DK175248B1 - Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences - Google Patents

Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences Download PDF

Info

Publication number
DK175248B1
DK175248B1 DK199600133A DK13396A DK175248B1 DK 175248 B1 DK175248 B1 DK 175248B1 DK 199600133 A DK199600133 A DK 199600133A DK 13396 A DK13396 A DK 13396A DK 175248 B1 DK175248 B1 DK 175248B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
nucleic acid
sequence
dna
stranded
primer
Prior art date
Application number
DK199600133A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK13396A (en
Inventor
Kary Banks Mullis
Original Assignee
Hoffmann La Roche
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/791,308 external-priority patent/US4683202A/en
Application filed by Hoffmann La Roche filed Critical Hoffmann La Roche
Publication of DK13396A publication Critical patent/DK13396A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK175248B1 publication Critical patent/DK175248B1/en

Links

Abstract

A kit (I) for the amplification and detection of at least 1 specific nucleic acid in a sample comprises in a packaged multicontainer unit form: (a) primers for each specific nucleic acid, that are complementary to both strands, such that the extension prod. of a primer can serve as a template for the complementary strand; (b) means for synthesising primer extension prods.; and (c) means for detecting amplified seuqence or sequences.

Description

i DK 175248 B1in DK 175248 B1

Den foreliggende opfindelse angår et første og et andet enkeltstrenget oligonukleotid, der tillader eksponentiel multiplikation af eksisterende nukleinsyresekvenser og vedhæftning af en promotorsekvens ved polymerase-kædereaktion. Opfindelsen angår nærmere bestemt oligonukleotider der er anvendelige i en fremgangsmåde til at frembringe 5 en hvilken som helst bestemt nuklemsyresekvens ud fra en given sekvens af DNA eller RNA i mængder, som er store sammenlignet med den oprindeligt tilstedeværende mængde. DNA'et og RNA'et kan være enkeltstrenget eller dobbeltstrenget og kan være forholdsvis rene former eller en komponent af en blanding af nukleinsyrer. Oligonukleotiderne udnytter en gentagen reaktion for at udføre multiplikationen af 10 den ønskede nukleinsyresekvens og vedhæftningen af en promotorsekvens.The present invention relates to a first and a second single-stranded oligonucleotide that allows exponential multiplication of existing nucleic acid sequences and attachment of a promoter sequence by polymerase chain reaction. More particularly, the invention relates to oligonucleotides useful in a method of producing any particular nucleic acid sequence from a given sequence of DNA or RNA in amounts that are large compared to the amount initially present. The DNA and RNA may be single-stranded or double-stranded and may be relatively pure forms or a component of a mixture of nucleic acids. The oligonucleotides utilize a repeated reaction to perform the multiplication of the desired nucleic acid sequence and the attachment of a promoter sequence.

Navnlig til diagnostiske anvendelser kan mål-nukleinsyresekvensen bare være en lille mængde af det DNA eller RNA, som er på tale, således at det kan være vanskeligt at påvise dets tilstedeværelse under anvendelse af ikke-isotopisk mærkede eller 15 endemærkede oligonukleotidprober. Der udfoldes store anstrengelser for at forøge følsomheden hos probedetektionssystememe, men der er udført liden forskning vedrørende multiplikation af målsekvensen, således at den er til stede i mængder, som er tilstrækkelig til let at blive påvist under anvendelse af nuværende tilgængelige metoder.Particularly for diagnostic applications, the target nucleic acid sequence may be only a small amount of the DNA or RNA in question, so that its presence may be difficult to detect using non-isotopically labeled or end-labeled oligonucleotide probes. Great efforts are being made to increase the sensitivity of the probe detection systems, but little research has been done on multiplying the target sequence so that it is present in amounts sufficient to be easily detected using currently available methods.

2020

Der er blevet beskrevet adskillige metoder i litteraturen til syntese af nukleinsyrer de novo eller ud fra en eksisterende sekvens. Med disse metoder er man i stand til at frembringe store mængder af en given nukleinsyre med en fuldstændig specificeret sekvens.Several methods have been described in the literature for synthesis of nucleic acids de novo or from an existing sequence. By these methods, one is able to generate large amounts of a given nucleic acid with a completely specified sequence.

25 Én kendt metode til syntetisering af nukleinsyrer de novo involverer organisk syntese af en nukleinsyre ud fra nukleosidderivater. Denne syntese kan udføres i opløsning eller på et fast bæremateriale. En type organisk syntese er phosphotriestermetoden, som er blevet anvendt til at fremstille genfragmenter 30 eller korte gener. I phosphotriestermetoden fremstilles oligonukleotider, som kan knyttes sammen til dannelse af længere nukleinsyrer. For en beskrivelse af denne metode se Narang, S.A. et al., Meth. Enzvmol.. 68. 90 (1979) og US patent nr.One known method for synthesizing nucleic acids de novo involves organic synthesis of a nucleic acid from nucleoside derivatives. This synthesis can be carried out in solution or on a solid support. One type of organic synthesis is the phosphotriester method which has been used to produce gene fragments or short genes. In the phosphotriester method, oligonucleotides are prepared which can be linked to form longer nucleic acids. For a description of this method see Narang, S.A. et al., Meth. Enzvmol. 68. 90 (1979) and US Pat.

4.356.270. I patentbeskrivelsen omtales syntesen og kloningen af somatostatingenet. 14356270. The patent specification describes the synthesis and cloning of the somatostatin gene. 1

En anden type organisk syntese er phosphodiestermetoden, som er blevet anvendt til at fremstille et tRNA-gen. Se Brown, E. L. et al., Meth. Enzymoi.. 68f 109 (1979) for en beskrivelse af denne metode. Som ved phosphotriestermetodenAnother type of organic synthesis is the phosphodiester method, which has been used to produce a tRNA gene. See Brown, E. L. et al., Meth. Enzymoi .. 68f 109 (1979) for a description of this method. As with the phosphotriester method

I 2 DK 175248 B1 II 2 DK 175248 B1 I

I involverer phosphodiestermetoden syntese af oligonukleotider, som derefter knyttes IIn, the phosphodiester method involves synthesis of oligonucleotides, which are then linked I

sammen til dannelse af den ønskede nukleinsyre. Itogether to form the desired nucleic acid. IN

I Skønt de ovenfor nævnte metodertil de novo syntese kan anvendes til at syntetisere lange IAlthough the aforementioned methods of de novo synthesis can be used to synthesize long I

I 5 strenge af nukleinsyre, er de ikke særligt praktiske at anvende til syntese af store mængder IIn 5 strands of nucleic acid, they are not very practical to use for the synthesis of large amounts of I

afen nukleinsyre. Begge processer er arbejdskrævende og tidsrøvende, kræver dyrt Iof a nucleic acid. Both processes are labor intensive and time consuming, requiring expensive I

I udstyr og dyre reagenser og har en lav samlet effektivitet. Den lave samlede effektivitet IIn equipment and expensive reagents and has a low overall efficiency. The low overall efficiency

I kan skyldes ineffektiviteten i syntesen af oligonukleotiderne og sammenføjnings- IYou may be due to the inefficiency in the synthesis of the oligonucleotides and joining I

I reaktionerne. Ved syntesen af en lang nukleinsyre eller endog ved syntesen af en stor IIn the reactions. By the synthesis of a long nucleic acid or even by the synthesis of a large I

I 10 mængde af en kortere nukleinsyre vil det være nødvendigt at syntetisere mange IIn 10 amounts of a shorter nucleic acid it will be necessary to synthesize many I

I oligonukleotider, og der er behov for mange sammenføjningsreaktioner. Følgelig ville disse IIn oligonucleotides and many joining reactions are needed. Accordingly, these would

I metoder ikke være praktiske til syntetisering af store mængder af en hvilken som helst IMethods may not be practical for synthesizing large quantities of any I

I ønsket nukleinsyre. IIn the desired nucleic acid. IN

I 15 Der findes også metoder til fremstilling af nukleinsyrer i store mængder ud fra små II 15 There are also methods for producing large quantities of nucleic acids from small I

I mængder af den oprindeligt eksisterende nukleinsyre. Disse metoder involverer kloningen af IIn amounts of the initially existing nucleic acid. These methods involve the cloning of I

I en nukleinsyre I et hensigtsmæssigt værtssystem, hvor den ønskede nukleinsyre indsættes i IIn a nucleic acid In an appropriate host system, where the desired nucleic acid is inserted into I

I en egnet vektor, som anvendes til at transformere værten. Nar værten dyrkes, replikeres IIn a suitable vector used to transform the host. When the host is grown, you replicate

I vektoren, og dermed frembringes flere kopier af den ønskede nukleinsyre. For en IIn the vector, and thus multiple copies of the desired nucleic acid are produced. For an I

I 20 kort beskrivelse af subkloning af nukleinsyrefragmenter se Maniatis T. et al., Molecular IFor a brief description of subcloning nucleic acid fragments, see Maniatis T. et al., Molecular I

I Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory, s. 390-401 (1982). IIn Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory, pp. 390-401 (1982). IN

I Se også de metoder, der er beskrevet i beskrivelsen til US patenterne nr. 4.416.988 og ISee also the methods described in the disclosure of U.S. Patents Nos. 4,416,988 and I

I nr. 4.403.036. IIn No. 4,403,036. IN

25 En tredie metode til syntetisering af nukleinsyrer, som er beskrevet i US patent nr. IA third method for synthesizing nucleic acids described in U.S. Patent No. I

I 4.293.652, er en hybrid af den ovenfor beskrevne organiske syntese og molekylær IAt 4,293,652, is a hybrid of the organic synthesis and molecular I described above

I kloning. Ved denne fremgangsmåde fremstilles det hensigtsmæssige antal oligonukleotider til IIn cloning. By this method, the appropriate number of oligonucleotides for I is prepared

I at udgøre den ønskede nukleinsyresekvens ved organisk syntese og indsættes sekventielt i IIn constituting the desired nucleic acid sequence by organic synthesis and inserted sequentially into I

I en vektor, som multipliceres ved dyrkning forud for hver efterfølgende indføjelse. IIn a vector which is multiplied by cultivation prior to each subsequent insertion. IN

I 30 II 30 I

I The Pharmacia Catalog "Molecular Biologicals" (1984) beskriver "Gene Cartridges", dvs. IIn The Pharmacia Catalog "Molecular Biologicals" (1984), "Gene Cartridges", viz. IN

dobbeltstrengede restriktionsfragmenter, der indeholder en trp-promotor/operator. Dette Idouble-stranded restriction fragments containing a trp promoter / operator. This I

I dokument beskriver imidlertid ikke anvendelsen af disse fragmenter til multiplikation af en IHowever, the document does not disclose the use of these fragments for multiplying an I

I nukleinsyresekvens, og selv hvis fragmenterne blev anvendt til multiplikation, tillader IIn nucleic acid sequence, and even if the fragments were used for multiplication, I permits

35 fragmenterne ikke vedhæftning af en promotorsekvens i den ene ende af den multiplicerede I35 fragments do not attach a promoter sequence at one end of the multiplied I

I nukleinsyre. IIn nucleic acid. IN

3 DK 175248 B13 DK 175248 B1

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse har nogen lighed med den molekylære kloningsmetode; den involverer imidlertid ikke opformering af nogen organisme og undgår derved de mulige risici, der er forbundet hermed, eller den ulejlighed, som dette giver. Ved den foreliggende opfindelse kræves ej heller syntese af nukleinsyre-5 sekvenser, som ikke er beslægtede med den ønskede sekvens, og man undgår dermed med den foreliggende opfindelse behovet for en omfattende oprensning af produktet fra en kompliceret biologisk blanding.The method of the present invention bears some resemblance to the molecular cloning method; however, it does not involve the proliferation of any organism, thereby avoiding the potential risks associated with it or the inconvenience this may cause. Also, the present invention does not require synthesis of nucleic acid sequences which are not related to the desired sequence, thus avoiding the need for a comprehensive purification of the product from a complicated biological mixture.

Den foreliggende opfindelse angår et første og et andet enkeltstrenget oligonukleotid 10 (primer), der tillader eksponentiel multiplikation ved polymerase-kædereaktion af en eller flere specifikke nukleinsyresekvenser til stede i en nukleinsyre, eller i en blanding deraf, og vedhæftning afen promotorsekvens. Forlængelsesproduktet af én primer bliver, når den hybridiseres til den anden, en template for fremstillingen af den ønskede specifikke nukleinsyresekvens og vice versa, og fremgangsmåden gentages så ofte 15 som nødvendigt for at frembringe den ønskede mængde af sekvensen. Det forventes, at denne fremgangsmåde er mere effektiv end metoder, der er beskrevet ovenfor, til fremstilling af store mængder af nukleinsyre ud fra en mål-sekvens og til at frembringe en sådan nukleinsyre i en tidsperiode, der til sammenligning er kort.The present invention relates to a first and a second single-stranded oligonucleotide 10 (primer) that allows exponential multiplication by polymerase chain reaction of one or more specific nucleic acid sequences present in a nucleic acid, or in a mixture thereof, and attachment of a promoter sequence. The hybrid product of one primer, when hybridized to the other, becomes a template for the preparation of the desired specific nucleic acid sequence and vice versa, and the process is repeated as often as necessary to produce the desired amount of the sequence. It is expected that this method is more efficient than methods described above for producing large amounts of nucleic acid from a target sequence and for producing such nucleic acid for a short period of time, by comparison.

Den foreliggende fremgangsmåde er navnlig nyttig til multiplikation af sjældne 20 nukleinsyrer til stede i en blanding af nukleinsyrer til effektiv påvisning af sådanne former.The present method is particularly useful for multiplying rare 20 nucleic acids present in a mixture of nucleic acids to efficiently detect such forms.

I Kleppe et al., J. Mol. Biol. 56: 341 (1971), beskrives en fremgangsmåde til syntetisering af DNA under anvendelse af primer-igangsættende, template-ledende repair replikation, og 25 det foreslås at replikationscykler kan gentages ved hver gang at tilføre en frisk dosis DNA-polymerase. Der er imidlertid ingen antydning af at primer-forlængelsesprodukter skal være komplette nok til at være i stand til at danne stabile primer-template-komplekser med henblik på at fungere som templates for primere i efterfølgende runder af primerforlængelse, og at eksponentiel in vitro-multiplication kun er mulig 30 ved at danne danne sådanne komplekser, som fungerer som komplette templates i efterfølgende runder.In Kleppe et al., J. Mol. Biol. 56: 341 (1971) discloses a method for synthesizing DNA using primer-initiating, template-conducting repair replication, and it is proposed that replication cycles may be repeated by adding a fresh dose of DNA polymerase each time. However, there is no suggestion that primer extension products should be complete enough to be able to form stable primer-template complexes to act as templates for primers in subsequent rounds of primer extension and that exponential in vitro multiplication is only possible by forming such complexes which act as complete templates in subsequent rounds.

Nærmere bestemt tilvejebringer den foreliggende opfindelse et første og et andet enkeltstrenget oligonukleotid, der tillader eksponentiel multiplikation ved polymerase-35 kædereaktion af en specifik nukleinsyresekvens indeholdt i en enkeltstrenget eller dobbeltstrenget nukleinsyre, eller i en blanding af sådanne nukleinsyrer, hvor:Specifically, the present invention provides a first and second single-stranded oligonucleotide that allow exponential multiplication by polymerase chain reaction of a specific nucleic acid sequence contained in a single-stranded or double-stranded nucleic acid, or in a mixture of such nucleic acids, wherein:

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

4 I4 I

(a) det første enkeltstrengede oligonukleotid er i det væsentlige komplementært til I(a) the first single-stranded oligonucleotide is substantially complementary to I

I den enkeltstrengede nukleinsyre eller til den ene streng i den dobbeltstrengede IIn the single-stranded nucleic acid or to the one strand of the double-stranded I

I nukleinsyre; IIn nucleic acid; IN

I (b) det andet enkeltstrengede oligonukleotid er i det væsentlige komplementært til IIn (b) the second single-stranded oligonucleotide is substantially complementary to I

I 5 et komplement af den enkeltstrengede nukleinsyre eller til den anden streng i IIn 5 a complement of the single stranded nucleic acid or to the second strand of I

I den dobbeltstrengede nukleinsyre; IIn the double-stranded nucleic acid; IN

I (c) det ene af de enkeltstrengede oligonukleotider yderligere indeholder en I(C) one of the single-stranded oligonucleotides further contains an I

I sekvens, som er ikke-komplementær til nukleinsyren, hvilken sekvens er en IIn sequence which is non-complementary to the nucleic acid, which sequence is an I

I promotorsekvens; og IIn promoter sequence; and in

I 10 (d) de dele af oligonukleotiderne, der er i det væsentlige komplementære, II (d) those portions of the substantially complementary oligonucleotides,

I afgrænser enderne af den specifikke nukleinsyresekvens, der skal IYou define the ends of the specific nucleic acid sequence to be

I multipliceres. IYou multiply. IN

I Europæisk patent nr. 200 362 beskriver fremgangsmåder til påvisning og IEuropean Patent No. 200,362 describes methods of detection and I

I 15 kloning af multiplicerede nukleinsyresekvenser, hvor disse sekvenser er blevet IIn cloning of multiplicated nucleic acid sequences, these sequences have become I

multipliceret ved at anvende fremgangsmåden i den foreliggende ansøgning, Imultiplied by applying the method of the present application, I

I og den foreliggende ansøgning er en afdelt ansøgning af europæisk ansøgning II and the present application are a divided application of European application I

I nr. 86 30 2299.2. IIn No. 86 30 2299.2. IN

20 Oligonukleotiderne i den foreliggende opfindelse kan være nyttige til ikke bare at IThe oligonucleotides of the present invention may be useful not only to

frembringe store mængder af en eksisterende nukleinsyre med fuldstændig Iproduce large amounts of an existing nucleic acid of complete I

specificeret sekvens, men også til fremstilling af nukleinsyresekvenser, som vides Ispecified sequence, but also to produce nucleic acid sequences known in the art

at eksistere, men som ikke er fuldstændig specificerede, og til efterfølgende Ito exist but are not fully specified, and subsequently I

I transkription af den multiplicerede nukleinsyre skal en begyndelseskopi af IIn transcription of the multiplied nucleic acid, an initial copy of I

I 25 sekvensen, som skal multipliceres, være tilgængelig i hvert tilfælde, omend det ikke IIn the sequence to be multiplied, be available in each case, albeit not

I behøver at være et rent eller et særskilt molekyle. IYou need to be a pure or separate molecule. IN

I Fig.l viser en 94 basepar lang sekvens af human β-globin, som ønskes IIn Fig. 1, a 94 base pair sequence of human β-globin is desired, which is desired

multipliceret. Den enkeltbasepar-ændring, som er forbundet med seglcelleanæmi, er Imultiplied. The single base pair change associated with sickle cell anemia is I

I 30 afbildet under 94-meren. IIn 30 depicted under the 94-mer. IN

I Fig. 2 viser et autoradiogram af polyacrylamidgelelektroforese, som viser IIn FIG. 2 shows an autoradiogram of polyacrylamide gel electrophoresis showing I

I multiplikation af 94-meren indeholdt i human vildtype-DNA og i et plasmid, der IIn multiplication of the 94 mer contained in human wild-type DNA and in a plasmid which I

I indeholder et 1,9 kb langt BamHI fragment af det normale β-globingen {betegnet II contains a 1.9 kb BamHI fragment of the normal β globin {designated I

I 35 pBR328:HbA). IIn 35 pBR328: HbA). IN

I Fig. 3 viser et autoradiogram af polyacrylamidgelelektroforese demonstrerende IIn FIG. 3 shows an autoradiogram of polyacrylamide gel electrophoresis demonstrating I

I multiplikation af en hvilken som helst af den specifikke 94-mere målsekvens til IIn multiplying any of the specific 94-mer target sequence to I

5 DK 175248 B1 stede i pBR328:HbA, et plasmid, indeholdende, et 1,9 kb langt BamHI-fragment af seglcelleallelet af β-globin (betegnet pBR328:HbS), pBR328:HbA, hvor den sekvens, der skal multipliceres, er spaltet med MstH. og pBR328:HbS, hvor den sekvens, som skal multipliceres, er blevet behandlet med, men ikke spaltet med 5 Mitll.Present in pBR328: HbA, a plasmid containing, a 1.9 kb BamHI fragment of the β-globin sickle cell allele (designated pBR328: HbS), pBR328: HbA where the sequence to be multiplied is cleaved with MstH. and pBR328: HbS, where the sequence to be multiplied has been treated with, but not digested with 5 Mitll.

