RU2453605C2 - Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method - Google Patents
Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2453605C2 RU2453605C2 RU2007134194/10A RU2007134194A RU2453605C2 RU 2453605 C2 RU2453605 C2 RU 2453605C2 RU 2007134194/10 A RU2007134194/10 A RU 2007134194/10A RU 2007134194 A RU2007134194 A RU 2007134194A RU 2453605 C2 RU2453605 C2 RU 2453605C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seq
- oligonucleotides
- biochip
- differentiating
- pcr
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области биотехнологии, молекулярной биологии и генной инженерии, а именно к способу идентификации последовательностей ДНК генетически модифицированных источников и пищевых продуктов на их основе, включающей этапы амплификации ДНК и последующей гибридизации амплифицированной ДНК на биологическом микрочипе. Изобретение также раскрывает состав высокоспецифичных ДНК-зондов и олигонуклеотидов для ПЦР, набор реактивов для идентификации.The invention relates to the field of biotechnology, molecular biology and genetic engineering, and in particular to a method for identifying DNA sequences of genetically modified sources and food products based on them, including the steps of DNA amplification and subsequent hybridization of the amplified DNA on a biological microchip. The invention also discloses the composition of highly specific DNA probes and oligonucleotides for PCR, a set of reagents for identification.
Уровень техникиState of the art
Разработка диагностики генетически модифицированных источников (ГМИ) в продуктах питания в настоящее время является актуальной задачей. Директивой Европейского Парламента и Совета (ЕС) от 22.09.2003 №1829/2003 о генетически модифицированной пище и кормах [1] с апреля 2004 года введены новые правила маркировки в странах ЕЭС, по которым установлен пороговый уровень ГМИ, равный 0,9%. Введение 0,9% порогового уровня связано с чувствительностью метода определения ГМИ и случайным попаданием ГМИ в пищевые продукты. Обязательная маркировка пищевых продуктов из ГМИ введена и в России.The development of diagnostics of genetically modified sources (GMI) in food is currently an urgent task. Directive No. 1829/2003 of the European Parliament and of the Council of September 22, 2003 on genetically modified food and feed [1] introduced new labeling rules in the EEC countries from April 2004 on which a GMI threshold level of 0.9% is established. The introduction of a 0.9% threshold level is associated with the sensitivity of the method of determining GMI and the accidental ingestion of GMI into food products. Mandatory labeling of food products from GMI is introduced in Russia.
Известны способы для определения ГМИ в пищевой продукции. Один из способов основан на применении иммуноферментного анализа с использованием соответствующих антител к белкам, входящим в состав генетически модифицированных растений [2].Known methods for determining GMI in food products. One of the methods is based on the use of enzyme-linked immunosorbent assay using appropriate antibodies to proteins that make up genetically modified plants [2].
Более стабильным и распространенным является способ идентификации, основанный на анализе ДНК, входящих в состав трансгенных растений с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР) [3, 4, 5, 6, 7].A more stable and widespread method of identification is based on the analysis of DNA contained in transgenic plants using polymerase chain reaction (PCR) [3, 4, 5, 6, 7].
В настоящее время в Российской Федерации действует ГОСТ 52173-2003 по определению ГМИ в пищевых продуктах и растительном сырье методом ПЦР [8]. В процессе проведения ПЦР используют выделенные из растительного сырья ДНК и пары синтетических праймеров. После проведения реакции амплификации продукты реакции разделяют методом гель-электрофореза и детектируют путем окрашивания их в геле флуоресцентным красителем. Амплифицированные фрагменты ДНК, содержащие флуоресцентную метку, идентифицируют либо после проведения реакции амплификации, либо в режиме реального времени путем измерения интенсивности флуоресцентного сигнала.At present, GOST 52173-2003 is in force in the Russian Federation for the determination of GMOs in food products and plant materials by PCR [8]. In the process of PCR, DNA extracted from plant materials and pairs of synthetic primers are used. After the amplification reaction, the reaction products are separated by gel electrophoresis and detected by staining them in a gel with a fluorescent dye. Amplified DNA fragments containing a fluorescent label are identified either after the amplification reaction or in real time by measuring the intensity of the fluorescent signal.
В последнее время все более широко применяют биочипы, которые позволяют упростить процедуру идентификации ГМИ [9, 10, 11]. В настоящее время действует ГОСТ 52174-2003 по определению ГМИ в пищевых продуктах и растительном сырье с помощью микрочипов [12]. Вопросы повышения точности и надежности определения ГМИ с помощью биочипов обычно решаются с помощью усовершенствования какой-либо одной процедуры в многоступенчатом процессе создания биочипа или в процессе гибридизации и сканирования полученных результатов. Тем не менее, известные технические решения обладают рядом недостатков, которые связаны либо с неудовлетворительным выбором участков генов, либо с выбором параметров мультипраймерной ПЦР, либо с конструкцией биочипа, например, с расположением кластеров на рабочем поле биочипа.Recently, biochips have been used more and more widely, which make it possible to simplify the GMI identification procedure [9, 10, 11]. Currently, GOST 52174-2003 is in force for the determination of GMI in food products and plant materials using microchips [12]. The issues of improving the accuracy and reliability of the determination of GMI using biochips are usually solved by improving any one procedure in the multi-stage process of creating a biochip or in the process of hybridization and scanning of the results. Nevertheless, the known technical solutions have a number of disadvantages that are associated either with an unsatisfactory choice of gene regions, or with the choice of parameters of multi-primer PCR, or with the design of a biochip, for example, with the arrangement of clusters on the working field of the biochip.
К одному из недостатков известных методов идентификации ГМИ относится достаточно узкий набор генетических маркеров и соответствующих праймеров для определения наличия маркеров трансгенных растений в процессе идентификации ГМИ. В одном из вариантов количественной идентификации ГМИ используют маркеры RRS, Bt-11, 35S CMV, а в качестве референсного маркера используют ген пектина [3]. В другом варианте [14] используют маркеры HMG, RRS02, в заявке [13] маркеры EPSPS, cry1A(b), cry9C и PAT.One of the disadvantages of the known methods for identifying GMIs is a fairly narrow set of genetic markers and corresponding primers for determining the presence of transgenic plant markers in the process of identifying GMIs. In one variant of the quantitative identification of GMI, RRS, Bt-11, 35S CMV markers are used, and the pectin gene is used as a reference marker [3]. In another embodiment [14], HMG, RRS02 markers are used; in the application [13], EPSPS, cry1A (b), cry9C and PAT markers are used.
Известно изобретение [15], в котором для определения наличия ГМИ используют от 3 до 10 пар праймеров для проведения мультипраймерной процедуры ПЦР. Генетические маркеры выбирают из группы P35S, TNOS, PNOS, NPTII, GUS, ген EPSPS дикого типа, ген EPSPS модифицированного типа, СР4, vignatrypsase CpTI и ген antibiotic peptide shiva. Продукты амплификации гибридизуют на мембране, снабженной специфическими зондами, и проводят детекцию результатов гибридизации. К недостатку изобретения можно отнести тот факт, что в перечне маркеров нет маркеров положительного и отрицательного контроля.The invention is known [15], in which from 3 to 10 pairs of primers are used to determine the presence of GMI for carrying out a multi-primer PCR procedure. Genetic markers are selected from the group of P35S, TNOS, PNOS, NPTII, GUS, wild type EPSPS gene, modified type EPSPS gene, CP4, vignatrypsase CpTI, and antibiotic peptide shiva gene. Amplification products hybridize on a membrane equipped with specific probes, and hybridization results are detected. The disadvantage of the invention is the fact that in the list of markers there are no markers of positive and negative control.
Выбор параметров мультипраймерной ПЦР в значительной степени определяет эффективность и стабильность диагностики. Известны работы, в которых для повышения точности в процедуру включают дополнительную ферментативную обработку. Известно изобретение [17], в котором описан способ амплификации ДНК с использованием композиции реагентов, которая содержит в качестве основного компонента термостабильный фермент, проявляющий активность ДНК-полимеразы, а в качестве минорного компонента - термостабильный фермент из Archeoglobus fulgidus, проявляющий активность 3'-экзонуклеазы, но лишенный активности ДНК-полимеразы. Согласно изобретению, фермент способен взаимодействовать с Taq полимеразой в качестве корректирующего фермента для того, чтобы удалить ошибочно спаренные концы праймеров, которые приводят к преждевременным остановкам, а также чтобы освободить концы праймеров, которые более эффективно элонгируются полимеразой, исправить ошибки включения оснований и дать возможность полимеразе образовать протяженные продукты PCR. Использование указанной композиции повышает точность процесса амплификации по сравнению с использованием только основного фермента.The choice of parameters of multi-primer PCR largely determines the effectiveness and stability of the diagnosis. Known works in which to increase the accuracy of the procedure include additional enzymatic treatment. The invention is known [17], which describes a method for amplification of DNA using a reagent composition that contains thermostable enzyme exhibiting DNA polymerase activity as the main component, and the thermostable Archeoglobus fulgidus enzyme exhibiting 3'-exonuclease activity as the minor component. but devoid of DNA polymerase activity. According to the invention, the enzyme is able to interact with Taq polymerase as a correcting enzyme in order to remove erroneously paired ends of primers that lead to premature shutdowns, as well as to free ends of primers that are more efficiently elongated by polymerase, to correct base incorporation errors and enable polymerase form extended PCR products. Using this composition improves the accuracy of the amplification process compared to using only the main enzyme.
Известен способ [18], в котором изложен принцип обработки праймеров, полученных в результате ПЦР, с помощью экзонуклеазы лямбда или продуктом гена 6 фага Т7 в течение 15 мин при температуре 37°С. В качестве останавливающего агента используют раствор ЭДТА с концентрацией 10 mM. В данном изобретении не рассматриваются вопросы обработки экзонуклеазой продуктов, полученных в процессе мультипраймерной ПЦР, и факт обработки экзонуклеазойThe known method [18], which sets forth the principle of processing primers obtained by PCR using lambda exonuclease or gene product of
Известен способ [19], в котором рассматривается одновременное проведение множественной амплификации нуклеиновых кислот и использование экзонуклеазы. Согласно изобретению, способ включает: (а) контакт нуклеиновой кислоты с одной или более парами праймеров в условиях, которые позволяют провести отжиг праймеров с нуклеиновой кислотой, причем каждый праймер имеет двухстороннюю структуру А-В, в которой часть А специфична для целевых последовательностей образца нуклеиновой кислоты, а часть В является постоянной последовательностью, общей для всех праймеров; (б) проведение первой реакции амплификации; (в) обработку двухсторонних праймеров или продуктов первой реакции амплификации с помощью экзонуклеазы; (г) осуществление контакта продуктов первой реакции с праймерами, содержащими часть В, в условиях гибридизации, и проведение второй реакции амплификации. В данном изобретении в качестве целевых последовательностей используют гены Bt176, Bt11, Mon810, Amp, Nos, 35S, IPC, Corn ref. В качестве фермента выбрана экзонуклеаза I. К недостатку способа можно отнести необходимость проведения двухстадийной ПЦР.A known method [19], which considers the simultaneous multiple amplification of nucleic acids and the use of exonuclease. According to the invention, the method comprises: (a) contacting a nucleic acid with one or more pairs of primers under conditions that allow annealing of the primers with nucleic acid, wherein each primer has a double-sided structure AB, in which part A is specific for the target nucleic acid sample sequences acid, and part B is a constant sequence common to all primers; (b) conducting a first amplification reaction; (c) treating the double-sided primers or products of the first amplification reaction with an exonuclease; (d) contacting the products of the first reaction with primers containing part B under hybridization conditions and carrying out a second amplification reaction. In the present invention, the Bt176, Bt11, Mon810, Amp, Nos, 35S, IPC, Corn ref genes are used as target sequences. Exonuclease I was selected as the enzyme. The disadvantage of this method is the need for two-stage PCR.
Известны наборы [20], которые выпускает ЗАО "БиоХимМак", в которые входят: реакционная смесь для детекции ГМИ (2×50), референсная смесь, калибраторы ДНК растительного гена и ГМИ, положительный контроль. В состав набора входит один из генов, входящих в группу Раундап Реди, Bt176 Максимайзер, Bt11, ЛибертиЛинк, ЙелдКард MON810, СтарЛинк, GA21, ITC 1507, LL (T25). С помощью наборов проводят количественный анализ ГМИ методом ПЦР в реальном времени (наборы GMO-Quant). Известно изобретение [15], которое описывает кит для детекции ГМИ, в состав которого входят праймеры и зонды для проведения мультиплексной ПЦР и гибридизации. Ближайший аналог заявленного изобретения в части набора, в который входят праймеры и реактивы для создания реакционных смесей, описан в методических указаниях МУК 4.2.2008-05 [16].Known kits [20], which are produced by CJSC BioChemMak, which include: a reaction mixture for the detection of GMI (2 × 50), a reference mixture, DNA calibrators of the plant gene and GMI, positive control. The kit includes one of the genes that make up the Roundup Redi group, Bt176 Maximizer, Bt11, LibertyLink, YelDKard MON810, StarLink, GA21, ITC 1507, LL (T25). Using the kits, a GMI is quantitatively analyzed by real-time PCR (GMO-Quant kits). The invention is known [15], which describes a kit for the detection of GMOs, which includes primers and probes for conducting multiplex PCR and hybridization. The closest analogue of the claimed invention in terms of the kit, which includes primers and reagents for creating reaction mixtures, is described in the guidelines of MUK 4.2.2008-05 [16].
