selected within the range of 300 base lengths on the 3 ′ end side of the base sequence, at least one labeled oligonucleotide having a complementary base sequence is present. More preferably, the base sequence of the labeled oligonucleotide is selected.
具体的には、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中、その3’末端側から、各DNAプローブ用の部分塩基配列を並べた際、最も3’末端側に位置する第一のDNAプローブ用の部分塩基配列について、それよりさらに3’末端側、300塩基長以内の範囲に選択される部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する、第一の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択する。次いで、前記第一のDNAプローブ用の部分塩基配列に次いで、その5’末端側に位置する第二のDNAプローブ用の部分塩基配列について、それよりさらに3’末端側、300塩基長以内の範囲であり、同時に、前記第一のDNAプローブ用の部分塩基配列よりも5’末端側に選択される部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する、第二の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択する。以後、隣接して位置する、二つのDNAプローブ用の部分塩基配列の間に挟まれた領域に選択される、部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する、標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を逐次選択する。その結果、検出対象の核酸を複数種の検出用DNAプローブを利用して検出する際には、該複数種のDNAプローブの種類数と同じ数の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列を選択することができる。本発明にかかる核酸標識方法により作製される、標識化された核酸の複数種は、前述する選択手順に従って、その塩基配列が選択された、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを利用して、作製することがより好ましい。 Specifically, in the base sequence of a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid, when the partial base sequences for the respective DNA probes are arranged from the 3 ′ end side, the first sequence located closest to the 3 ′ end side The first labeled oligonucleotide having a complementary base sequence to the partial base sequence selected from the 3 'end side and within a range of 300 bases or less of the partial base sequence for the DNA probe Is selected. Next, after the partial base sequence for the first DNA probe, the partial base sequence for the second DNA probe located on the 5 ′ end side is further within the range of the 3 ′ end side and within 300 base lengths. At the same time, the base of the second labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence selected on the 5 ′ end side from the partial base sequence for the first DNA probe Select an array. Thereafter, a base of a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence selected in a region sandwiched between the partial base sequences for two DNA probes located adjacent to each other Select the sequence sequentially. As a result, when detecting a nucleic acid to be detected using a plurality of types of detection DNA probes, the same number of labeled oligonucleotide base sequences as the number of types of the plurality of types of DNA probes can be selected. it can. A plurality of types of labeled nucleic acids prepared by the nucleic acid labeling method according to the present invention is a primer set comprising a plurality of types of labeled oligonucleotides whose base sequences are selected according to the selection procedure described above. It is more preferable to produce using
該複数種のDNAプローブに対して、前述する選択手順に従って、その塩基配列が選択された、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを利用する場合にも、検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を、鋳型核酸として、各標識化された核酸は、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長することで調製される。その際、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長は、少なくとも、前記鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上、該標識付きオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション部位の5’末端側に位置する、前記DNAプローブ用の部分塩基配列を超えることが必要である。すなわち、該標識付きオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション部位の5’末端側に位置する、前記DNAプローブ用の部分塩基配列を超えることは必要ではあるが、必ずしも、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の5’末端に達するまで、核酸鎖の伸長を行う必要はない。 Even when using a primer set comprising a plurality of types of labeled oligonucleotides whose base sequences are selected according to the selection procedure described above for the plurality of types of DNA probes, they are also included in the sample. Each labeled nucleic acid is prepared by extending a nucleic acid strand at the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide using a single-stranded nucleic acid prepared from the nucleic acid as a template nucleic acid. At that time, the extension of the nucleic acid strand to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide is carried out at least on the 5 ′ end side of the hybridization site of the labeled oligonucleotide on the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. It is necessary to exceed the partial base sequence for the DNA probe that is located. That is, although it is necessary to exceed the partial base sequence for the DNA probe located on the 5 ′ end side of the hybridization site of the labeled oligonucleotide, it is not always necessary for the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. There is no need to extend the nucleic acid strand until the 5 'end is reached.
従って、前述する選択手順に従って、その塩基配列が選択された、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを利用する場合、本発明にかかる核酸標識方法では、プライマーの3’末端へ核酸鎖の伸長を行う核酸鎖合成(extension reaction)工程における反応条件は、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の5’末端に達するまで、核酸鎖の伸長を行うに必要な反応時間よりも、有意に短く選択することが可能である。例えば、該核酸鎖合成(extension reaction)工程において伸長可能な核酸鎖の塩基数は、300〜3000塩基の範囲、場合に依っては、300〜1000塩基の範囲となる反応条件を選択することが可能である。 Therefore, when using a primer set comprising a plurality of types of labeled oligonucleotides whose base sequences are selected according to the selection procedure described above, in the nucleic acid labeling method according to the present invention, to the 3 ′ end of the primer The reaction conditions in the extension reaction step for extending the nucleic acid strand are longer than the reaction time required for extending the nucleic acid strand until reaching the 5 ′ end of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. It is possible to select significantly shorter. For example, the number of bases of a nucleic acid chain that can be extended in the nucleic acid chain synthesis step is selected in the range of 300 to 3000 bases, and in some cases, the reaction conditions are in the range of 300 to 1000 bases. Is possible.
加えて、前述する選択手順に従って、その塩基配列が選択された、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを利用する場合、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸に対して、プライマーをハイブリダイズさせるアニーリング(annealing)工程で、該一本鎖核酸上に複数種の標識付きオリゴヌクレオチドが同時にハイブリダイズする形態を採ることもできる。その際、各標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長は、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上、その5’末端側に他の標識付きオリゴヌクレオチドがハイブリダイズしているため、原理的に、他の標識付きオリゴヌクレオチドがハイブリダイズしている部位を超えて進行できない形態となる。その場合でも、該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長は、少なくとも、前記鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上、該標識付きオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション部位の5’末端側に位置する、前記DNAプローブ用の部分塩基配列を超えるという要件を満たしており、全く問題はない。 In addition, when using a primer set comprising a plurality of types of labeled oligonucleotides whose base sequences are selected according to the selection procedure described above, for a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid, It is also possible to adopt a form in which plural kinds of labeled oligonucleotides are simultaneously hybridized on the single-stranded nucleic acid in the annealing step for hybridizing the primers. At that time, the extension of the nucleic acid chain to the 3 ′ end of each labeled oligonucleotide is such that another labeled oligonucleotide is hybridized to the 5 ′ end side of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. Therefore, in principle, it becomes a form that cannot proceed beyond the site where other labeled oligonucleotides are hybridized. Even in that case, the extension of the nucleic acid strand to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide is performed at least on the 5 ′ end side of the hybridization site of the labeled oligonucleotide on the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid. It satisfies the requirement of exceeding the partial base sequence for the DNA probe located in the above, and there is no problem at all.
さらには、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上に、プライマー・セット中に含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドが全てハイブリダイズする状況を達成すると、各標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長は、少なくとも、前記鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上、該標識付きオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション部位の5’末端側に位置する、前記DNAプローブ用の部分塩基配列を超えるが、その直後にハイブリダイズしている、次の標識付きオリゴヌクレオチドの直前で停止する形態となる。この形態で作製される、標識化された核酸の複数種は、それぞれ、5’末端に標識付きオリゴヌクレオチドを内在し、その3’末端へ伸長されている核酸鎖は、前記DNAプローブ一種のみがハイブリッド体形成が可能な、高い特異性を示す形状となる。同時に、かかる標識化された核酸は、前記DNAプローブ一種のみと選択的にハイブリッド体形成する際、例えば、5’末端に蛍光標識が付された核酸に対して、固相上に固定化されたDNAプローブの結合部位は、その5’末端の近傍に設定された状態が達成され、経験的に、その5’末端の蛍光標識に起因する蛍光は高い強度で測定される状態ともなっている。すなわち、本発明の目的に鑑みると、最も好適な形態の一つとなる。 Furthermore, when the situation in which all of the plural types of labeled oligonucleotides contained in the primer set hybridize on the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid is achieved, 3 ′ of each labeled oligonucleotide is obtained. The extension of the nucleic acid strand to the end is at least a partial base sequence for the DNA probe located on the 5 ′ end side of the hybridization site of the labeled oligonucleotide on the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid However, it becomes a form which stops immediately before the next labeled oligonucleotide which is hybridized immediately after that. Each of the plurality of types of labeled nucleic acids prepared in this form contains a labeled oligonucleotide at the 5 ′ end, and the nucleic acid strand extended to the 3 ′ end is only the DNA probe type. It becomes a shape exhibiting high specificity capable of forming a hybrid. At the same time, such a labeled nucleic acid was immobilized on a solid phase with respect to a nucleic acid labeled with a fluorescent label at the 5 ′ end, for example, when selectively hybridized with only one DNA probe. The binding site of the DNA probe is achieved in the vicinity of its 5 ′ end, and empirically, the fluorescence resulting from the fluorescent label at the 5 ′ end is also measured at high intensity. That is, in view of the object of the present invention, it is one of the most preferable modes.
本発明にかかる核酸標識方法では、
検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を、鋳型核酸として利用し、
該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、
該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長する、伸長反応を行って、該標識付きオリゴヌクレオチドを5’末端に内在している核酸を調製して、標識化された核酸とする際、
該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長反応では、必ずしも、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の5’末端に達するまで、核酸鎖の伸長を行う必要はないため、この伸長反応を非対称PCR反応の形態で実施することができる。
In the nucleic acid labeling method according to the present invention,
Using a single-stranded nucleic acid prepared from a nucleic acid contained in a sample as a template nucleic acid,
Using a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the template nucleic acid as a primer,
When a nucleic acid strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide and an extension reaction is performed to prepare a nucleic acid inherent in the labeled oligonucleotide at the 5 ′ end to form a labeled nucleic acid. ,
In the extension reaction of the nucleic acid strand to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide, it is not always necessary to extend the nucleic acid strand until the 5 ′ end of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid is reached. The extension reaction can be performed in the form of an asymmetric PCR reaction.
さらには、上述する鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上に、プライマー・セット中に含まれる、前記複数種の標識付きオリゴヌクレオチドが全てハイブリダイズする状況を利用して、3’末端への核酸鎖の伸長を停止させる形態に代えて、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸上、次の標識付きオリゴヌクレオチドがハイブリダイズする部位の直前に存在する部分塩基配列に相当する、ファワード・プライマーを利用し、該標識付きオリゴヌクレオチドをリバース・プライマーとするPCR反応を行うことも可能である。 Furthermore, on the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid described above, the situation in which all of the plural types of labeled oligonucleotides contained in the primer set hybridize is used for the 3 ′ end. A forward primer corresponding to a partial base sequence existing just before the site where the next labeled oligonucleotide hybridizes on a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid instead of a form in which the extension of the nucleic acid chain is stopped It is also possible to carry out a PCR reaction using the labeled oligonucleotide as a reverse primer.
