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JP6853523B2 - PCR using helicase - Google Patents

PCR using helicase Download PDF

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JP6853523B2
JP6853523B2 JP2016147582A JP2016147582A JP6853523B2 JP 6853523 B2 JP6853523 B2 JP 6853523B2 JP 2016147582 A JP2016147582 A JP 2016147582A JP 2016147582 A JP2016147582 A JP 2016147582A JP 6853523 B2 JP6853523 B2 JP 6853523B2
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由起子 名倉
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Description

本発明は、ヘリカーゼを用いたPCRに関する。 The present invention relates to PCR using helicase.

デジタルPCRは、各サンプル中の核酸の初期量を測定する際に、増幅サイクル数に依存することなく絶対定量やレアな対立遺伝子の検出を行うことができる手法として、近年注目を集めており、例えば、遺伝子検査、特に、CNV(コピー数多型)解析、Rare sequence検出、遺伝子発現解析などのアプリケーションに有用であると考えられている。デジタルPCR関連の研究開発も精力的に進められている(例えば特許文献1〜3)。 Digital PCR has been attracting attention in recent years as a method capable of performing absolute quantification and detection of rare alleles without depending on the number of amplification cycles when measuring the initial amount of nucleic acid in each sample. For example, it is considered to be useful for genetic testing, especially applications such as CNV (copy number variation) analysis, Real sequence detection, and gene expression analysis. Research and development related to digital PCR is also being vigorously promoted (for example, Patent Documents 1 to 3).

デジタルPCRでは、例えば、核酸サンプル(例えば、DNAやcDNA等のターゲット核酸を含むサンプル)を必要に応じて希釈したうえで多数のウェルに分配し、個々のウェルで(同時並行に)PCRを行う。このとき、1つあるいは複数のターゲット分子を含むウェルもあれば、ターゲット分子を全く含まないウェルも存在する。PCR終了後にウェル毎にPCR増幅の有無を解析し、増幅があったウェルはターゲット分子が入っていたポジティブ反応として、増幅がなかったウェルはターゲットを含まないネガティブ反応として数をカウントする。このようにして、PCR後に各ウェルのシグナルの有無を検出することで、ポジティブ反応及び/又はネガティブ反応の割合を基に、サンプル中のターゲット分子の絶対定量が可能となる。スタンダードやコントロールサンプルとの比較は必要ない。なお、サンプル中のターゲット分子はランダムに分配されるため、ポジティブ反応とされたウェルに、1分子のみ分配されたという確証はない。そこで、ターゲット核酸が複数分配された可能性のあるウェルを算出するため、統計学的処理(例えばポアソンモデルを用いた処理)により、補正係数を適用し、ターゲット核酸の絶対数を算出することができる。 In digital PCR, for example, a nucleic acid sample (for example, a sample containing a target nucleic acid such as DNA or cDNA) is diluted as necessary, distributed to a large number of wells, and PCR is performed in each well (in parallel). .. At this time, some wells contain one or more target molecules, and some wells do not contain any target molecules. After the completion of PCR, the presence or absence of PCR amplification is analyzed for each well, and the number of wells with amplification is counted as a positive reaction containing the target molecule, and the number of wells without amplification is counted as a negative reaction not containing the target. By detecting the presence or absence of a signal in each well after PCR in this way, it is possible to absolutely quantify the target molecule in the sample based on the ratio of positive reaction and / or negative reaction. No comparison with standard or control samples is required. Since the target molecules in the sample are randomly distributed, there is no certainty that only one molecule has been distributed to the wells that have been positively reacted. Therefore, in order to calculate the wells in which a plurality of target nucleic acids may be distributed, it is possible to apply a correction coefficient by statistical processing (for example, processing using a Poisson model) to calculate the absolute number of target nucleic acids. it can.