Наиболее близким аналогом в части способа, является изобретение [9], в котором для идентификации ГМИ используют генетические маркеры, выбираемые из группы: 35S - промоторного участка вируса мозаики цветной капусты, маркерного гена gus из бактерии Escherichia coli, терминаторного участка гена nos из Agrobacterium tumefaciens, маркерного гена nptII из транспозона Tn5, терминаторного участка гена ocs из Agrobacterium tumefaciens, которые включены в методические указания [16].The closest analogue in terms of the method is the invention [9], which uses genetic markers selected from the group: 35S — the promoter region of the cauliflower mosaic virus, the gus marker gene from the bacterium Escherichia coli, the terminator region of the nos gene from Agrobacterium tumefaciens to identify GMIs , the nptII marker gene from the Tn5 transposon, the terminator portion of the ocs gene from Agrobacterium tumefaciens, which are included in the guidelines [16].
Способ идентификации трансгенных последовательностей ДНК в растительном материале и продуктах на основе такого материала [9] включает анализ ДНК при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР) и регистрацию результатов анализа, причем ПЦР проводят на препарате ДНК в виде мультиплексной реакции с получением флуоресцентно меченного продукта, при этом используют специфические пары праймеров, один из которых флуоресцентно мечен и присутствует в избытке по отношению ко второму немеченному праймеру, результаты ПЦР анализируют с помощью гибридизации на биочипе и регистрируют с помощью аппаратно-программного комплекса, позволяющего отображать флуоресценцию ячеек биочипа на экране компьютера. Однако изобретение содержит ограниченное число праймеров, а в состав набора не включены ферменты, позволяющие повысить эффективность анализа при использовании мультипраймерной симметричной ПЦР.A method for identifying transgenic DNA sequences in plant material and products based on such material [9] includes DNA analysis using polymerase chain reaction (PCR) and recording the results of the analysis, and PCR is carried out on the DNA preparation as a multiplex reaction to obtain a fluorescently labeled product, this uses specific pairs of primers, one of which is fluorescently labeled and is present in excess relative to the second unlabeled primer, the PCR results are analyzed using a hybrid biochip and register using a hardware-software complex that allows you to display the fluorescence of biochip cells on a computer screen. However, the invention contains a limited number of primers, and the enzyme is not included in the kit to increase the efficiency of the analysis when using multi-primer symmetric PCR.
Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы создать более совершенную диагностику ГМИ на основе нового способа с использованием нового биочипа, обладающего более совершенными характеристиками при невысокой стоимости скрининга ГМИ, и на основе набора для проведения диагностики, в состав которого входят новые праймеры, новый биочип и фермент для обработки продуктов ПЦР.The technical task of the invention is to create a more advanced diagnosis of GMI on the basis of a new method using a new biochip with better characteristics at a low cost of screening GMI, and on the basis of a set for diagnostics, which includes new primers, a new biochip and enzyme for processing PCR products.
Другая задача состоит в увеличении достоверности и воспроизводимости получаемых результатов. Эта задача решается за счет применения в биологических чипах для диагностики ГМИ новых, более эффективных последовательностей праймеров и за счет разработки способа обработки продуктов мультипраймерной симметричной ПЦР ферментом, повышающим эффективность гибридизации, а также за счет размещения кластеров положительного контроля одновременно выполняющих роль идентификаторов границ рабочей зоны биочипа.Another task is to increase the reliability and reproducibility of the results. This problem is solved by using new, more efficient primer sequences in biological GMI diagnostics chips and by developing a method for processing products of multi-primer symmetric PCR with an enzyme that increases hybridization efficiency, as well as by arranging positive control clusters that simultaneously act as identifiers of the boundaries of the biochip working area .
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Предлагаемый метод диагностики основан на проведении мультипраймерной симметричной ПЦР с использованием специфических праймеров, комплементарных последовательностям генов-маркеров ГМИ, и последующей гибридизации продуктов ПЦР на биочипе, содержащем оригинальный набор дифференцирующих олигонуклеотидов.The proposed diagnostic method is based on carrying out symmetric multi-primer PCR using specific primers complementary to the sequences of GMI marker genes, and subsequent hybridization of the PCR products on a biochip containing an original set of differentiating oligonucleotides.
Одним из объектов изобретения является способ идентификации маркеров генетически модифицированных растений, включающий обеспечение образца с исследуемыми ДНК, прямых и обратных праймеров, специфичных к ДНК, принадлежащим к генам маркеров ГМИ, и биочипа, проведение мультипраймерной ПЦР в присутствии образца с исследуемыми ДНК и специфичными праймерами к указанным маркерам ГМИ, обработку продуктов ПЦР реакции ферментом, инкубацию ПЦР-продукта с дифференцирующими олигонуклеотидами, иммобилизированными на поверхности биочипа в условиях гибридизации, определение наличия ГМИ детекцией образованных гибридизационных комплексов на биочипе. В указанном способе биочип содержит более 6 типов дифференцирующих олигонуклеотидов, выбираемых из последовательностей, представленных в SEQ ID NO: 23-33, с учетом требований высокой специфичности к консервативным участкам генов ГМИ, входящих в перечень, приведенный в таблице 1. В качестве специфичных праймеров используют праймеры, последовательность которых выбирают из группы, состоящей из SEQ ID NO: 1-22, в качестве ПЦР используют мультипраймерную симметричную ПЦР, продукты которой предпочтительно в объеме 20 мкл обрабатывают предпочтительно 1 мкл раствора экзонуклеазы фага лямбда в концентрации от 5 до 20 единиц активности и инкубируют в течение от 30 мин до 90 мин, предпочтительно при температуре 37°С. В паре прямого и обратного праймеров, один праймер содержит метку, которую после гибридизации ДНК детектируют, регистрируют и используют для идентификации маркеров ГМИ, причем в качестве отрицательного контроля используют дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 36, частично комплементарный олигонуклеотиду SEQ ID NO: 8, а в качестве положительного контроля используют дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 34, которому комплементарен специфический олигонуклеотид SEQ ID NO: 35.One of the objects of the invention is a method for identifying markers of genetically modified plants, including providing a sample with the studied DNA, direct and reverse primers specific for DNA belonging to the genes of GMI markers, and a biochip, conducting multi-primer PCR in the presence of a sample with the studied DNA and specific primers for to the indicated GMI markers, treatment of PCR reaction products with an enzyme, incubation of the PCR product with differentiating oligonucleotides immobilized on the surface of the biochip under conditions x hybridization, determination of the presence of GMI by detection of the formed hybridization complexes on a biochip. In this method, the biochip contains more than 6 types of differentiating oligonucleotides selected from the sequences shown in SEQ ID NO: 23-33, taking into account the high specificity requirements for the conserved regions of GMI genes included in the list shown in table 1. As specific primers, use primers, the sequence of which is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-22, as a PCR, use a multi-primer symmetric PCR, the products of which are preferably treated in a volume of 20 μl, preferably 1 μl a solution of phage lambda exonuclease in a concentration of from 5 to 20 units of activity and incubated for from 30 minutes to 90 minutes, preferably at a temperature of 37 ° C. In a pair of forward and reverse primers, one primer contains a label that, after hybridization, DNA is detected, registered and used to identify GMI markers, and the differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 36, partially complementary to the oligonucleotide SEQ ID NO: 8, is used as a negative control. as a positive control, the differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 34 is used, to which the specific oligonucleotide SEQ ID NO: 35 is complementary.
Другим объектом изобретения является специфический олигонуклеотид для использования в способе идентификации маркеров генетически модифицированных растений по п.п.1-4, который выбирают в качестве праймера симметричной мультипраймерной ПЦР и который характеризуется нуклеотидной последовательностью, выбранной из последовательностей, представленных в SEQ ID NO: 4, 7, 8, 11-14, 21, 22.Another object of the invention is a specific oligonucleotide for use in a method for identifying genetically modified plant markers according to
Следующим объектом изобретения является дифференцирующий олигонуклеотид в качестве зонда для идентификации маркеров генетически модифицированных растений для использования в способе идентификации ГМИ по п.п.1-4, который характеризуется нуклеотидной последовательностью, выбранной из последовательностей, представленных в SEQ ID NO: 24, 28, 29, 33.The next object of the invention is a differentiating oligonucleotide as a probe for identifying genetically modified plant markers for use in the GMI identification method according to
Другим объектом изобретения является комбинация олигонуклеотидов для выявления маркера NOS для идентификации 3'-нетранслируемой области гена нопалинсинтазы, включающая олигонуклеотиды с последовательностями SEQ ID NO: 24, и SEQ ID NO: 3, и SEQ ID NO: 4.Another object of the invention is a combination of oligonucleotides to identify a NOS marker for identifying a 3'-untranslated region of the nopalin synthase gene, including oligonucleotides with the sequences SEQ ID NO: 24 and SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4.
Другим объектом изобретения является комбинация олигонуклеотидов для выявления маркера NPTII, кодирующего неомицин-фосфотрансферазу II, включающая олигонуклеотиды с последовательностями SEQ ID NO: 26, и SEQ ID NO: 7, и SEQ ID NO: 8.Another object of the invention is a combination of oligonucleotides to detect an NPTII marker encoding neomycin phosphotransferase II, comprising oligonucleotides with the sequences SEQ ID NO: 26 and SEQ ID NO: 7, and SEQ ID NO: 8.
Другим объектом изобретения является комбинация олигонуклеотидов для выявления маркера Lectin, представленного семейством генов Le1 из Glycine max, включающая олигонуклеотиды с последовательностями SEQ ID NO: 28 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 11 и SEQ ID NO: 12.Another object of the invention is a combination of oligonucleotides for detecting the Lectin marker represented by the Le1 gene family of Glycine max, comprising oligonucleotides with the sequences SEQ ID NO: 28 as a probe and two specific SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12.
Другим объектом изобретения является комбинация олигонуклеотидов для выявления маркера Zein, представленного семейством генов zein из Zea Mays, включающая олигонуклеотиды с последовательностями SEQ ID NO: 29, и SEQ ID NO: 13, и SEQ ID NO: 14.Another object of the invention is a combination of oligonucleotides for detecting the Zein marker represented by the zein gene family of Zea Mays, comprising oligonucleotides with the sequences SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14.
Другим объектом изобретения является комбинация олигонуклеотидов для выявления маркера Patatin, представленного семейством генов pat1 из Solanum tuberosum, кодирующего предшественник пататина, включающая олигонуклеотиды с последовательностями SEQ ID NO: 33, и SEQ ID NO: 21, и SEQ ID NO: 22.Another object of the invention is a combination of oligonucleotides for detecting the Patatin marker represented by the pat1 gene family of Solanum tuberosum encoding a patatin precursor comprising oligonucleotides with the sequences SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 22.
Другим объектом изобретения является биочип для идентификации маркеров ГМИ, представляющий собой несущий элемент, на котором иммобилизованы дифференцирующие олигонуклеотиды в виде зондов, формирующих кластеры, характеризующийся тем, что на его поверхности иммобилизированы более 6 типов кластеров с дифференцирующими олигонуклеотидами, выбранными из SEQ ID NO: 23-33, при этом биочип содержит, по меньшей мере, один кластер, включающий олигонуклеотид положительного контроля, представленный в SEQ ID NO: 34, и, по меньшей мере, один кластер, включающий олигонуклеотид отрицательного контроля, представленный в SEQ ID NO: 36.Another object of the invention is a biochip for identifying GMI markers, which is a supporting element on which differentiating oligonucleotides in the form of probes forming clusters are immobilized, characterized in that more than 6 types of clusters with differentiating oligonucleotides selected from SEQ ID NO are immobilized on its surface -33, wherein the biochip contains at least one cluster comprising a positive control oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 34, and at least one cluster comprising o negative control ligonucleotide shown in SEQ ID NO: 36.
Другим объектом изобретения является набор для идентификации маркеров ГМИ, включающий:Another object of the invention is a kit for identifying GMI markers, including:
а) по меньшей мере, один биочип для проведения разовой диагностики, содержащий более 6 типов дифференцирующих олигонуклеотидов, специфичных к идентифицируемым маркерам трансгенных растений, с последовательностями, представленными в SEQ ID NO: 23-33, один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве положительного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 34, и один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве отрицательного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 36;a) at least one biochip for a one-time diagnosis, containing more than 6 types of differentiating oligonucleotides specific for identifiable markers of transgenic plants, with the sequences shown in SEQ ID NO: 23-33, one or more differentiating oligonucleotides as a positive control, with the sequence shown in SEQ ID NO: 34 and one or more differentiating oligonucleotides as a negative control, with the sequence shown in SEQ ID NO: 36;
б) специфические олигонуклеотиды, используемые в качестве праймеров ПЦР для идентификации маркеров ГМИ, последовательности которых представлены в SEQ ID NO: 1-22, и специфический олигонуклеотид, представленный в SEQ ID NO: 35, который комплементарен дифференцирующему олигонуклеотиду положительного контроля SEQ ID NO: 34, размещенному на биочипе в кластерах положительного контроля;b) specific oligonucleotides used as PCR primers to identify GMI markers whose sequences are presented in SEQ ID NO: 1-22, and a specific oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 35, which is complementary to the differentiating oligonucleotide of the positive control SEQ ID NO: 34 placed on a biochip in clusters of positive control;
в) реагенты, которые выбирают из группы, состоящей из: реагентов для подготовки образца, реагентов для проведения мультипраймерной симметричной ПЦР, реагентов для проведения гибридизации или их комбинаций и экзонуклеазы фага лямбда.c) reagents that are selected from the group consisting of: reagents for sample preparation, reagents for conducting multi-primer symmetric PCR, reagents for hybridization, or combinations thereof and an exonuclease of phage lambda.