本発明にかかる核酸標識方法は、上で説明したように、検出対象の核酸を複数種の検出用DNAプローブを利用して検出する際、鋳型核酸として利用される一本鎖核酸の塩基配列中から、該複数種のDNAプローブ用の部分塩基配列を予め選択し、これら複数種のDNAプローブを用いて、前記プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出は、固相表面に固定あるいは吸着されているDNAプローブに対するハイブリダイゼーション反応を利用している形態に特に適するものである。特に、前記固相表面に固定あるいは吸着されているDNAプローブは、DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態である際、本発明にかかる核酸標識方法の利点は、より顕著なものとなる。 In the nucleic acid labeling method according to the present invention, as described above, when a nucleic acid to be detected is detected using a plurality of types of detection DNA probes, the nucleic acid labeling method includes a single-stranded nucleic acid used as a template nucleic acid. From this, nucleic acid detection using the probe hybridization method is carried out by immobilizing or adsorbing the partial base sequences for the plurality of types of DNA probes. It is particularly suitable for a form utilizing a hybridization reaction with a DNA probe. In particular, when the DNA probe fixed or adsorbed on the solid surface is in the form of a DNA chip or a DNA microarray, the advantages of the nucleic acid labeling method according to the present invention become more remarkable.
以下に、本発明について、より具体的な例を示して、その好適な実施形態について、さらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to more specific examples and preferred embodiments thereof.
具体的には、感染症を引き起こす複数の起炎菌を同定する場合に、本発明を応用した例ついて説明する。 Specifically, an example in which the present invention is applied to the identification of a plurality of pathogenic bacteria that cause infections will be described.
細菌の種類を同定する目的では、プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出の対象として、各細菌に由来する特定のrRNA遺伝子、特に16s rRNA遺伝子を使用することが可能である。特に、感染症の引き起こす複数種の起炎菌に関しては、その細菌由来の16s rRNAの塩基配列は解明されており、各起炎菌由来の16s rRNAの塩基配列の相互比較により、16s rRNA遺伝子内から、個々の起炎菌にユニークな塩基配列を選択して、プローブとして使用できる。 For the purpose of identifying the type of bacteria, it is possible to use a specific rRNA gene derived from each bacterium, particularly a 16s rRNA gene, as a target for nucleic acid detection using the probe hybridization method. In particular, regarding multiple types of infectious bacteria causing infections, the base sequence of 16s rRNA derived from the bacteria has been elucidated, and by comparing the base sequences of 16s rRNA derived from each of the pathogenic bacteria, Thus, a base sequence unique to each pathogenic bacterium can be selected and used as a probe.
感染症を罹患している、特定の患者から採取された試料中に存在している起炎菌の種類を特定することは、当該患者に対する治療を進める際、不可欠な過程である。但し、この核酸検出過程では、患者から採取された試料中に存在している起炎菌の種類は、判明していないため、先ず、試料中に存在している細菌から、ゲノム遺伝子を抽出分離し、ゲノム遺伝子を含む原サンプルとする。この原サンプル中に含有される、細菌由来のゲノム遺伝子量は、多くの場合、そのまま、一定水準以上の検出精度が要求される、プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に利用可能な量には、遥かに達しない量である。 Identifying the type of causative bacteria present in a sample collected from a specific patient suffering from an infectious disease is an indispensable process when proceeding with treatment for the patient. However, in this nucleic acid detection process, since the type of the pathogenic bacteria present in the sample collected from the patient is not known, first, the genomic gene is extracted and separated from the bacteria present in the sample. And an original sample containing the genomic gene. In many cases, the amount of bacterial genomic genes contained in the original sample is such that it can be used for nucleic acid detection using the probe hybridization method, which requires detection accuracy of a certain level or more. Is an amount that does not reach much.
現実問題としても、感染症を引き起こしている、起炎菌の候補は複数挙げられる場合が少なくない。これら複数種の起炎菌候補のうち、患者から採取された試料中に存在している起炎菌を特定する際には、複数種の起炎菌候補由来の16s rRNA遺伝子内から、個々の起炎菌にユニークな塩基配列を選択した、検出プローブ複数種について、プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用して、陽性・陰性の判定を行う必要がある。そのため、この原サンプル中に含有される、細菌由来のゲノム遺伝子を鋳型として、PCR増幅反応を利用して、細菌由来の16s rRNA遺伝子の一部または全長を含むDNA断片をPCR産物として調製する。その際、存在する細菌の種類は不明であるので、複数種の起炎菌候補において、その細菌の種属を問わず、16s rRNA遺伝子中に見出される共通性の高い領域(conserve sequence)をPCRプライマーとしたユニバーサルPCR法を利用することが必要となる。 Even in reality, there are many cases where there are a plurality of candidates for the causative bacteria that cause infection. Among these multiple types of pathogenic bacteria candidates, when identifying the pathogenic bacteria present in a sample collected from a patient, individual 16s rRNA genes derived from the multiple types of pathogenic bacteria candidates are identified. It is necessary to make a positive / negative determination using a probe hybridization method for multiple types of detection probes that have selected a base sequence unique to the pathogenic fungus. Therefore, a DNA fragment containing a part or the entire length of the 16s rRNA gene derived from bacteria is prepared as a PCR product by using a PCR amplification reaction using the bacterial genomic gene contained in the original sample as a template. At that time, since the type of the existing bacteria is unknown, a highly common region (conserve sequence) found in the 16s rRNA gene is subjected to PCR in a plurality of types of pathogenic bacteria candidates regardless of the species of the bacteria. It is necessary to use the universal PCR method as a primer.
複数種の起炎菌候補を対象として、ユニバーサルPCR法を利用して、16s rRNA遺伝子の一部または全長を含むDNA断片をPCR産物として調製する際、PCRプライマーとして利用可能な共通性の高い領域(conserve sequence)としては、下記のものが挙げられる。すなわち、Escherichisa coli 由来の16s rRNAの塩基配列中、その5’→3’方向で、9−27、105−123、339−357、515−531、686−704、785−805、907−926、1099−1114、1224−1241、1391−1406、1495−1510、1525−1541に位置する塩基配列は、複数種の起炎菌において、共通性の高い領域(conserve sequence)となっている。実際のユニバーサルPCR用プライマーの設計は、これら共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列を含み、さらに、必要に応じて、その前後10塩基程度の範囲内塩基配列をも参照して、複数種の起炎菌候補の何れにおいても、一定水準以上の増幅が可能なミックス・プライマーを設計することが望ましい。 A highly common region that can be used as a PCR primer when preparing a DNA fragment containing a part or the entire length of the 16s rRNA gene as a PCR product using a universal PCR method for multiple types of pathogenic bacteria candidates Examples of (conserve sequence) include the following. That is, in the base sequence of 16s rRNA derived from Escherichia coli, in the 5 ′ → 3 ′ direction, 9-27, 105-123, 339-357, 515-531, 686-704, 785-805, 907-926, The base sequences located at 1099-1114, 1224-11241, 1391-1406, 1495-1510, 1525-1541 are highly common regions (conservation sequences) among multiple types of pathogenic bacteria. The design of an actual universal PCR primer includes the base sequences of these highly common regions (conserve sequences), and if necessary, refer to the base sequences within about 10 bases before and after the base sequence. It is desirable to design a mix primer capable of amplifying at a certain level or higher for any of the species of pathogenic bacteria.
設計されるプライマーの塩基長にもよるが、前記共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列を含むプライマーの全塩基配列に対して、鋳型となる16s rRNA遺伝子の対応塩基配列部分が、1〜10塩基の範囲でミスマッチを含んでいる配列であっても、PCRプライマーとして機能する場合も少なくない。従って、一種類のプライマーを用いることも可能ではあるが、ミスマッチのバリエーションを考慮して、複数種のプライマーを含むミックス・プライマーを用いることで、複数種の起炎菌候補全体において、一定水準以上の増幅効率を維持することが好ましい。さらには、前記共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列以外であっても、対象とする複数種の起炎菌候補について、ミックス・プライマー中に含まれる総数が50以内のバリエーションでカバー可能であれば、配列の共通性がやや劣る領域に相当するプライマーを利用することも可能である。但し、ミックス・プライマー中に含まれる総数が50を超えると、反応液中に添加するプライマー総量が過多となる、あるいは、プライマー総量を制限すると、個々のプライマー量が少なくなる結果、相対的に増幅効率の低下を引き起こす要因となる。また、ミックス・プライマー中に含まれる総数が50を超えると、反応液中に添加するプライマー総量に対して、実際の増幅に利用される比率は低くなるため、コスト・パフォーマンスの点でも、好ましいものではない。 Although depending on the base length of the designed primer, the corresponding base sequence portion of the 16s rRNA gene used as a template is 1 with respect to the whole base sequence of the primer including the base sequence of the highly common region (conserve sequence). Even a sequence containing a mismatch in the range of -10 bases often functions as a PCR primer. Therefore, it is possible to use one type of primer, but in consideration of mismatch variation, by using a mixed primer containing multiple types of primers, it is more than a certain level in the overall multiple types of pathogenic bacteria candidates. It is preferable to maintain the amplification efficiency. Furthermore, even if it is other than the base sequence of the highly common region (conservation sequence), it is possible to cover a total of 50 types of target genes with a variation of up to 50 variations in the mix primer. If so, it is also possible to use a primer corresponding to a region where sequence commonality is slightly inferior. However, if the total number contained in the mix primer exceeds 50, the total amount of primer added to the reaction solution will be excessive, or if the total amount of primer is limited, the amount of individual primers will decrease, resulting in relative amplification. It becomes a factor causing a decrease in efficiency. In addition, if the total number contained in the mix primer exceeds 50, the ratio used for actual amplification will be low with respect to the total amount of primer added to the reaction solution, which is preferable from the viewpoint of cost and performance. is not.
本発明においては、一本鎖核酸を鋳型核酸に用いて、プライマーとする複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端への核酸鎖の伸長反応を行うが、複数種の起炎菌候補から、試料中に存在している起炎菌の種類を特定する際には、前記ユニバーサルPCRを利用して、予め一定水準まで増幅された16s rRNA遺伝子の一部または全長を含むDNA断片を鋳型核酸に用いることが好ましい。特に、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドとして、5’末端に標識が導入されているオリゴヌクレオチドを利用する場合、その3’末端への核酸鎖伸長反応では、非対称PCR、あるいは、通常のPCRのいずれを利用することも可能である。 In the present invention, a single-stranded nucleic acid is used as a template nucleic acid, and a nucleic acid chain is extended to the 3 ′ end of a plurality of types of labeled oligonucleotides used as primers. When specifying the type of the causative bacteria present in the sample, a DNA fragment containing a part or the entire length of the 16s rRNA gene previously amplified to a certain level is used as a template nucleic acid using the universal PCR. It is preferable to use it. In particular, when an oligonucleotide having a label introduced at the 5 ′ end is used as a plurality of types of labeled oligonucleotides, either asymmetric PCR or normal PCR is used for the nucleic acid chain extension reaction to the 3 ′ end. It is also possible to use.