このように、デジタルPCRでは、ウェルにおいて核酸増幅が起こるか起こらないかでターゲット核酸の絶対定量を行う技術であるため、擬陽性(すなわちターゲット核酸を含まないウェルで増幅(例えば非特異的増幅)が見られること)が存在すると、その正確性が大きく損なわれるおそれがある。特に、反応液の容量が大きい(例えば1μL以上)場合には、反応液を電気泳動にかけて増幅産物のバンドを解析することにより、そのバンドが特異的増幅産物であるか非特異的増幅産物であるかを判断できるが、デジタルPCRのように反応液の容量が小さい(例えば1μL未満)場合には、そのような解析ができないため、特に高い正確性及び反応効率が要求される。従って、デジタルPCRのような反応液容量が小さいPCRにおいて、出来る限り正確性を高めるために擬陽性を抑制することが求められている。 As described above, since digital PCR is a technique for performing absolute quantification of the target nucleic acid depending on whether nucleic acid amplification occurs in the well or not, false positive (that is, amplification in the well containing no target nucleic acid (for example, non-specific amplification)) is performed. The presence of (what is seen) can greatly impair its accuracy. In particular, when the volume of the reaction solution is large (for example, 1 μL or more), the band of the amplification product is analyzed by electrophoresis of the reaction solution, and the band is a specific amplification product or a non-specific amplification product. However, when the volume of the reaction solution is small (for example, less than 1 μL) as in digital PCR, such analysis cannot be performed, so that particularly high accuracy and reaction efficiency are required. Therefore, in PCR with a small reaction solution volume such as digital PCR, it is required to suppress false positives in order to improve accuracy as much as possible.

国際公開第2009/033178号International Publication No. 2009/033178 国際公開第2013/113889号International Publication No. 2013/1138889 国際公開第2014/043581号International Publication No. 2014/043581 国際公開第2016/013620号International Publication No. 2016/013620

本発明は、デジタルPCRの正確性を高めること、特にデジタルPCRにおける擬陽性を抑制すること、を課題とする。 An object of the present invention is to improve the accuracy of digital PCR, particularly to suppress false positives in digital PCR.

本発明者らは、ヘリカーゼをPCR反応液に含ませることにより、極微量(例えばナノリットルオーダー又はそれ以下)のPCR反応液を用いたPCRにおいて擬陽性を抑制できることを見出し、さらに改良を重ねて本発明を完成させるに至った。 The present inventors have found that by including helicase in the PCR reaction solution, false positives can be suppressed in PCR using a very small amount (for example, nanoliter order or less) of the PCR reaction solution, and further improvements have been made to the present invention. The invention was completed.

本発明は例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
0.05〜500nLに分注された、ヘリカーゼ含有PCRミックス。
項2.
デジタルPCR用である、ヘリカーゼ含有PCRミックス。
項3.
デジタルPCR用である、0.1〜500nLに分注された、ヘリカーゼ含有PCRミックス。
項4.
ヘリカーゼがTK0566及びTK0178並びにこれらの改変体よりなる群より選択される、少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載のPCRミックス。
項5.
ヘリカーゼ濃度が100nM以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のPCRミックス。
項6.
請求項1〜5のいずれかに記載のPCRミックスを備える、又は、請求項1〜5のいずれかに記載のPCRミックスを調製するための、PCRキット。
項7.
請求項1〜5のいずれかに記載のPCRミックスを用いて、PCR(好ましくはデジタルPCR)により核酸を増幅する方法。(好ましくは、請求項1〜5のいずれかに記載のPCRミックスを用いて、アニーリング温度が55〜63℃であるPCRにより核酸を増幅する方法。)
The present invention includes, for example, the subjects described in the following sections.
Item 1.
Helicase-containing PCR mix dispensed into 0.05-500 nL.
Item 2.
A PCR mix containing helicase for digital PCR.
Item 3.
A helicase-containing PCR mix dispensed into 0.1-500 nL for digital PCR.
Item 4.
The PCR mix according to any one of claims 1 to 3, wherein the helicase is at least one selected from the group consisting of TK0566 and TK0178 and variants thereof.
Item 5.
The PCR mix according to any one of claims 1 to 4, wherein the helicase concentration is 100 nM or less.
Item 6.
A PCR kit comprising the PCR mix according to any one of claims 1 to 5 or for preparing the PCR mix according to any one of claims 1 to 5.
Item 7.
A method for amplifying nucleic acid by PCR (preferably digital PCR) using the PCR mix according to any one of claims 1 to 5. (Preferably, the method of amplifying nucleic acid by PCR using the PCR mix according to any one of claims 1 to 5 and having an annealing temperature of 55 to 63 ° C.).