Fig. 4 viser i detaljer trinnene og produkterne fra polymerasekædereaktionen til multiplikation af den ønskede 94-mere sekvens af human β-globin i 3 cyklusser under anvendelse af to oligonukleotidprimere.FIG. Figure 4 shows in detail the steps and products of the polymerase chain reaction for multiplying the desired 94-mer sequence of human β-globin for 3 cycles using two oligonucleotide primers.

1010

Fig. 5 viser et autoradiogram af polyacrylamidgelelektroforese, som viser multiplikation efter 4 cyklusser af en 240-mer sekvens i pBR328:HbA, hvor delprøverne er fordøjet med [Mcol (bane 3), MstH (bane 4) eller Hinfl (bane 5). Bane 1 er molekylvægtsstandarden, og bane 2 indeholder det intakte 240 bp lange 15 produkt.FIG. Figure 5 shows an autoradiogram of polyacrylamide gel electrophoresis showing multiplication after 4 cycles of a 240-mer sequence in pBR328: HbA, wherein the sub-samples are digested with [Mcol (lane 3), MstH (lane 4) or Hinfl (lane 5). Lane 1 is the molecular weight standard and Lane 2 contains the intact 240 bp product.

Fig. 6 viser sekvensen af det normale (βΑ) β-globingen og seglcelle (βδ) β-globingen i området med Ddel og Hinfl restriktionssteder, hvor den enkelte understregning for βΑ markerer positionen af Ddel-restriktionsstedet (CTGAG), og dobbeltunder-20 stregningen for βΑ og β" markerer positionen for Hinfl-restriktionsstedet (GACTC).FIG. 6 shows the sequence of the normal (βΑ) β globin and sickle cell (βδ) β globin in the region of Ddel and Hinfl restriction sites, where the single underscore for βΑ marks the position of the Ddel restriction site (CTGAG) and the double underscore for βΑ and β "mark the position of the Hinfl restriction site (GACTC).

Fig. 7 viser resultaterne af sekventiel fordøjelse af normal β-globin under anvendelse afen 40-merprobe og Ddel-restriktionsenzymet efterfulgt af Hinfl-restriktionsenzvmet.FIG. Figure 7 shows the results of sequential digestion of normal β-globin using the 40-mer probe and the Ddel restriction enzyme, followed by the Hinfl restriction enzyme.

Fig. 8 viser resultaterne af sekventiel fordøjelse af seglcelle β-globin under anvendelse af 25 den samme 40-mere probe som i fig. 7 og Ddel-restriktionsenzvmet efterfulgt af Hinfl-restriktionsenzymet.FIG. 8 shows the sequential digestion of sickle cell β-globin using the same 40-mer probe as in FIG. 7 and the Ddel restriction enzyme, followed by the Hinfl restriction enzyme.

Fig. 9 viser et autoradiogram af polyacrylamidgelelektroforese, som viser anvendelsen af den samme 40-mere probe som i fig. 7 til specifik at karakterisere beta-globinallelerne til stede 30 i prøver af hel, human DNA, som er blevet udsat for multiplikation ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.FIG. 9 shows an autoradiogram of polyacrylamide gel electrophoresis showing the use of the same 40-mer probe as in FIG. 7 to specifically characterize the beta-globin alleles present in samples of whole human DNA which have been subjected to multiplication by the method of the invention.

Fig. 10 viser et fotografi af en 6% NuSieve agarosegel visualiseret ved anvendelse af ethidiumbromid og UV-lys. Dette fotografi demonstrerer multiplikationen af et sub-fragment af 35 et 110-bp langt multiplikationsprodukt, hvilket sub-fragment er et indre indskudt sæt i det 110-bp lange fragment.FIG. Figure 10 shows a photograph of a 6% NuSieve agarose gel visualized using ethidium bromide and UV light. This photograph demonstrates the multiplication of a sub-fragment of a 110-bp long multiplication product, which sub-fragment is an intrinsically inserted set of the 110-bp long fragment.

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

6 I6 I

I Udtrykket "oligonukleotid" som anvendt her under reference til primere, prober, IThe term "oligonucleotide" as used herein with reference to primers, probes, I

oligomerfragmenter, som skal påvises, oligomerkontroller og umærkede blokerende Ioligomer fragments to be detected, oligomer controls and unlabeled blocking I

I oligomerer, defineres som et molekyle, der omfatter 2 eller flere deoxyribonukleotider eller IIn oligomers, is defined as a molecule comprising 2 or more deoxyribonucleotides or I

I ribonukleotider, fortrinsvis flere end tre. Dets nøjagtige størrelse vil afhænge af IIn ribonucleotides, preferably more than three. Its exact size will depend on I

I 5 mange faktorer, som igen anhænger af den endelige funktion eller anvendelse af IIn 5 many factors which in turn depend on the final function or use of I

I oligonukleotidet. IIn the oligonucleotide. IN

I Som anvendt her refererer udtrykket "primer” til et oligonukleotid, hvad enten dette IAs used herein, the term "primer" refers to an oligonucleotide, whether or not I

I forekommer naturligt som i en oprenset restriktionsfordøjelse eller er produceret IYou occur naturally as in a purified restriction digest or are produced

10 syntetisk, som er i stand til at fungere som et initieringspunkt for syntese, når den I10 synthetic, which is capable of acting as an initiation point for synthesis when it I

anbringes under betingelser, hvorved syntesen af et primerforlængelsesprodukt, som er Iis placed under conditions whereby the synthesis of a primer extension product which is I

komplementært til en nukleinsyrestreng, induceres, dvs. i tilstedeværelse af nukleotider Icomplementary to a nucleic acid strand is induced, i.e. in the presence of nucleotides I

og et induceringsmiddel, såsom DNA-polymerase, og en egnet temperatur- og pH-værdi. Iand an inducing agent such as DNA polymerase and a suitable temperature and pH value. IN

I Primeren er fortrinsvis enkeltstrenget for at opnå maximal effektivitet ved multiplikation, IPreferably, the primer is single-stranded to achieve maximum efficiency by multiplication, I

15 men kan alternativt være dobbeltstrenget. Hvis primeren er dobbeltstrenget, skal den først I15 but may alternatively be double-stranded. If the primer is double stranded, it should first be I

I behandles for at separere dets strenge forud for at den anvendes til at frembringe IYou are processed to separate its strands prior to being used to generate I

I forlængelsesprodukter. Primeren er fortrinsvis et oligodeoxyribonukleotid. Primeren må IIn extension products. The primer is preferably an oligodeoxyribonucleotide. The primer must

I være tilstrækkelig lang til at prime syntesen af forlængelsesprodukter i nærværelse af IYou are sufficiently long to prime the synthesis of extension products in the presence of I

I induceringsmidlet. De nøjagtige længder af primerne vil afhænge af mange faktorer, IIn the inducing agent. The exact lengths of the primers will depend on many factors, I

I 20 inklusiv temperatur, primerkilde og anvendelse af metoden. Til f.eks. diagnostiske IIn 20 inclusive temperature, primer source and application of the method. For example. diagnostic I

I formål indeholder oligonukleotidprimeren afhængig af kompleksiteten af målsekvensen IIn purpose, the oligonucleotide primer contains, depending on the complexity of the target sequence I

I typisk 15-25 eller flere nukleotider, skønt den kan indeholde færre nukleotider. For de ITypically, 15-25 or more nucleotides, although it may contain fewer nucleotides. For those of you

andre anvendelser er oligonukleotidprimeren typisk kortere, f.eks. 7-15 nukleotider. Iother applications, the oligonucleotide primer is typically shorter, e.g. 7-15 nucleotides. IN

I Sådanne korte primermolekyler kræver almindeligvis lavere temperaturer til at danne ISuch short primer molecules usually require lower temperatures to form

I 25 tilstrækkeligt stabile hybridkomplekser med templaten. IIn 25 sufficiently stable hybrid complexes with the template. IN

Her udvælges primerne til at være "i alt væsentligt" komplementære til de IHere, the primers are selected to be "substantially" complementary to those I

I forskellige strenge af hver specifik sekvens, som skal multipliceres. Dette betyder, IIn different strings of each specific sequence to be multiplied. This means, I

I at primerne skal være tilstrækkeligt komplementære til at hybridisere med deres IIn that the primers must be sufficiently complementary to hybridize with their I

I 30 respektive strenge. Primersekvensen behøver derfor ikke at afspejle den IIn 30 respective strings. Therefore, the primer sequence need not reflect it

I nøjagtige sekvens af templaten. IIn exact sequence of the template. IN

I En af primerne der anvendes til multiplikation indeholder yderligere en IOne of the primers used for multiplication further contains an I

I promotorsekvens, som er ikke-komplementær til den sekvens der ønskes IIn promoter sequence which is non-complementary to the sequence desired I

I 35 multipliceret. Ikke-komplementære baser eller længere sekvenser være fordelt i IIn 35 multiplied. Non-complementary bases or longer sequences may be distributed in I

primeren, forudsat at primersekvensen har tilstrækkelig komplementaritet med Ithe primer, provided that the primer sequence has sufficient complementarity with I

I sekvensen af den streng, der skal multipliceres, til at hybridisere hermed og IIn the sequence of the string to be multiplied to hybridize thereto and I

DK 175248 B1 derved danne en template for syntese af forlængelsesproduktet af den anden primer.DK 175248 B1 thereby forms a template for the synthesis of the extension product of the second primer.

Som anvendt her refererer udtrykkene "restriktionsendonukleaser" og 5 "restriktionsenzymer'' til bakterieenzymer, som hver skærer dobbeltstrenget DNA ved eller nær en specifik nukleotidsekvens.As used herein, the terms "restriction endonucleases" and 5 "restriction enzymes" refer to bacterial enzymes, each of which cuts double-stranded DNA at or near a specific nucleotide sequence.

Som anvendt her refererer udtrykket "DNA-polymorfi" til den tilstand, i hvilken to eller flere forskellige nukleotidsekvenser kan eksistere på et bestemt sted i 10 DNA'et.As used herein, the term "DNA polymorphism" refers to the state in which two or more different nucleotide sequences may exist at a particular site in the DNA.

Udtrykket "restriktionsfragmentlængdepolymorfi" ("RFLP") refererer til forskellene hos individer i længderne af restriktionsfragmenter dannet ved fordøjelse med en bestemt restriktionsendonuklease.The term "restriction fragment length polymorphism" ("RFLP") refers to the differences in individuals in the lengths of restriction fragments formed by digestion with a particular restriction endonuclease.

1515

Anvendelsen af den foreliggende opfindelse involverer enkeltstrengede oligonukleotider, der er anvendelige i en fremgangsmåde til eksponentiel multiplikation ved polymerase-kædereaktion af enhver af én eller flere ønskede specifikke nukleinsyresekvenser, som er at finde i en nukleinsyre, og til vedhæftning af en 20 promotorsekvens. Eftersom store mængder af en specifik sekvens kan fremstilles ved den foreliggende fremgangsmåde, kan den foreliggende opfindelse anvendes til at forbedre effektiviteten af kloning af DNA eller mRNA og til multiplikation af en målsekvens for at lette påvisningen af denne. Den foreliggende opfindelse er også nyttig til opnåelse af store mængder af den ønskede sekvens ud fra en 25 blanding af nukleinsyrer fremkommende ved en ikke-perfekt kemisk syntese.The use of the present invention involves single-stranded oligonucleotides useful in a method for exponential multiplication by polymerase chain reaction of any one or more desired specific nucleic acid sequences found in a nucleic acid and for attachment of a promoter sequence. Since large amounts of a specific sequence can be prepared by the present method, the present invention can be used to improve the efficiency of cloning DNA or mRNA and to multiply a target sequence to facilitate its detection. The present invention is also useful for obtaining large amounts of the desired sequence from a mixture of nucleic acids resulting from a non-perfect chemical synthesis.

Generelt kan de enkeltstrengede oligonukleotider ifølge den foreliggende opfindelse anvendes i en fremgangsmåde, som involverer en kædereaktion til i eksponentielle mængder i forhoid til antallet af de involverede reaktionstrin at frembringe i det 30 mindste én specifik nukleinsyresekvens forudsat at (a) enderne af den krævede sekvens er kendte i tilstrækkelige detaljer til, at der kan syntetiseres oligonukleotider, som vil hybridisere hertil, (b) at en lille mængde af sekvensen er tilgængelige til at initiere kædereaktionen. Produktet fra kædereaktionen vil være en særskilt nukleinsyreduplex med termini svarende til enderne af de anvendte 35 specifikke primere.In general, the single-stranded oligonucleotides of the present invention can be used in a process involving a chain reaction to produce, in exponential amounts, in the preposition for the number of reaction steps involved, at least one specific nucleic acid sequence provided that (a) the ends of the required sequence are known in sufficient detail to allow oligonucleotides to be synthesized which will hybridize thereto; The product of the chain reaction will be a separate nucleic acid duplex with termini corresponding to the ends of the 35 specific primers used.

Der kan anvendes en hvilken som helst kilde af nukleinsyre, i renset eller ikke-renset form, som udgangsnukleinsyren eller -syrerne, forudsat at den indeholderAny source of nucleic acid, in purified or non-purified form, may be used as the starting nucleic acid (s), provided that it contains

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

8 I8 I

eller mistænkes for at indeholde den ønskede, specifikke nukleinsyresekvens. Ior suspected of containing the desired specific nucleic acid sequence. IN

I Der kan således ved fremgangsmåden f.eks. anvendes DNA eller RNA, inklusiv IThus, in the process, e.g. DNA or RNA, including I, is used

mRNA, hvilket DNA eller RNA kan være enkeltstrenget- eller dobbeltstrenget. ImRNA, which DNA or RNA may be single-stranded or double-stranded. IN

Ydermere kan der anvendes en DNA-RNA-hybrid, som indeholder en streng af IIn addition, a DNA-RNA hybrid containing a strand of I can be used

5 hver. Der kan også anvendes en blanding af hvilke som helst af disse I5 each. A mixture of any of these may also be used

nukleinsyrer, eller der kan også anvendes nukleinsyrer frembragt ved en Inucleic acids, or nucleic acids produced by an I may also be used

I tidligere multiplikationsreaktion som her beskrevet under anvendelse af den IIn previous multiplication reaction as described herein using the I

I samme eller forskellige primere. Den specifikke nukleinsyresekvens, som skal IIn the same or different primers. The specific nucleic acid sequence to be I

I multipliceres, kan være blot en fraktion af et større molekyle eller kan være til IMultiplying may be just a fraction of a larger molecule or may be to I

I 10 stede i begyndelsen som et særskilt molekyle, således at den specifikke sekvens II 10 is initially present as a separate molecule so that the specific sequence I

I udgør hele nukleinsyren. Det er ikke nødvendigt, at den sekvens, der skal IYou make up the whole nucleic acid. It is not necessary that the sequence to be

I multipliceres, er til stede initielt i en ren form; den kan være en mindre fraktion af IIn multiplying, the present is initially in a pure form; it may be a smaller fraction of I

I en kompleks blanding, såsom en del af β-globingenet indeholdt i hel, human DNA, IIn a complex mixture such as a portion of the β-globin gene contained in whole human DNA, I

I eller en del af nukleinsyresekvensen hidrørende fra en bestemt mikroorganisme, II or a portion of the nucleic acid sequence derived from a particular microorganism,

I 15 hvilken organisme måske blot udgør en meget lille fraktion af en bestemt biologisk IIn which organism may simply constitute a very small fraction of a particular biological I

I prøve. Udgangsnukleinsyren kan også indeholde flere end den ønskede, IIn trial. The starting nucleic acid may also contain more than the desired I

specifikke nukleinsyresekvens, som kan være den samme eller forskellig. De Ispecific nucleic acid sequence which may be the same or different. The I

I foreliggende oligonukleotider er derfor ikke blot nyttig til frembringelse til store ITherefore, in the present oligonucleotides, it is not only useful for producing large I

mængder af en specifik nukleinsyresekvens, men også til samtidig multiplikation Iquantities of a specific nucleic acid sequence, but also for simultaneous multiplication I

I 20 af flere end én forskellig, specifik nukleinsyresekvens lokaliseret på den IIn 20 of more than one different specific nucleic acid sequence located on the I

I samme eller forskellige nukleinsyremolekyler. IIn the same or different nucleic acid molecules. IN

I Nukleinsyren eller-syrerne kan opnås fra en hvilken som helst kilde, f.eks. fra plasmider IIn the nucleic acid or acids can be obtained from any source, e.g. from plasmids I

I såsompBR322, fra klonet DNA eller RNA, eller fra naturlig DNA eller RNA fra enhvilken IIn seed compBR322, from cloned DNA or RNA, or from natural DNA or RNA from any one I

I 25 som helst kilde, inklusiv bakterier, gær, vira eller højere organismer, såsom planter IIn any source, including bacteria, yeast, viruses or higher organisms, such as plants I

I eller dyr. DNA eller RNA kan ekstraheres fra blod, vævsmateriale, såsom chorion-villi, IIn or animals. DNA or RNA can be extracted from blood, tissue material such as chorionic villi, I

I eller fra amniumceller ved en række metoder, såsom beskrevet af Maniatis et al., II or from amnium cells by a variety of methods, such as described by Maniatis et al., I

I Molecular Cloning. (1980), 280-281. IIn Molecular Cloning. (1980), 280-281. IN

I 30 Enhver specifik nukleinsyresekvens kan frembringes med oligonukleotiderne ifølge den IAny specific nucleic acid sequence can be generated with the oligonucleotides of the present invention.

I foreliggende opfindelse. Det er kun nødvendigt, at et tilstrækkeligt antal baser ved begge IIn the present invention. It is only necessary that a sufficient number of bases at both I

I ender af sekvensen er kendt i tilstrækkelige detaljer, således at der kan fremstilles to IAt the ends of the sequence are known in sufficient detail so that two I can be prepared

I oligonukleotider, som vil hybridisere til forskellige strenge af den ønskede sekvens IIn oligonucleotides which will hybridize to different strands of the desired sequence I

I og ved relative positioner langs sekvensen, således at et forlængelsesprodukt II and at relative positions along the sequence such that an extension product I

I 35 syntetiseret ud fra en primer, kan, når den er separeret fra dens template (komplement), tjene IWhen synthesized from a primer, when separated from its template (complement),

som en template for forlængelse af den anden primer til en nukleinsyre med en defineret Ias a template for extending the second primer to a nucleic acid having a defined I

I længde. Jo større kendskabet til baserne i begge ender af sekvensen er, des større kan IIn length. The greater the knowledge of the bases at both ends of the sequence, the greater you can

specificiteten for primerne for målnukleinsyresekvensen være, og des større er Ithe specificity of the primers for the target nucleic acid sequence is, and the greater is I

9 DK 175248 B1 effektiviteten af fremgangsmåden. Det vil forstås, at ordet "primer", som anvendt her, kan referere til mere end en primer, navnlig i det tilfælde, hvor der er nogen flertydighed vedrørende informationen med hensyn til den terminale sekvens (de terminale sekvenser) af det fragment, som skal multipliceres. F.eks. i det tilfælde, hvor en nukleinsyre-5 sekvens udledes fra proteinsekvensinformation, vil en samling af primene indeholdende sekvenser, som repræsenterer alle mulige codonvariationer baseret på degenereringen af den genetiske kode blive anvendt for hver streng. En primer fra denne samling vil være 100% homolog med enden af den ønskede sekvens, som skal multipliceres.9 E 175248 B1 efficiency of the method. It will be appreciated that the word "primer" as used herein may refer to more than one primer, particularly in the case where there is any ambiguity regarding the terminal sequence (s) of the fragment which must be multiplied. Eg. in the case where a nucleic acid sequence is deduced from protein sequence information, a collection of primers containing sequences representing all possible codon variations based on the degeneration of the genetic code will be used for each strand. A primer from this collection will be 100% homologous to the end of the desired sequence to be multiplied.