一方、その際利用する、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドも、複数種起炎菌候補のいずれに対しても、ユニバーサルPCRにより増幅された16s rRNA遺伝子の一部または全長を鋳型核酸として、核酸鎖の伸長反応が可能な、上記共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列を含むプライマー配列を選択することが望ましい。すなわち、ユニバーサルPCRに利用した、共通性の高いプライマー配列に対して、その3’末端側(下流)に位置する共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列に基づき設計された、プライマー用オリゴヌクレオチド複数種の5’末端に標識が導入したものが好適に利用される。 On the other hand, the plurality of types of labeled oligonucleotides used at that time are also nucleic acid strands using a part or the entire 16s rRNA gene amplified by universal PCR as a template nucleic acid for any of a plurality of types of pathogenic bacteria candidates. It is desirable to select a primer sequence that includes the base sequence of the above-mentioned highly common region (consequence sequence) that can be extended. That is, a primer oligo designed based on the base sequence of a highly common region (conserve sequence) located on the 3 ′ end side (downstream) of a highly common primer sequence used in universal PCR Those in which a label is introduced at the 5 ′ end of a plurality of nucleotides are preferably used.
検出用プローブは、前記共通性の高い領域(conserve sequence)に挟まれる領域に、ハイブリダイズするように選択されているため、プライマー用オリゴヌクレオチド複数種の塩基配列自体と、検出用プローブとは、直接ハイブリダイズする懸念はない。一方、プライマー用オリゴヌクレオチド複数種のいずれか一つでは、そのオリゴヌクレオチドの塩基配列に近接して、その3’末端側(下流)に検出用プローブがハイブリダイズすることが可能となる。それに付随して、5’末端に蛍光標識が導入されている核酸に対して、固相上に固定化されている検出用プローブが、その5’末端から遠い位置においてハイブリダイズするように設計されている際に見出される、ハイブリッド体から観測される蛍光強度が低いという問題が回避される。 Since the detection probe is selected so as to hybridize to the region sandwiched between the highly common regions (conserve sequence), the primer oligonucleotides of multiple types of nucleotide sequences themselves and the detection probe are: There is no concern of direct hybridization. On the other hand, in any one of the plurality of primer oligonucleotides, the detection probe can be hybridized to the 3 ′ end side (downstream) in the vicinity of the base sequence of the oligonucleotide. Concomitantly, a detection probe immobilized on a solid phase is designed to hybridize to a nucleic acid having a fluorescent label introduced at the 5 ′ end at a position far from the 5 ′ end. The problem of low fluorescence intensity observed from the hybrid that is found in the process is avoided.
例えば、複数種起炎菌候補において、16s rRNA遺伝子中の共通性の高い領域(conserve sequence)の塩基配列に対応するように設計される、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドの一例として、
下記配列1〜配列9:
配列1; 5' actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
配列2; 5' cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
配列3; 5' gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
配列4; 5' tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
配列5; 5' ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
配列6; 5' ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
配列7; 5' ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
配列8; 5' tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
配列9; 5' taccttgttacgacttcacccca 3'
を挙げることができる。すなわち、該プライマー・セットに含まれる、前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドとして、前記配列1〜配列9からなる群から選択される、少なくとも二種以上の塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなる、プライマー・セットを利用することが望ましい。
For example, in a plurality of types of pathogenic fungi candidates, as an example of a plurality of types of labeled oligonucleotides designed to correspond to the base sequence of a highly common region (conserve sequence) in 16s rRNA gene,
Sequence 1 to Sequence 9 below:
Sequence 1; 5 'actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
Sequence 2; 5 'cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
Sequence 3; 5 'gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
Sequence 4; 5 'tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
Sequence 5; 5 'ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
Sequence 6; 5 'ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
Sequence 7; 5 'ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
Sequence 8; 5 'tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
Sequence 9; 5 'taccttgttacgacttcacccca 3'
Can be mentioned. That is, as the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides contained in the primer set, a labeled oligonucleotide having at least two or more base sequences selected from the group consisting of the sequences 1 to 9 It is desirable to utilize a primer set comprising.
一本鎖核酸を鋳型核酸として用い、この鋳型核酸にハイブリダイズさせた標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして、その3’末端への核酸鎖伸長反応を行った場合、プライマーの3’末端への核酸鎖伸長反応は、核酸鎖合成酵素(例えば、DNAポリメラーゼ)が基質のNTPsを取り込む素過程に依存する結果、一定の反応時間中に伸長される核酸鎖の鎖長はポワソン分布型の分布を示す。すなわち、ある鎖長において、確率極大を示し、それより伸長される核酸鎖鎖長が短い産物を相当量含んでいる。例えば、プライマーのハイブリダイズ部位から鋳型核酸の5’末端までの距離(塩基長)が長い場合、一定の短い反応時間中に、プライマーの3’末端へ伸長される核酸鎖の大半は、鋳型核酸の途中までは到達できるが、5’末端まで到達するものは、極く僅かしかない状態となる。その際、検出用プローブが、鋳型核酸に用いている一本鎖核酸の塩基配列中、プライマーのハイブリダイズ部位の僅かに5’末端側に選択されている場合、前記プライマーの3’末端への核酸鎖伸長がなされた産物のほとんど全ては、該検出用プローブとハイブリッド体形成が可能である。一方、検出用プローブが、鋳型核酸に用いている一本鎖核酸の塩基配列中、その5’末端の近傍に選択されている場合、前記プライマーの3’末端への核酸鎖伸長がなされた産物の極く僅かが、該検出用プローブとハイブリッド体形成が可能である。すなわち、一定の短い反応時間中に、プライマーの3’末端へ伸長される核酸鎖の平均鎖長と比較し、プライマーのハイブリダイズ部位から鋳型核酸の5’末端までの距離(塩基長)が有意に長い場合、検出用プローブの選択位置によって、ハイブリッド体形成が可能な産物の含有比率が大きく異なる。 When a single-stranded nucleic acid is used as a template nucleic acid and a labeled oligonucleotide hybridized to the template nucleic acid is used as a primer, and a nucleic acid chain extension reaction to the 3 ′ end thereof is performed, the nucleic acid chain to the 3 ′ end of the primer The extension reaction depends on an elementary process in which a nucleic acid chain synthesizing enzyme (for example, DNA polymerase) takes in NTPs as a substrate. As a result, the chain length of the nucleic acid chain extended during a certain reaction time shows a Poisson distribution. That is, a certain chain length shows a maximum probability and contains a considerable amount of products with a shorter nucleic acid chain length. For example, when the distance (base length) from the hybridization site of the primer to the 5 ′ end of the template nucleic acid is long, most of the nucleic acid chain that is extended to the 3 ′ end of the primer during a certain short reaction time is the template nucleic acid. However, there is very little that reaches the 5 ′ end. In that case, when the detection probe is selected at the 5 ′ end side of the primer hybridizing site in the base sequence of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid, Almost all products subjected to nucleic acid chain extension can be hybridized with the detection probe. On the other hand, when the detection probe is selected in the vicinity of its 5 ′ end in the base sequence of the single-stranded nucleic acid used as the template nucleic acid, the product obtained by extending the nucleic acid chain to the 3 ′ end of the primer Very few of these can form a hybrid with the detection probe. That is, the distance (base length) from the hybridization site of the primer to the 5 ′ end of the template nucleic acid is significant compared to the average strand length of the nucleic acid strand extended to the 3 ′ end of the primer during a certain short reaction time. However, the content ratio of products capable of forming a hybrid varies greatly depending on the position of the detection probe selected.
一方、標識付きオリゴヌクレオチド複数種を利用することにより、一定の短い反応時間中に、プライマーの3’末端へ伸長される核酸鎖の平均鎖長と比較し、鋳型核酸に用いる一本鎖核酸の核酸長が有意に長い場合であっても、一本鎖核酸の5’末端からさほど離れていない部位にハイブリダイズする、標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端へ伸長される核酸鎖は、大半が5’末端まで到達可能である。従って、標識付きオリゴヌクレオチド複数種を利用することにより得られる、標識化された核酸複数種においては、検出用プローブの選択位置に依らず、ハイブリッド体形成が可能な産物の含有比率に有意な差違は無い状態とできる。 On the other hand, by using multiple types of labeled oligonucleotides, the single strand nucleic acid used as the template nucleic acid is compared with the average strand length of the nucleic acid strand that is extended to the 3 ′ end of the primer during a certain short reaction time. Even when the nucleic acid length is significantly long, most of the nucleic acid strands that extend to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide that hybridize to a site not far from the 5 ′ end of the single-stranded nucleic acid are 5 'The end is reachable. Therefore, in the multiple types of labeled nucleic acids obtained by using multiple types of labeled oligonucleotides, there is a significant difference in the content ratio of products capable of forming a hybrid regardless of the selected position of the detection probe. There can be no state.
この検出用プローブの選択位置に依らず、ハイブリッド体形成が可能な産物の含有比率を平均化する作用と、標識付きオリゴヌクレオチド複数種の何れかにおいて、その3’末端側の近い部位に検出用プローブがハイブリダイズする効果とのが相俟って、検出用プローブの選択位置に影響されず、高い検出感度を達成することが可能となる。 Regardless of the selected position of the detection probe, it has an effect of averaging the content ratio of products capable of forming a hybrid, and in any of a plurality of labeled oligonucleotides, for detection at a site close to the 3 ′ end side Combined with the effect of hybridization of the probe, high detection sensitivity can be achieved without being influenced by the selection position of the detection probe.
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、以下に述べる実施例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に示す態様に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the examples described below are examples of the best mode according to the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited to the modes shown in these examples.
(実施例1)
<プローブDNAの作製>
Pseudomonas aeruginosa菌由来の核酸分子の選択的検出用プローブとして、表1に示す塩基配列を有するプローブDNAを設計した。
Example 1
<Preparation of probe DNA>
As a probe for selective detection of nucleic acid molecules derived from Pseudomonas aeruginosa, a probe DNA having the base sequence shown in Table 1 was designed.
具体的には、Pseudomonas aeruginosa菌の16s rRNAをコーディングしているゲノム領域の塩基配列に基づき、表1に示す8種のプローブの塩基配列を選択した。これらのプローブの塩基配列は、当該菌に対して、非常に特異性が高く、十分なハイブリダイゼーション感度が期待できるように選択されている。同時に、それぞれのプローブの塩基配列相互において、ハイブリダイゼーション感度を比較した際、感度のバラツキのないことが期待できるように設計されている。 Specifically, based on the base sequence of the genomic region coding for 16s rRNA of Pseudomonas aeruginosa bacteria, the base sequences of 8 types of probes shown in Table 1 were selected. The base sequences of these probes are selected so as to be very specific to the bacteria and to expect sufficient hybridization sensitivity. At the same time, it is designed so that it can be expected that there is no variation in sensitivity when the hybridization sensitivity is compared between the base sequences of the probes.