本発明によれば、特に極微量(例えばナノリットルオーダー又はそれ以下)のPCR反応液を用いたPCRにおいても、擬陽性を抑制することができる。 According to the present invention, false positives can be suppressed even in PCR using a very small amount (for example, nanoliter order or less) of PCR reaction solution.

実施例で用いたプローブ(PCRプライマー)の配列を示す。下線部がGであるプローブには蛍光色素VICが、Aであるプローブには蛍光色素FAMが結合している。The sequence of the probe (PCR primer) used in the example is shown. The fluorescent dye VIC is bound to the probe whose underlined portion is G, and the fluorescent dye FAM is bound to the probe whose A is A. 実施例において、アニーリング温度を56℃でデジタルPCRを行ったときの、各ウェルの蛍光の分布を示す。In the example, the distribution of fluorescence of each well when digital PCR is performed at an annealing temperature of 56 ° C. is shown. 実施例において、アニーリング温度を60℃でデジタルPCRを行ったときの、各ウェルの蛍光の分布を示す。In the example, the distribution of fluorescence of each well when digital PCR is performed at an annealing temperature of 60 ° C. is shown.

以下、本発明の各実施形態について、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in more detail.

本発明は、極微量に分注された、ヘリカーゼ含有PCRミックスを包含する。当該PCRミックスは、0.05〜500nLに分注されていることが好ましく、0.1〜100nLに分注されていることがより好ましく、0.5〜50nLに分注されていることがより好ましい。 The present invention includes a helicase-containing PCR mix that has been dispensed in trace amounts. The PCR mix is preferably dispensed into 0.05 to 500 nL, more preferably 0.1 to 100 nL, and more preferably 0.5 to 50 nL. preferable.

また、PCRミックスとは、ターゲット核酸が増幅するPCR反応に必要な成分が少なくとも1種含まれる溶液(特に水溶液)をいう。PCRミックスは、PCR反応液(ターゲット核酸が増幅するPCR反応に必要な成分が全て含まれており、適切に温度を変化させればPCRを行うことができる)又はPCR反応液調製途中液(温度を変化させてもPCRは起こらないが、PCR反応に必要な成分が1種以上含まれている)を包含する。PCRに必要な成分とは、その成分が欠けるとターゲット核酸が増幅するPCRが起こらない成分をいい、ポリメラーゼ(特にDNA/RNAポリメラーゼ)、dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)、オリゴヌクレオチド(プライマー)、ターゲット核酸(DNA又はRNA)が挙げられる。これらの成分の含有量は、適宜設定することができる。特に制限されるわけではないが、例えば、プライマー濃度はミックス内の濃度が0.05〜0.5μM程度が好ましく、0.1〜0.4μM程度がより好ましく、0.1〜0.3μM程度がさらに好ましい。 The PCR mix refers to a solution (particularly an aqueous solution) containing at least one component necessary for the PCR reaction in which the target nucleic acid is amplified. The PCR mix is a PCR reaction solution (which contains all the components necessary for the PCR reaction amplified by the target nucleic acid, and PCR can be performed if the temperature is changed appropriately) or a solution in the middle of preparing the PCR reaction solution (temperature). Although PCR does not occur even if the amount is changed, one or more components necessary for the PCR reaction are contained). The components required for PCR are components in which PCR does not occur in which the target nucleic acid is amplified if the component is absent, and polymerases (particularly DNA / RNA polymerases), dNTPs (dATP, dTTP, dGTP, dCTP), oligonucleotides (primers). ), Target nucleic acid (DNA or RNA). The content of these components can be appropriately set. Although not particularly limited, for example, the primer concentration in the mix is preferably about 0.05 to 0.5 μM, more preferably about 0.1 to 0.4 μM, and more preferably about 0.1 to 0.3 μM. Is even more preferable.