10 Oligonukleotidprimeme kan fremstilles under anvendelse af en hvilken som helst egnet metode, såsom f.eks. phosphotriestermetoden eller phosphodiestermetoden beskrevet ovenfor eller automatiserede udførelsesformer heraf. I én sådan automatiseret udførelsesform anvendes diethylphosphoramiditer som udgangsmaterialer og kan syntetiseres som beskrevet af Beaucage et al., Tetrahedron Letters (1981), 22: 1859-1862. En 15 fremgangsmåde til syntetisering af oligonukleotider på et modificeret, fast bæremateriale omtales i US patent nr. 4.458.066. Det er også muligt at anvende en primer, som er blevet isoleret fra en biologisk kilde (såsom en restriktionsend o n u kleasefordøjelse).The oligonucleotide primers may be prepared using any suitable method, such as e.g. the phosphotriester method or the phosphodiester method described above or automated embodiments thereof. In one such automated embodiment, diethylphosphoramidites are used as starting materials and can be synthesized as described by Beaucage et al., Tetrahedron Letters (1981), 22: 1859-1862. A method for synthesizing oligonucleotides on a modified solid support is disclosed in U.S. Patent No. 4,458,066. It is also possible to use a primer which has been isolated from a biological source (such as a restriction end o n digestive digestion).

20 Den specifikke nukleinsyresekvens frembringes ved at anvende den nukleinsyre, som indeholder denne sekvens, som en template. Hvis nukleinsyren indeholder to strenge, er det nødvendigt at separere strengene af nukleinsyren, før den kan anvendes som template, enten i et separat trin eller samtidigt med syntesen af primerforlængelsesprodukterne. Denne strenge-separation kan opnås ved en 25 hvilken som helst egnet metode, inklusiv fysiske, kemiske eller enzymatiske metoder. En fysisk fremgangsmetode til separation af strengene af nukleinsyren involverer opvarmning af nukleinsyren, indtil den er fuldstændig (>99%) denatureret.The specific nucleic acid sequence is generated by using the nucleic acid containing this sequence as a template. If the nucleic acid contains two strands, it is necessary to separate the strands of the nucleic acid before it can be used as a template, either in a separate step or simultaneously with the synthesis of the primer extension products. This strand separation can be achieved by any suitable method, including physical, chemical or enzymatic methods. A physical method of separating the strands of the nucleic acid involves heating the nucleic acid until it is completely (> 99%) denatured.

Typisk varmedenaturering kan involvere temperaturer liggende fra ca. 80 til 105*C i tidsperioder på fraca. ltil 10 minutter. Strenge-separation kan også 30 induceres af et enzym fra den klasse af enzymer, der er kendt som helicaser, eller enzymet RecA, som har helicaseaktivitet, og som i tilstedeværelse af riboATP vides at denaturere DNA. De reaktionsbetingelser, som er egnede til separation af nukleinsyrestrengene med helicaser, er beskrevet af Kuhn Haffmann-Berling, CSH-Ouantitative Bioloav. 42: 63 (1978) og metoder til anvendelse af RecA er opsummeret i 35 C. Radding, Ann. Rev. Genetics.. 16: 405-37 (1982).Typical heat denaturation may involve temperatures ranging from ca. 80 to 105 ° C for periods of time on fraca. for up to 10 minutes. String separation can also be induced by an enzyme from the class of enzymes known as helicases, or the enzyme RecA, which has helicase activity and is known to denature DNA in the presence of riboATP. The reaction conditions suitable for separating the nucleic acid strands by helicases are described by Kuhn Haffmann-Berling, CSH-Ouantitative Bioloav. 42: 63 (1978) and methods for using RecA are summarized in 35 C. Radding, Ann. Rev. Genetics. 16: 405-37 (1982).

Hvis den oprindelige nukleinsyre, der indeholder den sekvens, der skal multipliceres, er enkeltstrenget, syntetiseres dens komplement ved at tilsætte enIf the original nucleic acid containing the sequence to be multiplied is single-stranded, its complement is synthesized by adding a

I 10 DK 175248 B1 II 10 DK 175248 B1 I

I eller flere oligonukleotidprimerne hertil. Hvis en hensigtsmæssig enkelt-primer IIn or more oligonucleotide primers thereto. If an appropriate single primer I

tilsættes, syntetiseres et primerforlængelsesprodukt i nærværelse af primeren, en Iis added, a primer extension product is synthesized in the presence of the primer, an I

I inducer eller katalysator for syntesen og de nedenfor beskrevne 4 nukleotider. IIn inducer or catalyst for the synthesis and the 4 nucleotides described below. IN

I Produktet vil være delvis komplementært til den enkeltstrengede nukleinsyre og vil IThe product will be partially complementary to the single-stranded nucleic acid and will

I 5 hybridisere med nukleinsyrestrengen til dannelse af en duplex af ulige lange II hybridize with the nucleic acid strand to form a duplex of odd long I

I strenge, som derefter kan separeres i enkeltstrenge, som beskrevet ovenfor til IIn strings which can then be separated into single strings, as described above to I

I frembringelse af to enkelte, separerede komplementære strenge. Alternativt kan to IIn generating two single, complementary strings separated. Alternatively, two I

hensigtsmæssige primere tilsættes til den enkeltstrengede nukleinsyre, og reak- Iappropriate primers are added to the single-stranded nucleic acid and reacted

I tionen kan udføres. IThe tion can be performed. IN

I 10 II 10 I

I Hvis den oprindelige nukleinsyre udgør den sekvens, der skal multipliceres, vil IIf the original nucleic acid is the sequence to be multiplied, you will

I det primerforlængelsesprodukt (de primerforlængelsesprodukter), som produceres, IIn the primer extension product (s) produced, I

I være fuldstændig komplementære til strengene af den oprindelige nukleinsyre og IYou are completely complementary to the strands of the original nucleic acid and I

I vil hybridisere hermed til dannelse af en duplex af strenge med lige stor længde, som IYou will hybridize herewith to form a duplex of strings of equal length as you

I 15 kan adskilles til enkeltstrengede molekyler. IIn 15 can be separated into single-stranded molecules. IN

I Nar de komplementære strenge af nukleinsyren eller -syrerne er separeret - er strengene IWhen the complementary strands of the nucleic acid or acids are separated, the strands are I

I hvad enten nukleinsyren oprindelig var dobbeltstrenget eller enkeltstrenget - parate til at IIn either the nucleic acid was originally double stranded or single stranded - ready to

I blive anvendt som en template for syntesen af yderligere nukleinsyrestrenge. Denne IYou will be used as a template for the synthesis of additional nucleic acid strands. This one

I 20 syntese kan udføres under anvendelse af en hvilken som helst egnet metode. Generelt set IIn synthesis can be carried out using any suitable method. Generally speaking, I

I foregår det i en puffret vandig opløsning, fortrinsvis ved et pH pi 7-9, mest fortrinsvis ca. IIt takes place in a buffered aqueous solution, preferably at a pH of 7-9, most preferably ca. IN

I 8. Der tilsættes fortrinsvis et molært overskud (for klonet nukleinsyre sædvanligvis ca. IPreferably, a molar excess is added (for cloned nucleic acid usually about 1

I 1000:1 primer: template, og for genomisk nukleinsyre sædvanligvis ca. 106:1 primer: IIn 1000: 1 primer: template, and for genomic nucleic acid usually approx. 106: 1 primer: I

I template) af de to oligonukleotidprimere til pufferen indeholdende de separerede IIn template) of the two oligonucleotide primers for the buffer containing the separated I

I 25 templatestrenge. Det skal imidlertid forstås, at mængden af komplementær streng måske IIn 25 template strings. However, it should be understood that the amount of complementary strand may be I

ikke er kendt, hvis den foreliggende fremgangsmåde anvendes til diagnostiske formål, Iis not known if the present method is used for diagnostic purposes, I

således at mængden af primer i forhold til mængden af komplementær streng ikke kan Iso that the amount of primer relative to the amount of complementary strand cannot

fastlægges med sikkerhed. Som en praktisk forholdsregel vil mængden af tilsat primer Idetermined with certainty. As a practical precaution, the amount of primer I added

imidlertid almindeligvis være i molært overskud i forhold til mængden af komplementær Ihowever, generally be in molar excess relative to the amount of complementary I

30 streng (template), når den sekvens, der skal multipliceres, er indeholdt i en blanding af I30 template when the sequence to be multiplied is contained in a mixture of I

komplicerede, langkædede nukieinsyrestrenge. Der foretrækkes et stort molært overskud Icomplicated, long-chain nucleic acid strands. A large molar excess I is preferred

for at forbedre effektiviteten af fremgangsmåden. Ito improve the efficiency of the method. IN

I Deoxyribonukleosidtriphosphaterne dATP, dCTP, dGTP og TTP tilsættes også til IIn the Deoxyribonucleoside triphosphates dATP, dCTP, dGTP and TTP are also added to I

I 35 synteseblandingen i hensigtsmæssige mængder, og den fremkomne opløsning opvarmes IIn the synthesis mixture in appropriate amounts and the resulting solution is heated

I til ca. 90-100°C i fra ca. 1 til 10 minutter, fortrinsvis fra 1 til 4 minutter. Efter denne II to approx. 90-100 ° C for approx. 1 to 10 minutes, preferably 1 to 4 minutes. After this I

opvarmningsperiode får opløsningen lov at afkøle til stuetemperatur, hvilket er at Iheating period, the solution is allowed to cool to room temperature, which is to I

I foretrække af hensyn til primerhybridisering. Til den afkølede blanding tilsættes et egnet IPreferably for primer hybridization. To the cooled mixture is added a suitable I

11 DK 175248 B1 middel til induktion eller katatysering af primerforlængelsesreaktionen (her kaldet induceringsmiddel), og reaktionen får lov til at forløbe under betingelser, som er kendte inden for fagområdet. Denne syntesereaktion kan finde sted ved fra stuetemperatur op til en temperatur, over hvilken induceringsmidlet ikke længere fungerer effektivt. Hvis DNA-5 polymerasen således f.eks. anvendes som induceringsmiddel, vil temperaturen almindeligvis ikke være større end ca. 40eC. Det er mest hensigtsmæssigt at reaktionen finder sted ved stuetemperatur.B1 agent for inducing or catalyzing the primer extension reaction (herein called inducing agent), and the reaction is allowed to proceed under conditions known in the art. This synthesis reaction can take place at from room temperature up to a temperature above which the inducing agent no longer functions effectively. Thus, if the DNA polymerase, e.g. When used as an inducing agent, the temperature will generally not be greater than ca. 40eC. It is most convenient for the reaction to take place at room temperature.

Induceringsmidlet kan være en hvilken som helst forbindelse eller et hvilket som helst 10 system, som vil fungere til udførelse af syntesen af primerforlængelsesprodukter, inklusiv enzymer. Egnede enzymer til dette formål inkluderer f.eks. E.coli DNA-polymerase I, Klenow-fragment af E.coli DNA-polymerase I, T4-DNA-polymerase eller andre tilgængelige DNA-polymeraser, revers transkriptase og andre enzymer, inklusiv varmestabile enzymer, som vil lette kombinationen af nukleotiderne på den rette måde til dannelse af 15 de primerforlængelsesprodukter, som er komplementære ti I hver nukleinsyrestreng.The inducing agent may be any compound or system which will function to perform the synthesis of primer extension products, including enzymes. Suitable enzymes for this purpose include e.g. E. coli DNA polymerase I, Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I, T4 DNA polymerase or other available DNA polymerases, reverse transcriptase and other enzymes, including heat-stable enzymes, which will facilitate the combination of the nucleotides on the appropriate way to form the primer extension products which are complementary to each nucleic acid strand.

Syntesen vil generelt blive initieret ved 3'-enden af hver primer og forløbe i 5’-retningen langs templatestrengen, indtil syntesen stopper, under frembringelse af molekyler med forskellige længder. Der kan imidlertid væreinduceringsmidler, som initierer syntese ved 5'-enden, og syntesen forløber i den anden retning under anvendelse af den samme proces 20 som beskrevet ovenfor.The synthesis will generally be initiated at the 3 'end of each primer and proceed in the 5' direction along the template strand until the synthesis stops, producing molecules of different lengths. However, there may be inducers which initiate synthesis at the 5 'end and the synthesis proceeds in the other direction using the same process 20 as described above.

Den nyligt syntetiserede streng og dens komplementære nukleinsyrestreng danner et dobbeltstrenget molekyle, som anvendes i de efterfølgende trin i fremgangsmåden. I det næste trin separeres strengene fra det dobbeltstrengede molekyle under anvendelse af en hvilken 25 som helst af de ovenfor beskrevne metoder til frembringelse af enkeltstrengede molekyler.The newly synthesized strand and its complementary nucleic acid strand form a double stranded molecule which is used in the subsequent steps of the process. In the next step, the strands are separated from the double-stranded molecule using any of the methods described above to produce single-stranded molecules.

Ny nukleinsyre syntetiseres på de enkeltstrengede molekyler. Yderligere induceringsmiddel, nukleotider og primere kan om nødvendigt tilsættes for at processen fortsætter under de ovenfor beskrevne betingelser. Syntesen vil igen blive initieret ved 30 en ende af oligonukleotidprimerne og vil forløbe langs de enkelte strenge af templaten til frembringelse af yderligere nukleinsyre. Efter dette trin vil halvdelen af forlængelsesproduktet bestå af den specifikke nukleinsyresekvens afgrænset af de to primere.New nucleic acid is synthesized on the single-stranded molecules. Additional inducers, nucleotides and primers may be added if necessary to continue the process under the conditions described above. The synthesis will again be initiated at one end of the oligonucleotide primers and will proceed along the individual strands of the template to generate additional nucleic acid. After this step, half of the extension product will consist of the specific nucleic acid sequence bounded by the two primers.

Trinnene med strengeseparation og forlængelsesproduktsyntese kan gentages så ofte, som 35 der er behov herfor til frembringelse af den ønskede mængde af den specifikke nukleinsyresekvens. Som det vil blive beskevet i yderligere detaljer nedenfor, vil mængden af den specifikke nukleinsyresekvens, der produceres, akkumulere på eksponentiel måde.The steps of strand separation and extension product synthesis can be repeated as often as necessary to produce the desired amount of the specific nucleic acid sequence. As will be discussed in further detail below, the amount of the specific nucleic acid sequence produced will accumulate exponentially.

I 12 DK 175248 B1 II 12 DK 175248 B1 I

I Når det ønskes at frembringe mere end én specifik nukleinsyresekvens ud fra den første II When it is desired to generate more than one specific nucleic acid sequence from the first I

I nukleinsyre eller en blanding af nukleinsyrer, anvendes det hensigtsmæssige antal af IIn nucleic acid or a mixture of nucleic acids, the appropriate number of I is used

I forskellige oligonukleotidprimere. Hvis der f.eks. skal fremstilles to forskellige, IIn various oligonucleotide primers. For example, if must be made two different, I

I 5 specifikke nukleinsyresekvenser, anvendes 4 primere. To af primerne er specifikke IIn 5 specific nucleic acid sequences, 4 primers are used. Two of the primers are specific

I for en af de specifikke nukleinsyresekvenser og de to andre primere er specifikke for den II for one of the specific nucleic acid sequences and the other two primers are specific for that I

I anden specifikke nukleinsyresekvens. På denne måde kan hver af de to forskelige IIn other specific nucleic acid sequence. In this way, each of the two different I

I specifikke sekvenser fremstilles eksponentielt ved den foreliggende fremgangsmåde. IIn specific sequences, exponentially is prepared by the present method. IN

10 Oligonukleotiderne ifølge den foreliggende opfindelse kan anvendes i en eksponentiel IThe oligonucleotides of the present invention can be used in an exponential I

I multiplikationsfremgangsmåde, som udføres på en trinvis måde, hvor der efter hvert IIn multiplication method, which is carried out in a stepwise manner, where after each I

trin tilsættes nye reagenser, eller hvor alle reagenser samtidig tilsættes i Inew reagents are added or all reagents are added simultaneously in I

begyndelsestrinnet eller delvis trinvis og delvis samtidig, hvor frisk reagens Ithe initial stage or partially incrementally and partially simultaneously, where fresh reagent I

I tilsættes efter et givet antal trin. Hvis man til strengeseparation anvender en IYou are added after a given number of steps. If you use string I for string separation

I 15 metode, såsom varme, som vil inaktivere det inducerende middel, hvilket er IIn a method such as heat which will inactivate the inducing agent, which is I

I tilfældet med varmelabilt enzym, er det nødvendigt at supplere op med det IIn the case of heat-labile enzyme, it is necessary to supplement it

I inducerende middel efter hver strengeseparationstrin. Når der til strenge- IIn inducing agent after each strand separation step. When there to strings- I

I separationstrinnet anvendes enzymatiske midler, kan den samtidige metode IIn the separation step, enzymatic agents are used, the simultaneous method I

I anvendes. I den samtidige procedure kan reaktionsblandingen ud over IYou are used. In the simultaneous procedure, the reaction mixture may be in addition to I

I 20 nukleinsyrestrengen (-strengene) indeholde den ønskede sekvens, strenge- IIn the nucleic acid strand (s) contain the desired sequence, strand I

I separationsenzymet (f.eks. helicase), en egnet energikilde for strengeseparations- IIn the separation enzyme (eg helicase), a suitable energy source for strand separation I

enzymet såsom rATP, de 4 nukleotider, oligonukleotidprimerne i molært overskud Ithe enzyme such as rATP, the 4 nucleotides, the oligonucleotide primers in molar excess I

I og det inducerende middel, f.eks. Klenow-fragment fra E.coli DNA polymerase I. II and the inducing agent, e.g. Klenow fragment of E.coli DNA polymerase I. I

Hvis varme anvendes til denaturering i en samtidig proces, kan et varmestabilt IIf heat is used for denaturation in a simultaneous process, a heat-stable I

I 25 induceringsmiddel, såsom en termostabil polymerase, anvendes, hvilken IIn an inducing agent such as a thermostable polymerase, which I

polymerase vil fungere ved en hævet temperatur, fortrinsvis 65-90*C afhængig af Ipolymerase will function at an elevated temperature, preferably 65-90 ° C depending on I

I induceringsmidlet, ved hvilken temperatur nukleinsyren vil bestå af enkelte og IIn the inducing agent at which temperature the nucleic acid will consist of individual and I

I dobbelte strenge i ligevægt. Til mindre længder af nukleinsyre kan lavere IIn double strings in equilibrium. For smaller lengths of nucleic acid, lower I

I temperaturer på ca. 50°C anvendes. Den øvre temperatur vil afhænge af den IAt temperatures of approx. 50 ° C is used. The upper temperature will depend on the temperature

I 30 temperatur, ved hvilken enzymet vil nedbrydes eller den temperatur, ved hvilket IAt the temperature at which the enzyme will decompose or the temperature at which I

et utilstrækkeligt niveau af primerhybridisering vil finde sted. Et sådant Ian insufficient level of primer hybridization will occur. Such an I

I varmestabilt enzym beskrives i f.eks. A.S. Kaledin et al., Biokhimiva. 45, 644-651 IIn heat stable enzyme is described in e.g. A.S. Kaledin et al., Biokhimiva. 45, 644-651 I

I (1980). Hvert trin i processen vil ske sekventielt på trods af, at alle reagenserne er IIn (1980). Each step in the process will occur sequentially despite all the reagents being in you

I til stede i begyndelsen. Yderligere materiale kan tilsættes efter behov. Efter at IYou present in the beginning. Additional material can be added as needed. After you

I 35 der er gået en passende tid til frembringelse af den ønskede mængde af den IA suitable time has elapsed to produce the desired amount of the I

I specifikke nukleinsyresekvens, kan reaktionen stoppes ved at inaktivere IIn specific nucleic acid sequence, the reaction can be stopped by inactivating I

I enzymerne på kendt måde eller separere komponenterne i reaktionen. IIn the enzymes in known manner or separate the components of the reaction. IN

13 DK 175248 B113 DK 175248 B1

En fremgangsmåde, der anvender oligonukleotiderne ifølge den foreliggende opfindelse, kan udføres kontinuerligt. I en udførelsesform for en automatiseret fremgangsmåde kan reaktionen foregå i cykler gennem et denatureringsområde, et reagenstilsætningsområde og et reaktionsområde. I en anden udførelsesform kan 5 det enzym, der anvendes til syntese af primerforlængelsesprodukterne, immobiliseres på en søjle.A method using the oligonucleotides of the present invention can be performed continuously. In one embodiment of an automated process, the reaction can take place in cycles through a denaturation region, a reagent addition region, and a reaction region. In another embodiment, the enzyme used for the synthesis of the primer extension products can be immobilized on a column.