表1中に示す各プローブに対して、DNA鎖の合成後、DNAマイクロアレイに固定するための官能基として、核酸の5’末端にチオール基を定法に従って導入した。官能基の導入後、精製し、凍結乾燥した。凍結乾燥した内部標準用プローブは、−30℃の冷凍庫内に保存した。 For each probe shown in Table 1, after synthesis of the DNA strand, a thiol group was introduced at the 5 'end of the nucleic acid according to a standard method as a functional group for immobilization on the DNA microarray. After introduction of the functional group, it was purified and lyophilized. The lyophilized probe for internal standard was stored in a freezer at −30 ° C.
同様な設計手法により、Haemophilus influenzae菌由来の核酸分子の選択的検出用プローブとして、表2に示す塩基配列を有するプローブDNAを設計した。 A probe DNA having the base sequence shown in Table 2 was designed as a probe for selective detection of nucleic acid molecules derived from Haemophilus influenzae by a similar design technique.
<検体中の核酸鎖増幅用PCR Primerの調製>
起炎菌の検出に利用される、該起炎菌由来の16s rRNA遺伝子(標的遺伝子)増幅用PCR Primerとして、表3に示す核酸配列を有するDNAプライマーを設計した。
<Preparation of PCR Primer for amplification of nucleic acid chain in specimen>
A DNA primer having the nucleic acid sequence shown in Table 3 was designed as a PCR primer for amplifying 16s rRNA gene (target gene) derived from the pneumoniae used for detection of the pneumoniae.
具体的には、Pseudomonas aeruginosa標準株(ATCC 10145)由来の16s rRNAをコーディングしているゲノム部分を特異的に増幅するプローブ・セット、つまり、約1500塩基長の16s rRNAコーディング領域の両端部分の塩基配列に基づき、それに相補的な塩基配列を有し、また、当該部分とハイブリダイズさせた際、その融解温度がほぼ揃った複数種のプライマーを設計した。設計された複数種類のプライマーは、互いに、部分的な塩基配列の相違を有するが、この混合プライマーを利用することで、変異株や、ゲノム上に複数存在する16s rRNAコーディング領域も同時に増幅できるように設計されている。 Specifically, a probe set that specifically amplifies a genomic portion encoding 16s rRNA derived from a Pseudomonas aeruginosa standard strain (ATCC 10145), that is, bases at both ends of a 16s rRNA coding region having a length of about 1500 bases Based on the sequence, a plurality of kinds of primers having a base sequence complementary thereto and having substantially the same melting temperature when hybridized with the portion were designed. The designed multiple types of primers have partial base sequence differences from each other. By using this mixed primer, it is possible to simultaneously amplify mutant strains and multiple 16s rRNA coding regions on the genome. Designed to.
表3中に示す各Primerは、DNA鎖の合成後、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製する。このForward Primer 3種、Reverse Primer 3種を混合し、各Primer濃度が、最終濃度10 pmol/μlとなるようにTE緩衝液に溶解した。 Each Primer shown in Table 3 is purified by high performance liquid chromatography (HPLC) after synthesis of the DNA strand. Three kinds of Forward Primers and three kinds of Reverse Primers were mixed and dissolved in TE buffer so that each Primer concentration would be a final concentration of 10 pmol / μl.
<Pseudomonas aeruginosa DNA(モデル検体)の抽出>
[微生物の培養とゲノムDNA抽出の前処理]
まず、Pseudomonas aeruginosa標準株(ATCC 10145)を、定法に従って培養した。
<Extraction of Pseudomonas aeruginosa DNA (model specimen)>
[Pretreatment of microorganism culture and genomic DNA extraction]
First, a Pseudomonas aeruginosa standard strain (ATCC 10145) was cultured according to a standard method.
この微生物培養液1.0ml(OD600=0.7)を、1.5ml容量のマイクロチューブに採取し、遠心分離(8500rpm、5min、4℃)により菌体を分離した。上清を捨てた後、Enzyme Buffer(50mM Tris−HCl:pH 8.0、25mM EDTA)300μlを加え、ミキサーを用いて、菌体を再縣濁した。再縣濁した菌体液から、再度、遠心分離(8500rpm、5min、4℃)により菌体を分離した。上清を捨てた後、回収された菌体に、下記二種の酵素溶液各50μlを加え、ミキサーを用いて再縣濁した。 1.0 ml (OD 600 = 0.7) of this microorganism culture solution was collected in a 1.5 ml capacity microtube, and the cells were separated by centrifugation (8500 rpm, 5 min, 4 ° C.). After discarding the supernatant, 300 μl of Enzyme Buffer (50 mM Tris-HCl: pH 8.0, 25 mM EDTA) was added, and the cells were resuspended using a mixer. The bacterial cells were separated again from the resuspended bacterial cell solution by centrifugation (8500 rpm, 5 min, 4 ° C.). After discarding the supernatant, 50 μl of each of the following two enzyme solutions was added to the collected cells and resuspended using a mixer.
溶菌処理用酵素溶液
Lysozyme 50 μl(酵素濃度:20 mg/ml in Enzyme Buffer)
N−Acetylmuramidase SG 50 μl(酵素濃度:0.2 mg/ml in Enzyme Buffer)
次に、酵素を含む緩衝液中に再縣濁した菌体液を、37℃のインキュベーター内で30分間静置し、該微生物の細胞膜の溶解処理を行った。
(Genome抽出・精製)
細胞膜の溶解処理後、該微生物由来のGenome DNA抽出・精製は、核酸精製キット(MagExtractor−Genome−:TOYOBO社製)を用いて、下記の手順に従って行った。
Lysozyme 50 μl for lysis treatment (enzyme concentration: 20 mg / ml in Enzyme Buffer)
N-Acetylmuramidase SG 50 μl (enzyme concentration: 0.2 mg / ml in Enzyme Buffer)
Next, the bacterial cell solution resuspended in the buffer solution containing the enzyme was allowed to stand in an incubator at 37 ° C. for 30 minutes, and the cell membrane of the microorganism was dissolved.
(Genome extraction / purification)
After lysis treatment of the cell membrane, extraction and purification of Genome DNA derived from the microorganism was performed according to the following procedure using a nucleic acid purification kit (MagExtractor-Genome-: manufactured by TOYOBO).
(ステップ1)
先ず、細胞膜の溶解処理を施した微生物縣濁液に、前記キットの溶解・吸着液750μlと磁性ビーズ液40μlとを加え、チューブミキサーを用いて、10分間激しく攪拌する。この操作により、含有される二本鎖DNA分子は、磁性粒子(ビーズ)表面に吸着される。
(Step 1)
First, 750 μl of the lysis / adsorption solution of the kit and 40 μl of magnetic bead solution are added to the microorganism suspension subjected to the cell membrane dissolution treatment, and vigorously stirred for 10 minutes using a tube mixer. By this operation, the contained double-stranded DNA molecule is adsorbed on the surface of the magnetic particle (bead).
(ステップ2)
次に、分離用スタンド(Magical Trapper)にマイクロチューブをセットし、30秒間静置して磁性粒子をチューブの壁面に集める。その後、スタンドにセットした状態のまま、上清を捨てる。
(Step 2)
Next, the microtube is set on a separation stand (Magnetic Trapper) and allowed to stand for 30 seconds to collect magnetic particles on the wall surface of the tube. Thereafter, the supernatant is discarded while being set on the stand.
(ステップ3)
マイクロチューブ内に、洗浄液 900 μlを加え、ミキサーで5sec程度攪拌して再縣濁を行う。
(Step 3)
Add 900 μl of the washing solution into the microtube and stir it for about 5 seconds with a mixer to resuspend it.
(ステップ4)
再び、分離用スタンド(Magical Trapper)にマイクロチューブをセットし、30秒間静置して磁性粒子をチューブの壁面に集める。その後、スタンドにセットした状態のまま、上清を捨てる。
(Step 4)
Again, the microtube is set on a separation stand (Magnetic Trapper) and allowed to stand for 30 seconds to collect magnetic particles on the wall of the tube. Thereafter, the supernatant is discarded while being set on the stand.
(ステップ5)
前記ステップ3、4の洗浄操作を繰り返して、2度の洗浄を行う。
(Step 5)
The washing operations in steps 3 and 4 are repeated to perform washing twice.
(ステップ6)
該洗浄液を用いた洗浄後、マイクロチューブ内に70%エタノール 900 μlを加え、ミキサーで5sec程度攪拌して再縣濁する。
(Step 6)
After washing with the washing solution, 900 μl of 70% ethanol is added to the microtube, and the mixture is stirred for about 5 seconds with a mixer and re-suspended.
(ステップ7)
次に、分離用スタンド(Magical Trapper)にマイクロチューブをセットし、30秒間静置して磁性粒子をチューブの壁面に集める。その後、スタンドにセットした状態のまま、上清を捨てる。
(Step 7)
Next, the microtube is set on a separation stand (Magnetic Trapper) and allowed to stand for 30 seconds to collect magnetic particles on the wall surface of the tube. Thereafter, the supernatant is discarded while being set on the stand.
(ステップ8)
前記ステップ6、7の洗浄操作を繰り返して、70%エタノールによる合計2度目の洗浄を行う。
(Step 8)
By repeating the washing operations in steps 6 and 7, the second washing is performed with 70% ethanol in total.
該70%エタノールによる2度の洗浄を行った後、マイクロチューブ内に純水 100 μlを加え、回収された磁性粒子を含む液をチューブミキサーで10分間攪拌を行う。この操作により、磁性粒子(ビーズ)表面に吸着されていた二本鎖DNA分子は、純水中に再溶出される。 After washing twice with 70% ethanol, 100 μl of pure water is added into the microtube, and the liquid containing the collected magnetic particles is stirred for 10 minutes with a tube mixer. By this operation, the double-stranded DNA molecules adsorbed on the surface of the magnetic particles (beads) are re-eluted in pure water.
次に、分離用スタンド(Magical Trapper)にマイクロチューブをセットし、30秒間静置して磁性粒子をチューブ壁面に集める。最終的に、スタンドにセットした状態のまま、二本鎖DNA分子を含む上清を新しいチューブに回収する。
(回収したGenome DNAの検査)
回収された微生物(Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145株)由来の、精製済核酸分子を含む液は、定法に従って、アガロース電気泳動と260/280nmの吸光度測定を行い、該液中に含まれるGenome DNAについて、その品質(低分子核酸の混入量、分解の程度)と回収量を検定した。
Next, the microtube is set on a separation stand (Magnetic Trapper), and left to stand for 30 seconds to collect magnetic particles on the tube wall surface. Finally, the supernatant containing the double-stranded DNA molecules is collected in a new tube while being set on the stand.