なお、本発明のPCRミックスはヘリカーゼを含む(すなわち、ヘリカーゼ含有PCRミックスである)。また、ターゲット核酸は、いわゆるテンプレートとして働く核酸であればよく、増幅対象核酸を有する核酸が好ましい。また、核酸の中でも、DNAであることが好ましい。 The PCR mix of the present invention contains helicase (that is, helicase-containing PCR mix). The target nucleic acid may be any nucleic acid that acts as a so-called template, and a nucleic acid having an amplification target nucleic acid is preferable. Further, among the nucleic acids, DNA is preferable.

PCRミックスが含有するヘリカーゼとしては、公知のヘリカーゼを用いることができ、例えば、高熱性アーキア由来DEAD−box型RNAヘリカーゼ及びその改変体を用いることができる。より具体的には例えば、国際公開第2016/013620号に記載の高熱性アーキア由来DEAD−box型RNAヘリカーゼ及びその改変体を用いることができる。 As the helicase contained in the PCR mix, a known helicase can be used, and for example, a DEAD-box type RNA helicase derived from hyperthermic archaea and a variant thereof can be used. More specifically, for example, the DEAD-box type RNA helicase derived from hyperthermic archaea described in International Publication No. 2016/013620 and its variants can be used.

また、TK0566及びTK0178並びにこれらの改変体を特に好適に用いることができる。TK0566及びTK0178は、いずれもサーモコッカス属に属する好熱菌サーモコッカス・コダカレンシス由来のへリカーゼである。TK0566のアミノ酸配列を配列1に、TK0178のアミノ酸配列を配列2に、それぞれ示す。ここでの改変体とは、アミノ酸配列は同一ではないが、同一性が高く、且つヘリカーゼ活性を有するものをいう。TK0566の改変体は、TK0566のアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼである。TK0178の改変体は、TK0178のアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘリカーゼ活性を有する、ヘリカーゼである。ここで、「1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加」における「1又は2以上」とは、好ましくは1〜30(すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29又は30)、より好ましくは1〜20、さらに好ましくは1〜10、よりさらに好ましくは1〜5、特に好ましくは1、2又は3をいう。TK0566の改変体のアミノ酸配列は、TK0566のアミノ酸配列と、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。TK0178の改変体のアミノ酸配列は、TK0178のアミノ酸配列と、同一性が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、95%以上であることがさらに好ましく、98%以上であることがよりさらに好ましく、99%以上であることが特に好ましい。 Moreover, TK0566 and TK0178 and their variants can be used particularly preferably. Both TK0566 and TK0178 are helicases derived from the thermophile Thermococcus kodakalensis belonging to the genus Thermococcus. The amino acid sequence of TK0566 is shown in Sequence 1 and the amino acid sequence of TK0178 is shown in Sequence 2. The variant here means one having a high identity and helicase activity, although the amino acid sequences are not the same. A variant of TK0566 is a helicase consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence of TK0566, and which has helicase activity. A variant of TK0178 is a helicase that consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids have been deleted, substituted or added in the amino acid sequence of TK0178, and has helicase activity. Here, "1 or 2 or more" in "1 or 2 or more amino acids are deleted, substituted or added" is preferably 1 to 30 (that is, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 or 30), more preferably. It refers to 1 to 20, more preferably 1 to 10, still more preferably 1 to 5, and particularly preferably 1, 2 or 3. The amino acid sequence of the variant of TK0566 preferably has 80% or more identity with the amino acid sequence of TK0566, more preferably 90% or more, further preferably 95% or more, and 98% or more. Is even more preferable, and 99% or more is particularly preferable. The amino acid sequence of the variant of TK0178 preferably has an identity of 80% or more, more preferably 90% or more, further preferably 95% or more, and 98% or more with the amino acid sequence of TK0178. Is even more preferable, and 99% or more is particularly preferable.