Перечень чертежейList of drawings
Фиг.1 - изображение кластеров при идентификации образца пищевого продукта, содержащего ГМИ.Figure 1 - image of clusters in the identification of a sample of a food product containing GMI.
Фиг.2 - вариант схемы расположения кластеров на биочипе, где 1 - кластер отрицательного контроля, 3, 13, 15 - кластеры положительного контроля, 2 - кластер Patatin, 4 - кластер Npt II, 5 - кластер 35S, 6 - кластер Gus, 7 - кластер Lectin, 8 - кластер Nos, 9 - кластер Zein, 10 - кластер Cry1A, 11 - кластер Bar, 12 - кластер Ocs, 14 - EPSPS.Figure 2 is a variant of the arrangement of clusters on the biochip, where 1 is a negative control cluster, 3, 13, 15 are positive control clusters, 2 is a Patatin cluster, 4 is an Npt II cluster, 5 is a 35S cluster, 6 is a Gus cluster, 7 - Lectin cluster, 8 - Nos cluster, 9 - Zein cluster, 10 - Cry1A cluster, 11 - Bar cluster, 12 - Ocs cluster, 14 - EPSPS.
Фиг.3 - результаты гибридизации при проверке специфичности дифференцирующих праймеров, где а)-л) проверка гибридизации к дифференцирующим праймерам 35S, Nos, Ocs, NptII, Gus, Lectin, Zein, Patatin, Bar, Cry1A, EPSPS соответственно.Figure 3 - hybridization results when checking the specificity of differentiating primers, where a) -l) checking hybridization to differentiating primers 35S, Nos, Ocs, NptII, Gus, Lectin, Zein, Patatin, Bar, Cry1A, EPSPS, respectively.
Фиг.4 - сравнение эффективности гибридизации для разных способов обработки продуктов ПЦР, где а) проба перед гибридизацией обрабатывалась экзонуклеазой, б) проба подвергалась тепловой денатурации, в) проба не обрабатывалась.Figure 4 - comparison of the efficiency of hybridization for different methods of processing PCR products, where a) the sample was processed with an exonuclease before hybridization, b) the sample was subjected to thermal denaturation, c) the sample was not processed.
Фиг.5 - изображение кластеров, отображающих результаты мультипраймерной симметричной ПЦР и гибридизацию биочипа при выявлении маркеров: bar, cry1Ab, EPSPS, Patatin.5 is an image of clusters displaying the results of a multi-primer symmetric PCR and hybridization of the biochip when identifying markers: bar, cry1Ab, EPSPS, Patatin.
Описание изобретенияDescription of the invention
Способ идентификации маркеров ГМИ, в общем случае, включает следующие стадии: выбор маркеров, выбор праймеров и зондов, синтез зондов и праймеров, приготовление биочипа (например, модификация поверхности и нанесение зондов), выделение ДНК, амплификация ДНК с помощью мультипраймерной симметричной ПЦР, обработка ПЦР продукта экзонуклеазой, гибридизация ДНК на биочипе, детекция, регистрация полученного результата и интерпретация полученного результата.A method for identifying GMO markers, in the general case, includes the following stages: selection of markers, selection of primers and probes, synthesis of probes and primers, preparation of a biochip (for example, surface modification and application of probes), DNA extraction, DNA amplification using multi-primer symmetric PCR, processing PCR of the product with an exonuclease, DNA hybridization on a biochip, detection, registration of the obtained result and interpretation of the obtained result.
Выбор маркеровMarker Selection
В процессе изучения способов диагностики ГМИ и известных диагностических биочипов [9, 10] было обнаружено, что большинство известных решений, связанных с выбором маркеров для диагностики, не учитывает тот факт, что в последнее время идет быстрый рост количества продуктов, содержащих генно-модифицированные растения, полученных по разным технологиям, что приводит к возможности недостоверного обнаружения продуктов питания, содержащих ГМИ.In the process of studying methods for diagnosing GMI and known diagnostic biochips [9, 10], it was found that most of the known solutions related to the choice of markers for diagnosis do not take into account the fact that recently there has been a rapid increase in the number of products containing genetically modified plants obtained by different technologies, which leads to the possibility of unreliable detection of food products containing GMI.
К неочевидному решению в рамках настоящего изобретения можно отнести выбор перечня маркеров, с помощью которых осуществляют идентификацию более широкого круга трансгенных растений, чем в известных патентах аналогах. Перечень маркеров, представленный в таблице 1, составлен таким образом, что устраняются недостатки известных изобретений. В перечень, в совокупности с известными маркерами, а именно 35S промоторного участка вируса мозаики цветной капусты, гена gus из бактерии Escherichia coli, терминаторного участка гена nos из Agrobacterium tumefaciens, маркерного гена npt II из транспозона Tn5 Escherichia coli, терминаторного участка гена октопинсинтазы ocs из Agrobacterium tumefaciens, которые включены в методические указания, включены дополнительные маркеры, а именно маркер bar, представляющий ген из Streptomyces hygroscopicus, который кодирует фосфотрицин-ацетилтрансферазу; маркер cry1Ab, представляющий ген Bt-токсина насекомых из Bacillus thuringiensis, маркер EPSPS, представляющий ген 5-енолпирувилшикимат-3-фосфатсинтазы из Agrobacterium tumefaciens (CP4), обеспечивающий устойчивость к гербициду Roundup; маркер Patatin, представляющий ген (pat1) из Solanum tuberosum (картофель), который кодирует предшественник пататина; маркер Zein, представляющий ген семейства zein из Zea Mays (кукуруза); маркер Lectin, представляющий ген семейства Le1 из Glycine max (соя).The non-obvious solution in the framework of the present invention can be attributed to the selection of a list of markers with the help of which a wider range of transgenic plants is identified than in the known analogues patents. The list of markers presented in table 1, is made in such a way that eliminates the disadvantages of the known inventions. To the list, in conjunction with well-known markers, namely the 35S promoter region of cauliflower mosaic virus, the gus gene from the bacterium Escherichia coli, the terminator region of the nos gene from Agrobacterium tumefaciens, the marker gene npt II from the transposon Tn5 Escherichia coli, the terminator region of the octopinta gene Agrobacterium tumefaciens, which are included in the guidelines, includes additional markers, namely the marker bar, representing the gene from Streptomyces hygroscopicus, which encodes a phosphotricin-acetyltransferase; marker cry1Ab, representing the insect Bt-toxin gene from Bacillus thuringiensis; EPSPS marker, representing the 5-enolpyruvil-chymate-3-phosphate synthase gene from Agrobacterium tumefaciens (CP4), which provides Roundup herbicide resistance; a Patatin marker representing the gene (pat1) from Solanum tuberosum (potato), which encodes a patatin precursor; a Zein marker representing a gene of the zein family from Zea Mays (corn); Lectin marker, representing the Le1 family gene from Glycine max (soy).
Такая совокупность маркеров позволяет реализовать техническую задачу изобретения, связанную с повышением эффективности диагностики, одновременно, быстро и с минимальными затратами диагностировать в одном анализе от 1 до 8 маркеров ГМИ, основанном на идентификации участков ДНК, специфичных для источников ГМИ и трех маркеров, относящихся к широко распространенным видам растений, таких как соя, кукуруза и картофель.Such a combination of markers allows to realize the technical task of the invention related to increasing the efficiency of diagnostics, at the same time, quickly and at minimal cost, diagnose from 1 to 8 GMI markers in one analysis, based on the identification of DNA regions specific to GMI sources and three markers that are widely common plant species such as soy, corn and potatoes.
Выбор специфических и дифференцирующих олигонуклеотидов и их возможные комбинацииThe selection of specific and differentiating oligonucleotides and their possible combinations
Выбор специфических олигонуклеотидов для ПЦРSelection of specific oligonucleotides for PCR
Праймеры выбраны с учетом требований высокой специфичности к консервативным участкам генов исследуемых объектов ГМИ, что позволяет избирательно амплифицировать фрагмент ДНК трансгенного растения непосредственно из выделенного биологического образца. При выборе праймеров учитывают требования, стандартно применяемые к праймерам, в которые входят: отсутствие высокостабильных вторичных структур, малое расхождение температур плавления, не превышающее 2-3°С, а также выбор длины праймеров в диапазоне от 15 до 55 н.о.The primers were selected taking into account the requirements of high specificity for conserved genes of the studied GMI objects, which allows one to selectively amplify a DNA fragment of a transgenic plant directly from an isolated biological sample. When choosing primers, the requirements standardly applied to primers are taken into account, which include: the absence of highly stable secondary structures, a small difference in melting points not exceeding 2-3 ° C, and the choice of primer lengths in the range from 15 to 55 n.a.
Для составления праймеров использовались последовательности, характерные для идентифицируемого трансгенного растения и представленные в базе данных нуклеотидных последовательностей GenBank (http://ncbi.nlm.nih.gov), в которых выбирались наиболее консервативные участки, не используемые ранее и неочевидные для составления специфических и дифференцирующих олигонуклеотидов для создания биологических чипов.For the preparation of primers, we used sequences characteristic of the identified transgenic plant and presented in the GenBank database of nucleotide sequences (http://ncbi.nlm.nih.gov), in which the most conserved regions were selected that were not previously used and were not obvious for the preparation of specific and differentiating oligonucleotides to create biological chips.
Каждая пара олигонуклеотидов для ПЦР, специфичных к маркеру ГМИ, состоит из одного немеченного (не содержащего каких-либо меток, необходимых для последующего анализа и интерпретации результатов) специфического олигонуклеотида из перечисленных в списке последовательностей с любым нечетным номером с SEQ ID NO: 1 по SEQ ID NO: 21 и меченого (содержащего одну или несколько меток, необходимых для последующего анализа и интерпретации результатов) специфического олигонуклеотида из перечисленных в списке последовательностей с четным номером с SEQ ID NO: 2 по SEQ ID NO: 22, следующим сразу за первым специфическим олигонуклеотидом пары.Each pair of oligonucleotides for PCR specific for the GMI marker consists of one unlabeled (not containing any labels necessary for subsequent analysis and interpretation of the results) specific oligonucleotide from the listed sequences with any odd number with SEQ ID NO: 1 through SEQ ID NO: 21 and labeled (containing one or more labels necessary for subsequent analysis and interpretation of the results) a specific oligonucleotide from the evenly listed sequence numbers with SEQ ID NO: 2 p SEQ ID NO: 22, follows immediately after the first couple specific oligonucleotide.
Выбор дифференцирующих олигонуклеотидовThe selection of differentiating oligonucleotides
Дифференцирующие олигонуклеотиды выбирали с учетом требований высокой специфичности к консервативным участкам генов исследуемых ГМИ, что позволяет проводить избирательную гибридизацию фрагментов ДНК, амплифицируемых со специфическими олигонуклеотидами при помощи ПЦР непосредственно из биологических образцов, а также исходя из отсутствия высокостабильных вторичных структур, и имеющих длину от 15 до 55 н.о., предпочтительно от 20 до 28 н.о.Differentiating oligonucleotides were selected taking into account the requirements of high specificity for conserved regions of genes of the studied GMI, which allows selective hybridization of DNA fragments amplified with specific oligonucleotides by PCR directly from biological samples, as well as on the basis of the absence of highly stable secondary structures, ranging in length from 15 to 55 n.a., preferably from 20 to 28 n.a.
При выборе дифференцирующих олигонуклеотидов одним из критериев их отбора являлось наличие гомологии только между каждым специфическим олигонуклеотидом и соответствующим маркером. Тем не менее, компьютерные методы анализа последовательностей ДНК не гарантируют возможность гибридизации дифференцирующего олигонуклеотида, специфичного к одному анализируемому маркеру, с ДНК других анализируемых маркеров, например, ввиду возможного образования ампликонами сложных вторичных структур. Поэтому для проверки специфичности дифференцирующих олигонуклеотидов был определен возможный неспецифический фон при гибридизации ДНК каждого из маркеров 35S, Nos, Ocs, Npt II, Gus, Lectin, Zein, bar, cry1Ab, EPSPS и Patatin индивидуально.When choosing differentiating oligonucleotides, one of the selection criteria was the presence of homology only between each specific oligonucleotide and the corresponding marker. Nevertheless, computer-aided methods for analyzing DNA sequences do not guarantee the possibility of hybridization of a differentiating oligonucleotide specific for one marker being analyzed with DNA of other marker being analyzed, for example, due to the possible formation of complex secondary structures by amplicons. Therefore, to check the specificity of differentiating oligonucleotides, a possible non-specific background was determined during DNA hybridization of each of the 35S, Nos, Ocs, Npt II, Gus, Lectin, Zein, bar, cry1Ab, EPSPS and Patatin markers individually.