(Inspection of recovered Genome DNA)
The solution containing the purified nucleic acid molecule derived from the collected microorganism (Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145 strain) is subjected to agarose electrophoresis and absorbance measurement at 260/280 nm according to a conventional method, and Genome DNA contained in the solution Quality (contamination amount of low-molecular nucleic acid, degree of degradation) and recovery amount were tested.
本実施例では、約10μgのGenome DNAが回収され、Genome DNAのデグラデーションやrRNAの混入は認められなかった。 In this example, about 10 μg of Genome DNA was recovered, and Genome DNA degradation and rRNA contamination were not observed.
<DNAマイクロアレイの作製>
[1]ガラス基板の洗浄
合成石英製ガラス基板(サイズ:25mm(幅)×75mm(長さ)×1mm(厚さ)、飯山特殊ガラス社製)を耐熱、耐アルカリ性のラックに入れ、所定の濃度に調製した超音波洗浄用の洗浄液に浸した。一晩洗浄液中に浸した後、20分間超音波洗浄を行った。続いて、基板を取り出し、軽く純水で濯いだ(リンス洗浄)後、超純水中で20分超音波洗浄を行った。次に、80℃に加熱した1N水酸化ナトリウム水溶液中に10分間基板を浸した。その後、基板を取り出し、純水によるリンス洗浄と、超純水中で超音波洗浄を施した。以上の洗浄操作により、洗浄済みのDNAチップ用石英ガラス基板を用意した。
<Production of DNA microarray>
[1] Cleaning of glass substrate A synthetic quartz glass substrate (size: 25 mm (width) x 75 mm (length) x 1 mm (thickness), manufactured by Iiyama Special Glass Co., Ltd.) is placed in a heat-resistant and alkali-resistant rack, It was immersed in a cleaning solution for ultrasonic cleaning adjusted to a concentration. After soaking in the cleaning solution overnight, ultrasonic cleaning was performed for 20 minutes. Subsequently, the substrate was taken out, rinsed lightly with pure water (rinse cleaning), and then ultrasonically cleaned in ultrapure water for 20 minutes. Next, the substrate was immersed in a 1N aqueous sodium hydroxide solution heated to 80 ° C. for 10 minutes. Thereafter, the substrate was taken out and rinsed with pure water and subjected to ultrasonic cleaning in ultrapure water. A quartz glass substrate for a DNA chip that has been washed was prepared by the above washing operation.
[2]表面処理
シランカップリング剤KBM−603(信越シリコーン社製)を、1%の濃度となるように純水中に加え、室温で2時間攪拌し、均一に溶解した。続いて、前記洗浄済み石英ガラス基板をシランカップリング剤水溶液中に浸し、室温で20分間放置した。石英ガラス基板を引き上げ、軽く純水で表面をリンス洗浄した後、窒素ガスを基板の両面に吹き付けて乾燥させた。次に、乾燥した基板を120℃に加熱したオーブン中で1時間ベークし、前記アミノシランカップリング剤の基板表面への結合処理を完結させた。基板表面には、該アミノシランカップリング剤由来のアミノ基が導入された。
[2] Surface treatment A silane coupling agent KBM-603 (manufactured by Shin-Etsu Silicone) was added to pure water to a concentration of 1%, and stirred at room temperature for 2 hours to dissolve uniformly. Subsequently, the washed quartz glass substrate was immersed in an aqueous silane coupling agent solution and left at room temperature for 20 minutes. The quartz glass substrate was pulled up and the surface was rinsed lightly with pure water, and then dried by blowing nitrogen gas on both sides of the substrate. Next, the dried substrate was baked in an oven heated to 120 ° C. for 1 hour to complete the binding treatment of the aminosilane coupling agent to the substrate surface. An amino group derived from the aminosilane coupling agent was introduced on the surface of the substrate.
同仁化学研究所社製のN−マレイミドカプロイロキシスクシイミド(N−(6−Maleimidocaproyloxy)succinimido;以下、EMCSと略す)を、ジメチルスルホキシドとエタノールの1:1混合溶媒中に最終濃度が0.3mg/mlとなるように溶解したEMCS溶液を調製した。前記ベーク処理の終了後、石英ガラス基板を室温まで放冷した。次いで、表面にアミノ基が導入された石英ガラス基板を、EMCS溶液中に室温で2時間浸した。この浸漬処理の間に、アミノシランカップリング剤処理によって基板表面に導入されたアミノ基と、EMCSのスクシイミド基とが反応し、石英ガラス基板表面にEMCS由来のマレイミド基が導入された。EMCS溶液から引き上げた石英ガラス基板を、ジメチルスルホキシドとエタノールの1:1混合溶媒を用いて洗浄し、未反応のEMCSを除去した。さらに、エタノールにより洗浄した後、窒素ガス雰囲気下で、前記表面処理済み石英ガラス基板を乾燥した。 N-maleimidocaproyloxy succinimide (N- (6-Maleimidocaproyloxy) succinimido; hereinafter abbreviated as EMCS) manufactured by Dojindo Laboratories Ltd. in a 1: 1 mixed solvent of dimethyl sulfoxide and ethanol has a final concentration of 0. An EMCS solution dissolved to 3 mg / ml was prepared. After completion of the baking treatment, the quartz glass substrate was allowed to cool to room temperature. Next, the quartz glass substrate having amino groups introduced on the surface was immersed in the EMCS solution at room temperature for 2 hours. During this immersion treatment, the amino group introduced to the substrate surface by the aminosilane coupling agent treatment and the succinimide group of EMCS reacted, and the maleimide group derived from EMCS was introduced to the quartz glass substrate surface. The quartz glass substrate pulled up from the EMCS solution was washed with a 1: 1 mixed solvent of dimethyl sulfoxide and ethanol to remove unreacted EMCS. Further, after washing with ethanol, the surface-treated quartz glass substrate was dried in a nitrogen gas atmosphere.
[3]プローブDNA
<プローブDNAの作製>で作製した検出用プローブDNAを純水に溶解し、それぞれ、最終濃度(インク溶解時)10μMとなるように、マイクロ・バイアルに分注した後、凍結乾燥を行った。水分を除いたプローブDNAをそれぞれ収納するマイクロ・バイアルは、下記の手順で、バブルジェット方式によるスポッティング用のDNA溶液の調製に利用した。
[3] Probe DNA
The probe DNA for detection prepared in <Preparation of probe DNA> was dissolved in pure water, dispensed into micro vials so that the final concentration (when dissolved in ink) was 10 μM, and then lyophilized. The micro vials each containing the probe DNA excluding moisture were used for the preparation of a DNA solution for spotting by the bubble jet method according to the following procedure.
[4]BJプリンターによるDNA溶液の吐出、および基板表面への固定化
グリセリン7.0wt%、エチレングリコール5.0wt%、ヘキサントリオール5.0wt%、アセチレノールEH(川研ファインケミカル社製)1.0wt%を含む水溶液を調製した。続いて、先に用意した8種類のプローブDNA(表1)をそれぞれ収納するマイクロ・バイアル中に、DNA濃度が、最終濃度(インク溶解時)10μMとなるように、前記混合溶媒を所定量加えて、DNA溶液(インク)を調製した。得られたDNA溶液をバブルジェットプリンター(商品名:BJF−850 キヤノン社製)用インクタンクに充填し、印字ヘッドに装着した。
[4] Discharge of DNA solution by BJ printer and immobilization on substrate surface Glycerol 7.0 wt%, ethylene glycol 5.0 wt%, hexanetriol 5.0 wt%, acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) 1.0 wt % Aqueous solution was prepared. Subsequently, a predetermined amount of the mixed solvent was added to the microvials containing the eight types of probe DNAs (Table 1) prepared previously so that the DNA concentration was 10 μM at the final concentration (when the ink was dissolved). Thus, a DNA solution (ink) was prepared. The obtained DNA solution was filled in an ink tank for a bubble jet printer (trade name: BJF-850 manufactured by Canon Inc.) and mounted on a print head.
なお、基板面上へのDNA溶液のスポッティングに使用するため、前記バブルジェットプリンターは、平板への印字が可能なように改造が施されている。また、このバブルジェットプリンターの印字ヘッドは、所定のファイル作成方法に従って、印字パターンを入力することにより、約5ピコリットルのDNA溶液液滴を約120マイクロメートルピッチでスポッティングすることが可能となっている。 The bubble jet printer has been modified so that printing on a flat plate is possible for use in spotting a DNA solution on the substrate surface. In addition, the print head of this bubble jet printer can spot a DNA solution droplet of about 5 picoliters at a pitch of about 120 micrometers by inputting a print pattern according to a predetermined file creation method. Yes.
続いて、上記の改造を施したバブルジェットプリンターを用いて、表面にマレイミド基が導入された石英ガラス基板に対して、所定の印字パターンに従って、各DNA溶液のスポッティング操作を行い、アレイを作製した。アレイ状のスポッティング操作が確実に行われていることを確認した後、30分間加湿チャンバー内に静置し、石英ガラス基板表面のマレイミド基とプローブDNA5’末端のチオール基とを反応させ、プローブDNAの固定を行った。 Subsequently, using the modified bubble jet printer, a spotting operation of each DNA solution was performed according to a predetermined printing pattern on a quartz glass substrate having a maleimide group introduced on the surface, thereby producing an array. . After confirming that the array-like spotting operation has been carried out reliably, it is allowed to stand in a humidified chamber for 30 minutes to react the maleimide group on the surface of the quartz glass substrate with the thiol group at the 5 ′ end of the probe DNA, thereby Was fixed.
[5]洗浄
30分間の反応後、100mMのNaClを含む10mMのリン酸緩衝液(pH7.0)により、基板表面に残ったDNA溶液を洗い流した。石英ガラス基板表面に、目的とする複数種の一本鎖DNAがアレイ状に固定されている遺伝子チップが得られた。
<ゲノムDNA抽出物中の検体DNAのPCR増幅>
上記微生物由来のゲノムDNA抽出物中から、検体DNAとなる、16s rRNAの遺伝子のPCR増幅を、下記の手順・条件で行う。
[5] Washing After the reaction for 30 minutes, the DNA solution remaining on the substrate surface was washed away with 10 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing 100 mM NaCl. A gene chip in which a plurality of types of single-stranded DNAs of interest were immobilized in an array on the surface of a quartz glass substrate was obtained.
<PCR amplification of sample DNA in genomic DNA extract>
PCR amplification of the 16s rRNA gene, which is the sample DNA, from the genomic DNA extract derived from the microorganism is performed according to the following procedures and conditions.
先ず、上記表3に示す、Forward Primer 3種を含むForward Primer混合物、Reverse Primer 3種を含むReverse Primer混合物を用いて、ゲノムDNAを鋳型として、PCR増幅反応を行う。該PCR増幅反応は、市販のPCRキット(TAKARA ExTaq)を利用して行い、その反応溶液組成を、表4に示す。 First, PCR amplification reaction is performed using genomic DNA as a template, using the Forward Primer mixture containing 3 Forward Primers and the Reverse Primer mixture containing 3 Reverse Primers shown in Table 3 above. The PCR amplification reaction was performed using a commercially available PCR kit (TAKARA ExTaq), and the composition of the reaction solution is shown in Table 4.