なお、本明細書において、ヘリカーゼ活性を有するとは、ATP加水分解のエネルギーを用いて二本鎖核酸のらせんを不安定にし、二本鎖核酸を一本鎖核酸に巻き戻す活性を示すことをいう。二本鎖核酸の巻き戻し活性、及びATP加水分解活性は、国際公開第2016/013620号に記載の手法により測定できる。 In addition, in this specification, having a helicase activity means an activity of destabilizing a spiral of a double-stranded nucleic acid by using the energy of ATP hydrolysis and rewinding the double-stranded nucleic acid into a single-stranded nucleic acid. Say. The unwinding activity and ATP hydrolysis activity of the double-stranded nucleic acid can be measured by the method described in International Publication No. 2016/013620.

ヘリカーゼ含有PCRミックスにおけるヘリカーゼの含有割合(濃度)は、適宜設定することができ、通常100nM以下であり、例えば1〜100nMが好ましく、5〜75nMがより好ましく、10〜50nMがさらに好ましい。ヘリカーゼ種類及びその含有割合(濃度)により、PCRにおける擬陽性の抑制効率が変動し得るため、ヘリカーゼ種類及びその含有割合(濃度)を調整することが重要となる場合がある。特に、ヘリカーゼとしてTK0566又はその改変体を用いる場合は、10〜30nMが好ましい。また特に、ヘリカーゼとしてTK0178又はその改変体を用いる場合は、15〜45nMが好ましい。 The helicase content ratio (concentration) in the helicase-containing PCR mix can be appropriately set and is usually 100 nM or less, for example, 1 to 100 nM is preferable, 5 to 75 nM is more preferable, and 10 to 50 nM is further preferable. Since the efficiency of suppressing false positives in PCR may vary depending on the helicase type and its content ratio (concentration), it may be important to adjust the helicase type and its content ratio (concentration). In particular, when TK0566 or a variant thereof is used as the helicase, 10 to 30 nM is preferable. In particular, when TK0178 or a variant thereof is used as the helicase, 15 to 45 nM is preferable.

上記ヘリカーゼ含有PCRミックス(特にPCR反応液)は、デジタルPCR用として特に好ましく用いることができる。また、その他、極微量のPCRミックスを用いてPCRを行う必要がある場合に、そのPCR用として好ましく用いることができる。 The helicase-containing PCR mix (particularly the PCR reaction solution) can be particularly preferably used for digital PCR. In addition, when it is necessary to carry out PCR using a very small amount of PCR mix, it can be preferably used for that PCR.

本発明は、上記ヘリカーゼ含有PCRミックス(特にPCR反応液)を用いてPCRを行い、核酸を増幅する方法も包含する。PCRの温度サイクル(変性、アニーリング、及び伸張反応の各温度)やサイクル数など、反応条件は適宜設定することができる。例えば、変性を90〜97℃で10〜50秒、アニーリングを50〜65℃で1〜5分、伸張反応温度を65〜75℃で1〜5分、程度の条件で行うことができる。また、サイクル数としては、例えば、35〜45サイクル程度を挙げることができる。 The present invention also includes a method of amplifying nucleic acid by performing PCR using the above-mentioned helicase-containing PCR mix (particularly PCR reaction solution). Reaction conditions such as the PCR temperature cycle (denaturation, annealing, and extension reaction temperatures) and the number of cycles can be appropriately set. For example, denaturation can be performed at 90 to 97 ° C. for 10 to 50 seconds, annealing can be performed at 50 to 65 ° C. for 1 to 5 minutes, and the extension reaction temperature can be performed at 65 to 75 ° C. for 1 to 5 minutes. Further, as the number of cycles, for example, about 35 to 45 cycles can be mentioned.

PCRにおける擬陽性を抑制するためには、各種条件のなかでもアニーリング温度の調整が重要である。アニーリング温度は、用いるプライマーにもよるが、特に55〜63℃(55、56、57、58、59、60、61、62、又は63℃)程度であることが好ましい。 In order to suppress false positives in PCR, it is important to adjust the annealing temperature among various conditions. The annealing temperature depends on the primer used, but is particularly preferably about 55 to 63 ° C. (55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, or 63 ° C.).