De andre omsætningskomponenter kan ved hjælpaf en pumpe cirkuleres kontinuerligt gennem søjlen og en opvarmningsspiral i serie, således at de producerede nukleinsyrer 10 gentagne gange kan denatureres uden at inaktivere enzymet.The other reaction components can be circulated continuously through the column through a column and a heating coil in series, so that the produced nucleic acids 10 can be repeatedly denatured without inactivating the enzyme.

En fremgangsmåde, der anvender oligonukleotiderne ifølge den foreliggende opfindelse, vises i diagram nedenfor, hvor dobbeltstrenget DNA, som indeholder den ønskede sekvens [S] bestående af komplementære strenge [S+] og [S'], anvendes som 15 nukleinsyren. Under den første og hver efterfølgende reaktionscyklus vil forlængelse af hver oligonukleotidprimer på den oprindelige template producere et nyt ssDNA-molekyleprodukt med ikke-defineret længde, som terminerer med kun en af primerne. Disse produkter, der herefter vil blive omtalt som "lange produkter", vil akkumulere på liniær måde; dvs. at den mængde, der er til stede efter ethvert antal cyklusser, vil være 20 proportional med antallet af cyklusser.A method using the oligonucleotides of the present invention is shown in diagram below, where double-stranded DNA containing the desired sequence [S] consisting of complementary strands [S +] and [S '] is used as the nucleic acid. During the first and each subsequent reaction cycle, elongation of each oligonucleotide primer on the original template will produce a new undefined length ssDNA molecule product that terminates with only one of the primers. These products, hereafter referred to as "long products", will accumulate in a linear fashion; i.e. that the amount present after any number of cycles will be 20 proportional to the number of cycles.

De således frembragte lange produkter vil fungere som templater for den ene eller den anden af oligonukleotidprimeme under efterfølgende cyklusser og vil frembringe molekyler med den ønskede sekvens [S+] eller [S']. Disse molekyler vil også fungere som templater for den ene 25 eller den anden oligonukleotidprimer under frembringelse af yderligere [S+] og [S'], og således kanen kædereaktion gennemføres, som vil resultere i akkumuleringen af [S] med en eksponentiel hastighed i forhold til antallet af cyklusser.The long products thus produced will act as templates for one or the other of the oligonucleotide primers during subsequent cycles and will produce molecules of the desired sequence [S +] or [S ']. These molecules will also act as templates for one or the other oligonucleotide primers to generate additional [S +] and [S '], thus conducting a chain reaction which will result in the accumulation of [S] at an exponential rate relative to the number of cycles.

Andre biprodukter frembragt ved oligonukleotidhybridiseringer end de, der ønsket, er 30 ikke selv-katalytiske (undtagen i sjældne tilfælde) og akkumulerer således med en liniær hastighed.By-products produced by oligonucleotide hybridizations other than those desired are 30 non-catalytic (except in rare cases) and thus accumulate at a linear rate.

Den specifikke sekvens, der skal multipliceres, [S], kan afbildes i diagram som følger: 35 [Sf] 5’ AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCC 3’ [S] 3 ΎΤΤΤΤΤΤΤΤΤΥΥ YYYY YY YY GGGGGGGGGG51The specific sequence to be multiplied, [S], can be plotted in diagram as follows: 35 [Sf] 5 'AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCC 3' [S] 3 ΎΤΤΤΤΤΤΤΤΤΥΥ YYYY YY YY GGGGGGGGGG51

De egnede oligonukleotidprimere ville være:The suitable oligonucleotide primers would be:

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

1414

I Primer 1: GGGGGGGGGG IIn Primer 1: GGGGGGGGGG I

| Primer 2: AAAAAAAAAA I| Primer 2: AAAAAAAAAA I

I således at hvis DNA indeholdende [S] IIn such that if DNA containing [S] I

Is IIs I

I ... zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz ... II ... zzzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzzzz ... I

I ... ZZZZZZ2ZZZZZZZZZI 11 I I I I 111 YYYYYVYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz... II ... ZZZZZZ2ZZZZZZZZZI 11 I I I I 111 YYYYYVYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz ... I

I separeres i enkeltstrenge, og enkeltstrengene hybridiseres med primerne 1 og 2, kan II are separated into single strands and the single strands hybridized with primers 1 and 2, I can

I 10 følgende forlængelsesreaktioner katalyseres af DNA-polymerase i nærværelse af de fire IIn the following elongation reactions, DNA polymerase is catalyzed in the presence of the four I

I deoxyribonukleosidtriphosphater: IIn deoxyribonucleoside triphosphates: I

I 3' 5' II 3 '5' I

I forlængelse <------------------------------------G03QQGQQQG primer 1 IBy extension <------------------------------------ G03QQGQQQG primer 1 I

I 15 II 15 I

I .... zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... II .... zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzzzz .... I

I oprindelig template-streng+ IIn original template string + I

I oprindelig template-streng' IIn original template string 'I

I 20 ....ZZZZZZZZZZZZZZZZl I I I I I I I I IVYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz.... II 20 .... ZZZZZZZZZZZZZZZZl I I I I I I I I IVYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz .... I

I primer 2' AAAAAAAAAA....................................> forlængelse IIn primer 2 'AAAAAAAAAA ....................................> extension I

I 5 3 II 5 3 I

25 Ved denaturering af de to dannede duplexer er produkterne: I25 When denaturing the two duplexes formed, the products are: I

I 3’ 5' II 3 '5' I

I ....zzzzzzzzzzzzzzzzi I ΓΙ Ι I l ΠI mYYYYYYYGGGGGGGGGG II .... zzzzzzzzzzzzzzzzzzi I ΓΙ Ι I l ΠI mYYYYYYYGGGGGGGGGG I

nylig syntetiseret langt produkt 1 Irecently synthesized long product 1 I

I 30 II 30 I

I II I

I .... zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... II .... zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzzzz .... I

oprindelig templatestreng+ I 1original template string + I 1

35 3’ I3 'I

I ....zzzzzzzzzzzzzzzzi 11111 π i ifYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz.... II .... zzzzzzzzzzzzzzzzizi 11111 π i ifYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz .... I

oprindelig templatestreng' Ioriginal template string 'I

15 DK 175248 B1 5’ 3' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... nylig syntetiseret langt produkt 2 5 Hvis disse 4 strenge får lov at rehybridisere med primere 1 og 2 i den næste cyklus, vil induceringsmidlet katalysere følgende reaktioner:15 DK 175248 B1 5 '3' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz .... recently synthesized long product 2 5 If these 4 strands are allowed to rehybridize with primers 1 and 2 of the next cycle, the inducing agent will catalyze the following reactions:

Primer 2 5' AAAAAAAAAA----------------------> forlænges her 10 3 ‘.. .zzzzzzzzzzzzzzzzTTTTTTTTTTYYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5’ nyligt syntetiseret langt produkt 1 forlængelse <-------------------------GGGGGGGGGG 5’ primer 1 oprindelig templatestreng*Primer 2 5 'AAAAAAAAAA ----------------------> extended here 10 3' ... .zzzzzzzzzzzzzzzzTTTTTTTTTTYYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5 'newly synthesized long product 1 extension <---- --------------------- GGGGGGGGGG 5 'primer 1 original template string *

Primer 2 5’ AAAAAAAAAA....................> forlænges 20 3’...zzzzzzzzzzzzzzzzI ΓΓΤΊΊ I I 11 YYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz.... 5’ oprindelig templatestreng" forlængelse her <.......................GGGGGGGGGG 5’ primer 1 25 5' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... 31 nyligt syntetiseret langt produkt 2Primer 2 5 'AAAAAAAAAA ....................> extended 20 3' ... zzzzzzzzzzzzzzzzI ΓΓΤΊΊ II 11 YYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz .... 5 'original template string "extension here < ....................... GGGGGGGGGG 5 'primer 1 25 5' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzzzz .... 31 newly synthesized long product 2

Hvis strengene af ovennævnte fire duplexer separeres, findes følgende strenge: 30 5’AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCC 3’ nyligt syntetiseret [S+] 3' ....zzzzzzzzzzzzzzzzI I I I II I I I IyYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5' første-cyklus-syntetiseret langt produkt 1 35 3’ ....zzzzzzzzzzzzzzzz ΓΠ I I I I I I I YYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5' nyligt syntetiseret langt produkt 1If the strands of the above four duplexes are separated, the following strings are found: 30 5'AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCC 3 'newly synthesized [S +] 3' .... zzzzzzzzzzzzzzzzzzI III II III IyYYYYYYYYYGGGGGGGGGGG 5 'first-synthesized .zzzzzzzzzzzzzzzzzz ΓΠ IIIIIII YYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5 'newly synthesized long product 1

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

16 I16 I

I 5' —zzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz—3' II 5 '—zzzzzzzzzzzzzzzzzzAAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzzzz — 3' I

I oprindelig templatestreng* IIn original template string * I

I 5' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... 3’ II 5 'AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz .... 3' I

I 5 nyligt syntetiseret langt produkt 2 IIn 5 newly synthesized long product 2 I

3'....ζζζζζζζζζζζζζζζζΊ I I I I I 1111 YYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz.... 5’ I3 '.... ζζζζζζζζζζζζζζζζΊ I I I I I 1111 YYYYYYYYYYGGGGGGGGGGzzzzzzzzzzzzzzzz .... 5' I

I oprindelig templatestreng' IIn original template string 'I

I 10 3'I I I ITTTI'I IYYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5’ II 10 3'I I I ITTTI'I IYYYYYYYYYYGGGGGGGGGG 5 'I

I nyligt syntetiseret [S'] IIn newly synthesized [S '] I

I 5' AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz.... 3' II 5 'AAAAAAAAAAXXXXXXXXXXCCCCCCCCCCzzzzzzzzzzzzzzzz .... 3' I

første-cyklus-syntetiseret langt produkt 2 Ifirst-cycle synthesized long product 2 I

I 15 II 15 I

Det fremgår, at hver streng, som terminerer med oligonukleotidsekvensen af en primer og den IIt appears that each strand terminating with the oligonucleotide sequence of a primer and the

I komplementære sekvens af den anden, er den specifikke nukleinsyresekvens [S], som det et IIn the complementary sequence of the other, the specific nucleic acid sequence [S], as

I ønsket at fremstille. IYou wanted to make. IN

I 20 Trinnene i denne fremgangsmåde kan gentages uendeligt, idet de kun er begrænset af II The steps of this process can be repeated infinitely, being limited only by I

I mængden af primere 1 og 2, induceringsmiddel og tilstedeværende nukleotider. IIn the amount of primers 1 and 2, inducing agent and nucleotides present. IN

I Mængden af oprindelig nukleinsyre forbliver konstant i hele processen, fordi det ikke IThe amount of original nucleic acid remains constant throughout the process because it does not

I bliver replikeret. Mængden af lange produkter forøges liniær, fordi de kun produceres ud IYou get replicated. The quantity of long products increases linearly because they are only produced in I

fra den oprindelige nukleinsyre. Mængden af specifik sekvens forøges eksponentielt. Ifrom the original nucleic acid. The amount of specific sequence increases exponentially. IN

I 25 Således vil den specifikke sekvens blive den dominerende form. Dette illustreres i den IThus, the specific sequence will become the dominant form. This is illustrated in the I

efterfølgende tabel, som angiver de relative mængder af de former, der teoretisk er til stede Ifollowing table, which gives the relative quantities of the forms theoretically present I

I efter n cyklusser, under antagelse af 100% effektivitet i hver cyklus.: II after n cycles, assuming 100% efficiency in each cycle:

17 DK 175248 B117 DK 175248 B1

Antal dobbeltstreng efter 0 til n cyklusserNumber of double strings after 0 to n cycles

Cvklus antal Template Lange produkter Specifik sekvens [S] 5 0 1 - 111 0 2 12 1 3 13 4 5 15 26 10 10 1 10 1013 15 1 15 32.752 20 1 20 1.048.555 η 1 n (2n-n-l) 15 Hvis der anvendes en enkeltstrenget nukleinsyre som template dannes der kun 1 langt produkt pr. cyklus.Cvc Number of Template Long Products Specific Sequence [S] 5 0 1 - 111 0 2 12 1 3 13 4 5 15 26 10 10 1 10 1013 15 1 15 32,752 20 1 20 1,048,555 η 1 n (2n-nl) 15 If using a single-stranded nucleic acid as a template, only 1 long product per cycle.

Oligonukleotideme (primere) i den foreliggende opfindelse kan anvendes til at klone en speciel nukleinsyresekvens til indsættelse i en egnet ekspressionsvektor. Vektoren kan derefter 20 anvendes til at transformere en egnet værtsorganisme, saledes at den producerer genproduktet af sekvensen ved standardmetoder inden for rekombinant DNA teknologi.The oligonucleotides (primers) of the present invention can be used to clone a particular nucleic acid sequence for insertion into a suitable expression vector. The vector can then be used to transform a suitable host organism to produce the gene product of the sequence by standard methods of recombinant DNA technology.

Ydermere kan oligonukleotideme anvendestil in vitro mutagenisering. Oligodeoxyribonukleotidprimerne behøver ikke at være nøjagtig komplementære til den 25 DNA-sekvens, som skal multipliceres. Det er kun nødvendigt, at den er i stand til at hybridisere til sekvensen på tilstrækkelig måde til at blive forlænget af polyméraseenzymet eller hvilket andet induceringsmiddel, der nu anvendes.Furthermore, the oligonucleotides can be used for in vitro mutagenization. The oligodeoxyribonucleotide primers need not be exactly complementary to the 25 DNA sequence to be multiplied. It is only necessary that it be capable of hybridizing to the sequence sufficiently to be elongated by the polymerase enzyme or other inducing agent now used.

Produktet fra en polymerasekædereaktion, hvor de primere, der anvendes, ikke er nøjagtig komplementære til den oprindelige template, vil indeholde sekvensen af 30 primeren snarere end af templaten, hvorved der indføres en in vitro mutation. IThe product of a polymerase chain reaction in which the primers used are not exactly complementary to the original template will contain the sequence of the primer rather than of the template, thereby introducing an in vitro mutation. IN

yderligere cyklusser vil denne mutation blive multipliceret med en uformindsket effektivitet, fordi der ikke kræves yderligere fejlparredé primeringer. Den således frembragte mutant kan derefter indsættes i en egnet vektor ved hjælp af molekylærbiologiske standardmetoder og kan give mutantegenskaber på denne 35 vektor, således som potentialet til frembringelse af et ændret protein.For further cycles, this mutation will be multiplied by unimpaired efficiency because no additional mismatch primings are required. The mutant thus produced can then be inserted into a suitable vector by standard molecular biological methods and can confer mutant properties on this vector, such as the potential for producing an altered protein.

Fremgangsmåden til fremstilling af en ændret DNA-sekvens, som ovenfor beskrevet, kan gentages på det ændrede DNA under anvendelse af forskellige primere, således I 18 DK 175248 B1The method of producing an altered DNA sequence, as described above, can be repeated on the altered DNA using different primers, thus I

at der induceres yderligere sekvensændringer. På denne måde kan der gradvis Ithat further sequence changes are induced. In this way, gradually you can

H frembringes en serie af muterede sekvenser, hvor hver tilføjelse i serierne kun IH is generated a series of mutated sequences, with each addition in the series only I

vil adskille sig fra den sidste i mindre grad, men fra den oprindelige DNA- Iwill differ from the latter to a lesser extent, but from the original DNA

kildesekvens i stigende grad. På denne måde kan man i sidste ende foretage Isource sequence increasingly. In this way, you can ultimately do it

5 ændringer, som ikke var hensigtsmæssige i et enkelt trin, på grund af, at en I5 changes which were not appropriate in a single step due to the fact that I

meget alvorlig fejlparrende primer ikke kan fungere. Ivery severe mismatch primer cannot work. IN

Ydermere kan en af oligonukleotiderne i den foreliggende opfindelse, som en del af dens IFurthermore, one of the oligonucleotides of the present invention, as part of its I

sekvens indeholde en ikke-komplementær sekvens, forudsat at tilstrækkelige mængder Isequence contain a non-complementary sequence, provided that sufficient quantities I

10 af primeren indeholder en sekvens, som er komplementær til den streng, der I10 of the primer contains a sequence that is complementary to the strand I

skal multipliceres. Imust be multiplied. IN

Efter at forlængelsesprimeren er tilsat foretages tilstrækkeligt mange cyklusser til at IAfter the extension primer is added, sufficient cycles are made to

opnå den ønskede mængde af den nye template, som indeholder den ikke- Iobtain the desired amount of the new template containing the non-I

15 komplementære nukleotidindføjelse. Dette tillader produktionen af store mængder af I15 complementary nucleotide insertion. This allows the production of large quantities of I

kombinerede fragmenter på forholdsvis kort tid (f.eks. 2 timer eller mindre) under Icombined fragments in a relatively short time (e.g., 2 hours or less) under I

I anvendelse af en simpel teknik. IIn applying a simple technique. IN

I De heri beskrevne oligonukleotider kan også anvendes til at gøre det muligt at påvise IThe oligonucleotides described herein may also be used to enable detection of I

20 og/eller karakterisere specifikke nukleinsyresekvenser forbundet med infektiøse I20 and / or characterize specific nucleic acid sequences associated with infectious I

sygdomme, genetiske sygdomme eller cellulære sygdomme, såsom cancer. Multiplikation Idiseases, genetic or cellular diseases such as cancer. Multiplication I

I er nyttig, når mængden af nukleinsyre, som er tilgængelig for analyse, er meget lille, IYou are useful when the amount of nucleic acid available for analysis is very small

såsom f.eks. ved prænatal diagnose af seglcelleanæmi under anvendelse af DNA Isuch as e.g. in prenatal diagnosis of sickle cell anemia using DNA I

I opnået fra føtale celler. Multiplikation er navnlig nyttig, hvis en sådan analyse IIn obtained from fetal cells. Multiplication is particularly useful if such an analysis

25 skal foretages på en lille prøve under anvendelse af ikke-radioaktive I25 should be performed on a small sample using non-radioactive I

detekteringsmetoder, som kan være iboende ufølsomme, eller hvor radioaktive Idetection methods which may be intrinsically insensitive or radioactive

metoder anvendes, men hvor hurtig påvisning er ønskelig. Imethods are used but how fast detection is desirable. IN

I relation tii den foreliggende opfindelse kan genetiske sygdomme inkludere IIn relation to the present invention, genetic diseases may include I

30 specifikke deletioner og/eller mutationer i det genomiske DNA fra en hvilken som I30 specific deletions and / or mutations in the genomic DNA of any one I

helst organisme, såsom f.eks. en person, der lider af seglcelleanæmi, cystiskpreferably organism, such as e.g. a person suffering from sickle cell anemia, cystic

fibrose, a-thalassæmi, β-thalassæmi og lignende. Seglcelleanæmi kan let påvises ved Ifibrosis, α-thalassemia, β-thalassemia and the like. Sickle cell anemia can easily be detected by I

hjælp af oligomerrestriktionsanalyse eller en RFLP-lignende analyse efterfulgt af I multiplikation af den hensigtsmæssige DNA-sekvens ved hjælp af den foreliggende 35 fremgangsmåde. α-Thalassæmi kan påvises ved fraværet af en sekvens, og β-thalassæmi I kan påvises ved tilstedeværelsen af et polymorft restriktionssted tæt knyttet til en mutation, som fremkalder sygdommen.by oligomer restriction analysis or an RFLP-like assay followed by multiplying the appropriate DNA sequence by the present method. α-Thalassemia can be detected in the absence of a sequence, and β-Thalassemia I can be detected in the presence of a polymorphic restriction site closely linked to a mutation that causes the disease.