一方、PCR反応の温度条件は、下記表4に示すプロトコールに従って、市販のサーマルサイクラーを利用して、増幅反応を行った。 On the other hand, according to the temperature condition of PCR reaction, amplification reaction was performed using a commercially available thermal cycler according to the protocol shown in Table 4 below.
このPCR増幅反応の終了後、市販のPCR産物精製用カラム(QIAGEN QIAquick PCR Purification Kit)を用いて、Primerを除去し、PCR増幅産物を回収した。その際、得られたPCR増幅産物の定量を行った。
<PCR増幅産物を鋳型とした標識化DNA鎖の調製>
蛍光標識として、Cy3を5’末端に結合した、標識付きオリゴヌクレオチドを利用して、標識化DNA鎖の調製を下記の手順・条件で行った。
After the PCR amplification reaction was completed, the primer was removed using a commercially available PCR product purification column (QIAGEN QIAquick PCR Purification Kit), and the PCR amplification product was recovered. At that time, the obtained PCR amplification product was quantified.
<Preparation of labeled DNA strand using PCR amplification product as template>
As a fluorescent label, a labeled DNA strand was prepared according to the following procedure and conditions using a labeled oligonucleotide in which Cy3 was bound to the 5 ′ end.
ヌクレオチド鎖の合成後、常法に従って、蛍光標識化合物Cy3を、該ヌクレオチド鎖の5’末端に共有的に結合させた。その後、HPLCを用いて、標識付きオリゴヌクレオチドの精製を行った。表5に、合成された標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列と、その結合部位(E.coli由来の16s rRNA遺伝子3’末端からの塩基数)を示す。 After the synthesis of the nucleotide chain, the fluorescently labeled compound Cy3 was covalently bound to the 5 'end of the nucleotide chain according to a conventional method. Thereafter, the labeled oligonucleotide was purified using HPLC. Table 5 shows the base sequence of the synthesized labeled oligonucleotide and its binding site (the number of bases from the 3 'end of the 16s rRNA gene derived from E. coli).
上記PCR増幅反応で得られるPCR増幅産物を鋳型とし、Reverse Primerとして、表5に示す塩基配列を有する9種の標識付きオリゴヌクレオチドの混合物を利用して、相補的なDNA鎖の伸長反応を下記の手順・条件で行う。 Using the PCR amplification product obtained by the PCR amplification reaction as a template and a reverse primer, using a mixture of nine kinds of labeled oligonucleotides having the base sequences shown in Table 5, a complementary DNA chain extension reaction was carried out as follows. Follow the procedure and conditions of
該DNA鎖の伸長反応は、市販のPCRキット(TAKARA ExTaq)を利用して、片鎖PCR反応の形態で実施した。その反応溶液組成を、表6に示す。 The extension reaction of the DNA strand was carried out in the form of a single-stranded PCR reaction using a commercially available PCR kit (TAKARA ExTaq). The reaction solution composition is shown in Table 6.
一方、この伸長反応の温度条件は、下記表6に示すプロトコールに従って、市販のサーマルサイクラーを利用して、増幅反応を行った。 On the other hand, the temperature condition of this extension reaction was carried out using a commercially available thermal cycler according to the protocol shown in Table 6 below.
このDNA鎖伸長反応の終了後、市販のPCR産物精製用カラム(QIAGEN QIAquick PCR Purification Kit)を用いて、Primerを除去し、標識付きオリゴヌクレオチド由来の蛍光標識Cy3が5’末端に付加された増幅産物を回収した。その際、得られた増幅産物の定量を行った。
<ハイブリダイゼーション法による検体DNAの検出>
<DNAマイクロアレイの作製>で作製した遺伝子チップと、<検体の増幅と標識化(PCR増幅&蛍光標識の取り込み)>で作製した標識化検体DNAとを用いて、ハイブリダイゼーション反応を行い、蛍光標識を利用して、形成されるハイブリト体の検出を行った。
After the completion of the DNA chain extension reaction, the primer is removed using a commercially available column for PCR product purification (QIAGEN QIAquick PCR Purification Kit), and a fluorescently labeled Cy3 derived from a labeled oligonucleotide is added to the 5 ′ end. The product was recovered. At that time, the obtained amplification product was quantified.
<Detection of sample DNA by hybridization method>
Using the gene chip prepared in <Preparation of DNA microarray> and the labeled sample DNA prepared in <Amplification and labeling of specimen (PCR amplification & incorporation of fluorescent label)>, a hybridization reaction is performed, and fluorescence labeling is performed. Was used to detect the hybrids formed.
(遺伝子チップのブロッキング)
100mM NaCl/ 10mM Phosphate Buffer中に、BSA(牛血清アルブミンFraction V:Sigma社製)を濃度1wt%となるように添加し、BSA溶液を調製する。このBSA溶液中に、<DNAマイクロアレイの作製>で作製した遺伝子チップを室温で2時間浸し、遺伝子チップの石英ガラス基板表面に対して、BSAによるブロッキング処理を施した。ブロッキング処理の終了後、0.1wt%SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)を含む2×SSC溶液(NaCl 300mM、 Sodium Citrate (trisodium citrate dihydrate, Na3C6H5O7・2H2O) 30mM、 pH 7.0)で、遺伝子チップの石英ガラス基板表面に残余するBSA溶液を洗浄した。次いで、純水でリンス洗浄した後、スピンドライ装置で遺伝子チップ表面の水切りを行った。
(ハイブリダイゼーション反応)
前記ブロッキング処理を施した遺伝子チップをハイブリダイゼーション装置(Genomic Solutions Inc. Hybridization Station)にセットし、標識化検体DNAとプローブDNAとのハイブリダイゼーション反応を下記の手順・条件で行った。
(Gene chip blocking)
BSA (bovine serum albumin Fraction V: manufactured by Sigma) is added to 100 mM NaCl / 10 mM Phosphate Buffer to a concentration of 1 wt% to prepare a BSA solution. The gene chip prepared in <Preparation of DNA microarray> was immersed in this BSA solution at room temperature for 2 hours, and the quartz glass substrate surface of the gene chip was subjected to blocking treatment with BSA. After completion of the blocking treatment, 2 × SSC solution (NaCl 300 mM containing 0.1 wt% SDS (sodium dodecyl sulfate), Sodium Citrate (trisodium citrate dihydrate , Na 3 C 6 H 5 O 7 · 2H 2 O) 30mM, pH 7.0 The BSA solution remaining on the quartz glass substrate surface of the gene chip was washed. Next, after rinsing with pure water, the gene chip surface was drained with a spin dryer.
(Hybridization reaction)
The gene chip subjected to the blocking treatment was set in a hybridization apparatus (Genomic Solutions Inc. Hybridization Station), and a hybridization reaction between the labeled sample DNA and the probe DNA was performed according to the following procedures and conditions.
使用したハイブリダイゼーション溶液の組成、条件を以下に示す。 The composition and conditions of the used hybridization solution are shown below.
[ハイブリダイゼーション溶液]
<検体の増幅と標識化(PCR増幅&蛍光標識の取り込み)>で作製した、精製済み標識化検体DNAを、10%HCONH2を添加した6×SSPE緩衝液中に溶解した溶液を使用した。
6×SSPE/ 10% Form amide / Target (2nd PCR Products 全量)
(6×SSPE: NaCl 900mM、NaH2PO4・H2O 60mM、EDTA 6mM、pH 7.4)
[ハイブリダイゼーション条件]
ハイブリダイゼーション反応、反応後の洗浄・乾燥の操作は、表7の条件で行った。
[Hybridization solution]
A solution prepared by dissolving the purified labeled sample DNA prepared in <Amplification and labeling of sample (PCR amplification & incorporation of fluorescent label)> in 6 × SSPE buffer added with 10% HCONH 2 was used.
6 × SSPE / 10% Form amide / Target (2 nd PCR Products total)
(6 × SSPE: NaCl 900 mM, NaH 2 PO 4 .H 2 O 60 mM, EDTA 6 mM, pH 7.4)
[Hybridization conditions]
The hybridization reaction and the washing and drying operations after the reaction were performed under the conditions shown in Table 7.
<ハイブリット体の検出(蛍光測定)>
ハイブリダイゼーション反応終了後、遺伝子チップ用蛍光検出装置(Axon社製、GenePix 4000B)を用いて、スピンドライ乾燥済み遺伝子チップ上の各プローブDNAのスポットについて、蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の測定を行った。
<Detection of hybrid body (fluorescence measurement)>
After completion of the hybridization reaction, the fluorescence intensity derived from the fluorescence-labeled Cy3 is measured for each probe DNA spot on the spin-dried gene chip using a gene chip fluorescence detector (Axon, GenePix 4000B). It was.
表8に、各プローブDNAのスポット点で観測された蛍光強度、ならびに、該プローブDNAの結合部位(16s rRNA遺伝子5’末端からの凡その塩基数)を示す。 Table 8 shows the fluorescence intensity observed at the spot point of each probe DNA, and the binding site (approximately the number of bases from the 5 'end of the 16s rRNA gene) of the probe DNA.
上記のハイブリダイゼーション反応において使用した、標識化検体DNA試料は、表5に示す、9種の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列から、その3’末端にDNA鎖が伸長された標識化DNA鎖の混合物である。その結果、プローブDNA;Pa−1〜Pa−8に対して、該標識化DNA鎖の混合物中の一つは、その5’末端に近い部位でプローブDNAとハイブリッド体形成が可能となっている。換言すると、プローブDNA;Pa−1〜Pa−8のスポット点では、各プローブDNAに対して、該標識化DNA鎖の混合物中の一つが、その5’末端に近い部位においてハイブリッド体を形成して、固定化されている。かかる5’末端に近い部位においてハイブリッド体を形成したものでは、5’末端に付加されている蛍光標識Cy3由来の蛍光が高い効率で観測される。すなわち、蛍光標識Cy3の導入に利用する、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドについて、その塩基配列を、複数種のプローブDNAのいずれかが、その5’末端に近い部位でハイブリッド体形成が可能となるように選択することで、複数種のプローブDNAのいずれにおいても、形成されたハイブリッド体に起因する蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の均一化が達成されている。 The labeled sample DNA sample used in the above hybridization reaction is a mixture of labeled DNA strands in which the DNA strand is extended from the base sequence of nine kinds of labeled oligonucleotides shown in Table 5 to the 3 ′ end. It is. As a result, with respect to the probe DNA; Pa-1 to Pa-8, one of the mixture of labeled DNA strands can form a hybrid with the probe DNA at a site close to its 5 ′ end. . In other words, at the spot points of probe DNA; Pa-1 to Pa-8, for each probe DNA, one of the mixture of labeled DNA strands forms a hybrid at a site close to its 5 ′ end. Are fixed. When a hybrid is formed at a site close to the 5 'end, fluorescence derived from the fluorescent label Cy3 added to the 5' end is observed with high efficiency. That is, for a plurality of types of labeled oligonucleotides used for the introduction of fluorescently labeled Cy3, it is possible to form a hybrid at the site where any of the plurality of types of probe DNAs is close to the 5 ′ end. By selecting in this way, in any of the plural types of probe DNAs, the fluorescence intensity derived from the fluorescent label Cy3 resulting from the formed hybrid is made uniform.