本発明は、(i)上記ヘリカーゼ含有PCRミックスを備えるPCRキット、又は、(ii)上記ヘリカーゼ含有PCRミックスを調製するためのPCRキット、をも包含する。(i)のキットは、ヘリカーゼ含有PCRミックス(PCR反応液でもPCR反応液調整途中液でもよい)を備えており、その他にPCRに必要又は便利な器具及び/又は試薬等が備えられる。(i)のキットに備えられる器具や試薬としては、PCRチューブ、PCR用マイクロチップ、ヘリカーゼ(特にTK0566又はTK0178、あるいはそれらの改変体)、ポリメラーゼ(特にDNA/RNAポリメラーゼ)、dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP)、オリゴヌクレオチド(フォワードプライマー及び/又はリバースプライマー)、増幅ターゲット核酸(DNA又はRNA)などが例示できるが、特に限定はされない。なお、本発明に用いるプライマーは標識されていることが好ましく、当該標識としては蛍光標識やRI(ラジオアイソトープ)標識等が例示できる。また、(ii)のキットは、上記ヘリカーゼ含有PCRミックス(特にPCR反応液)を調整するための器具及び/又は試薬等が備えられたキットであり、当該器具及び/又は試薬を用いて上記ヘリカーゼ含有PCRミックスを調製することができるキットである。(ii)のキットにえられる器具や試薬としては、例えば、上記(i)のキットに備えられる器具や試薬と同じ物を用いることができる。 The present invention also includes (i) a PCR kit comprising the helicase-containing PCR mix, or (ii) a PCR kit for preparing the helicase-containing PCR mix. The kit (i) includes a helicase-containing PCR mix (either a PCR reaction solution or a PCR reaction solution preparation intermediate solution), and is also provided with instruments and / or reagents necessary or convenient for PCR. The instruments and reagents provided in the kit (i) include PCR tubes, PCR microchips, helicases (particularly TK0566 or TK0178, or variants thereof), polymerases (particularly DNA / RNA polymerases), dNTPs (dATP, dTTP). , DGTP, dCTP), oligonucleotides (forward primer and / or reverse primer), amplification target nucleic acid (DNA or RNA) and the like, but are not particularly limited. The primer used in the present invention is preferably labeled, and examples of the label include a fluorescent label and an RI (radioisotope) label. Further, the kit (ii) is a kit provided with an instrument and / or a reagent for preparing the helicase-containing PCR mix (particularly a PCR reaction solution), and the helicase using the instrument and / or the reagent. It is a kit that can prepare the contained PCR mix. As the instruments and reagents obtained in the kit of (ii), for example, the same instruments and reagents as those provided in the kit of (i) above can be used.

なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes "consisting essentially of” and "consisting of.")。 In addition, in this specification, "including" also includes "consisting essentially" and "consisting of" (The term "comprising" includes "consisting essentially of" and "consisting of.").

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。また、TK0566は国際公開第2016/013620号の実施例に記載される方法により発現及び精製した。また、TK0178は、TK0178遺伝子を増幅させるために用いたプライマーセット(下記表1参照)、及び増幅させた核酸を処理する制限酵素をBamHI及びNotIに変更した以外は、当該TK0566の発現及び精製方法と同様にして調製した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described, but the present invention is not limited to the following examples. TK0566 was also expressed and purified by the method described in Examples of WO 2016/013620. In addition, TK0178 is a method for expressing and purifying TK0566, except that the primer set used for amplifying the TK0178 gene (see Table 1 below) and the restriction enzymes for treating the amplified nucleic acid were changed to BamHI and NotI. Prepared in the same manner as above.

Figure 0006853523
Figure 0006853523

ヘリカーゼのデジタルPCRに対する効果の検討
QuantStudioTM 3D Digital PCR Master Mix V2(Thermo Fisher)に、以下のヘリカーゼ、ターゲット核酸(テンプレート核酸)、プローブ(SNP検出用PCRプライマーセット)を加え、検討に用いるPCRミックスを調製した。なお、ポリメラーゼは当該Master Mixに含まれる。
Examination of the effect of helicase on digital PCR The following helicase, target nucleic acid (template nucleic acid), and probe (PCR primer set for SNP detection) are added to Quant Studio TM 3D Digital PCR Master Mix V2 (Thermo Fisher), and the PCR mix used for the examination. Was prepared. The polymerase is included in the Master Mix.