19 DK 175248 B119 DK 175248 B1

Alle disse genetiske sygdomme kan påvises ved multiplikation af den hensigtsmæssige sekvens og analyse af den ved hjælp af Southern blot teknik uden brug af radioaktive prober. Ved en sidan fremgangsmåde multipliceres f.eks. en lille prøve af DNA fra f.eks. amnionvæske indeholdende et meget lavt niveau af den ønskede 5 sekvens, skæres med et restriktionsenzym og analyseres ved hjælp af en Southern blotting teknik. Anvendelsen af ikke-radioaktive prober gøres lettere ved hjælp af det høje niveau af det multiplicerede signal.All of these genetic diseases can be detected by multiplying the appropriate sequence and analyzing it by Southern blot technique without the use of radioactive probes. In a side approach, e.g. a small sample of DNA from e.g. amniotic fluid containing a very low level of the desired sequence is cut with a restriction enzyme and analyzed by a Southern blotting technique. The use of non-radioactive probes is facilitated by the high level of the multiplied signal.

I en anden udførelsesform kan en lille prøve af DNA multipliceres til et egnet 10 niveau, og derefter kan der udføres en yderligere cyklus af forlængelsesreaktioner, hvor nukleotidderivater, som let kan påvises (såsom 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11P-mærket eller biotinmærket nukleosidtriphosphat) inkorporeres direkte i det endelige DNA-produkt, som kan analyseres ved restriktionsanalyse og elektroforetisk separation eller ved en hvilken som helst anden egnet metode. Et eksempel på denne teknik i et 15 modelsystem vises på figur 5.In another embodiment, a small sample of DNA can be multiplied to a suitable 10 level, and then a further cycle of elongation reactions can be carried out, with nucleotide derivatives easily detectable (such as the 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P label). or biotin-labeled nucleoside triphosphate) is directly incorporated into the final DNA product which can be assayed by restriction analysis and electrophoretic separation or by any other suitable method. An example of this technique in a model model system is shown in Figure 5.

I en yderligere udførelsesform, vist i et modelsystem på figur 3, kan nukleinsyren udsættes for en bestemt restriktionsendonuklease for multipliceringen. Eftersom en sekvens, der er blevet skåret, ikke kan multipliceres, betyder tilstedeværelsen af et 20 multipliceret fragment, på trods af forudgående restriktion af DNA-prøven, fravær af et genkendelsessted for endonukleasen i den multiplicerede sekvens. Tilstedeværelsen eller fraværet af en multipliceret sekvens kan påvises med en egnet metode.In a further embodiment, shown in a model system of Figure 3, the nucleic acid may be subjected to a particular restriction endonuclease for the multiplication. Since a sequence that has been cut cannot be multiplied, the presence of a multiplied fragment, despite prior restriction on the DNA sample, means the absence of a recognition site for the endonuclease in the multiplied sequence. The presence or absence of a multiplied sequence can be detected by a suitable method.

En praktisk anvendelse af denne teknik kan illustreres ved dens anvendelse til at 2 gøre det lettere at påvise seglcelleanæmi ved hjælp af oligomerrestriktionsteknik 3 beskrevet herefter og af R.Saiki et al., Bio/Technoloav 3:1008-1012 (1985).A practical application of this technique can be illustrated by its use to make it easier to detect sickle cell anemia by oligomer restriction technique 3 described hereinafter and by R.Saiki et al., Bio / Technoloav 3: 1008-1012 (1985).

44

Seglcelleanæmi er en hæmoglobinsygdom, som skyldes et enkelt baseparskift i den 6.Sickle cell anemia is a hemoglobin disease that results from a single base pair shift in the 6.

5 codon af β-globingenet. Figur 6 viser sekvenserne af normale β-globingener og 6 seglcelle^-globingener i området for deres polymorfi, hvor en enkelt 7 understregning markerer lokaliseringen af et Ddel genkendelsessted, som kun er til 8 stede i det normale gen, og hvor dobbeltunderstregningen markerer lokaliseringen af 9 et Hinfl-genkelndelsessted, som ikke er polymorfisk og således er til stede i 10 både det normale allel og seglcelleallelet. Figur 7 viser oligomerrestrik- 11 tionsprocessen af normal β-globin DNA under anvendelse af en probe; der spænder over begge restriktionssteder, og mærket, hvor der er angivet en stjerne. DNA'et, der er multipliceret som tilvejebragt heri, denatureres og anneales til den mærkede probe. Enzymet Ddel spalter DNA'et ved det gendannede5 codon of the β-globin gene. Figure 6 shows the sequences of normal β-globin genes and 6 sickle cell β-globin genes in the region of their polymorphism, with a single 7 underlining marking the location of a Ddel recognition site that is present only in the normal gene and where the double underlining marks the location of 9 is a Hinfl recognition site that is not polymorphic and thus is present in both the normal and sickle cell alleles. Figure 7 shows the oligomer restriction process of normal β-globin DNA using a probe; which spans both restriction sites and the mark where an asterisk is indicated. The DNA multiplied as provided herein is denatured and annealed to the labeled probe. The enzyme Ddel cleaves the DNA at the recovered one

I 20 DK 175248 B1 II 20 DK 175248 B1 I

Ddel-qenkendelsessted. og skaber en mærket octamer. Under de anvendte IDdeI qenkendelsessted. and creates a labeled octamer. Under the I used

I betingelser i prøven er octameren kort nok til at dissociere fra duplexen. En IUnder conditions of the sample, the octamer is short enough to dissociate from the duplex. And I

I efterfølgende tilsætning af enzymet Hinfl har ingen virkning på den nu enkelt- IIn subsequent addition of the enzyme Hinfl has no effect on the now single I

I strengede octamer. Figur 8 viser den samme proces anvendt overfor IIn stringed octams. Figure 8 shows the same process applied to I

5 seglcelleallelet af β-globin DNA. Enzymet Ddel kan ikke spalte den duplex, der er I5 the sickle cell allele of β-globin DNA. The enzyme Ddel cannot cleave the duplex that is I

I dannet af det multiplicerede DNA og den markede probe, på grund af en A-A II formed by the multiplied DNA and the labeled probe, due to an A-A I

I baseparfejlparring. Enzymet Hinfl spalter imidlertid hybriden, og der produceres IIn base pair pairing. However, the enzyme Hinfl cleaves the hybrid and I is produced

I en mærket trimer. I praksis kan metoden diagnosticere DNA’et hos et individ som IIn a labeled trimer. In practice, the method can diagnose the DNA of an individual such as I

enten er homozytisk for vildtypen, homozygotisk for seglcelletypen eller hetero- Iis either homozytic for the wild type, homozygous for the sickle cell type or hetero-I

I 10 zygotisk bærer af seglcelleanlægget, eftersom et specifikt signal er forbundet med II zygotic carrier of the sickle cell system, since a specific signal is associated with I

I tilstedeværelsen af begge alleler. Anvendelse af den ovenfor beskrevne metode IIn the presence of both alleles. Application of the method described above

I til at multiplicere den relevante sekvens tillader hurtig analyse af et gen i enkelt IMultiplying the relevant sequence allows rapid analysis of a single I gene

kopi under anvendelse af en probe med blot et enkelt 32P-mærkning. Icopy using a probe with just a single 32P label. IN

15 Forskellige infektiøse sygdomme kan diagnosticeres ved at der i kliniske prøver findes I15 Various infectious diseases can be diagnosed in clinical trials

I specifikke DNA-sekvenser, som er karakteristiske for den sygdomsfremkaldende IIn specific DNA sequences characteristic of the pathogenic I

I mikroorganisme. Disse inkluderer bakterier, såsom Salmonella, Chlamydia, Neisseria, IIn microorganism. These include bacteria such as Salmonella, Chlamydia, Neisseria, I

vira, såsom hepatitisvira, og protozoparasitter, såsom Plasmodium, der forårsager Iviruses such as hepatitis viruses and protozoparasites such as Plasmodium causing I

I malaria. I beskrivelsen til US patent nr. 4.358.535 udstedt til Falkow omtales IIn malaria. In the specification of US Patent No. 4,358,535 issued to Falkow, I is mentioned

20 anvendelsen af specifikke DNA-hybridiseringsprober til diagnosticering af infektiøse I20 the use of specific DNA hybridization probes for the diagnosis of infectious I

sygdomme. Et iboende problem i Falkowproceduren er, at der kan være et Idiseases. An inherent problem in the Falkow procedure is that there may be an I

forholdsvis lille antal pathogene organismer til stede i en klinisk prøve fra en Irelatively small number of pathogenic organisms present in a clinical trial from an I

inficeret patient, og DNA’et, der ekstraheres fra disse, kan udgøre blot en Iinfected patient, and the DNA extracted from them may constitute just one

H kun meget lille fraktion af det totale DNA i prøven. Specifik multiplicering af IH only very small fraction of the total DNA in the sample. Specific multiplication of I

H 25 mistænkte sekvenser forud for immobiliserings- og hybridiseringspåvisning af DNA- IH 25 suspected sequences prior to immobilization and hybridization detection of DNA-I

prøverne ville i høj grad forbedre disse procedurers følsomhed og specificitet. Ithe tests would greatly improve the sensitivity and specificity of these procedures. IN

Rutinemæssige, kliniske anvendelser af DNA-prober til diagnosticering af infektiøse IRoutine clinical applications of DNA probes for the diagnosis of infectious I

sygdomme ville blive betragteligt simplificeret, hvis der kunne anvendes ikke- Idiseases would be considerably simplified if non-I could be used

30 radioaktivt mærkede prober som beskrevet i EP 63.879 til Ward. I denne I30 radiolabelled probes as described in EP 63,879 to Ward. In this I

I fremgangsmåde påvises biotinholdige DNA-prober ved hjælp af chromogene IIn the process, biotin-containing DNA probes are detected by chromogenic I

enzymer bundet til avidin eller biotinspecifikke antistoffer. Denne påvisningstype Ienzymes bound to avidin or biotin-specific antibodies. This type of detection I

I er bekvem, men forholdsvis ufølsom. Kombinationen af specifik DNA-multiplikation IYou are comfortable, but relatively insensitive. The combination of specific DNA multiplication I

ved hjælp af den foreliggende fremgangsmåde og anvendelsen af stabilt mærkede Iby the present method and the use of stably labeled I

I 35 probér tilvejebringer den bekvemme og følsomme metode, som er påkrævet for at gøre IIn 35 probes, provide the convenient and sensitive method required to do so

Falkow- og Wardprocedurerne nyttige i et rutinemæssigt klinisk opsæt. IThe Falkow and Ward procedures are useful in a routine clinical setting. IN

----- —~ - —=—· -1- 21 DK 175248 B1----- - ~ - - = - · -1- 21 DK 175248 B1

Oligonukleotiderne ifølge den foreliggende opfindelse kan også anvendes til at frembringe tilstrækkelige mængder af DNA fra et humant enkeltkopigen, således at påvisning med en simpel, ikke-specifik DNA-farve, såsom ethidiumbromid, kan anvendes til frembringelse af en direkte DNA-diagnose.The oligonucleotides of the present invention may also be used to generate sufficient amounts of DNA from a human single copy gene so that detection with a simple, non-specific DNA color such as ethidium bromide can be used to produce a direct DNA diagnosis.

55

Ud over til påvisning af infektiøse sygdomme og patologiske abnormaliteter i organismernes genom kan oligonukleotiderne ifølge opfindelsen også anvendes til at påvise DNA-polymorfi, som måske ikke er forbundet med en patologisk tilstand.In addition to detecting infectious diseases and pathological abnormalities in the genome of the organisms, the oligonucleotides of the invention can also be used to detect DNA polymorphisms that may not be associated with a pathological condition.

10 De efterfølgende eksempler angives til illustration og har ikke til hensigt at begrænse opfindelsen på nogen made. I disse eksempler er alle procenter angivet i vægtprocenter for faste stoffer og i volumenprocenter for væsker, og alle temperaturer er i grader Celcius med mindre andet angives.The following examples are given by way of illustration and are not intended to limit the invention in any way. In these examples, all percentages are expressed in percentages by weight for solids and in percentages by volume for liquids, and all temperatures are in degrees Celsius unless otherwise stated.

1515

Eksempel 1Example 1

En 25-basepar lang sekvens med nukletidsekvensen 20 5'CCTGGGCACCGTCACCCTGGATGCT 3’ 3'GGAGGGGTGGCAGTGGGACCTACGA 5* indeholdt i et 47 basepar langt Fokl-restriktionsfraoment af pBR322, som var opnået fra ATCC, blev fremstillet som følger. En Fokl-fordøjelse af pBR322 25 indeholdende det 47 bp lange fragment blev fremstillet ved at fordøje pBR322 med Fokl i overensstemmelse med de betingelser, der foreslås af leverandøren, New England Biolabs Inc. De anvendte primere var 5’ d(CCTCGGCACCG) 3' og 5' d(AGC-ATCCAGGGTG) 3’, og de blev fremstillet ved at anvende traditionelle metoder. Følgende bestanddele blev tilsat til 33 μΙ puffer, som var sammensat af 25 mM 30 kaliumphosphat, 10 mM magnesiumchlorid og 100 mM natriumchlorid ved pH 7,5: 2433 pmol af hver af de ovenfor beskrevne primere, 2,4 pmol af det Fokl-fordøjede pBR322, 12 nmoldATP, 22 nmol dCTP, 19 nmol dGTP og 10 nmol TTP.A 25 base pair long sequence with the nucleotide sequence 20 5'CCTGGGCACCGTCACCCTGGATGCT 3 '3'GGAGGGGTGGCAGTGGGACCTACGA 5 * contained in a 47 base pair Fokl restriction fragment of pBR322 obtained from ATCC was prepared. A Fokl digest of pBR322 containing the 47 bp fragment was prepared by digesting pBR322 with Fokl according to the conditions proposed by the supplier, New England Biolabs Inc. The primers used were 5 'd (CCTCGGCACCG) 3' and 5 'd (AGC-ATCCAGGGTG) 3' and were prepared using conventional methods. The following ingredients were added to 33 μ 33 buffer composed of 25 mM 30 potassium phosphate, 10 mM magnesium chloride and 100 mM sodium chloride at pH 7.5: 2433 pmol of each of the primers described above, 2.4 pmol of the Fokl digested pBR322, 12 nmoldATP, 22 nmol dCTP, 19 nmol dGTP and 10 nmol TTP.

Blandingen blev opvarmet til 85*C i 5 minutter og fik lov at afkøle til 35 omgivelsestemperatur. Der blev tilsat 5 enheder Klenow fragment fra E.coli DNA polymerase I, og temperaturen blev holdt i 15 minutter. Efter denne tid blev blandingen igen opvarmet til 85*C i 5 minutter og fik lov til at afkøle. Der blev igen tilsat 5 enheder Klenow-fragment, og reaktionen fik lov at forløbe i 15The mixture was heated to 85 ° C for 5 minutes and allowed to cool to ambient temperature. Five units of Klenow fragment from E. coli DNA polymerase I were added and the temperature was maintained for 15 minutes. After this time, the mixture was again heated to 85 ° C for 5 minutes and allowed to cool. 5 units of Klenow fragment were again added and the reaction allowed to proceed for 15

I 22 DK 175248 B1 II 22 DK 175248 B1 I

minutter. Trinnene med opvarmning, afkøling og syntese blev gentaget endnu li Iminutes. The steps of heating, cooling and synthesis were repeated even more

I gange. IIn the hallways. IN

Efter den sidste gentagelse blev en 5 μΙ delprøve udtaget fra reaktions- IAfter the last repeat, a 5 μΙ sub-sample was taken from reaction I

5 blandingen. Denne blev opvarmet til 85°C i 3 minutter og fik lov at afkøle til I5 mixture. This was heated to 85 ° C for 3 minutes and allowed to cool to 1

omgivelsestemperatur. 12,5 pmol a-P32-deoxycytidintriphosphat og 5 enheder Iambient temperature. 12.5 pmol of α-P32 deoxycytidine triphosphate and 5 units I

Klenow-fragment blev tilsat, og reaktionen fik lov at forløbe i 15 minutter. De IKlenow fragment was added and the reaction allowed to proceed for 15 minutes. The I

mærkede produkter blev undersøgt ved polyacrylamidgelelektroforese. Fokl- Ilabeled products were investigated by polyacrylamide gel electrophoresis. Fokl- I

I fordøjelsen blev mærket på lignende måde og tjente som en kontrol og molekyl- IIn digestion was labeled in a similar manner and served as a control and molecular I

10 vægtmarkører. Det eneste stærkt mærkede bånd, der var synligt efter de 13 cyklusser, I10 weight markers. The only strongly labeled band visible after the 13 cycles, I

I var den tilsigtede 25-basepar lange sekvens. IIn was the intended 25 base pair long sequence. IN

I Eksempel 2 IIn Example 2 I

I II I

Den ønskede sekvens, der skulle multipliceres, var en 94 basepar lang sekvens IThe desired sequence to be multiplied was a 94 base pair sequence I

indeholdt i det humane β-globingen og strækkende sig over MstH-stedet. der er Icontained in the human β-globin and extending over the MstH site. there is in

involveret i seglcelleanæmi. Sekvensen har den på figur 1 viste nukleotidsekvens. Iinvolved in sickle cell anemia. The sequence has the nucleotide sequence shown in Figure 1. IN

20 1. Syntese af primere I20 1. Synthesis of Primers I

Følgende to oligodeoxyribonukleotidprimere blev fremstillet ved den nedenfor IThe following two oligodeoxyribonucleotide primers were prepared at the one below

beskrevne metode: Imethod described: I

I 25 5' CACAGGGCAGTAACG 3' Primer A II 25 5 'CACAGGGCAGTAACG 3' Primer A I

I ogI and

I 5' TTTGCTTCTGACAGA 3' Primer BI 5 'TTTGCTTCTGACAGA 3' Primer B

Automatiseret synteseprocedure: Diethyl phosphoramiditer, der er syntetiseret IAutomated Synthesis Procedure: Diethyl Phosphoramidites Synthesized I

I 30 ifølge Beaucage og Caruthers (Tetrahedron Letters (1981) 22:1859-1862) blev IAccording to Beaucage and Caruthers (Tetrahedron Letters (1981) 22: 1859-1862),

H sekventielt kondenseret til et nukleosidderivatiseret glasbæremateriale med styret porestørrelse under anvendelse af en Biosearch SAM-1. Proceduren inkluderede detritylering med trichloreddikesyre i dichlormethan, kondensation under anven- I delse af benzotriazol som aktiverende protondonor og afdækning (eng: capping) 35 med eddikesyreanhydrid og dimethylaminopyridin i tetrahydrafuran og pyridin.H is sequentially condensed into a nucleoside derivatized controlled pore size glass carrier using a Biosearch SAM-1. The procedure included detritylation with trichloroacetic acid in dichloromethane, condensation using benzotriazole as activating proton donor, and capping with acetic anhydride and dimethylaminopyridine in tetrahydrafuran and pyridine.