加えて、Haemophilus influenzaの16s rRNA遺伝子に由来する、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8を用いて、同様の手順で遺伝子チップを作製した。この遺伝子チップについても、ブロッキング処理を施した後、前記の標識化検体DNA試料を用いて、ハイブリダイゼーション反応を行った。その結果、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8とのハイブリッド体形成に起因する、蛍光は検出されなかった。 In addition, a gene chip was prepared in the same procedure using probe DNAs; Hi-1 to Hi-8 shown in Table 2 derived from the Haemophilus influenza 16s rRNA gene. This gene chip was subjected to a blocking treatment and then subjected to a hybridization reaction using the labeled sample DNA sample. As a result, no fluorescence was detected due to the formation of hybrids with the probe DNAs; Hi-1 to Hi-8 shown in Table 2.
(比較例1)
実施例1に記載する<PCR増幅産物を鋳型とした標識化DNA鎖の調製>の工程において、DNA鎖伸長反応に用いるReverse Primerとして、表5中、配列9の標識付きオリゴヌクレオチドのみを使用して、標識化DNA鎖を調製した。その後、調製された標識化DNA鎖を同様の手順で精製して、1種の標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を得た。
(Comparative Example 1)
In the step of <Preparation of labeled DNA strand using PCR amplification product as template> described in Example 1, only the labeled oligonucleotide of sequence 9 in Table 5 is used as the reverse primer used in the DNA strand extension reaction. Thus, a labeled DNA strand was prepared. Thereafter, the prepared labeled DNA strand was purified by the same procedure to obtain a labeled specimen DNA sample consisting of one kind of labeled DNA strand.
この単一の標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を用いて、遺伝子チップ上に固定化したプローブDNA;Pa−1〜Pa−8とハイブリダイゼーション反応を行った。ハイブリダイゼーション反応終了後、遺伝子チップ用蛍光検出装置(Axon社製、GenePix 4000B)を用いて、遺伝子チップ上のプローブDNA;Pa−1〜Pa−8のスポットについて、蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の測定を行った。 Using the labeled sample DNA sample consisting of this single labeled DNA strand, a hybridization reaction was carried out with the probe DNA immobilized on the gene chip; Pa-1 to Pa-8. After completion of the hybridization reaction, the fluorescence intensity derived from the fluorescent label Cy3 is detected for the probe DNA; Pa-1 to Pa-8 spots on the gene chip using a gene chip fluorescence detector (Axon, GenePix 4000B). Measurements were made.
表9に、各プローブDNAのスポット点で観測された蛍光強度、ならびに、該プローブDNAの結合部位(16s rRNA遺伝子3’末端からの凡その塩基数)を示す。 Table 9 shows the fluorescence intensity observed at the spot points of each probe DNA, and the binding site of the probe DNA (approximately the number of bases from the 3 'end of the 16s rRNA gene).
前記配列9の標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端にDNA鎖が伸長された標識化DNA鎖に対して、プローブDNA;Pa−3〜Pa−8では、ハイブリッド体形成に起因する蛍光が観測されている。その際、かかる配列1の標識付きオリゴヌクレオチド由来の塩基配列をその5’末端に有する標識化DNA鎖に対して、プローブDNA;Pa−3〜Pa−8が結合する部位は、異なっている。すなわち、該標識化DNA鎖の5’末端から、プローブDNA;Pa−8〜Pa−3が結合する部位が、次第に遠くなるとともに、測定される蛍光強度が減少している。結果として、ハイブリッド体形成が可能な、プローブDNA;Pa−8〜Pa−3のスポット点で観測される蛍光強度は、表9に示すように、大きな相違(蛍光強度のバラツキ)を示すことになる。 In contrast to the labeled DNA strand in which the DNA strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide of the sequence 9, in the probe DNA; Pa-3 to Pa-8, fluorescence due to the formation of the hybrid is observed. Yes. In that case, the site | part to which probe DNA; Pa-3-Pa-8 couple | bonds with the labeled DNA strand which has the base sequence derived from the labeled oligonucleotide of this sequence 1 in the 5 'terminal. That is, the site where the probe DNA; Pa-8 to Pa-3 binds gradually from the 5 'end of the labeled DNA strand, and the measured fluorescence intensity decreases. As a result, the fluorescence intensity observed at the spot points of probe DNA; Pa-8 to Pa-3 capable of hybrid formation shows a large difference (fluorescence intensity variation) as shown in Table 9. Become.
勿論、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8を用いて作製される遺伝子チップでは、該配列9の標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端にDNA鎖が伸長された標識化DNA鎖とのハイブリッド体形成に起因する蛍光は観測されなかった。 Of course, in the gene chip prepared using the probe DNAs shown in Table 2; Hi-1 to Hi-8, a labeled DNA strand in which the DNA strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide of the sequence 9 Fluorescence due to hybrid formation was not observed.
(実施例2)
実施例1に記載する<PCR増幅産物を鋳型とした標識化DNA鎖の調製>の工程において、DNA鎖伸長反応に用いるReverse Primerとして、表5に示す9種の標識付きオリゴヌクレオチドの混合物、さらにForward Primerとして、実施例1の表3に記載するForward Primer mixを加えて、標識化DNA鎖を調製した。その後、調製された標識化DNA鎖を同様の手順で精製して、複数種の標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を得た。
(Example 2)
In the step of <Preparation of labeled DNA strand using PCR amplification product as template> described in Example 1, as a reverse primer used for DNA strand extension reaction, a mixture of nine types of labeled oligonucleotides shown in Table 5, As a Forward Primer, a Forward Primer mix described in Table 3 of Example 1 was added to prepare a labeled DNA strand. Thereafter, the prepared labeled DNA strand was purified by the same procedure to obtain a labeled specimen DNA sample comprising a plurality of types of labeled DNA strands.
この標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を用いて、遺伝子チップ上に固定化したプローブDNA;Pa−1〜Pa−8とハイブリダイゼーション反応を行った。ハイブリダイゼーション反応終了後、遺伝子チップ用蛍光検出装置(Axon社製、GenePix 4000B)を用いて、遺伝子チップ上のプローブDNA;Pa−1〜Pa−8のスポットについて、蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の測定を行った。 Using a labeled sample DNA sample composed of the labeled DNA strand, a hybridization reaction was performed with probe DNA immobilized on a gene chip; Pa-1 to Pa-8. After completion of the hybridization reaction, the fluorescence intensity derived from the fluorescent label Cy3 is detected for the probe DNA; Pa-1 to Pa-8 spots on the gene chip using a gene chip fluorescence detector (Axon, GenePix 4000B). Measurements were made.
表10に、各プローブDNAのスポット点で観測された蛍光強度、ならびに、該プローブDNAの結合部位(16s rRNA遺伝子3’末端からの凡その塩基数)を示す。 Table 10 shows the fluorescence intensities observed at the spot points of each probe DNA, and the binding sites (approximately the number of bases from the 3 'end of the 16s rRNA gene) of the probe DNA.
その結果、プローブDNA;Pa−1〜Pa−8に対して、該標識化DNA鎖の混合物中の一つは、その5’末端に近い部位でプローブDNAとハイブリッド体形成が可能となっている。換言すると、プローブDNA;Pa−1〜Pa−8のスポット点では、各プローブDNAに対して、該標識化DNA鎖の混合物中の一つが、その5’末端に近い部位においてハイブリッド体を形成して、固定化されている。かかる5’末端に近い部位においてハイブリッド体を形成したものでは、5’末端に付加されている蛍光標識Cy3由来の蛍光が高い効率で観測される。すなわち、蛍光標識Cy3の導入に利用する、複数種の標識付きオリゴヌクレオチドについて、その塩基配列を、複数種のプローブDNAのいずれかが、その5’末端に近い部位でハイブリッド体形成が可能となるように選択することで、複数種のプローブDNAのいずれにおいても、形成されたハイブリッド体に起因する蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の均一化が達成されている。 As a result, with respect to the probe DNA; Pa-1 to Pa-8, one of the mixture of labeled DNA strands can form a hybrid with the probe DNA at a site close to its 5 ′ end. . In other words, at the spot points of probe DNA; Pa-1 to Pa-8, for each probe DNA, one of the mixture of labeled DNA strands forms a hybrid at a site close to its 5 ′ end. Are fixed. When a hybrid is formed at a site close to the 5 'end, fluorescence derived from the fluorescent label Cy3 added to the 5' end is observed with high efficiency. That is, for a plurality of types of labeled oligonucleotides used for the introduction of fluorescently labeled Cy3, it is possible to form a hybrid at the site where any of the plurality of types of probe DNAs is close to the 5 ′ end. By selecting in this way, in any of the plural types of probe DNAs, the fluorescence intensity derived from the fluorescent label Cy3 resulting from the formed hybrid is made uniform.
加えて、Haemophilus influenzaの16s rRNA遺伝子に由来する、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8を用いて、同様の手順で遺伝子チップを作製した。この遺伝子チップについても、ブロッキング処理を施した後、前記の標識化検体DNA試料を用いて、ハイブリダイゼーション反応を行った。その結果、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8とのハイブリッド体形成に起因する、蛍光は検出されなかった。 In addition, a gene chip was prepared in the same procedure using probe DNAs; Hi-1 to Hi-8 shown in Table 2 derived from the Haemophilus influenza 16s rRNA gene. This gene chip was subjected to a blocking treatment and then subjected to a hybridization reaction using the labeled sample DNA sample. As a result, no fluorescence was detected due to the formation of hybrids with the probe DNAs; Hi-1 to Hi-8 shown in Table 2.
(比較例2)
比較例1に記載する<PCR増幅産物を鋳型とした標識化DNA鎖の調製>の工程において、DNA鎖伸長反応に用いるReverse Primerとして、表5中、配列9の標識付きオリゴヌクレオチド、さらにForward Primerとして、実施例1の表3に記載するForward Primer mixを加えて、標識化DNA鎖を調製した。その後、調製された標識化DNA鎖を同様の手順で精製して、1種の標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を得た。
(Comparative Example 2)
In the step of <Preparation of labeled DNA strand using PCR amplification product as template> described in Comparative Example 1, as a reverse primer used in the DNA strand extension reaction, the labeled oligonucleotide of sequence 9 in Table 5 and Forward Primer are used. As described above, Forward Primer mix described in Table 3 of Example 1 was added to prepare a labeled DNA strand. Thereafter, the prepared labeled DNA strand was purified by the same procedure to obtain a labeled specimen DNA sample consisting of one kind of labeled DNA strand.