Для этого при помощи ПЦР с праймерами, специфичными только к одному из маркеров, были наработаны фрагменты ДНК каждого маркера индивидуально. Полученные пробы были обработаны экзонуклеазой и проведена гибридизация и отмывка, как указано в примере 6. Результаты гибридизации проверки специфичности дифференцирующих праймеров приведены на Фиг.3, где Фиг.3,А) для маркера 35S, Фиг.3,Б) для маркера Nos, Фиг.3,В) для маркера Ocs, Фиг.3,Г) для маркера Npt II, Фиг.3,Д) для маркера Gus, Фиг.3,Е) для маркера Lectin, Фиг.3,Ж) для маркера Zein, Фиг.3,З) для маркера Patatin, Фиг.3,И) для маркера Bar, Фиг.3,К) для маркера Cry1A, Фиг.3,Л) для маркера EPSPS.For this, by means of PCR with primers specific to only one of the markers, DNA fragments of each marker were individually generated. The obtained samples were treated with an exonuclease and hybridization and washing were performed as described in Example 6. The hybridization results of the specificity testing of differentiating primers are shown in FIG. 3, where FIG. 3, A) for the 35S marker, FIG. 3, B) for the Nos marker, Figure 3, B) for the Ocs marker, Figure 3, D) for the Npt II marker, Figure 3, D) for the Gus marker, Figure 3, E) for the Lectin marker, Figure 3, G) for the Zein marker , Fig. 3, H) for the Patatin marker, Fig. 3, I) for the Bar marker, Fig. 3, K) for the Cry1A marker, Fig. 3, L) for the EPSPS marker.
На основании анализа результатов гибридизации была установлена максимальная величина неспецифического сигнала. С учетом этого был составлен олигонуклеотид отрицательного контроля (SEQ ID NO:36), частично комплементарный последовательности олигонуклеотида SEQ ID NO:8. Уровень сигнала при гибридизации содержащегося в ПЦР смеси флюоресцентпомеченного олигонуклеотида SEQ ID NO:8 с олигонуклеотидом SEQ ID NO:36, иммобилизованным на чипе в кластерах отрицательного контроля, достоверно превышает максимально возможный уровень сигналов «неспецифической» гибридизации и служит фоном, превышение над которым рассматривается как положительный сигнал при анализе.Based on the analysis of the results of hybridization, the maximum value of the nonspecific signal was established. With this in mind, a negative control oligonucleotide (SEQ ID NO: 36) was compiled, partially complementary to the oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 8. The signal level during hybridization of the fluorescent-labeled oligonucleotide SEQ ID NO: 8 contained in the PCR mixture with the oligonucleotide SEQ ID NO: 36 immobilized on a chip in negative control clusters significantly exceeds the maximum possible level of “nonspecific” hybridization signals and serves as a background, exceeding which is considered as positive signal in the analysis.
Комбинации олигонуклеотидовCombinations of Oligonucleotides
Представленные ниже комбинации олигонуклеотидов представляют собой наборы из двух праймеров, т.е. специфических олигонуклеотидов, и одного олигонуклеотида, используемого в качестве иммобилизованного зонда на поверхности биочипа, т.е. дифференцирующего олигонуклеотида. Для диагностики ГМИ в рамках настоящего изобретения используют следующие комбинации:The following combinations of oligonucleotides are sets of two primers, i.e. specific oligonucleotides, and one oligonucleotide used as an immobilized probe on the surface of the biochip, i.e. differentiating oligonucleotide. The following combinations are used to diagnose GMI within the framework of the present invention:
1. Для специфического выявления маркера 35S, преимущественно для идентификации 35S промотора из вируса мозаики цветной капусты (cauliflower mosaic virus), используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 23 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 1 и SEQ ID NO: 2 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.1. For specific identification of the 35S marker, mainly for identification of the 35S promoter from cauliflower mosaic virus, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 23 as a probe and two specific SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 oligonucleotides used as PCR primers.
2. Для специфического выявления маркера NOS, преимущественно для идентификации 3' нетранслируемой области гена нопалинсинтазы (NOS), входящей в Ti плазмиду Agrobacterium tumefaciens, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 24 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 3 и SEQ ID NO: 4 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.2. For specific identification of the NOS marker, mainly for identification of the 3 'untranslated region of the nopaline synthase gene (NOS), which is part of the Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 24 as a probe and two specific SEQ IDs NO: 3 and SEQ ID NO: 4 oligonucleotides used as PCR primers.
3. Для специфического выявления маркера OCS, преимущественно для идентификации 3' нетранслируемой области гена октопинсинтазы (OCS), входящей в Ti плазмиду Agrobacterium tumefaciens, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 25 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 5 и SEQ ID NO: 6 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.3. For specific detection of the OCS marker, mainly for identification of the 3 'untranslated region of the octopinsynthase gene (OCS), which is part of the Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid, a combination of one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 25 as a probe and two specific SEQ IDs is used NO: 5 and SEQ ID NO: 6 of the oligonucleotide used as PCR primers.
4. Для специфического выявления маркера NPTII, преимущественно для идентификации гена (neo, nptII) из Е.coli, кодирующего неомицин-фосфотрансферазу II, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 26 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 7 и SEQ ID NO: 8 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.4. For specific identification of the NPTII marker, mainly for identification of the gene (neo, nptII) from E. coli encoding neomycin phosphotransferase II, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 26 as a probe and two specific SEQ IDs NO: 7 and SEQ ID NO: 8 of the oligonucleotide used as PCR primers.
5. Для специфического выявления маркера GUS, преимущественно для идентификации гена (uidA, GUS) из Е.coli, кодирущего бета-глюкуронидазу, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 27 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 9 и SEQ ID NO: 10 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.5. For specific identification of the GUS marker, mainly for identification of the gene (uidA, GUS) from E. coli encoding beta-glucuronidase, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 27 as a probe and two specific SEQ ID NO : 9 and SEQ ID NO: 10 of the oligonucleotide used as PCR primers.
6. Для специфического выявления маркера Lectin, преимущественно для идентификации гена семейства Le1 из Glycine max (соя), который кодирует лектин, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 28 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 11 и SEQ ID NO: 12 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.6. To specifically identify the Lectin marker, mainly to identify the Le1 family gene from Glycine max (soy) that encodes a lectin, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 28 as a probe and two specific SEQ ID NO: 11 and SEQ ID NO: 12 oligonucleotides used as PCR primers.
7. Для специфического выявления маркера Zein, преимущественно для идентификации гена семейства zein из Zea Mays (кукуруза), который кодирует зеин, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 29 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 13 и SEQ ID NO: 14 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.7. For specific identification of the Zein marker, mainly for identification of the zein family gene from Zea Mays (corn), which encodes zein, use a combination that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 29 as a probe and two specific SEQ ID NO: 13 and SEQ ID NO: 14 of the oligonucleotide used as PCR primers.
8. Для специфического выявления маркера bar, преимущественно для идентификации гена из Streptomyces hygroscopicus, кодирущего фосфотрицин-ацетилтрансферазу, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 30 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 15 и SEQ ID NO: 16 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.8. For the specific identification of the bar marker, mainly for identification of a gene from Streptomyces hygroscopicus encoding a phosphotricin acetyltransferase, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 30 as a probe and two specific SEQ ID NO: 15 and SEQ ID NO : 16 oligonucleotides used as PCR primers.
9. Для специфического выявления маркера cry1Ab, преимущественно для идентификации гена из Bacillus thuringiensis, кодирующего Bt-токсин, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 31 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 17 и SEQ ID NO: 18 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.9. For the specific identification of the cry1Ab marker, mainly for identification of a gene from Bacillus thuringiensis encoding a Bt toxin, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 31 as a probe and two specific SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO : 18 oligonucleotides used as PCR primers.
10. Для специфического выявления маркера EPSPS, преимущественно для идентификации гена из Agrobacterium tumefaciens (CP4), кодирующего 5-енолпирувилшикимат-3-фосфатсинтазу, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 32 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 19 и SEQ ID NO: 20 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.10. For the specific identification of the EPSPS marker, mainly for identification of a gene from Agrobacterium tumefaciens (CP4) encoding 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase, a combination of one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 32 as a probe and two specific SEQ IDs is used NO: 19 and SEQ ID NO: 20 of the oligonucleotide used as PCR primers.
11. Для специфического выявления маркера Patatin, преимущественно для идентификации гена pat1 из Solanum tuberosum (картофеля), кодирующего предшественник пататина, используют комбинацию, в которую входит один дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 33 в качестве зонда и два специфических SEQ ID NO: 21 и SEQ ID NO: 22 олигонуклеотида, используемых в качестве праймеров ПЦР.11. For the specific identification of the Patatin marker, mainly for the identification of the pat1 gene from Solanum tuberosum (potato) encoding the patatin precursor, a combination is used that includes one differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 33 as a probe and two specific SEQ ID NO: 21 and SEQ ID NO: 22 oligonucleotides used as PCR primers.
Ниже приведен перечень специфических нуклеотидов (таблица 2) и перечень дифференцирующих олигонуклеотидов (таблица 3), используемых в рамках настоящего изобретения.The following is a list of specific nucleotides (table 2) and a list of differentiating oligonucleotides (table 3) used in the framework of the present invention.
Синтез зондов и праймеровSynthesis of probes and primers
Олигонуклеотиды синтезируют на автоматическом синтезаторе (например, модель "Gene Assembler" фирмы Pharmacia) стандартным амидофосфитным методом. Дифференцирующие олигонуклеотиды содержат 5'- или 3'-концевую группу, обеспечивающую их иммобилизацию на поверхности чипа, например, 5'-концевую фосфатную группу, которую вводят при помощи химического фосфорилирования в процессе синтеза. Один из пары специфических олигонуклеотидов для проведения ПЦР модифицируют по 5'-концу меткой, которую выбирают из группы, состоящей из: каталитической, лигандной, флуоресцентной и радиоактивной, которую вводят химическими методами или энзиматически.Oligonucleotides are synthesized on an automatic synthesizer (for example, Pharmacia's Gene Assembler model) using the standard amidophosphite method. Differentiating oligonucleotides contain a 5'- or 3'-terminal group, ensuring their immobilization on the surface of the chip, for example, a 5'-terminal phosphate group, which is introduced by chemical phosphorylation during synthesis. One of a pair of specific oligonucleotides for PCR is modified at the 5'-end with a label that is selected from the group consisting of: catalytic, ligand, fluorescent and radioactive, which is introduced by chemical methods or enzymatically.
Выделение ДНК и подготовка материала для амплификацииDNA isolation and preparation of material for amplification
Выделение ДНК проводят из биологического образца, содержащего ГМИ, входящего в группу, состоящую из плодов или сока растений, зерна, муки или пищевых продуктов, в состав которых входят генетически модифицированные растения.Isolation of DNA is carried out from a biological sample containing GMI, included in the group consisting of fruits or juice of plants, grain, flour or food products, which include genetically modified plants.
Выделение ДНК проводят с использованием общепринятых методик, основанных, например, на щелочном лизисе, использовании детергентов, протеиназы К, экстракции фенолом, хлороформом и/или смесью фенол/хлороформ, либо очистку на диатомовой земле или с помощью диоксида кремния.DNA isolation is carried out using conventional methods based, for example, on alkaline lysis, the use of detergents, proteinase K, extraction with phenol, chloroform and / or a phenol / chloroform mixture, or purification on diatomaceous earth or using silica.
Положительные и отрицательные контролиPositive and negative controls
В рамках данного изобретения положительный контроль используется в биочипе и в диагностическом наборе для подтверждения соблюдения оптимальных условий проведения процедур, необходимых для идентификации заявленных трансгенных растений, а именно гибридизации и детекции. С этой целью на чип нанесен дифференцирующий олигонуклеотид SEQ ID NO: 34, которому комплементарен олигонуклеотид SEQ ID NO: 35. Олигонуклеотид положительного контроля добавляют к пробе после ПЦР или обработки экзонуклеазой фага лямбда и проводят гибридизацию в тех же условиях, что и для определяемых маркеров.In the framework of this invention, a positive control is used in the biochip and in the diagnostic kit to confirm compliance with the optimal conditions for the procedures necessary to identify the declared transgenic plants, namely hybridization and detection. For this purpose, the differentiating oligonucleotide SEQ ID NO: 34 is applied to the chip, to which the oligonucleotide SEQ ID NO: 35 is complementary. The positive control oligonucleotide is added to the sample after PCR or processing with phage lambda exonuclease and hybridization is carried out under the same conditions as for the determined markers.
Отрицательные контроли в рамках данного изобретения используют для подтверждения соблюдения оптимальных условий гибридизации. В качестве отрицательного контроля на чип иммобилизуют олигонуклеотид, частично комплементарный последовательности ДНК положительного контроля, или олигонуклеотид, частично комплементарный какому-либо из специфических праймеров для ПЦР, которые модифицированы по 5'-концу меткой из группы, приведенной в п. «Синтез зондов и праймеров». В последовательности дифференцирующего олигонуклеотида, служащего в качестве отрицательного контроля, количество и положение нуклеотидов, несоответствующих последовательности ДНК положительного контроля или специфическим олигонуклеотидам для ПЦР, подбирают таким образом, чтобы этот дифференцирующий олигонуклеотид был способен образовывать и сохранять несовершенный дуплекс с одноцепочечной ДНК положительного контроля или специфического олигонуклеотида для ПЦР при несоблюдении условий гибридизации и отмывки, а именно при проведении гибридизации и отмывки в условиях, более мягких по сравнению с оптимальными. В качестве примера, который включает, но не ограничивает объем изобретения, в перечне последовательности приведен дифференцирующий олигонуклеотид ID SEQ NO: 36, который иммобилизуют на поверхность чипа и используют в качестве отрицательного контроля.Negative controls in the framework of this invention are used to confirm compliance with optimal hybridization conditions. As a negative control, an oligonucleotide, partially complementary to the positive control DNA sequence, or an oligonucleotide, partially complementary to any of the specific PCR primers that are modified at the 5'-end with the label from the group given in p. “Synthesis of probes and primers, is immobilized onto a chip” ". In the sequence of the differentiating oligonucleotide serving as a negative control, the number and position of nucleotides that do not match the DNA sequence of the positive control or specific oligonucleotides for PCR are selected so that this differentiating oligonucleotide is able to form and maintain an imperfect duplex with a single stranded DNA of a positive control or specific oligonucleotide for PCR if hybridization and washing conditions are not observed, namely when hybridization and washing under conditions milder than optimal. As an example, which includes but is not limited to the scope of the invention, a differentiating oligonucleotide ID SEQ NO: 36 is shown in the sequence listing, which is immobilized on the surface of the chip and used as a negative control.