I Cyklustid var ca. 30 minutter. Udbytte ved hvert trin var stort set kvantitativt og blev bestemt ved opsamling og spektroskopisk undersøgelse af den dimethoxytritylalkohol, der blev frigjort under detrityleringen.In Cycle time was approx. 30 minutes. Yield at each stage was largely quantitative and was determined by collection and spectroscopic examination of the dimethoxytrityl alcohol released during detritylation.

23 DK 175248 B123 DK 175248 B1

Fjernelse af oligodeoxyribonukleotidbeskyttelse og oprensningsprocedure: Det faste bæremateriale blev fjernet fra søjlen og udsat for 1 ml koncentreret ammoniumhydroxid ved stuetemperatur i 4 timer i et lukket glas. Bærematerialet blev derefter 5 fjernet ved filtrering, og opløsningen, der indeholdt det delvis beskyttede oligodeoxynukleotid, blev opvarmet til 55eC i 5 timer. Ammoniak blev fjernet, og resten blev påsat en præparativ polyacrylamidgel. Der blev udført elektroforese ved 30 volt/cm i 90 minutter, hvorefter båndet, der indeholdt produktet, blev identificeret ved UV-skygning af en fluorescensplade. Båndet blev udskåret og 10 elueret med 1 ml destilleret vand natten over ved 4*C. Denne opløsning blev påsat en Altech RP18 søjle og elueret med en 7-13% gradient af acetonitril i 1% ammo-niumacetatpuffer ved pH 6,0. Elueringen blev målt ved UV-absorption ved 260 nm, og den hensigtsmæssige fraktion blev opsamlet, kvantificeret ved UV-absorbans i et fastlagt volumen og inddampet til tørhed ved stuetemperatur i en 15 vakuumcentrifuge.Removal of oligodeoxyribonucleotide protection and purification procedure: The solid support was removed from the column and exposed to 1 ml of concentrated ammonium hydroxide at room temperature for 4 hours in a sealed glass. The support was then removed by filtration and the solution containing the partially protected oligodeoxynucleotide was heated to 55 ° C for 5 hours. Ammonia was removed and the residue was applied to a preparative polyacrylamide gel. Electrophoresis was performed at 30 volts / cm for 90 minutes, after which the band containing the product was identified by UV shading of a fluorescence plate. The strip was cut and eluted with 1 ml of distilled water overnight at 4 ° C. This solution was loaded onto an Altech RP18 column and eluted with a 7-13% gradient of acetonitrile in 1% ammonium acetate buffer at pH 6.0. The elution was measured by UV absorption at 260 nm, and the appropriate fraction was collected, quantified by UV absorbance in a fixed volume and evaporated to dryness at room temperature in a vacuum centrifuge.

Karakterisering af oligodeoxyribonukleotider: Testprøver af de oprensede oligonukleotider blev 32P-mærket med polynukleotidkinase og γ-32Ρ-ΑΤΡ. De mærkede forbindelser blev undersøgt ved autoradiografi af 14-20% polyacrylamidgeler efter 20 elektroforese i 45 minutter ved 50 volt/cm. Denne procedure verificerede molekylvægten. Basesammensætningen blev bestemt ved fordøjelse af oligodeoxyribo-nukleotidet til nukleosider under anvendelse af gift-diesterase og bakteriel, alkalisk phosphatase og efterfølgende separation og kvantificering af de afledte nukleosider under anvendelse af en HPLC-søjle med omvendt fase og en mobil fase af 25 10% acetonitril, 1% ammoniumacetat.Characterization of oligodeoxyribonucleotides: Test samples of the purified oligonucleotides were 32P-labeled with polynucleotide kinase and γ-32Ρ-ΑΤΡ. The labeled compounds were examined by autoradiography of 14-20% polyacrylamide gels after 20 electrophoresis for 45 minutes at 50 volts / cm. This procedure verified the molecular weight. The base composition was determined by digestion of the oligodeoxyribonucleotide to nucleosides using poison diesterase and bacterial, alkaline phosphatase and subsequent separation and quantification of the derived nucleosides using a reverse phase HPLC column and a mobile phase of 25% acetonitrile. , 1% ammonium acetate.

II. DNA-kilde.II. DNA source.

A. Ekstraktion af hel, human vildtvpe-DNAA. Extraction of whole human wild-type DNA

30 Human, genomisk DNA, der er homozygotisk for normal β-globin, blev ekstraheret fra cellelinien Molt4 (opnået fra Human Genetic Mutant Cell Repository og identificeret, som GM2219c) under anvendelse af teknikken beskrevet af Stetler et al., Proc.Natl.Acad.Sci. (1982), 79:5966-5970. 1 B. Konstruktion af klonede alobinaener30 Human genomic DNA homozygous for normal β-globin was extracted from the cell line Molt4 (obtained from the Human Genetic Mutant Cell Repository and identified as GM2219c) using the technique described by Stetler et al., Proc.Natl.Acad .Sci. (1982), 79: 5966-5970. 1 B. Construction of cloned alobines

Et 1,9 kb langt BamHI-fraoment af det normale P-globingen isoleredes fra cosmidet pFCll og indsattes i BamHI-restriktionsstedet af pBR328 (Soberon et al., Gene (1980) 2:287-305). Dette fragment, som omfatter det område, som hybridiserer til den I DK 175248 B1A 1.9 kb Bam HI fragment of the normal β globin was isolated from the cosmid pFC11 and inserted into the Bam HI restriction site of pBR328 (Soberon et al., Gene (1980) 2: 287-305). This fragment, which comprises the region that hybridizes to the I DK 175248 B1

Η 24 IΗ 24 I

I syntetiske 40-mer probe, inkluderer den første og den anden exon, den forste IIn synthetic 40-mer probes, the first and second exons include the first I

intron og de 5’-flan.kerende sekvenser af genet (Lawn et al., Cell (1978), Iintron and the 5 'flanking sequences of the gene (Lawn et al., Cell (1978), I

15:1157-1174). Denne klon betegnedes pBR328:HbA og blev deponeret under ATCC I15: 1157-1174). This clone was designated pBR328: HbA and was deposited under ATCC I

I nr. 39.698 25.maj 1984. II No. 39,698 May 25, 1984. I

I II I

Det tilsvarende 1,9 kb lange BamHI-fraqment af sealcelleallelet af B-globin IThe corresponding 1.9 kb BamHI fragment of the B-globin I seal cell allele

isoleredes fra cosmidet pFC12 og klonedes som ovenfor beskrevet. Denne klon Iwas isolated from the cosmid pFC12 and cloned as described above. This clone I

I blev betegnet pBR328:HbS og deponeredes under ATCC nr. 39.699 25. maj, II was designated pBR328: HbS and deposited under ATCC No. 39,699 on May 25, I

1984. I1984. I

I 10 II 10 I

Hver rekombinantplasmid blev transformeret ind i og opformeret i E.coli MM294 IEach recombinant plasmid was transformed into and propagated in E. coli MM294 I

I (ATCC nr. 39.607). II (ATCC No. 39,607). IN

I C. Fordøjelse af klonede olobinoener med Mstll IIn C. Digestion of Cloned Olobinos with Mstll I

I 15 Ialt 100 μg af hver af pBR328:HbA og pBR328:HbS blev individuelt fordøjet med 20 IIn 15 A total of 100 µg of each of pBR328: HbA and pBR328: HbS were digested individually with 20 I

I enheder Mstll (New England Biolabs) i 16 timer ved 37°C i 200 μΙ 150 mM Naa, 12 mM IIn units of Mstll (New England Biolabs) for 16 hours at 37 ° C in 200 μΙ 150 mM Naa, 12 mM I

I Tris Ha (pH 7,5), 12 mM MgCI2,1 mM dithiothreitol (DTT) og 100 μg/ml IIn Tris Ha (pH 7.5), 12 mM MgCl2.1 mM dithiothreitol (DTT) and 100 µg / ml I

I bovinserumalbumin (BSA). Produkterne blev betegnet pBR328:HbA/Mstll IIn bovine serum albumin (BSA). The products were designated pBR328: HbA / Mstll I

I henholdsvis pBR328: HbS/Mstll. IIn pBR328: HbS / Mstll, respectively. IN

I 20 II 20 I

III. Polymerasekædereaktion IIII. Polymerase Chain Reaction I

Til 100μ! buffer bestående af 60 mM natriumacetat, 30mM Trisacetat og 10 mM IFor 100µ! buffer consisting of 60 mM sodium acetate, 30 mM Trisacetate and 10 mM I

magnesiumacetat ved pH 8,0 tilsattes 2 μΙ af en opløsning indeholdende 100 picomol Imagnesium acetate at pH 8.0 was added 2 μΙ of a solution containing 100 picomol I

25 Primer A (med sekvensen d(CACAGGGCACTAACG)), 100 picomol af Primer B (med IPrimer A (with the sequence d (CACAGGGCACTAACG)), 100 picomoles of Primer B (with I

sekvensen d(TTTGCTTCTGACACA)) og 1000 picomol af hver af dATP, dCTP, Isequence d (TTTGCTTCTGACACA)) and 1000 picomoles of each of dATP, dCTP, I

dGTP og TTP. Desuden tilsattes en af følgende ovenfor beskrevne DNA-kilder: IdGTP and TTP. In addition, one of the following DNA sources described above was added: I

10 μς hel, human, vildtype DNA (reaktion I ) I10 μς whole, human, wild-type DNA (reaction I) I

I 30 0,1 picomol pBR328:HbA (reaktion II). IIn 0.1 picomol of pBR328: HbA (reaction II). IN

I 0,1 picomol pB R328:.HbS (reaktion III). IIn 0.1 picomol pB R328: .HbS (reaction III). IN

I 0,1 picomol pBR328:HbA/MstII (reaktion IV). IIn 0.1 picomol of pBR328: HbA / MstII (reaction IV). IN

I 0,1 picomol pBR328:HbS/Mstll (reaktion V).In 0.1 picomol of pBR328: HbS / MstII (reaction V).

I Intet mål-DNA (reaktion VI) I 35No Target DNA (Reaction VI) I 35

Hver af de fremkomne opløsninger blev opvarmet til 100°C i 4 minutter og fik lov I at afkøle til stuetemperatur i 2 minutter, hvorefter 1 μΙ indeholdende 4 enhederEach of the resulting solutions was heated to 100 ° C for 4 minutes and allowed to cool to room temperature for 2 minutes, after which 1 μΙ containing 4 units

Klenow-fragment af E.coli DNA polymerase tilsattes. Hver reaktion fik lov at 25 DK 175248 B1 forløbe i 10 minutter, hvorefter cyklussen med tilsætning af primere, nukleotider og DNA, opvarmning, afkøling, tilsætning af polymerase og omsætning blev gentaget 19 gange for reaktion I og 4 gange for reaktionerne II-VI.Klenow fragment of E. coli DNA polymerase was added. Each reaction was allowed to proceed for 10 minutes, after which the cycle of addition of primers, nucleotides and DNA, heating, cooling, addition of polymerase and reaction was repeated 19 times for reaction I and 4 times for reactions II-VI.

5 4 mikroliter delprøver af reaktionerne I og II, der var fjernet før den første cyklus og efter den sidste cyklus af hver reaktion, blev påsat en 12% polyacrylamidgel 0,089 M i Tris-borat-buffer ved pH 8,3 og 2,5 mM i EDTA. Gelen blev elektroforesebehandlet ved 25 volt/cm i 4 timer, blev overført til en nylonmembran, der tjente som fast-fase-bæremateriale og probebehandlet med et 10 syntetisk 5’-32P-mærket 40 bp langt fragment, der var fremstillet ved standardteknik, med sekvensen: 5'd(TCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAG)3' 15 i 30% formamid, 3 x SSPE, 5 x Denhardt's, 5% natriumdodecylsulfat ved pH 7,4. Figur 2 er et autoradiogram af den probebehandlede nylonmembran for reaktionerne I og II. Bane 1 er 0,1 picomol af en 58 bp lang syntetisk fragmentkontrol, hvor 1 streng er komplementær til den ovennævnte probe. Bane 2 er 4 μΙ reaktion I forud for den forste multiplikationscyklus. Bane 3 er 4 μΙ reaktion I efter den 20.5 4 microliters of sub-samples of reactions I and II removed before the first cycle and after the last cycle of each reaction were loaded with a 12% polyacrylamide gel 0.089 M in Tris-borate buffer at pH 8.3 and 2.5 mM in EDTA. The gel was electrophoresed at 25 volts / cm for 4 hours, transferred to a nylon membrane serving as solid-phase support and probed with a 10 synthetic 5'-32P-labeled 40 bp fragment prepared by standard technique. sequence: 5'd (TCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGGGCAAG) 3 '15 in 30% formamide, 3x SSPE, 5x Denhardt's, 5% sodium dodecyl sulfate at pH 7.4. Figure 2 is an autoradiogram of the probe-treated nylon membrane for reactions I and II. Lane 1 is 0.1 picomole of a 58 bp synthetic fragment control, with 1 strand complementary to the above probe. Lane 2 is 4 μΙ of reaction I prior to the first multiplication cycle. Lane 3 is 4 μΙ of reaction I after 20.

20 multiplikationscyklus. Bane 4 er 4 μΙ reaktion II efter fem multiplikationscyklusser. Bane 5 er en molekylvægtstandard, der består af en Fokl (New England Biolabs) fordøjelse af pBR322 (New England Biolabs) mærket med a-32P-dNTP'er og polymerase. Bane 3 viser, at efter 20 cyklusser indeholdt reaktionsblanding I en stor mængde af den specifikke sekvens med den rigtige molekylvægtog ingen andre påviselige 25 produkter. Reaktionsblanding II indeholdt efter 5 cyklusser også dette produkt, såvelsom udgangsnukleinsyren og andre produkter, som vist ved bane 4.20 multiplication cycle. Lane 4 is 4 μΙ of reaction II after five multiplication cycles. Lane 5 is a molecular weight standard consisting of a Fokl (New England Biolabs) digestion of pBR322 (New England Biolabs) labeled with α-32P-dNTPs and polymerase. Lane 3 shows that after 20 cycles, reaction mixture I contained a large amount of the specific sequence with the correct molecular weight and no other detectable products. Reaction mixture II, after 5 cycles, also contained this product, as well as the starting nucleic acid and other products, as shown by lane 4.

Til 5,0 μΙ delprøve af reaktionerne II-VI tilsattes efter den 4. cyklus 5 pmol af hver af de ovenfor beskrevne primere. Opløsningerne blev opvarmet til 100*C i 4 minutter og fik 30 lov at ækvilibrere til stuetempeatur. Der tilsattes 3 pmol af hver af a-32P-dATP, a-32P-dCTP, a-32P-dGTP, a-32P-dTTP og 4 enheder Klenow-fragment. Reaktionen fik i et slutvolumen på 10 μΙ og ved de ovenfor angivne saltkoncentrationer lov at forløbe i 10 minutter. Polymeraseaktiviteten blev afsluttet ved opvarmning i 20 minutter ved 60* C. 4 μΙ delprøver af reaktionerne II-VI blev ladet på en 12% polyacrylamidgel 0,089 M i Tris-35 borat-buffer ved pH 8,3 og 2,5 mM i EDTA. Gelen blev elektroforesebehandlet ved 25 volt/cm i 4 timer, hvorefter autoradiografi blev udfort.To 5.0 μΙ sub-sample of reactions II-VI after 5 cycles, 5 pmol of each of the primers described above was added. The solutions were heated to 100 ° C for 4 minutes and allowed to equilibrate to room temperature. 3 pmoles of each of α-32P-dATP, α-32P-dCTP, α-32P-dGTP, α-32P-dTTP and 4 units of Klenow fragment were added. The reaction was allowed to proceed for 10 minutes at a final volume of 10 μΙ and at the salt concentrations indicated above. The polymerase activity was terminated by heating for 20 min at 60 ° C. 4 μΙ subsamples of reactions II-VI were loaded onto a 12% polyacrylamide gel 0.089 M in Tris-35 borate buffer at pH 8.3 and 2.5 mM in EDTA. The gel was electrophoresed at 25 volts / cm for 4 hours, after which autoradiography was performed.

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

Η 26 IΗ 26 I

I Figur 3 er et autoradiogram af elektroforesen. Bane 1 er en molekylvægtstandard, bane 2 er IIn Figure 3 is an autoradiogram of the electrophoresis. Lane 1 is a molecular weight standard, Lane 2 is I

I reaktion II, bane 3 er reaktion III, bane 4 er réaktion IV og bane 5 er reaktion V. En anden IIn reaction II, lane 3 is reaction III, lane 4 is reaction IV and lane 5 is reaction V. Another I

I bane for reaktion VI som kontrol og uden tilsat DNA havde ingen markeringer i nogen af IIn the path of reaction VI as control and without added DNA, no markings had any of I

I banerne. Det kan ses ud fra tegningen, at det 94 bp lange fragment, som var IIn the lanes. It can be seen from the drawing that the 94 bp fragment which was I

I 5 forudsagt ud fra mål-DNA, kun var til stede, hvor intakt β-globin-DNA-sekvenser var II predicted from target DNA were present only where intact β-globin DNA sequences were I

I tilgængelige for multiplicering, dvs. pBR328: HbA (bane 2), pBR328: HbS (bane 3) og IIn available for multiplication, ie pBR328: HbA (lane 2), pBR328: HbS (lane 3) and I

I pBR328:HbS/Mstll (bane S). Mstll-fordøielse skærer pBR328:HbA i den 94-mere sekvens, og IIn pBR328: HbS / Mstll (lane S). MstII digestion intersects pBR328: HbA in the 94-mer sequence, and I

I gør den derved ude af stand til at blive multipliceret, og det 94-mere bånd viser sig ikke i bane IYou thereby make it unable to be multiplied and the 94-more band does not appear in lane I

I 4.1 modsætning hertil udskæres den 94-mere sekvens i pBR328:HbS ikke, når IIn 4.1, in contrast, the 94-mer sequence in pBR328: HbS is not excised when I

I 10 plasmidet fordøjes med Mstll. og er således tilgængelig for multiplikation som vist i bane 5. IIn the plasmid is digested with MstII. and is thus available for multiplication as shown in lane 5. I

Figur 4 viser kædereaktionen for 3 cyklusser ved multiplicering af den 94 bp lange IFigure 4 shows the chain reaction for 3 cycles by multiplying the 94 bp I

I sekvens. PCOl og PC02 er primere A og B. Tallene på hojre side indicerer cyklusserne, IIn sequence. PCO1 and PC02 are primers A and B. The numbers on the right hand side indicate the cycles, I

I hvorimod tallene på venstre side indicerer cyklustallene, i hvilke et specielt molekyle blev IWhereas the numbers on the left indicate the cycle numbers in which a particular molecule became I

I 15 frembragt. II produced. IN

I Eksempel. 3 IIn Example. 3 I

I Dette eksempel viser multiplikationen af en 110 bp lang sekvens, der spænder over IIn this example, the multiplication of a 110 bp sequence spanning I

I 20 det allele Mstll-genkendelsessted i det humane hæmoglobingen. IIn the allele MstII recognition site in the human hemoglobin. IN

I Ialt 1,0 mikrogram hel, human DNA, 100 picomol d(ACACAACTGTGTTCACTAGC) og IIn total 1.0 micrograms of whole human DNA, 100 picomol d (ACACAACTGTGTTCACTAGC) and I

I 100 picomol d(CAACTTCATCCACGTTCACC), hvor primerne var blevet fremstillet IIn 100 picomol d (CAACTTCATCCACGTTCACC) where the primers had been prepared I

I ved metoden ifølge eksempel 2, blev opløst i 100 μΙ af en opløsning, som bestod II by the method of Example 2, was dissolved in 100 μΙ of a solution comprising I

I 25 af: IIn 25 of: I

1,5 mM af hver af de fire deoxyribonukleosidtriphosphater I1.5 mM of each of the four deoxyribonucleoside triphosphates I

I 30 mM Trisacetatbuffer ved pH 7,9 IIn 30 mM Trisacetate Buffer at pH 7.9 L

I 60 mM natriumacetat IIn 60 mM sodium acetate I

I 30 10 mM magnesiumacetat IIn 10 mM magnesium acetate I

I 0,25 mM dithiothreitol. IIn 0.25 mM dithiothreitol. IN

I Opløsningen opvarmedes til 100*C i 1 minut og bragtes hurtigt til 25°C i 1 minut, IThe solution was heated to 100 ° C for 1 minute and rapidly brought to 25 ° C for 1 minute

I hvorefter der tilsattes 2,5 enheder Klenow-fragment af DNA-polymerase. IThen 2.5 units of Klenow fragment of DNA polymerase were added. IN

I 35 Polymerasereaktionen fik lov at forløbe i 2 minutter ved 25*0, hvorefter cyklussen med IIn the polymerase reaction was allowed to proceed for 2 minutes at 25 ° C, after which the cycle of I

I opvarmning, afkøling, tilsætning af Klenow-fragment og omsætning blev IIn heating, cooling, addition of Klenow fragment and turnover, I

I gentaget så ofte som ønsket. IYou repeated as often as desired. IN

2? DK 175248 B12? DK 175248 B1

Med en effektivitet pi 70% ved hver cyklus resulterede 15 cyklusser i syntese af 1,4 femtomol af det ønskede 110 bp fragment af β-globingenet.With an efficiency of 70% at each cycle, 15 cycles resulted in the synthesis of 1.4 femtomoles of the desired 110 bp fragment of the β-globin gene.