この単一の標識化DNA鎖からなる標識化検体DNA試料を用いて、遺伝子チップ上に固定化したプローブDNA;Pa−1〜Pa−8とハイブリダイゼーション反応を行った。ハイブリダイゼーション反応終了後、遺伝子チップ用蛍光検出装置(Axon社製、GenePix 4000B)を用いて、遺伝子チップ上のプローブDNA;Pa−1〜Pa−8のスポットについて、蛍光標識Cy3由来の蛍光強度の測定を行った。 Using the labeled sample DNA sample consisting of this single labeled DNA strand, a hybridization reaction was carried out with the probe DNA immobilized on the gene chip; Pa-1 to Pa-8. After completion of the hybridization reaction, the fluorescence intensity derived from the fluorescent label Cy3 is detected for the probe DNA; Pa-1 to Pa-8 spots on the gene chip using a gene chip fluorescence detector (Axon, GenePix 4000B). Measurements were made.
表11に、各プローブDNAのスポット点で観測された蛍光強度、ならびに、該プローブDNAの結合部位(16s rRNA遺伝子3’末端からの凡その塩基数)を示す。 Table 11 shows the fluorescence intensity observed at the spot point of each probe DNA, and the binding site of the probe DNA (approximately the number of bases from the 3 'end of the 16s rRNA gene).
前記配列9の標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端にDNA鎖が伸長された標識化DNA鎖に対して、プローブDNA;Pa−8〜Pa−5では、ハイブリッド体形成に起因する蛍光が観測されている。その際、かかる配列9の標識付きオリゴヌクレオチド由来の塩基配列をその5’末端に有する標識化DNA鎖に対して、プローブDNA;Pa−8〜Pa−5が結合する部位は、異なっている。すなわち、該標識化DNA鎖の5’末端から、プローブDNA;Pa−8〜Pa−5が結合する部位は、次第に遠くなるとともに、測定される蛍光強度が減少している。結果として、ハイブリッド体形成が可能な、プローブDNA;Pa−8〜Pa−5のスポット点で観測される蛍光強度は、表11に示すように、大きな相違(蛍光強度のバラツキ)を示すことになる。 With respect to the labeled DNA strand in which the DNA strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide of sequence 9, in the probe DNA; Pa-8 to Pa-5, fluorescence due to hybrid formation is observed. Yes. In that case, the site | part to which probe DNA; Pa-8-Pa-5 couple | bonds with respect to the labeled DNA strand which has the base sequence derived from the labeled oligonucleotide of this sequence 9 in the 5 'terminal. That is, the site where the probe DNA; Pa-8 to Pa-5 binds gradually from the 5 'end of the labeled DNA strand gradually decreases and the measured fluorescence intensity decreases. As a result, the fluorescence intensity observed at the spot points of probe DNA; Pa-8 to Pa-5 capable of hybrid formation shows a large difference (fluorescence intensity variation) as shown in Table 11. Become.
勿論、表2に示すプローブDNA;Hi−1〜Hi−8を用いて作製される遺伝子チップでは、該配列9の標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端にDNA鎖が伸長された標識化DNA鎖とのハイブリッド体形成に起因する蛍光は観測されなかった。 Of course, in the gene chip prepared using the probe DNAs shown in Table 2; Hi-1 to Hi-8, a labeled DNA strand in which the DNA strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide of the sequence 9 Fluorescence due to hybrid formation was not observed.
本発明にかかる核酸標識方法は、検体中に含まれる鋳型核酸から、該鋳型核酸の全塩基配列中、その部分領域に対して、相補的な塩基配列を有する標識付き核酸を、伸長反応によって調製し、プローブ・ハイブリダイゼーション反応による核酸検出用の標識付き核酸試料を調製する際、好適に利用可能である。 In the nucleic acid labeling method according to the present invention, a labeled nucleic acid having a base sequence complementary to a partial region in the entire base sequence of the template nucleic acid is prepared from the template nucleic acid contained in the sample by an extension reaction. However, it can be suitably used when preparing a labeled nucleic acid sample for nucleic acid detection by probe hybridization reaction.
Claims (12)
検体中に含まれる核酸から調製される一本鎖核酸を、鋳型核酸として利用し、
該鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドをプライマーとして用いて、
該標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖を伸長する、伸長反応を行って、該標識付きオリゴヌクレオチドを5’末端に内在している核酸を調製して、標識化された核酸とする際、
前記伸長反応のプライマーとして、該オリゴヌクレオチドを構成する前記相補的な塩基配列が相違する、少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドを含んでなるプライマー・セットを用い、
該プライマー・セット中に含まれる、一つの標識付きオリゴヌクレオチドの3’末端に核酸鎖の伸長に利用される、一本鎖の鋳型核酸に対して、
該プライマー・セット中に含まれる、他の標識付きオリゴヌクレオチドの少なくとも一つは、前記一本鎖の鋳型核酸の塩基配列中に含まれる部分塩基配列に対して、相補的な塩基配列を有する他のオリゴヌクレオチドで構成されている
ことを特徴とする核酸標識方法。 A means for preparing a labeled nucleic acid for nucleic acid detection using a probe hybridization method,
Using a single-stranded nucleic acid prepared from a nucleic acid contained in a sample as a template nucleic acid,
Using a labeled oligonucleotide having a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the template nucleic acid as a primer,
When a nucleic acid strand is extended to the 3 ′ end of the labeled oligonucleotide and an extension reaction is performed to prepare a nucleic acid inherent in the labeled oligonucleotide at the 5 ′ end to form a labeled nucleic acid. ,
As a primer for the extension reaction, using a primer set comprising at least two or more kinds of labeled oligonucleotides that differ in the complementary base sequences constituting the oligonucleotide,
With respect to a single-stranded template nucleic acid used for extension of a nucleic acid strand at the 3 ′ end of one labeled oligonucleotide contained in the primer set,
At least one of the other labeled oligonucleotides contained in the primer set has a base sequence complementary to the partial base sequence contained in the base sequence of the single-stranded template nucleic acid. A nucleic acid labeling method comprising:
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸標識方法。 The nucleic acid labeling method according to claim 1, wherein the extension reaction is an asymmetric PCR reaction.
ことを特徴とする請求項1に記載の核酸標識方法。 The nucleic acid labeling method according to claim 1, wherein the extension reaction is a PCR reaction.
蛍光物質およびビオチンからなる群から選択される一つ以上の標識を用いて、該オリゴヌクレオチドに標識が付されている
ことを特徴とする請求項2または3に記載の核酸標識方法。 The labeled oligonucleotide is:
The nucleic acid labeling method according to claim 2 or 3, wherein the oligonucleotide is labeled with one or more labels selected from the group consisting of a fluorescent substance and biotin.
固相表面に固定あるいは吸着されているDNAプローブに対するハイブリダイゼーション反応を利用している
ことを特徴とする請求項4に記載の核酸標識方法。 Nucleic acid detection using the probe hybridization method,
5. The nucleic acid labeling method according to claim 4, wherein a hybridization reaction for a DNA probe fixed or adsorbed on a solid surface is used.
DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態である
ことを特徴とする請求項5に記載の方法。 The DNA probe immobilized or adsorbed on the solid surface is
6. The method according to claim 5, wherein the method is in the form of a DNA chip or a DNA microarray.
検体中に含まれる核酸からPCR産物として調製される一本鎖核酸を利用する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の核酸標識方法。 As the template nucleic acid,
The nucleic acid labeling method according to claim 1, wherein a single-stranded nucleic acid prepared as a PCR product from a nucleic acid contained in a specimen is used.
細菌由来の16s rRNA遺伝子である
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の核酸標識方法。 The nucleic acid to be detected is
It is a 16s rRNA gene derived from bacteria, The nucleic acid labeling method as described in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned.
前記プローブ・ハイブリダイゼーション法を利用する核酸検出に用いるプローブDNAの塩基配列が選択されている、該鋳型核酸の塩基配列上のプローブ対応部位と、
前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列と相補的な塩基配列を有する、該鋳型核酸の塩基配列上のプライマーに相補的部位の少なくとも二種について、
前記プローブ対応部位を基準点とし、前記プライマーに相補的部位の少なくとも二種の存在位置までの塩基数により、該プライマーに相補的部位の少なくとも二種の相対的位置を定義する際、
前記プライマーに相補的部位の少なくとも二種の相対的位置が互いに異なるように、前記少なくとも二種以上の標識付きオリゴヌクレオチドの塩基配列が選択されている
ことを特徴とする請求項10に記載のプライマー・セット。 Based on the base sequence of the template nucleic acid,
A probe-corresponding site on the base sequence of the template nucleic acid, in which the base sequence of the probe DNA used for nucleic acid detection using the probe hybridization method is selected;
About at least two kinds of sites complementary to the primer on the base sequence of the template nucleic acid having a base sequence complementary to the base sequence of the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides,
When defining the relative position of at least two kinds of complementary sites to the primer based on the number of bases up to the presence position of at least two kinds of complementary positions to the primer, using the probe corresponding site as a reference point,
The primer according to claim 10, wherein the base sequences of the at least two kinds of labeled oligonucleotides are selected so that at least two kinds of relative positions of the complementary sites to the primer are different from each other. ·set.
下記配列1〜配列9:
配列1; 5' actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
配列2; 5' cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
配列3; 5' gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
配列4; 5' tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
配列5; 5' ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
配列6; 5' ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
配列7; 5' ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
配列8; 5' tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
配列9; 5' taccttgttacgacttcacccca 3'
からなる群から選択される、少なくとも二種以上の塩基配列を有する標識付きオリゴヌクレオチドを含んでいる
ことを特徴とする請求項11に記載のプライマー・セット。 As the at least two or more kinds of labeled oligonucleotides contained in the primer set,
Sequence 1 to Sequence 9 below:
Sequence 1; 5 'actgctgcctcccgtaggagtctgg 3'
Sequence 2; 5 'cgtattaccgcggctgctggcacg 3'
Sequence 3; 5 'gcgtggactaccagggtatctaatcctgtttg 3'
Sequence 4; 5 'tcgaattaaaccacatgctccaccgcttgtgcggg 3'
Sequence 5; 5 'ggtaaggttcttcgcgttgc 3'
Sequence 6; 5 'ttgacgtcatccccaccttcctcc 3'
Sequence 7; 5 'ccattgtagcacgtgtgtagccc 3'
Sequence 8; 5 'tggtgtgacgggcggtgtgtacaag 3'
Sequence 9; 5 'taccttgttacgacttcacccca 3'
12. The primer set according to claim 11, comprising a labeled oligonucleotide having at least two or more kinds of base sequences selected from the group consisting of:
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