Выбор меткиTag selection
Известно большое число патентов, в которых рассматриваются разные типы меток для построения биологических чипов. Известна классификация меток на группы, состоящие из: каталитических, лигандных, флуоресцеитных или радиоактивных молекул [9]. Указанные патенты приведены в качестве ссылок. Каталитическую молекулу выбирают из группы, включающей гемин, цианкобаламин или флавин. Лигандную молекулу выбирают из группы, включающей биотин, диоксигенин или динитробензол. Флуоресцентную молекулу выбирают из группы, включающей FAM, TAMRA, Cy3, Cy5, Cy7, R6G, R110, ROX или JOE.A large number of patents are known in which various types of tags are considered for constructing biological chips. Known classification of labels into groups consisting of: catalytic, ligand, fluoresceit or radioactive molecules [9]. These patents are incorporated by reference. The catalytic molecule is selected from the group consisting of hemin, cyanocobalamin or flavin. The ligand molecule is selected from the group consisting of biotin, dioxigenin or dinitrobenzene. The fluorescent molecule is selected from the group consisting of FAM, TAMRA, Cy3, Cy5, Cy7, R6G, R110, ROX or JOE.
Амплификация ДНК при помощи ПЦРAmplification of DNA by PCR
Однонитевые фрагменты ДНК типичных последовательностей ГМИ, приведенных в таблице 1, получают в реакции симметричной ПЦР с использованием высокоспецифичных праймеров.Single-stranded DNA fragments of typical GMI sequences shown in Table 1 are obtained by symmetric PCR using highly specific primers.
Условия ПЦРPCR conditions
В состав ПЦР-смеси входит 1x-кратный реакционный буфер, например, от 10 до 80 мМ трис-HCl рН 8,8, до 50 мМ KCl и/или до 25 mM (NH4)2SO4, и/или 0,1% тритон Х-100, и/или 0,1% Tween 20, и/или 0,8% Nonidet P40, от 1 мМ до 5 мМ, оптимально от 1,5 мМ до 2,5 мМ, MgCl2 или MgSO4, от 10 мкг до 300 мкг, оптимально от 50 мкг до 200 мкг, ДНК анализируемого образца и не менее одной пары специфических олигонуклеотидных праймеров для каждого маркера. Общее количество пар специфических олигонуклеотидов может варьировать от 1 до 11 в сочетаниях для идентификации, по меньшей мере, одного маркера ГМИ. В состав ПЦР-смеси входит от 1 ед. до 20 ед., оптимально от 3 ед. до 7 ед., наиболее оптимально от 4 ед. до 6 ед. активности Taq-полимеразы. В состав ПЦР смеси могут входить реагенты, повышающие специфичность и эффективность ПЦР, например, такие как бетаин, эктаин и его производные, а также трегалоза, диметилсульфоксид, глицерин.The PCR mixture contains 1x reaction buffer, for example, from 10 to 80 mM Tris-HCl pH 8.8, up to 50 mM KCl and / or up to 25 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , and / or 0, 1% Triton X-100, and / or 0.1% Tween 20, and / or 0.8% Nonidet P40, from 1 mm to 5 mm, optimally from 1.5 mm to 2.5 mm, MgCl 2 or MgSO 4 , from 10 μg to 300 μg, optimally from 50 μg to 200 μg, the DNA of the analyzed sample and at least one pair of specific oligonucleotide primers for each marker. The total number of pairs of specific oligonucleotides can vary from 1 to 11 in combinations to identify at least one GMI marker. The composition of the PCR mixture includes from 1 unit. up to 20 units, optimally from 3 units. up to 7 units, most optimally from 4 units. up to 6 units Taq polymerase activity. The composition of the PCR mixture may include reagents that increase the specificity and effectiveness of PCR, for example, such as betaine, ectain and its derivatives, as well as trehalose, dimethyl sulfoxide, glycerol.
Концентрация олигонуклеотидов в ПЦР может составлять от 0,05 мкМ до 0,3 мкМ, оптимально от 0,1 мкМ до 0,25 мкМ.The concentration of oligonucleotides in PCR can be from 0.05 μm to 0.3 μm, optimally from 0.1 μm to 0.25 μm.
Объем реакционной смеси может составлять от 5 мкл до 200 мкл, оптимально от 20 мкл до 50 мкл. Реакцию можно проводить под минеральным маслом или без него, в зависимости от конструкции ДНК-амплификатора. ПЦР проводят с использованием ДНК амплификатора (например, «Терцик», ДНК-технология, Россия или «Mastercycler», Eppendorf, Германия) в условиях, приведенных в таблице 4.The volume of the reaction mixture can be from 5 μl to 200 μl, optimally from 20 μl to 50 μl. The reaction can be carried out with or without mineral oil, depending on the design of the DNA amplifier. PCR is carried out using a DNA amplifier (for example, "Terzik", DNA technology, Russia or "Mastercycler", Eppendorf, Germany) under the conditions shown in table 4.
Обработка ПЦР продуктов экзонуклеазой фага лямбдаPCR treatment of products with phage lambda exonuclease
Один из пары праймеров для ПЦР содержит фосфатную группу на 5'-конце. Это необходимо для того, чтобы цепь фрагмента ДНК, которая синтезируется в ходе ПЦР с этим праймером, эффективно гидролизовалась экзонуклеазой фага лямбда. Поскольку второй из пары праймеров на 5'-конце содержит биотин или флуоресцентную метку, эта цепь ДНК защищена от деградации экзонуклеазой. Это позволяет после обработки продуктов ПЦР экзонуклеазой фага лямбда получать одноцепочечную ДНК, меченную на 5'-конце биотином или флуоресцентной меткой. Гибридизация с одноцепочечной ДНК проходит более эффективно, что позволяет повысить чувствительность и воспроизводимость диагностики. Для получения одноцепочечной ДНК часто используют асимметричную ПЦР. Метод получения одноцепочечной ДНК с помощью асимметричной ПЦР требует большого количества циклов ПЦР и до 50-кратного избытка одного из праймеров, что приводит к увеличению времени проведения ПЦР и увеличивает расходы на проведение реакции. Применение экзонуклеазы фага лямбда для получения одпоцепочечной ДНК позволяет использовать стандартную симметричную ПЦР, которая более эффективна и экономична как по количеству реагентов, так и по затрачиваемому времени. Для проведения гидролиза продуктов ПЦР используют от 5 до 20 единиц активности экзонуклеазы фага лямбда. Время обработки составляет от 30 до 90 мин. Более предпочтительно использовать 10 единиц фермента и проводить реакцию 60 минут при температуре 37°С.One of a pair of PCR primers contains a phosphate group at the 5'-end. This is necessary in order for the chain of the DNA fragment that is synthesized during PCR with this primer to be efficiently hydrolyzed by the phage lambda exonuclease. Since the second of the primer pairs at the 5 ′ end contains biotin or a fluorescent label, this DNA strand is protected from degradation by exonuclease. This makes it possible to obtain single-stranded DNA labeled at the 5'-end with biotin or a fluorescent label after processing PCR products with an exonuclease of phage lambda. Hybridization with single-stranded DNA is more efficient, which improves the sensitivity and reproducibility of the diagnosis. To obtain single-stranded DNA, asymmetric PCR is often used. The method of obtaining single-stranded DNA using asymmetric PCR requires a large number of PCR cycles and up to a 50-fold excess of one of the primers, which leads to an increase in PCR time and increases the cost of the reaction. The use of phage lambda exonuclease to obtain single-stranded DNA allows the use of standard symmetric PCR, which is more efficient and economical both in terms of the number of reagents and the time taken. From 5 to 20 units of phon lambda phonon exonuclease activity are used to hydrolyze PCR products. Processing time is from 30 to 90 minutes. More preferably, 10 units of the enzyme are used and the reaction is carried out for 60 minutes at a temperature of 37 ° C.
Проведение гибридизацииHybridization
Меченые продукты ПЦР гибридизуются с ДНК-зондами (дифференцирующими олигонуклеотидами), иммобилизованными на биочипе, в специально подобранном буфере.Labeled PCR products hybridize with DNA probes (differentiating oligonucleotides) immobilized on a biochip in a specially selected buffer.
Условия гибридизацииHybridization Conditions
Гибридизацию проводят в буфере, содержащем 0,5×-5×SSC, 0,1% SDS, до 25% формамида и/или до 10 мМ ЭДТА от 30 мин до 1 часа при 35-50°С. Затем чип промывают при комнатной температуре на орбитальном шейкере от 5 до 10 раз растворами 0,5×-5×SSC, 0,1% SDS. В случае использования ферментов для проявления результатов гибридизации последние три промывки проводят раствором SSC, не содержащим SDS.Hybridization is carried out in a buffer containing 0.5 × -5 × SSC, 0.1% SDS, up to 25% formamide and / or up to 10 mm EDTA from 30 minutes to 1 hour at 35-50 ° C. Then the chip is washed at room temperature on an orbital shaker from 5 to 10 times with solutions of 0.5 × -5 × SSC, 0.1% SDS. In the case of using enzymes for the manifestation of hybridization results, the last three washes are carried out with an SDS-free SSC solution.
Проведение пероксидазной реакцииPeroxidase reaction
В случае, если продукты ПЦР мечены биотипом, для дальнейшей идентификации необходимо провести реакцию с конъюгатом стрептавидин-пероксидаза или стрептавидин-фосфатаза.If the PCR products are labeled with a biotype, for further identification it is necessary to conduct a reaction with a conjugate of streptavidin-peroxidase or streptavidin-phosphatase.
Структура биочипаBiochip structure
Биочип для идентификации ГМИ представляет собой несущий элемент, на поверхности которого иммобилизованы более 6 кластеров с дифференцирующими олигонуклеотидами, выбранными из SEQ ID NO: 23-33, по меньшей мере, один дифференцирующий олигонуклеотид положительного контроля, представленный в SEQ ID NO: 34, и, по меньшей мере, один олигонуклеотид отрицательного контроля, представленный в SEQ ID NO: 36. Дифференцирующие олигонуклеотиды нанесены в кластере в четырех или девяти повторах. Количество кластеров, размещенных в рабочей зоне каждого индивидуального чипа, может составлять 15. На Фиг.2 приведен один из вариантов структурной схемы биочипа, который включает, но не ограничивает возможности использования других вариантов, например, представленный на Фиг.1 с тремя положительными контролями.The biochip for identification of GMI is a supporting element on the surface of which more than 6 clusters with differentiating oligonucleotides selected from SEQ ID NO: 23-33, at least one differentiating positive control oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 34 are immobilized, and, at least one negative control oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 36. Differentiating oligonucleotides are applied in a cluster in four or nine repetitions. The number of clusters located in the working area of each individual chip can be 15. Figure 2 shows one of the variants of the structural diagram of the biochip, which includes, but does not limit the possibility of using other options, for example, presented in Figure 1 with three positive controls.
Предпочтительной формой мультичипа является плоский прямоугольный элемент, выполненный из твердого или гибкого материала разной толщины. Толщина несущего элемента может составлять от 0,05 мм до 5 мм. Несущий элемент чипа выполнен из материалов, входящих в группу, состоящую из: полимеров, стекла, металлов, керамики или их комбинаций. Полимеры выбирают из группы, состоящей из: полиметилметакрилата, полибутилметакрилата, поливинилхлорида, поликарбоната, сополимеров метилметакрилата и/или сополимеров бутилметакрилата с другими мономерами, такими как стирол, акрилонитрил.The preferred form of the multichip is a flat rectangular element made of a solid or flexible material of different thicknesses. The thickness of the carrier may be from 0.05 mm to 5 mm. The supporting element of the chip is made of materials included in the group consisting of: polymers, glass, metals, ceramics, or combinations thereof. The polymers are selected from the group consisting of: polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polycarbonate, copolymers of methyl methacrylate and / or copolymers of butyl methacrylate with other monomers such as styrene, acrylonitrile.
Поверхность несущего элемента может быть модифицирована нужным образом или покрыта каким-либо материалом, способным иммобилизовать олигонуклеотиды.The surface of the supporting element can be modified as needed or coated with some material capable of immobilizing oligonucleotides.