へリカーゼ:TK0566またはTK0178を、 終濃度0、20、又は40nM
ターゲット核酸(ヒトゲノムDNA): 5ng
プローブ(PCRプライマー):C___1202883_20 returned 1 TaqMan SNP Genotyping Assay(Thermo Fisher)を終濃度0.2μM
Helicase: TK0566 or TK0178 with a final concentration of 0, 20, or 40 nM
Target nucleic acid (human genomic DNA): 5 ng
Probe (PCR primer): C____1202883_20 returned 1 TaqMan SNP Genotyping Assay (Thermo Fisher) with a final concentration of 0.2 μM

そして、得られたPCRミックスを用い、以下の反応条件で、デジタルPCRを行った。
温度条件:「95℃ 30秒、56℃又は60℃ 2分、72℃ 30秒」を39サイクル
デジタルPCR用装置: Digital PCR 3D(Thermo Fisher Scientific社)
デジタルPCR用チップ: 20,000ウェルのチップ
Then, using the obtained PCR mix, digital PCR was performed under the following reaction conditions.
Temperature conditions: "95 ° C for 30 seconds, 56 ° C or 60 ° C for 2 minutes, 72 ° C for 30 seconds" for 39 cycles Digital PCR device: Digital PCR 3D (Thermo Fisher Scientific)
Chip for digital PCR: 20,000-well chip

なお、調製したPCRミックス量は14.5μLであり、これを20,000ウェルに等しく分注した。従って、1ウェルあたり0.725nL分注されたことになる。また、用いたプローブ(C___1202883_20)は、methylenetetrahydrofolate reductase(NAD(P)H)遺伝子のSNP(ID:rs1801133)を検出するためのプローブである。VIC又はFAMで標識された当該プローブ(TaqMan Probe)の配列を図1に示す。SNPのCを検出するプローブ(GAAAAGCTGCGTGATGATGAAATCG[G] CTCCCGCAGACACCTTCTCCTTCAA)には蛍光色素VICが、SNPのTであるプローブ(GAAAAGCTGCGTGATGATGAAATCG[A] CTCCCGCAGACACCTTCTCCTTCAA)には蛍光色素FAMが結合している。よって、デジタルPCRにより、VICの蛍光が検出されたウェルにはSNPがCであるDNAが含まれており、FAMの蛍光が検出されたウェルにはSNPがTであるDNAが含まれていることが分かる。なお、C___1202883_20には、当該2種類の蛍光色素標識プローブをフォワードプライマーとして核酸増幅が可能なリバースプライマーも含まれている。 The amount of PCR mix prepared was 14.5 μL, which was equally dispensed into 20,000 wells. Therefore, 0.725 nL was dispensed per well. The probe used (C____1202883_20) is a probe for detecting the SNP (ID: rs1801133) of the methylenetrahydrofolate redutase (NAD (P) H) gene. The sequence of the probe (TaqMan Probe) labeled with VIC or FAM is shown in FIG. The probe that detects C of SNP (GAAAAGCTGCGTGATAGAAATCG [G] CTCCCGCAGACACTTCCTTCTACA) has a fluorescent dye VIC, and the probe that is T of SNP (GAAAAGCTGCGTGATGATGAAATCCG [A] CTCCCGCAGACTCA) has a fluorescent dye VIC. Therefore, the well in which the fluorescence of VIC is detected by digital PCR contains DNA having SNP C, and the well in which fluorescence of FAM is detected contains DNA having SNP T. I understand. In addition, C____1202883_20 also includes a reverse primer capable of nucleic acid amplification using the two types of fluorescent dye-labeled probes as forward primers.

アニーリング温度56℃での結果を図2に示す。TK0566とTK0178のいずれも、20nMを反応液に添加することによりポジティブなサンプルの蛍光強度が増加し、ポジティブとネガティブの判定における改善が見られた。 The results at the annealing temperature of 56 ° C. are shown in FIG. In both TK0566 and TK0178, the addition of 20 nM to the reaction solution increased the fluorescence intensity of the positive sample, and an improvement in the positive and negative determination was observed.