Eksempel 4 5Example 4 5

Dette eksempel viser multiplikationen af en 240 bp lang sekvens, der spænder over det allele Mstll-genkendelsessted i det humane hæmoglobingen. Denne sekvens indeholder Ncol. Hinfl oq Mstll restriktionsstederne.This example shows the multiplication of a 240 bp sequence spanning the allele MstII recognition site in the human hemoglobin. This sequence contains Ncol. Hinfl and Mstll restriction sites.

10 Til 100 μΙ af en blanding af 60 mM natriumacetat, 30 mM Trisacetat og 10 mM magnesiumacetat ved pH 8,0 indeholdende 0,1 pmol pBR328:HbA tilsattes 2 μΙ opløsning A, der indeholdt: 100 picomol d(GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) primer.10 To 100 μΙ of a mixture of 60 mM sodium acetate, 30 mM Trisacetate and 10 mM magnesium acetate at pH 8.0 containing 0.1 pmol of pBR328: HbA was added 2 μΙ of solution A containing: 100 picomol d (GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) primer.

15 100 picomol d(TAACCTTGATACCAACCTGCCC) primer 1000 pmol af hver af dATP, dCTP, dGTP og TTP.15 100 picomol d (TAACCTTGATACCAACCTGCCC) primer 1000 pmol of each of dATP, dCTP, dGTP and TTP.

De to primere blev fremstillet ved metoden beskrevet i eksempe 2. Opløsningen blev opvarmet til 100°C i 4 minutter og fik lov at afkøle i omgivelsesluft i 2 minutter, 20 hvorefter der tilsattes 1 μΙ indeholdende fire enheder Klenow fragment af E.coli DNA polymerase. Reaktionen fik lov at forløbe i 10minutter, hvorefter cyklussen bestående af tilsætning af opløsning A, opvarmning, afkøling, tilsætning af polymerase og reaktion blev gentaget 3 gange. Til en delprøve på 5,0 μΙ af reaktionerne tilsattes 5 picomol af hver af ovennævnte oligonukleotidprimere.The two primers were prepared by the method described in Example 2. The solution was heated to 100 ° C for 4 minutes and allowed to cool in ambient air for 2 minutes, then 1 μΙ containing four units of Klenow fragment of E.coli DNA polymerase was added. . The reaction was allowed to proceed for 10 minutes, after which the cycle consisting of addition of solution A, heating, cooling, addition of polymerase and reaction was repeated 3 times. To a subset of 5.0 μΙ of the reactions, 5 picomoles of each of the above oligonucleotide primers were added.

25 Opløsningen blev opvarmet til 100eC i 4 minutter og fik lov at indstille sig til omgivelsestemperatur, hvorefter 3 picomol af hver af de a-32P-mærkede deoxyribonukleosidtriphosphater og 4 enheder Klenow-fragment tilsattes. Reaktionen fik i en slutvolumen på 10 μΙ og ved de ovenfor givne saltkoncentrationer lov at forløbe i 10 minutter. Polymeraseaktiviteten blev afsluttet ved opvarmning i 20 30 minutter ved 60“C. 2 μΙ delprøver blev fordøjet med Ncol. Mstl eller Hinfl og sat på en 12% polyacrylamidgel 0,089 M i Tris-borat-buffer ved pH 8,3 og 2,5 mM i EDTA. Gelen blev elektroforesebehandlet ved 25 volt/cm i 4 timer, og autoradiografi blev udført. Figur 5 viser autoradiogrammet af elektroforesen, hvor bane 1 er den molekylvægtstandard, bane 2 er uden fordøjelse med enzym (240 35 bp intakt), bane 3 er fordøjelse med Ncol (131 og 109 bp), bane 4 er fordøjelse medThe solution was heated to 100 ° C for 4 minutes and allowed to set to ambient temperature, after which 3 picomoles of each of the α-32P-labeled deoxyribonucleoside triphosphates and 4 units of Klenow fragment were added. The reaction was allowed to proceed for 10 minutes at a final volume of 10 μΙ and at the salt concentrations given above. The polymerase activity was terminated by heating for 20 30 minutes at 60 ° C. 2 μΙ aliquots were digested with Ncol. Mstl or Hinfl and applied to a 12% polyacrylamide gel 0.089 M in Tris-borate buffer at pH 8.3 and 2.5 mM in EDTA. The gel was electrophoresed at 25 volts / cm for 4 hours and autoradiography was performed. Figure 5 shows the autoradiogram of the electrophoresis, where lane 1 is the molecular weight standard, lane 2 is without digestion with enzyme (240 35 bp intact), lane 3 is digestion with NcoI (131 and 109 bp), lane 4 is digestion with

Mstll (149 og 91 bp), og bane 5 er fordøjelse med Hinfl (144 og 96 bp). Autoradiogrammet er i overensstemmelse med multiplikationen af den 240 bp lange sekvens.MstII (149 and 91 bp), and lane 5 is digestion with Hinfl (144 and 96 bp). The car radio is consistent with the multiplication of the 240 bp sequence.

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

28 I28 I

I Eksempel 5 IIn Example 5 I

I Dette eksempel viser anvendelsen af fremgangsmåden beskrevet heri til påvisning af IThis example shows the use of the method described herein for detecting I

I seglcelleanæmi ved sekventiel fordøjelse. IIn sickle cell anemia by sequential digestion. IN

Is IIs I

I Syntese oq phosphorvlering af oliaodeoxvribonukleotider IIn Synthesis and Phosphorylation of Oil Odeox Vribonucleotides I

I En mærket DNA-probe, RS06, med sekvensen II A labeled DNA probe, RS06, with the sequence I

I 10 5'*CTGACTCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGG 3’ I5 '* CTGACTCCTGAGGAGAAGTCTGCCGTTACTGCCCTGTGGG 3' I

I hvor * indicerer mærkningen, og en umærket, blokerende oligomer, RS10, med IIn which * indicates the label, and an unlabeled, blocking oligomer, RS10, with I

I sekvensen: IIn the sequence: I

I 15 3'GACAGAGGTCACCTCTTCAGACGGCAATGACGGGACACCC 5' I3'GACAGAGGTCACCTCTTCAGACGGCAATGACGGGACACCC 5 'I

I som har 3 basepar fejlparrede med RS06, blev syntetiseret ifølge IThose having 3 base pairs mismatched with RS06 were synthesized according to I

I fremgangsmåderne, som angivet i eksempel 2(1). Proben RS06 blev mærket ved at IIn the methods as set forth in Example 2 (1). Probe RS06 was labeled by I

I kontakte 5 pmol heraf med 4 enheder T4 polynukleotidkinase (New England Biolabs) IIn contact 5 pmol thereof with 4 units of T4 polynucleotide kinase (New England Biolabs) I

I 20 og 50 pmol γ-32Ρ-ΑΤΡ (New England Nuclear, ca. 7200 Ci/mmol) i et 40 pi IAt 20 and 50 pmol γ-32Ρ-ΑΤΡ (New England Nuclear, about 7200 Ci / mmol) in a 40 µl I

I reaktionsvolumen indeholdende 70 mM Tris-buffer (pH 7,6), 10 mM MgCI 2, 1,5 mM IIn reaction volume containing 70 mM Tris buffer (pH 7.6), 10 mM MgCl 2, 1.5 mM I

I spermin og 2,5 mM dithiothreitol i 90 minutter ved 37°C. Det totale volumen blev IIn spermine and 2.5 mM dithiothreitol for 90 minutes at 37 ° C. The total volume was 1

I derefter indstillet til 100μΙ med25mM EDTA og oprenset ifølge fremgangsmåden af IYou are then set to 100µΙ with 25mM EDTA and purified according to the procedure of I

I Maniatis et al., Molecular Cloning (1982), 464-465 over en 1 ml Bio Gel P-4 IIn Maniatis et al., Molecular Cloning (1982), 464-465 over a 1 ml Bio Gel P-4 I

I 25 spindialysesøjlefra BioRad ækvilibreret med Tris-EDTA (TE) puffer (10 mM Tris- IIn 25 spin dialysis column from BioRad equilibrated with Tris-EDTA (TE) buffer (10 mM Tris-I

I puffer, 0,1 mM EDTA, pH 8,0). Den mærkede probe blev yderligere oprenset ved IIn buffer, 0.1 mM EDTA, pH 8.0). The labeled probe was further purified by I

I elektroforese på en 18% polyacrylamidgel (19:1 acrylamid.BIS, BioRad) i Tris-borsyre- IIn electrophoresis on an 18% polyacrylamide gel (19: 1 acrylamide.BIS, BioRad) in Tris-boric acid.

I EDTA (TBE) puffer (89 mM Tris, 89 mM borsyre, 2,5 mM EDTA, pH 8,3) i 500 vhr. IIn EDTA (TBE) buffer (89 mM Tris, 89 mM boric acid, 2.5 mM EDTA, pH 8.3) for 500 hr. IN

I Efter lokalisering ved autoradiografi blev den del af gelen, der indeholdt den IAfter localization by autoradiography, the portion of the gel containing the I

I 30 mærkede probe, udskåret, knust og elueret i 0,2 ml TE-puffer natten over ved IIn 30 labeled probes, cut, crushed and eluted in 0.2 ml TE buffer overnight at I

I 4*C. TCA-præcipitation af reaktionsproduktet indicerer, at den specifikke aktivitet IAt 4 ° C. TCA precipitation of the reaction product indicates that the specific activity I

var 4,9 Ci/mmol, og slutkoncentrationen var 20 pmol/ml. Iwas 4.9 Ci / mmol and the final concentration was 20 pmol / ml. IN

Den umærkede RS10 blokerende oligomer blev anvendt ved en koncentration på 200 IThe unlabeled RS10 blocking oligomer was used at a concentration of 200 L

I 35 pmol/ml. IAt 35 pmol / ml. IN

29 DK 175248 B129 DK 175248 B1

Isolering af human, aenomisk DNA fra cellelinierIsolation of Human Aenomic DNA from Cell Lines

Genomisk DNA med høj molekylvægt blev isoleret fra lymfoidcellelinierne Molt4, SC-1 og GM2064 under anvendelse af i alt væsentligt den metode, der beskrives af 5 Stetler et al. i PNAS (1982) 79, 5966-5970 (for Molt4) og Maniatis et al. i Molecular Cloning (1982), 280-281.High molecular weight genomic DNA was isolated from the lymphoid cell lines Molt4, SC-1 and GM2064 using essentially the method described by 5 Stetler et al. in PNAS (1982) 79, 5966-5970 (for Molt4) and Maniatis et al. in Molecular Cloning (1982), 280-281.

Molt4 (Human Mutant Cell Repository, GM2219C) er en T-cellelinie, der er homozygot for normal β-globin, og SC-1, deponeret hos ATCC 19. marts 1985, er en 10 EBV-transformeret B-cellelinie, der er homozygot for seglcelleallelet. GM2064 (Human Mutant Cell Repository, GM2064) blev oprindeligt isoleret fra et individ, der er homozygot med arvelig persistens af føtalhæmoglobin (HPFH) og indeholder ingen beta- eller deltaglobingensekvenser. Alle cellelinier blev opretholdt i RPMI-1640 med 10% føtal kalveserum.Molt4 (Human Mutant Cell Repository, GM2219C) is a T cell line that is homozygous for normal β-globin, and SC-1, deposited with ATCC on March 19, 1985, is a 10 EBV-transformed B cell line that is homozygous for the sickle cell allele. The GM2064 (Human Mutant Cell Repository, GM2064) was initially isolated from an individual homozygous with hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) and contains no beta or participant lobe gene sequences. All cell lines were maintained in RPMI-1640 with 10% fetal calf serum.

1515

Isolering af human, oenomisk DNA fra kliniske blodprøverIsolation of human oenomic DNA from clinical blood samples

En klinisk blodprøve, betegnet CH12, fra en kendt seglcellebærer (AS) blev opnået fra Dr. Bertram Lubin fra Children’s Hospital i Oakland, Californien.A clinical blood sample, designated CH12, from a known sickle cell carrier (AS) was obtained from Dr. Bertram Lubin from Children's Hospital in Oakland, California.

20 Genomisk DNA blev fremstillet ud fra "buffy-coat"-fraktionen, som primært består af perifer blodlymfocytter, under anvendelse af en modifikation af den fremgangsmåde, der beskrives af Nunberg et al. i Proc.Nat.Acad.Sci. 75. 5553-5556 (1978).Genomic DNA was prepared from the "buffy coat" fraction, which consists primarily of peripheral blood lymphocytes, using a modification of the method described by Nunberg et al. in Proc.Nat.Acad.Sci. 75, 5553-5556 (1978).

25 Cellerne blev resuspenderet i. 5 ml Tris-EDTA-NaC! (TEN) puffer (10 mM Tris puffer pH 8, 1 mM EDTA, 10 mM NaCI) og indstillet til 0,2 mg/ml proteinase K, 0,5% SDS, og inkuberet natten over ved 37°C. Natriumperchlorat blev derefter tilsat til 0,7 M, og lysatet blev forsigtigt rystet i 1-2 timer ved stuetemperatur. Lysatet blev ekstraheret med 30 ml phenol/chloraform (1:1), derefter med 30 ml chloraform 30 og efterfulgt af ethanol præcipitering af nukleinsyrerne. Pelleten blev resuspenderet i 2 ml TE-puffer, og RNase A blev tilsat til 0,005 mg/ml. Efter fordøjelse i 1 time ved 37°C blev DNA’et ekstraheret en gang med et lige volumen af phenol, phenol/chloraform og chloraform og blev ethanol præcipiteret. DNA'et blev resuspenderet i 0,5 ml TE-puffer, og koncentrationen blev bestemt ved absorbtion ved 260 nm.The cells were resuspended in. 5 ml of Tris-EDTA-NaC! (TEN) buffer (10 mM Tris buffer pH 8, 1 mM EDTA, 10 mM NaCl) and adjusted to 0.2 mg / ml proteinase K, 0.5% SDS, and incubated overnight at 37 ° C. Sodium perchlorate was then added to 0.7 M and the lysate was gently shaken for 1-2 hours at room temperature. The lysate was extracted with 30 ml of phenol / chloroform (1: 1), then with 30 ml of chloroform 30 and followed by ethanol precipitation of the nucleic acids. The pellet was resuspended in 2 ml TE buffer and RNase A was added to 0.005 mg / ml. After digestion for 1 hour at 37 ° C, the DNA was extracted once with an equal volume of phenol, phenol / chloroform and chloroform and ethanol was precipitated. The DNA was resuspended in 0.5 ml of TE buffer and the concentration determined by absorption at 260 nm.

Polvmerasekædereaktion til selektiv multiolicerina af ft-alobinsekvenser 35 I DK 175248 B1Polymerase Chain Reaction to Selective Multiolicerina of Phthallobin Sequences 35 I DK 175248 B1

30 I30 I

I To mikrogram genomisk DNA blev multipliceret i et initielt 100 μΙ reaktionsvolumen II Two micrograms of genomic DNA was multiplied into an initial 100 μΙ reaction volume I

indeholdende 10 mM Tris-puffer (pH 7,5), 50 mM NaCI, 10 mM MgCI2, 150 pmol Primer A Icontaining 10 mM Tris buffer (pH 7.5), 50 mM NaCl, 10 mM MgCl 2, 150 pmol Primer A I

I med sekvensen d(CACAGGGCACTAACG) og 150 pmol af Primer B med sekvensen II with the sequence d (CACAGGGCACTAACG) and 150 pmol of Primer B with the sequence I

I d(CTTTGCTTCTGACACA) og blev dækket med ca. 100 μΙ mineralolie for at for- II d (CTTTGCTTCTGACACA) and was covered by ca. 100 μΙ mineral oil to supply I

5 hindre fordampning. I5 prevent evaporation. IN

Hver DNA-prøve undergik 15 multiplikationscyklusser, hvor en cyklus bestod af IEach DNA sample underwent 15 multiplication cycles in which one cycle consisted of I

3 trin: I3 steps: I

10 1) denaturering i et varmebloksæt ved 95°C i 2 minutter, I10) denaturation in a heat block set at 95 ° C for 2 minutes;

2) umiddelbar overføring til et varmebloksæt ved 30eC i 2 minutter for at I2) immediate transfer to a heat block set at 30 ° C for 2 minutes so that I

tillade primere og genomisk DNA at anneale, Iallow primers and genomic DNA to anneal, I

3) tilsætning af 2 μΙ af en opløsning indeholdende 5 enheder Klenow- I3) adding 2 μΙ of a solution containing 5 units of Klenow-I

fragment af E.coli DNA-polymerase I (New England Biolabs), 1 nmol af hver af Ifragment of E. coli DNA polymerase I (New England Biolabs), 1 nmol of each of I

I 15 dATP, dCTP, dGTP og TTP i en puffer, der er sammensat af 10 mM Tris (pH 7,5), 50 IIn 15 dATP, dCTP, dGTP and TTP in a buffer composed of 10 mM Tris (pH 7.5), 50 I

mM NaCI, 10mMMgCl2 og4mM dithiothreitol. Denne forlængelsesreaktion fik ImM NaCl, 10mMMgCl2 and 4mM dithiothreitol. This extension reaction got you

H lov at forløbe i 10 minutter ved 30‘C. IAllow to run for 10 minutes at 30 ° C. IN

Efter slutcyklussen blev reaktionen afsluttet ved opvarmning ved95°C i 2 IAfter the final cycle, the reaction was terminated by heating at 95 ° C for 2 L

20 minutter. Mineralolien blev ekstraheret med 0,2 ml chloraform og bortkastet. I20 minutes. The mineral oil was extracted with 0.2 ml of chloroform and discarded. IN

Slutreaktionsvolumenet var 130 μΙ. IThe final reaction volume was 130 μΙ. IN

Hvbridiserino/fordøielse af multmliceret. oenomisk DNA med prober οα Ddel/Hinfl IHybridiserino / digestion of multiclated. oenomic DNA with probes οα Ddel / Hinfl I