В одном из вариантов биочипа, который включает, но не ограничивает объем изобретения, расположение кластеров положительного контроля выполнено таким образом, что кластеры положительного контроля располагают, по меньшей мере, в двух диагонально расположенных углах рабочей зоны, обозначая таким образом границы рабочей зоны, что упрощает процедуру идентификации расположения рабочей зоны при сканировании результатов диагностики. На фиг.1 приведена гибридизационная картина, полученная при сканировании биочипа при диагностике пищевого продукта, в которой приведен пример размещения трех положительных контролей в углах рабочей зоны биочипа (раздел «интерпретация данных»).In one embodiment of the biochip, which includes, but does not limit the scope of the invention, the arrangement of the positive control clusters is such that the positive control clusters are located in at least two diagonally located corners of the working area, thus indicating the boundaries of the working area, which simplifies the procedure for identifying the location of the working area when scanning diagnostic results. Figure 1 shows the hybridization pattern obtained by scanning the biochip in the diagnosis of a food product, which shows an example of the placement of three positive controls in the corners of the working area of the biochip (section "data interpretation").
Идентификация мультичипаMulti-chip identification
Идентификатор биочипа может включать в себя код номера партии и/или даты изготовления, информацию о перечне размещенных дифференцирующих олигонуклеотидов. Идентификатор может быть выполнен в виде штрих-кода или элемента с магнитной записью информации.The biochip identifier may include a batch number code and / or production date, information about the list of placed differentiating oligonucleotides. The identifier can be made in the form of a barcode or an element with magnetic recording of information.
Обращение к уникальному коду биочипа обеспечит быстрый поиск информации в базах данных о всех образцах при параллельном скрининге ГМИ.The use of a unique biochip code will provide a quick search of information in the databases of all samples during parallel screening of GMOs.
Интерпретация данных анализаInterpretation of analysis data
Интенсивность сигнала образующихся совершенных или несовершенных дуплексов внутри каждой группы кластеров существенно выше интенсивности сигнала отрицательных контролей, что позволяет проводить надежную идентификацию ГМИ. Детектирование и/или идентификацию ГМИ осуществляют путем сравнительного анализа уровня сигналов исследуемого образца, положительного и отрицательного контролей. Интерпретацию результатов проводят исходя из гибридизационной картины, которую получают используя экспериментальную установку, включающую, например, сканер, компьютер и специальное программное обеспечение. На фиг.1 приведена гибридизационная картина с колориметрическими метками, полученная при сканировании биочипа, для определения возможного содержания ГМИ в пищевой пробе, выделенной из 0.1% сои.The signal intensity of the resulting perfect or imperfect duplexes within each group of clusters is significantly higher than the signal intensity of the negative controls, which allows reliable identification of GMI. Detection and / or identification of GMI is carried out by comparative analysis of the signal level of the test sample, positive and negative controls. Interpretation of the results is carried out on the basis of a hybridization picture, which is obtained using an experimental setup, including, for example, a scanner, a computer, and special software. Figure 1 shows the hybridization pattern with colorimetric labels obtained by scanning the biochip, to determine the possible content of GMI in a food sample isolated from 0.1% soy.
В данном варианте биочипа, по трем углам рабочей зоны биочипа выявлены кластеры 1, 2, 3 положительного контроля, имеющие максимальный сигнал. Во втором горизонтальном ряду расположен кластер 4, соответствующий маркеру S35, и кластер 5, соответствующий маркеру Nos. В третьем горизонтальном ряду расположен кластер 6, соответствующий маркеру Lectin.In this version of the biochip, clusters of 1, 2, 3 positive controls with a maximum signal were identified at the three corners of the working area of the biochip. In the second horizontal row there is a
Интерпретацию результатов проводят следующим образом. Интенсивности флуоресцентных или колориметрических сигналов в каждой группе ДНК-зондов, в которой содержатся олигонуклеотиды, видоспецифичные для одного из 11 маркеров ГМИ, с помощью специального программного обеспечения сравнивают с группами зондов положительного (максимальная интенсивность сигнала) и отрицательного (минимальная интенсивность сигнала) контроля. В результате образуется гибридизационная картина, различная для групп положительного контроля, отрицательного контроля и для кластеров, характеризующих маркеры ГМИ, что позволяет однозначно интерпретировать полученные данные.The interpretation of the results is as follows. The intensities of fluorescent or colorimetric signals in each group of DNA probes containing oligonucleotides that are species-specific for one of the 11 GMI markers are compared using special software with the groups of probes of the positive (maximum signal intensity) and negative (minimum signal intensity) control. As a result, a hybridization pattern is formed that is different for the groups of positive control, negative control and for clusters that characterize GMI markers, which allows one to unambiguously interpret the obtained data.
Набор для диагностикиDiagnostic kit
Другим объектом изобретения является набор для идентификации маркеров ГМИ, включающий:Another object of the invention is a kit for identifying GMI markers, including:
а) по меньшей мере, один биочип для проведения разовой диагностики, содержащий более 6 дифференцирующих олигонуклеотидов, специфичных к идентифицируемым маркерам трансгенных растений, с последовательностями представленными в SEQ ID NO: 23-33, один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве положительного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 34, и один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве отрицательного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 36;a) at least one biochip for a one-time diagnosis, containing more than 6 differentiating oligonucleotides specific for identifiable markers of transgenic plants, with the sequences shown in SEQ ID NO: 23-33, one or more differentiating oligonucleotides as a positive control, with the sequence presented in SEQ ID NO: 34, and one or more differentiating oligonucleotides as a negative control, with the sequence represented in SEQ ID NO: 36;
б) специфические олигонуклеотиды, используемые в качестве праймеров ПЦР для идентификации маркеров ГМИ, последовательности которых представлены в SEQ ID NO: 1-22, и специфический олигонуклеотид, представленный в SEQ ID NO: 35, который комплементарен дифференцирующему олигонуклеотиду положительного контроля SEQ ID NO: 34, размещенному на биочипе в кластерах положительного контроля;b) specific oligonucleotides used as PCR primers to identify GMI markers whose sequences are presented in SEQ ID NO: 1-22, and a specific oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 35, which is complementary to the differentiating oligonucleotide of the positive control SEQ ID NO: 34 placed on a biochip in clusters of positive control;
в) реагенты, которые выбирают из группы, состоящей из: реагентов для подготовки образца, реагентов для проведения мультипраймерной симметричной ПЦР, реагентов для проведения гибридизации или их комбинаций и экзонуклеазы фага лямбда.c) reagents that are selected from the group consisting of: reagents for sample preparation, reagents for conducting multi-primer symmetric PCR, reagents for hybridization, or combinations thereof and an exonuclease of phage lambda.
ПримерыExamples
Ниже приведены примеры, которые включают, но не ограничивают объем изобретения.The following are examples that include, but are not limited to, the scope of the invention.
Пример 1. Приготовление поверхности биочипа (модификация поверхности)Example 1. Preparation of the surface of the biochip (surface modification)
Матрицу, содержащую аминогруппы с плотностью 1-2 групп/нм2, изготавливают с применением раствора 3-аминопропилтриэтоксисилана (АПТЭС) в различных растворителях в зависимости от типа подложек. Например, стеклянные подложки инкубировали в течение часа в растворе 3-аминопропилтриэтоксисилана в ацетоне или в этаноле. Концентрацию АПТЭС варьировали от 0,1 до 10% по объему. Если реакцию проводят в ацетоне, стекла трижды промывали ацетоном по 5 минут, затем этанолом 2 раза по 3 минуты и сушили при температуре 120-130°С в течение 20 минут.A matrix containing amino groups with a density of 1-2 groups / nm 2 is prepared using a solution of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) in various solvents depending on the type of substrate. For example, glass substrates were incubated for one hour in a solution of 3-aminopropyltriethoxysilane in acetone or in ethanol. APTES concentration varied from 0.1 to 10% by volume. If the reaction is carried out in acetone, the glasses are washed three times with acetone for 5 minutes, then
Пример 2. Пришивка олигонуклеотидных зондов к поверхности амино-модифицированного стеклаExample 2. Sewing oligonucleotide probes to the surface of amino-modified glass
Нанесение зондовProbing
Реакционную смесь, содержащую 1 мкМ олигонуклеотида и 60 мМ гидрохлорида 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)-карбодиимида в 0,1 М 1-метилимидазоле, рН 7, наносили на поверхность матрицы роботом (Xpress Lane, США). Объем капель каждого зонда составляет не менее 0,005 мкл. Матрицы с нанесенными олигонуклеотидами помещали в герметичную емкость, выдерживали при комнатной температуре в течение 1 часа во влажной атмосфере и промывали на шейкере 0,5 мМ раствором NaCl, в содержащим 0,1% SDS, в течение 10 минут, затем дистиллированной водой. Биочип высушивали и хранили при температуре от 4 до 8°С. Концентрация олигонуклеотида в объеме капель каждого зонда составляет от 0,5 до 100 мкмоль/л.A reaction mixture containing 1 μM oligonucleotide and 60 mM 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride in 0.1 M 1-methylimidazole, pH 7, was applied to the matrix surface with a robot (Xpress Lane, USA). The droplet volume of each probe is at least 0.005 μl. Matrices coated with oligonucleotides were placed in a sealed container, kept at room temperature for 1 hour in a humid atmosphere and washed on a shaker with a 0.5 mM NaCl solution containing 0.1% SDS for 10 minutes, then with distilled water. The biochip was dried and stored at a temperature of 4 to 8 ° C. The concentration of oligonucleotide in the volume of drops of each probe is from 0.5 to 100 μmol / L.
В качестве зондов использовали дифференцирующие олигонуклеотиды, выбираемые из ID SEQ No: 23-33. Олигонуклеотиды наносили кластерами по 4 точки.As probes, differentiating oligonucleotides selected from ID SEQ No: 23-33 were used. Oligonucleotides were applied in clusters of 4 points.
Пример 3. Проведение мультипраймерной симметричной ПЦР для гибридизации биочипа с семью кластерами для выявления маркеров Zein, Lectin, NOS, 35S, OCS, NPTII, GUSExample 3. Carrying out multi-primer symmetric PCR for hybridization of the biochip with seven clusters to identify markers Zein, Lectin, NOS, 35S, OCS, NPTII, GUS
ПЦР-смесь состояла из 10 мМ трис-HCl рН 8,8, 50 мМ KCl, 0,8% Nonidet P40, 2 мМ MgCl2, 100 нг ДНК анализируемого образца, специфические олигонуклеотидные праймеры ID SEQ NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 и праймеры ID SEQ NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, модифицированные биотином по 5'-положению, попарно используют в концентрациях: ID SEQ NO: 1 и ID SEQ NO: 2 в концентрации 0,25 мкМ; ID SEQ NO: 3 и ID SEQ NO: 4 в концентрации 0,25 мкМ; ID SEQ NO: 5 и ID SEQ NO: 6 в концентрации 0,1 мкМ; ID SEQ NO: 7 и ID SEQ NO: 8 в концентрации 0,1 мкМ; ID SEQ NO: 9 и ID SEQ NO: 10 в концентрации 0,1 мкМ; ID SEQ NO: 11 и ID SEQ NO: 12 в концентрации 0,15 мкМ; ID SEQ NO: 13 и ID SEQ NO: 14 в концентрации 0,15 мкМ, и 5 ед. Taq-полимеразы в объеме 20 мкл. Реакцию проводили на ДНК-амплификаторе Mastercycler (Eppendorf, Германия) при условиях, приведенных в таблице 5.The PCR mixture consisted of 10 mM Tris-HCl pH 8.8, 50 mM KCl, 0.8% Nonidet P40, 2 mM MgCl 2 , 100 ng of DNA of the analyzed sample, specific oligonucleotide primers ID SEQ NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 and primers ID SEQ NO: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, modified with biotin at the 5'-position, are used in pairs at concentrations: ID SEQ NO: 1 and ID SEQ NO: 2 at a concentration of 0.25 μM; ID SEQ NO: 3 and ID SEQ NO: 4 at a concentration of 0.25 μM; ID SEQ NO: 5 and ID SEQ NO: 6 at a concentration of 0.1 μM; ID SEQ NO: 7 and ID SEQ NO: 8 at a concentration of 0.1 μM; ID SEQ NO: 9 and ID SEQ NO: 10 at a concentration of 0.1 μM; ID SEQ NO: 11 and ID SEQ NO: 12 at a concentration of 0.15 μM; ID SEQ NO: 13 and ID SEQ NO: 14 at a concentration of 0.15 μM, and 5 units. Taq polymerase in a volume of 20 μl. The reaction was carried out on a Mastercycler DNA amplifier (Eppendorf, Germany) under the conditions shown in table 5.