アニーリング温度60℃での結果を図3に示す。反応液にTK0566を20nMを添加することにより同様の改善が見られた。しかし、40nM添加した場合にはそのような改善が見られなかった。また、反応液にTK0178を20nM添加した場合には、同様の改善が見られ、40nM添加した場合には同様の改善が顕著に見られた。 The results at an annealing temperature of 60 ° C. are shown in FIG. Similar improvement was observed by adding 20 nM of TK0566 to the reaction solution. However, no such improvement was observed when 40 nM was added. Further, when 20 nM of TK0178 was added to the reaction solution, the same improvement was observed, and when 40 nM was added, the same improvement was remarkably observed.

なお、図2及び図3は、各ウェルにおける蛍光強度を測定し、VIC蛍光強度(横軸)及びFAM蛍光強度(縦軸)に従ってプロットを行った図である。プロットされた各点は4色(黄・青・赤・緑)で色分けされている。赤はVICの蛍光が検出され、FAMの蛍光が検出されなかったウェル、青はFAMの蛍光が検出され、VICの蛍光が検出されなかったウェル、黄はVICとFAMの蛍光がともに検出されなかったウェル、緑はVICとFAMの蛍光がともに検出されたウェルを示す。これら色分けされた点の分布が、同じ色の点は出来るだけ一カ所に固まっており、異なる色の点はできるだけ離れていればいるほど、ターゲット核酸の増幅の有無の区別が付きやすいこととなり、よって擬陽性を減らすことができる。 2 and 3 are views in which the fluorescence intensity in each well was measured and plotted according to the VIC fluorescence intensity (horizontal axis) and the FAM fluorescence intensity (vertical axis). Each plotted point is color-coded in four colors (yellow, blue, red, and green). Red is the well where VIC fluorescence was detected and FAM fluorescence was not detected, blue is the well where FAM fluorescence was detected and VIC fluorescence was not detected, and yellow is the well where neither VIC nor FAM fluorescence was detected. Wells and greens indicate wells in which both VIC and FAM fluorescence were detected. The distribution of these color-coded points is such that the points of the same color are concentrated in one place as much as possible, and the more the points of different colors are separated as much as possible, the easier it is to distinguish the presence or absence of amplification of the target nucleic acid. Therefore, false positives can be reduced.

Claims (6)

0.05〜500nLに分注された、ヘリカーゼ含有PCRミックスであり、
前記ヘリカーゼ濃度が100nM以下であり、
前記ヘリカーゼが、配列番号1に示すアミノ酸配列からなるヘリカーゼであるTK0566及び配列番号2に示すアミノ酸配列からなるヘリカーゼであるTK0178並びにこれらのアミノ酸配列と同一性が90%以上であってヘリカーゼ活性を有する改変体よりなる群より選択される、少なくとも1種である、
PCRミックス
A PCR mix containing helicase, dispensed into 0.05-500 nL .
The helicase concentration is 100 nM or less,
The helicase has TK0566, which is a helicase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, TK0178, which is a helicase consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and TK0178 which is 90% or more identical to these amino acid sequences and has helicase activity. At least one selected from the group consisting of variants,
PCR mix .
デジタルPCR用である、請求項1に記載のPCRミックス The PCR mix according to claim 1 , which is for digital PCR. 前記ヘリカーゼ濃度が5〜75nM以下である、請求項1又は2に記載のPCRミックス The PCR mix according to claim 1 or 2, wherein the helicase concentration is 5 to 75 nM or less . 0.1〜100nLに分注された、請求項1〜3のいずれかに記載のPCRミックス。 The PCR mix according to any one of claims 1 to 3, which has been dispensed into 0.1 to 100 nL. 請求項1〜のいずれかに記載のPCRミックスを備える、又は、請求項1〜のいずれかに記載のPCRミックスを調製するための、PCRキット。 Comprising a PCR mix according to any one of claims 1-4, or, for the preparation of PCR mix according to any one of claims 1-4, PCR kits. 請求項1〜のいずれかに記載のPCRミックスを用いて、PCRにより核酸を増幅する方法。 A method for amplifying nucleic acid by PCR using the PCR mix according to any one of claims 1 to 4.
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