Пример 4. Проведение мультипраймерной симметричной ПЦР для гибридизации биочипа и выявления маркеров: bar, cry1Ab, EPSPS, PatatinExample 4. Carrying out multi-primer symmetric PCR for hybridization of the biochip and identification of markers: bar, cry1Ab, EPSPS, Patatin
ПЦР-смесь состояла из 10 мМ трис-HCl рН 8,8, 50 мМ KCl, 0,8% Nonidet P40, 2 мМ MgCl2, 100 нг ДНК анализируемого образца, специфические олигонуклеотидные праймеры ID SEQ NO: 15, 17, 19, 21 и праймеры ID SEQ NO: 16, 18, 20, 22. Олигонуклеотиды, представленные в SEQ ID NO: 15, 17, 19, 21, содержали 5'-концевой фосфат. Олигонуклеотиды, представленные в SEQ ID NO: 16, 18, 20, 22, содержали на 5'-конце флюоресцентную метку Cy5. Праймеры попарно используют в концентрациях: ID SEQ NO: 15 и ID SEQ NO: 16 в концентрации 0,25 мкМ; ID SEQ NO: 17 и ID SEQ NO: 18 в концентрации 0,25 мкМ; ID SEQ NO: 19 и ID SEQ NO: 20 в концентрации 0,25 мкМ; ID SEQ NO: 21 и ID SEQ NO: 22 в концентрации 0,25 мкМ и 5 ед. Taq-полимеразы в объеме 20 мкл. Реакцию проводили на ДНК-амплификаторе Mastercycler (Eppendorf, Германия) при условиях, приведенных в таблице 5.The PCR mixture consisted of 10 mM Tris-HCl pH 8.8, 50 mM KCl, 0.8% Nonidet P40, 2 mM MgCl 2 , 100 ng of DNA of the analyzed sample, specific oligonucleotide primers ID SEQ NO: 15, 17, 19, 21 and primers ID SEQ NO: 16, 18, 20, 22. The oligonucleotides shown in SEQ ID NO: 15, 17, 19, 21 contained a 5'-terminal phosphate. The oligonucleotides shown in SEQ ID NO: 16, 18, 20, 22 contained a Cy5 fluorescent label at the 5 ′ end. Primers are used in pairs at concentrations of: ID SEQ NO: 15 and ID SEQ NO: 16 at a concentration of 0.25 μM; ID SEQ NO: 17 and ID SEQ NO: 18 at a concentration of 0.25 μM; ID SEQ NO: 19 and ID SEQ NO: 20 at a concentration of 0.25 μM; ID SEQ NO: 21 and ID SEQ NO: 22 at a concentration of 0.25 μM and 5 units. Taq polymerase in a volume of 20 μl. The reaction was carried out on a Mastercycler DNA amplifier (Eppendorf, Germany) under the conditions shown in table 5.
Пример 5. ГибридизацияExample 5. Hybridization
К 20 мкл ПЦР смеси добавляли 5 мкл 20х SSC и 2,5 мкл 10% SDS, наносили на рабочую зону подложки, накрывали пленкой размером 16×21 мм и инкубировали в течение 1 часа при 45°С. По окончании реакции гибридизации поверхность чипа промывали на орбитальном шейкере следующими растворами:To 20 μl of the PCR mixture, 5 μl of 20x SSC and 2.5 μl of 10% SDS were added, applied to the working area of the substrate, covered with a 16 × 21 mm film and incubated for 1 hour at 45 ° C. At the end of the hybridization reaction, the surface of the chip was washed on an orbital shaker with the following solutions:
A) 2× SSC, 0,1% SDS - 2 раза по 5 минут;A) 2 × SSC, 0.1% SDS - 2 times for 5 minutes;
Б) 0,2× SSC, 0,1% SDS - 2 раза по 5 минут;B) 0.2 × SSC, 0.1% SDS - 2 times for 5 minutes;
B) 0,2× SSC - 3 раза по 1 минуте.B) 0.2 × SSC - 3 times in 1 minute.
По окончании промывки биочип высушивали при комнатной температуре.After washing, the biochip was dried at room temperature.
Пример 6. Проведение пероксидазной реакцииExample 6. The peroxidase reaction
Исходный стрептавидин-пероксидазный конъюгат ("Имбио", Россия) разбавляли в 200 раз 1x SSC, содержащим 1% БСА. Конъюгат наносили на рабочую зону подложки, накрывали пленкой и выдерживали во влажной атмосфере при комнатной температуре в течение 30 минут. Отмывку несвязавшегося конъюгата проводили 2х SSC в течение 5 минут, 1x SSC - 5 минут и 0,1×SSC в течение 1 минуты.The initial streptavidin-peroxidase conjugate (Imbio, Russia) was diluted 200 times with 1x SSC containing 1% BSA. The conjugate was applied to the working area of the substrate, covered with a film and kept in a humid atmosphere at room temperature for 30 minutes. The unbound conjugate was washed with 2x SSC for 5 minutes, 1x SSC for 5 minutes and 0.1 × SSC for 1 minute.
Подложку заливали свежеприготовленным раствором субстрата - диметиламинобензидина. Для этого, не более чем за полчаса до проведения реакции, растворяли 1 мг DAB в 1 мл 0,1×SSC, добавляли 20 мкл 3%-ного раствора пероксида водорода и перемешивали. Рабочую зону заливали приготовленным раствором субстрата, накрывали пленкой и выдерживали от 10 до 30 минут при комнатной температуре. В случае положительной реакции появлялись коричневые пятна окисленного субстрата. Затем стекло промывали дистиллированной водой и помещали в вертикальном положении в контейнер для осушки и дальнейшего хранения.The substrate was poured with a freshly prepared solution of the substrate dimethylaminobenzidine. For this, no more than half an hour before the reaction, 1 mg DAB was dissolved in 1 ml of 0.1 × SSC, 20 μl of a 3% hydrogen peroxide solution was added and mixed. The working area was poured with the prepared substrate solution, covered with a film and kept for 10 to 30 minutes at room temperature. In the case of a positive reaction, brown spots of the oxidized substrate appeared. Then the glass was washed with distilled water and placed in a vertical position in a container for drying and further storage.
Пример 7. Детекция зондовExample 7. Probe Detection
Для получения изображений гибридизационных микрозон использовали слайд сканер Nikon CoolScan 9000ED. Затем проводили количественную обработку изображений с помощью компьютерной программы.To obtain images of hybridization microzones, a Nikon CoolScan 9000ED slide scanner was used. Then carried out a quantitative image processing using a computer program.
На фиг.1 представлена картина гибридизации образцов ДНК. Видно, что для каждой выявленной ДНК характерна своя индивидуальная гибридизационная картина. Кластеры, соответствующие отрицательному контролю, не проявились. Положительные контроли расположены в трех углах рабочей зоны биочипа и определяют границы рабочей зоны при количественной обработке изображения.Figure 1 presents a picture of the hybridization of DNA samples. It can be seen that each identified DNA has its own individual hybridization pattern. Clusters corresponding to the negative control did not appear. Positive controls are located in the three corners of the working area of the biochip and determine the boundaries of the working area during quantitative image processing.
Для получения изображений кластеров с использованием флюоресцентных меток использовали флюоресцентный чип-детектор, изготовляемый фирмой ЗАО «Молекулярно-медицинские технологии». На фиг.5 представлено изображение результата мультипраймерной симметричной ПЦР и гибридизации биочипа при выявлении маркеров: bar, cry1Ab, EPSPS, Patatin.To obtain images of clusters using fluorescent labels, a fluorescence chip detector manufactured by the company Molecular Medical Technologies was used. Figure 5 presents the image of the result of the multi-primer symmetric PCR and hybridization of the biochip when identifying markers: bar, cry1Ab, EPSPS, Patatin.
Пример 8. Проверка эффективности гибридизации после обработки продуктов ПЦР препаратом экзонуклеазы фага лямбдаExample 8. Checking the effectiveness of hybridization after processing PCR products with an exonuclease phage lambda
Получили 3 идентичные ПЦР-смеси в объеме 20 мкл каждая. Состав ПЦР смеси: 67 мМ Трис-HCl, рН 8.8; 16 мМ (NH4)2SO4; 2 мМ MgCl2; 0,2 мМ дНТФ; 0,01% Твин 20, по 0,25 мкМ каждого олигоиуклеотида, которые представленны в SEQ ID №1-14. Олигонуклеотиды, представленные в SEQ ID №1, 3, 5, 7, 9, 11 и 13, содержали 5'-концевой фосфат. Олигонуклеотиды, представленные в SEQ ID №2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14, содержали на 5'-конце флюоресцентную метку Cy5, смесь рекомбинантных плазмидных ДНК, содержащих клонированные фрагменты маркеров 35S, NOS, OCS, NPTII, GUS, LECTIN и ZEIN, в количестве 0,05 нг каждая и 5 ед. активности Taq-полимеразы. Условия ПЦР приведены в таблице 6.Got 3 identical PCR mixture in a volume of 20 μl each. Composition of the PCR mixture: 67 mM Tris-HCl, pH 8.8; 16 mM (NH 4 ) 2 SO 4 ; 2 mM MgCl 2 ; 0.2 mM dNTP; 0.01% Tween 20, 0.25 μM of each oligoyucleotide, which are presented in SEQ ID No. 1-14. The oligonucleotides shown in SEQ ID Nos. 1, 3, 5, 7, 9, 11, and 13 contained a 5'-terminal phosphate. The oligonucleotides shown in SEQ ID Nos. 2, 4, 6, 8, 10, 12, and 14 contained a Cy5 fluorescent label at the 5 ′ end, a mixture of recombinant plasmid DNAs containing cloned fragments of 35S, NOS, OCS, NPTII, GUS, LECTIN and ZEIN, in an amount of 0.05 ng each and 5 units. Taq polymerase activity. PCR conditions are shown in table 6.
После ПЦР к пробе 1 добавили 1 мкл препарата экзонуклеазы фага лямбда, содержащего 10 единиц активности, и инкубировали 1 час при 37°С. Реакцию останавливали добавлением 2 мкл стоп-раствора (состав стоп-раствора: 100 мМ ЭДТА и 0,5 мкМ олигопуклеотида, представленного в SEQ ID NO: 35, с флюоресцентной меткой Cy5 на 5'-конце) и инкубировали пробу 10 мин при 80°С. К пробам 2 и 3 был добавлен стоп-раствор. Затем пробу 2 для денатурации ДНК инкубировали в кипящей бане в течение 5 мин, а затем помещали в лед. Проба 3 перед гибридизацией не подвергалась никаким обработкам, т.е. служила в качестве контроля эффективности использования экзонуклеазы и тепловой денатурации ДНК.After PCR, 1 μl of phage lambda phonon exonuclease preparation containing 10 activity units was added to
После этого проводили гибридизацию. Для этого в каждую микропробирку с пробами 1, 2 и 3 добавили 2,5 мкл 20× SSC и 2,5 мкл 1% SDS и перемешали пилотированием. Полученную смесь нанесли на середину рабочей зоны микрочипа (для каждой пробы использовали отдельный микрочип), накрыли пленкой размером 16×21 мм, поместили микрочипы во влажную камеру и инкубировали 1 час при температуре 45°С в воздушном термостате. По окончании реакции удалили пленку с каждого микрочипа и провели отмывку на орбитальном шейкере следующими растворами (температура растворов составляла 28°С):After that, hybridization was performed. For this, 2.5 μl of 20 × SSC and 2.5 μl of 1% SDS were added to each microtube with
По окончании промывки микрочипы подсушивали при комнатной температуре в течение 15 мин и проводили детекцию результатов при помощи чип-детектора «ВАФ-1». Результаты приведены на Фиг.4: а) - для пробы 1, б) - для пробы 2 и в) - для пробы 3. Наибольшая интенсивность сигнала в кластерах анализируемых генетических маркеров наблюдалась после обработки пробы 1 экзонуклеазой. Для пробы 2, подвергавшейся тепловой денатурации, не наблюдалось максимального насыщения флюоресценции, тогда как в контрольной пробе 3 положительный сигнал на гибридизацию наблюдался только в кластерах положительных и отрицательных контролей. Данный пример демонстрирует, что использование экзонуклеазы существенно увеличивает эффективность анализа.After washing, the microchips were dried at room temperature for 15 minutes and the results were detected using a VAF-1 chip detector. The results are shown in Figure 4: a) for
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Способ идентификации ГМИ на биочипе выгодно отличается быстротой проведения анализа, простотой используемой методики подготовки образца ДНК для гибридизации, возможностью одновременного выявления до 11 наиболее широко распространенных маркеров ГМИ, возможностью проведения анализа в лабораторных или полевых условиях, а также относительной дешевизной. Тексты патентов и патентных заявок рассматриваются в тексте данного описания в качестве ссылок.The method for identifying GMOs on a biochip compares favorably with the speed of analysis, the simplicity of the method used to prepare a DNA sample for hybridization, the ability to simultaneously identify up to 11 of the most common GMI markers, the possibility of analysis in laboratory or field conditions, and also relative cheapness. The texts of patents and patent applications are considered in the text of this description as references.
ЛитератураLiterature
1. Липп М.И др. Постановление Европейского Парламента и Совета №1829/2003 от 22.09.2003 г. "О генетически модифицированной пище и кормах". Журнал АОАС Интерн., том.82, №4, рр.923-928 (1999).1. Lipp M.I. et al. Decision of the European Parliament and Council No. 1829/2003 of 09/22/2003 "On Genetically Modified Food and Feed." Journal of AOAS Intern., Vol. 82, No. 4, pp. 923-928 (1999).
2. Park H. et al. Detection method of genetic recombinant food and detection kit of that. WO 2001098523 (27.12.2001).2. Park H. et al. Detection method of genetic recombinant food and detection kit of that. W02001098523 (12/27/2001).
3. Lauter F.R. et al. Test kit and method for quantitatively detecting genetically modified DNA in foodstuff by means of fluorescence-coupled PCR. US Patent Apll. 20030148278 (August 7, 2003).3. Lauter F.R. et al. Test kit and method for quantitatively detecting genetically modified DNA in foodstuff by means of fluorescence-coupled PCR. US Patent Apll. 20030148278 (August 7, 2003).
4. Hurst М. et al. Method, apparatus and system for quantifying the content of genetically modified material in a sample. US Patent Apll. 20070015186 (January 18, 2007).4. Hurst M. et al. Method, apparatus and system for quantifying the content of genetically modified material in a sample. US Patent Apll. 20070015186 (January 18, 2007).
5. Changhai Y. et al. DNA extracting method and use thereof in detecting transgene component in food. CN 1420124 (2003-05-28).5. Changhai Y. et al. DNA extracting method and use thereof in detecting transgene component in food. CN 1420124 (2003-05-28).
6. Ye С. et al. Method for detecting transgenic plant and products thereof. CN 1385541 (2002-12-18).6. Ye C. et al. Method for detecting transgenic plant and products thereof. CN 1385541 (2002-12-18).
7. Kim J. et al. Method and kit for detection genetically modified organism by polymerase chain reaction (PCR). KR 20020066413 (2002-08-17).7. Kim J. et al. Method and kit for detection genetically modified organism by polymerase chain reaction (PCR). KR 20020066413 (2002-08-17).
8. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52173-2003 «Сырье и продукты пищевые. Метод идентификации генетически модифицированных источников (ГМИ) растительного происхождения».8. National standard of the Russian Federation GOST R 52173-2003 “Raw materials and food products. Method for the identification of genetically modified sources (GMI) of plant origin. "
9. Белецкий И.П. и др. Набор праймеров для детекции и/или идентификации трансгенных последовательностей ДНК в растительном материале и его содержащих продуктах (варианты), праймер (варианты), пара праймеров (варианты), способ детекции и/или идентификации с их использованием (варианты) и устройство для осуществления способа. Патент RU 2265668 (2005.12.10).9. Beletsky I.P. etc. A set of primers for the detection and / or identification of transgenic DNA sequences in plant material and its containing products (options), a primer (options), a pair of primers (options), a method for detection and / or identification using them (options) and a device for implementing the method. Patent RU 2265668 (2005.12.10).
10. Мирзабеков А.Д. и др. Способ идентификации трансгенных последовательностей ДНК в растительном материале и продуктах на его основе, набор олигонуклеотидов и биочип для осуществления этого способа. Патент RU 2270254 (2006.02.20).10. Mirzabekov A.D. et al. A method for identifying transgenic DNA sequences in plant material and products based on it, a set of oligonucleotides and a biochip for implementing this method. Patent RU 2270254 (2006.02.20).
11. Remacle J. et al. Real-time PCR of targets on a micro-array. WO 2006053770 (2006-05-26).11. Remacle J. et al. Real-time PCR of targets on a micro-array. W02006053770 (2006-05-26).
12. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 52174-2003 Продукты пищевые. Биологическая безопасность. Генетически модифицированные организмы и источники. Метод идентификации генетически модифицированных растений и продуктов на их основе.12. National standard of the Russian Federation GOST R 52174-2003 Food products. Biosafety. Genetically modified organisms and sources. A method for identifying genetically modified plants and products based on them.
13. Kang J. et al. Detection primer for genetically modified organism and manufactured goods and detection kit using same. KR 20030018218 (2003-03-06).13. Kang J. et al. Detection primer for genetically modified organism and manufactured goods and detection kit using same. KR 20030018218 (2003-03-06).
14. Akiyama H. et al. Method for quantitatively detecting recombinant proceseed food. JP 2006314237 (2006-11-24).14. Akiyama H. et al. Method for quantitatively detecting recombinant proceseed food. JP 2006314237 (2006-11-24).
15. Gong Y. et al. Transgenic agricultural product detection kit. CN 1428438 (2003-07-09).15. Gong Y. et al. Transgenic agricultural product detection kit. CN 1428438 (2003-07-09).
16. Методические указания МУК 4.2.2008-05 «Метод идентификации генно-инженерно-модифицированных организмов (ГМО) растительного происхождения с применением ферментного анализа на биологическом микрочипе».16. Methodological guidelines of the MUK 4.2.2008-05 “Method for the identification of genetically modified organisms (GMOs) of plant origin using enzyme analysis on a biological microchip”.
17. Анкенбауер В.И. и др. Способ амплификации ДНК и композиция для его осуществления. Патент RU 2260055 (2005.09.10).17. Ankenbauer V.I. et al. DNA amplification method and composition for its implementation. Patent RU 2260055 (2005.09.10).
18. Nikiforov T. et al. Method for generating single-stranded DNA molecules. US Pat. 5,518,900 May 21, 1996.18. Nikiforov T. et al. Method for generating single-stranded DNA molecules. US Pat. 5,518,900 May 21, 1996.
19. Rudi К. et al. Methods of nucleic acid amplification. US Pat. Applic. 20060035222 (February 16, 2006).19. Rudi, K. et al. Methods of nucleic acid amplification. US Pat. Applic. 20060035222 (February 16, 2006).
20. Референсные материалы ГМИ. Материалы фирмы ЗАО "БиоХимМак" (http://www.biochemmack.ru/product/diagnostics/moleculardiagnostics/GMI/).20. Reference materials GMI. Materials of the company BioChemMack CJSC (http://www.biochemmack.ru/product/diagnostics/moleculardiagnostics/GMI/).
Claims (18)
а) по меньшей мере, один биочип для проведения разовой диагностики, содержащий более 6 типов дифференцирующих олигонуклеотидов, специфичных к идентифицируемым маркерам трансгенных растений, с последовательностями, представленными в SEQ ID NO: 23-33, один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве положительного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 34, и один или более дифференцирующих олигонуклеотидов в качестве отрицательного контроля, с последовательностью, представленной в SEQ ID NO: 36,
б) реагенты, которые выбирают из реагентов для подготовки образца, реагентов для проведения мультипраймерной симметричной ПЦР, реагентов для проведения гибридизации и их комбинации и фермента экзонуклеазы,
в) специфические олигонуклеотиды, используемые в качестве праймеров ПЦР для идентификации маркеров ГМИ, последовательности которых представлены в SEQ ID NO: 1-22, и специфический олигонуклеотид, представленный в SEQ ID NO: 35, который комплементарен дифференцирующему олигонуклеотиду положительного контроля SEQ ID NO: 34, размещенному на биочипе в кластерах положительного контроля.13. A kit for identifying GMI markers, including:
a) at least one biochip for a one-time diagnosis, containing more than 6 types of differentiating oligonucleotides specific for identifiable markers of transgenic plants, with the sequences shown in SEQ ID NO: 23-33, one or more differentiating oligonucleotides as a positive control, with the sequence shown in SEQ ID NO: 34, and one or more differentiating oligonucleotides as a negative control, with the sequence shown in SEQ ID NO: 36,
b) reagents that are selected from reagents for sample preparation, reagents for conducting multi-primer symmetric PCR, reagents for hybridization, and combinations thereof and an exonuclease enzyme,
c) specific oligonucleotides used as PCR primers to identify GMI markers whose sequences are presented in SEQ ID NO: 1-22, and a specific oligonucleotide shown in SEQ ID NO: 35, which is complementary to the differentiating positive control oligonucleotide SEQ ID NO: 34 placed on the biochip in clusters of positive control.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134194/10A RU2453605C2 (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007134194/10A RU2453605C2 (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007134194A RU2007134194A (en) | 2009-03-20 |
RU2453605C2 true RU2453605C2 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=40544891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007134194/10A RU2453605C2 (en) | 2007-09-14 | 2007-09-14 | Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2453605C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555542C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Synthetic oligonucleotide kit for detecting number of beta-glucuronidase gene replicas in transgenic plants |
RU2804939C1 (en) * | 2022-12-29 | 2023-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук (ИОГЕН РАН) | Method for multiplex identification of 32 flax genetic markers |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5518900A (en) * | 1993-01-15 | 1996-05-21 | Molecular Tool, Inc. | Method for generating single-stranded DNA molecules |
JP2001333774A (en) * | 2000-03-21 | 2001-12-04 | Nippon Gene Co Ltd | Method for extracting nucleic acid |
US6492114B2 (en) * | 1999-11-26 | 2002-12-10 | Director Of National Food Research Institute | Method for preparing template DNA from processed vegetable food, which is feasible for amplification of DNA region by PCR method |
CN1420182A (en) * | 2002-10-11 | 2003-05-28 | 覃文 | Probe sequence and kit for real time fluorescence PCR detection of transgenic potato |
US6710171B1 (en) * | 1997-02-28 | 2004-03-23 | Yusuke Nakamaura | Physiologically active protein originating in mammals |
US6951722B2 (en) * | 1999-03-19 | 2005-10-04 | Takara Bio Inc. | Method for amplifying nucleic acid sequence |
RU2265668C1 (en) * | 2004-09-15 | 2005-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Инновационная Корпорация "БИОЗАЩИТА" | Set of primers for detection and/or identification of transgene dna sequences in vegetable material and product comprising thereof (variants), primer (variants), pair of primers (variants), method for detection and/or identification with their using (variants) and device for realization of method |
CN1786195A (en) * | 2005-09-08 | 2006-06-14 | 中国疾病预防控制中心营养与食品安全所 | Transgene agricultural product DNA detection chip, its preparation method and application |
JP2006345855A (en) * | 2005-05-17 | 2006-12-28 | Eppendorf Array Technologies Sa | Method for identification and/or quantification of nucleotide sequence element specific to genetically modified plant on array |
-
2007
- 2007-09-14 RU RU2007134194/10A patent/RU2453605C2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5518900A (en) * | 1993-01-15 | 1996-05-21 | Molecular Tool, Inc. | Method for generating single-stranded DNA molecules |
US6710171B1 (en) * | 1997-02-28 | 2004-03-23 | Yusuke Nakamaura | Physiologically active protein originating in mammals |
US6951722B2 (en) * | 1999-03-19 | 2005-10-04 | Takara Bio Inc. | Method for amplifying nucleic acid sequence |
US6492114B2 (en) * | 1999-11-26 | 2002-12-10 | Director Of National Food Research Institute | Method for preparing template DNA from processed vegetable food, which is feasible for amplification of DNA region by PCR method |
JP2001333774A (en) * | 2000-03-21 | 2001-12-04 | Nippon Gene Co Ltd | Method for extracting nucleic acid |
CN1420182A (en) * | 2002-10-11 | 2003-05-28 | 覃文 | Probe sequence and kit for real time fluorescence PCR detection of transgenic potato |
RU2265668C1 (en) * | 2004-09-15 | 2005-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью Инновационная Корпорация "БИОЗАЩИТА" | Set of primers for detection and/or identification of transgene dna sequences in vegetable material and product comprising thereof (variants), primer (variants), pair of primers (variants), method for detection and/or identification with their using (variants) and device for realization of method |
JP2006345855A (en) * | 2005-05-17 | 2006-12-28 | Eppendorf Array Technologies Sa | Method for identification and/or quantification of nucleotide sequence element specific to genetically modified plant on array |
CN1786195A (en) * | 2005-09-08 | 2006-06-14 | 中国疾病预防控制中心营养与食品安全所 | Transgene agricultural product DNA detection chip, its preparation method and application |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555542C1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Synthetic oligonucleotide kit for detecting number of beta-glucuronidase gene replicas in transgenic plants |
RU2804939C1 (en) * | 2022-12-29 | 2023-10-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук (ИОГЕН РАН) | Method for multiplex identification of 32 flax genetic markers |
RU2826718C1 (en) * | 2023-12-25 | 2024-09-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук (ИОГЕН РАН) | Method for multiplex identification of 52 genetic markers of economically valuable flax traits |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007134194A (en) | 2009-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5196867B2 (en) | Probe set, probe carrier and inspection method | |
JP5596893B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and genetic testing method | |
JP5596891B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and genetic testing method | |
JP5196862B2 (en) | Probe set, probe carrier and inspection method | |
JP5596892B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and genetic testing method | |
JP5196853B2 (en) | Probe set, probe carrier and inspection method | |
US20090239234A1 (en) | Identification and/or quantification method of nucleotide sequence(s) elements specific of genetically modified plants on arrays | |
JP2007159411A (en) | Probe set, probe-fixing carrier and method for examining gene | |
JP2008118904A (en) | Probe, probe set, probe-immobilized carrier and method for testing gene | |
JP2008278868A (en) | Probe, probe set, probe carrier and examination method | |
JP2008118909A (en) | Probe, probe set, probe-immobilized carrier and method for testing gene | |
JP2008118907A (en) | Probe, probe set, probe-immobilized carrier and genetic testing method | |
RU2270254C2 (en) | Identification of transgenic dna sequences in plant material and products made of the same, oligonucleotide kit and bioarray therefor | |
CN108676911B (en) | Detection kit and method for common transgenic soybean strain | |
EP2107126A1 (en) | Detection of unspecified genetically modified organism (GMO) on micro-arrays | |
RU2453605C2 (en) | Differentiating and specific oligonucleotides for identification of dna sequences of transgene plants in foodstuff, method for identifying transgene products, biochip, combination of oligonucleotides (versions) and kit for implementing such method | |
RU2265668C1 (en) | Set of primers for detection and/or identification of transgene dna sequences in vegetable material and product comprising thereof (variants), primer (variants), pair of primers (variants), method for detection and/or identification with their using (variants) and device for realization of method | |
US20080293057A1 (en) | Detection of unspecified genetically modified organism (gmo) on micro-arrays | |
KR101355918B1 (en) | Kits for Detecting Genetically Modified Corn MON863 and MON810 | |
Lucas | The application of nucleic acid microarrays for the detection of genetically modified organisms | |
JP5094181B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and inspection method | |
JP5137442B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and inspection method | |
JP5121281B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and inspection method | |
JP5137441B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and inspection method | |
JP5078409B2 (en) | Probe set, probe fixing carrier, and inspection method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20110214 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140923 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20160504 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20200623 |