25 45 μΙ af det multiplicerede, genomiske DNA blev ethanol præcipiteret og I25 45 μΙ of the multiplied genomic DNA was ethanol precipitated and I

resuspenderet i samme volumen TE-puffer. 10 μΙ (indeholdende den præ- Iresuspended in the same volume of TE buffer. 10 µΙ (containing the pre- I

multiplicerede ækvivalent til 154 ng genomisk DNA) blev overført til et 1,5 ml Imultiplied equivalent to 154 ng of genomic DNA) was transferred to a 1.5 ml of I

Micrafuge-glas og 20 μΙ TE-puffer til et slutvolumen på 30 μΙ. Prøven blev dækket IMicrafuge glass and 20 μΙ TE buffer to a final volume of 30 μΙ. The sample was covered

med mineralolie og denatureret ved 95°C i 10 minutter. 10 μΙ 0,6 M NaCI Iwith mineral oil and denatured at 95 ° C for 10 minutes. 10 μΙ 0.6 M NaCl I

30 indeholdende 0,02 pmol mærket R306-probe blev tilsat til glasset, der blev I30 containing 0.02 pmol of labeled R306 probe was added to the glass which became I

I blandet let, og glasset blev straks overført tit en 56°C varm varmeblok i 1 time. IYou blended lightly and the glass was immediately transferred to a 56 ° C hot block for 1 hour. IN

I Der blev tilsat 4 μΙ umærket RS10-blokerende oligomer (0,8 pmol), og I4 µl of unlabeled RS10 blocking oligomer (0.8 pmol) was added and I

hybridiseringen fortsattes, i yderligere 10 minutter ved samme temperatur. Der Ithe hybridization was continued for another 10 minutes at the same temperature. There you

I tilsattes 5 μΙ 60 mM MgCI7/0,l% BSA οα 1 μ I Ddel (10 enheder, New England II added 5 μΙ 60 mM MgCl 7 / 0.1% BSA or 1 μ I Ddel (10 units, New England I

I 35 Biolabs), og det reannealede DNA blev fordøjet i 30 minutter ved S6eC. Derefter IIn 35 Biolabs), and the reanneal DNA was digested for 30 min at S6 ° C. Then you

I tilsattes 1 μΙ Hinfl (10 enheder, New England Biolabs), og blandingen II added 1 μΙ Hinfl (10 units, New England Biolabs) and the mixture I

H inkuberedes i yderligere 30 minutter. Reaktionen blev stoppet ved at tilsætte 4 IH was incubated for a further 30 minutes. The reaction was stopped by adding 4 L

μΙ 75 mM EDTA og 6 μΙ sporfarve til et slutvolumen på 61 μΙ. IμΙ 75 mM EDTA and 6 μΙ trace color to a final volume of 61 μΙ. IN

DK 175248 B1DK 175248 B1

Mineralolien blev ekstraheret med 0,2 ml chloroform og 18 μΙ af reaktionsblandingen (45 ng genomisk DNA) blev sat på en 30% polyacrylamid-minigel (19:1, Bio Rad) i et Hoeffer SE200 apparat. Gelen blev elektroforesebehandlet 5 ved ca. 300 volt i. 1 time, indtil bromphenolblå-farvefronten havde vandret 3,0 cm fra påsætningsstedet. De øverste 1,5 cm af gelen fjernedes, og den resterende gel blev eksponeret i 4 dage med en følsomhedsforstærkende skærm ved -70°C .The mineral oil was extracted with 0.2 ml of chloroform and 18 μΙ of the reaction mixture (45 ng of genomic DNA) was placed on a 30% polyacrylamide minigel (19: 1, Bio Rad) in a Hoeffer SE200 apparatus. The gel was electrophoresed at ca. 300 volts in. 1 hour until the bromophenol blue color front had walked 3.0 cm from the site of application. The top 1.5 cm of the gel was removed and the remaining gel was exposed for 4 days with a sensitivity enhancing screen at -70 ° C.

Diskussion af autoradioorafi ffia.9) 10Discussion of autoradioorafi ffia.9) 10

Hver bane indeholder 45 ng multipliceret, genomisk DNA. Bane A indeholder Mo!t4 DNA.; bane B, CH12; bane C, SC-1 og bane D, GM2064. Molt4 repræsenterer genotypen af et normalt individ med 2 kopier af pA'genet pr. celle (AA), CH12 er en klinisk prøve fra en seglcellebærer med et βΑ- og et ps-gen pr. celle (AS), 15 og SCI repræsenterer genotypen for et seglcelleindivid med to kopier af ps-genet pr. celle (SS). GM2064, som ikke indeholder beta- eller deltaglobinsekvenser, ér til stede som en negativ kontrol.Each lane contains 45 ng of multiplied genomic DNA. Lane A contains MoT4 DNA; lane B, CH 12; lane C, SC-1 and lane D, GM2064. Molt4 represents the genotype of a normal individual with 2 copies of the pA gene per cell (AA), CH12 is a clinical sample from a sickle cell carrier with one βΑ and one ps gene per cell. cell (AS), 15 and SCI represent the genotype of a sickle cell individual with two copies of the ps gene per cell. cell (SS). GM2064, which does not contain beta or participant lobby sequences, is present as a negative control.

Som det ses på autoradiogrammet er den Ddgl-spaltede, pA-specifikke octamer kun til 20 stede i de DNA’er, der indeholder pA-genet (baner A og B) og den Hinfl-spaltede, ps-specifikke trimer er kun til stede i de DNA’er, der indeholder ps-genet (banerne B og C). Tilstedeværelsen af både trimer og octamer (bane B) er diagnostisk for en seglcellebærer og kan skelnes fra et normalt individ (bane A) med octameren alene og fra et seglcelleplaget individ (bane C) med trimer alene.As seen on the autoradiogram, the Ddgl-cleaved pA-specific octamer is only present in the DNAs containing the pA gene (lanes A and B) and the Hinfl-cleaved ps-specific trimer is present only in the DNAs containing the ps gene (lanes B and C). The presence of both the trimer and the octamer (lane B) is diagnostic of a sickle cell carrier and can be distinguished from a normal individual (lane A) by the octamer alone and from a sickle cell-plagued individual (lane C) by trimer alone.

. -25. -25

Gentagelsen af det ovenfor beskrevne forsøg under anvendelse af ikke-multipliceret, genomisk DNA viste til sammenligning, at multiplikationen forøgede påvisningsfølsomheden mindst 1000 gange.By comparison, the repetition of the experiment described above using non-multiplied genomic DNA showed that multiplication increased detection sensitivity at least 1000 times.

30 Eksempel 6Example 6

Dette eksempel illustrerer direkte påvisning af et fuldstændigt uoprenset, enkeltgenkopi i hel, human DNA på geler uden behov for en mærket probe. 1This example illustrates direct detection of a completely uncleaned, single gene copy in whole, human DNA on gels without the need for a labeled probe. 1

Under anvendelse af den i eksempel 3 beskrevne metode blev et 110 bp langt fragment fra en sekvens i det første exonområde af betaglobingenet multipliceret ud fra 10 mikrogram hel, human DNA efter 20 cyklusser: Dette 110Using the method described in Example 3, a 110 bp fragment from a sequence in the first exon region of the beta-globin gene was multiplied from 10 micrograms of whole human DNA after 20 cycles: This 110

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

32 I32 I

I bp fragment, der var frembragt efter 20 cyklusser, kunne let ses på geler, der IIn bp fragments produced after 20 cycles, gels readily visible could be seen

I var farvet med ethidiumbromid. IYou were stained with ethidium bromide. IN

I Sekvensen multipliceredes ikke, når det først var skåret med restriktionsenzymet IThe sequence was not multiplied once it was cut with the restriction enzyme I

I 5 Ddel. undtagen hvis sekvensen, som i betaglobin-S-alleles, ikke indeholdt II 5 Ddel. except if the sequence, as in betaglobin S allele, did not contain I

I restriktionsstedet som enzymet genkender. IAt the restriction site that the enzyme recognizes. IN

I Eksempel 7 IIn Example 7 I

I 10 A. Ialt 100 fmol pBR328, der indeholdt et 1,9 kb langt indsat stykke fra det humane IIn 10 A. A total of 100 µmol pBR328 containing a 1.9 kb insert of human I

I beta-globin A allet, 50 nmol af hver af ct-32P-dNTP ved 500 Ci/mol og 1 nmol af hver af IIn beta-globin A allet, 50 nmol of each of ct-32P-dNTP at 500 Ci / mol and 1 nmol of each of I

primerne, der anvendtes i eksempel 3, blev opløst i en opløsning indeholdende 100 μΙ IThe primers used in Example 3 were dissolved in a solution containing 100 μΙ I

30 mM Tris-acetat ved pH 7,9, 60 mM natriumacetat, 100 mM dithiothreitol og 10 mM I30 mM Tris-acetate at pH 7.9, 60 mM sodium acetate, 100 mM dithiothreitol and 10 mM I

I magnesiumacetat. Opløsningen bragtes til 100°C i 2 minutter og afkøledes til 25*C i 1 IIn magnesium acetate. The solution was brought to 100 ° C for 2 minutes and cooled to 25 ° C for 1 L

I 15 minut. Ialt 1 μΙ indeholdende 4,5 enheder Klenow-fragment af E.coli- DNA polymerase I IFor 15 minutes. A total of 1 μΙ containing 4.5 units of Klenow fragment of E. coli DNA polymerase I I

I og 0,09 enheder uorganisk pyrophosphatase tilsattes for at forhindre den mulige II and 0.09 units of inorganic pyrophosphatase were added to prevent the possible I

I ophobning af pyrophosphat i reaktionsblandingen, og reaktionen fik lov at IIn the accumulation of pyrophosphate in the reaction mixture and the reaction was allowed to

I forløbe i 2 minutter ved 25°C, hvorefter cyklussen med opvarmning, afkøling, IYou run for 2 minutes at 25 ° C, after which the cycle of heating, cooling,

I enzymtilsætning og reaktion blev gentaget 9 gange. 10 μΙ delprøver udtoges og IIn enzyme addition and reaction was repeated 9 times. 10 μΙ samples were taken and I

I 20 tilsattes til 1 μΙ 600 mM EDTA efter hver syntesecyklus. Hver blev analyseret på IIn 20, 1 μΙ 600 mM EDTA was added after each synthesis cycle. Each was analyzed on I

I en 14% polyacrylamidgel i 90 mM Tris-borat og 2,5 mM EDTA ved pH 8,3 og 24 IIn a 14% polyacrylamide gel in 90 mM Tris-borate and 2.5 mM EDTA at pH 8.3 and 24 L

volt/cm i 2,5 timer. Den færdige gel blev opblødet i 20 minutter i den samme puffer Ivolts / cm for 2.5 hours. The finished gel was soaked for 20 minutes in the same buffer I

I med tilsætning af 0,5 pg/ml ethidiumbromid, vasket med det oprindelige puffer og II with the addition of 0.5 µg / ml ethidium bromide, washed with the original buffer and I

I fotograferet i UV-lys under anvendelse af et rødt filter. IIn photographed in UV light using a red filter. IN

I 25 II 25 I

I Det fremstillede llObp lange fragment blev udskåret fra gelen under ultraviolet lys, og det IIn the 101bpp fragment prepared, the gel was excised from the gel under ultraviolet light and the I

I inkorporerede 32P måltes ved Cerenkovbestråling. Et forsøg på at indpasse resultaterne i IIn incorporated 32P was measured by Cerenkov irradiation. An attempt to fit the results into I

I ligningen med formen:pmol/10 μΙ = 0,01 [(l+y)N-yl\l - 1], hvor N angiver antallet IIn the equation of the form: pmol / 10 μΙ = 0.01 [(l + y) N-yl \ l - 1], where N represents the number I

af cyklusser og y er fraktionsudbyttet pr. cyklus, var optimal med y = 0,619. Dette Iof cycles and y is the fraction yield per cycle, was optimal with γ = 0.619. This I

I 30 indicerer, at en signifikant multiplicering opnåedes. II 30 indicates that a significant multiplication was obtained. IN

I B. Det ovenfor angivne forsøg gentoges med undtagelse af, at 100 nmol af hver dNTP IIn B. The above experiment was repeated except that 100 nmol of each dNTP I

I tilsattes til en 100 μΙ reaktion, ingen radioaktiv mærkning blev anvendt og delprøver II was added to a 100 μΙ reaction, no radioactive labeling was used and sub-samples I

I blev ikke fjernet efter hver cyklus. Efter 10 cyklusser afsluttedes reaktionen ved IYou were not removed after each cycle. After 10 cycles, the reaction was terminated at I

I 35 kogning i 2 minutter, og rehybridiseringen blev udført ved 57*Ci 1 time. Sekvensen IAt boiling for 2 minutes and the re-hybridization was performed at 57 ° C for 1 hour. The sequence I

I af det 110 bp lange produkt blev bekræftet ved at udsætte 8 μΙ delprøver for II of the 110 bp product was confirmed by subjecting 8 μΙ partial samples to I

I restriktionsanalyse ved tilsætning af 1 μΙ bovinserumalbumin (25 mg/ml) og 1 μΙ af det IIn restriction analysis by adding 1 μΙ bovine serum albumin (25 mg / ml) and 1 μ 1 of the I

33 DK 175248 B1 passende restriktionsenzym (HinfI, Mnll. Mstll. NcoH og ved omsætning ved 37'C i 15 timer.B1 appropriate restriction enzyme (HinfI, Mnll. Mstll. NcoH and by reaction at 37 ° C for 15 hours.

PAGE blev udført som ovenfor beskrevet.PAGE was performed as described above.

Eksempel 8 5Example 8 5

Dette eksempel illustrerer anvendelsen af forskellige primere til multiplicering af forskellige fragmenter af pBR328 og 322.This example illustrates the use of different primers for multiplying different fragments of pBR328 and 322.

A. Det i eksempel 7Abeskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at der anvendtes 10 følgende primere: d(TTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGC) og d(GCCTCACCACCAACTTCATCCACGTTCACC) til fremstilling af et 130 bp langt fragment af pBR328.A. The experiment described in Example 7 was repeated except that the following primers were used: d (TTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGC) and d (GCCTCACCACCAACTTCATCCACGTTCACC) to produce a 130 bp fragment of pBR328.

B. Det i eksempel 7A beskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at der anvendtes 15 følgende primere: d(GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) og d(TGGTCTCCTTAAACCTGTCTTG) til fremstilling af et 262 bp langt fragment af pBR328. Omsætningstiden var 20 minutter pr. cyklus.B. The experiment described in Example 7A was repeated except that the following primers were used: d (GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) and d (TGGTCTCCTTAAACCTGTCTTG) to produce a 262 bp fragment of pBR328. The turnover time was 20 minutes per minute. cycle.

C. Det i eksempel 8B beskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at 100 fmol afen 20 Mstll-fordøielse af pBR328 indeholdende en 1,9 kb lang indføjelse fra det humane beta- globin 5 allel blev anvendt som initiel template. Dette plasmid blev spaltet flere gange med Mstll, men ikke inden i sekvensen, der skulle multipliceres. Desuden var de anvendte primere folgende: 25 d(GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) og d(TAACCTTGATACCAACCTGCCC) til dannelse af et 240 bp langt fragment.C. The experiment described in Example 8B was repeated except that 100 µmol of 20 MstII digest of pBR328 containing a 1.9 kb insert of the human beta globin 5 allele was used as the initial template. This plasmid was cleaved several times by MstII but not within the sequence to be multiplied. In addition, the primers used were as follows: 25 d (GGTTGGCCAATCTACTCCCAGG) and d (TAACCTTGATACCAACCTGCCC) to form a 240 bp fragment.

30 D. Det i eksempel 7Bbeskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at 100 ffnol af enNrul-fordøjelse af pBR328 blev anvendt som template, 200 nmol af hver dNTP blev anvendt i 100 μ I reaktion og primerne var: d(TAGGCGTATCACGAGGCCCT) og 35 d(CTTCCCCATCGGTGATGTCG)D. The experiment described in Example 7B was repeated except that 100 ffnol of aNrul digest of pBR328 was used as template, 200 nmol of each dNTP was used in 100 µl reaction and the primers were: d (TAGGCGTATCACGAGGCCCT) and 35 d (CTTCCCCATCGGTGATGTCG)

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

I 34 II 34 I

I til dannelse af et 500 bp langt fragment fra pBR328. Omsætningstider var 20 minutter pr. II to form a 500 bp fragment from pBR328. Turnover times were 20 minutes per minute. IN

B cyklus ved 37°C. Slut-rehybridisering var 15 timer ved 57*C. Elektroforese skete på IB cycle at 37 ° C. Final re-hybridization was 15 hours at 57 ° C. Electrophoresis occurred on I

B en 4% agarosegel. IB and 4% agarose gel. IN

B 5 Fksemæl 9 IB 5 Fax 9 I

B Dette eksempel illustrerer fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvorved der introduceres en IB This example illustrates the method of the invention introducing an I

B in vitro mutation i det multiplicerede segment. IB in vitro mutation in the multiplied segment. IN

B 10 A. Ialt 100 fmol pBR322 lineariseret med Nrul, 1 nmol af hver af primerne: IB 10 A. A total of 100 fmol of pBR322 linearized with Nrul, 1 nmol of each of the primers: I

I d(CGCATTAAAGCTTATCGATG) og II d (CGCATTAAAGCTTATCGATG) and I

B d(TAGGCGTATCACGAGGCCCT) IB d (TAGGCGTATCACGAGGCCCT) I

B 15 udformet til frembringelse af et 75 bp langt fragment, 100 nmol af hver dNTP i 100 μΙ 40 IB 15 designed to generate a 75 bp fragment, 100 nmol of each dNTP in 100 μΙ 40 I

I mM Tris ved pH 8, 20 mM i MgCI2, 5 mM i dithiothreitol og 5 mg/ml bovinserumalbumin blev IIn mM Tris at pH 8, 20 mM in MgCl 2, 5 mM in dithiothreitol and 5 mg / ml bovine serum albumin

I kombineret. Blandingen blev bragt til 100°C i 1 minut, afkølet i 0,5 minutter i et IIn combined. The mixture was brought to 100 ° C for 1 minute, cooled for 0.5 minutes in 1 L

I vandbad ved 23°C, hvorefter der tilsattes 4,5 enheder Ktenow-fragment og 0,09 enheder IIn water bath at 23 ° C, 4.5 units of Ktenow fragment and 0.09 units of I were added

I uorganisk pyrophosphatase og reaktionen fik lov at forløbe i 3 minutter. Cyklussen med IInorganic pyrophosphatase and the reaction were allowed to proceed for 3 minutes. The cycle of I

B 20 opvarmning, afkøling, tilsætning af enzymer og omsætning blev gentaget 9 gange. Den 10. IB 20 heating, cooling, enzyme addition and turnover were repeated 9 times. On the 10th

B omsætningscyklus blev stoppet ved nedfrysning og en 8 μΙ delprøve af IB turnover cycle was stopped by freezing and an 8 μΙ sub-sample of I

B reaktionsblandingen blev sat på en 4% agarosegel visualiseret med ethidiumbromid. IThe B reaction mixture was loaded onto a 4% agarose gel visualized with ethidium bromide. IN

B B. Det i eksempel 9A beskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at de anvendte IB B. The experiment described in Example 9A was repeated except that they used I

B 25 oligonukleotidprimere var: IB 25 oligonucleotide primers were: I

I d(CGCATTAAAGCTTATCGATG) og II d (CGCATTAAAGCTTATCGATG) and I

B d(AATTAATACGACTCACTATAGGGAGATAGGCGTATCACGAGGCCCT). IB d (AATTAATACGACTCACTATAGGGAGATAGGCGTATCACGAGGCCCT). IN

B 30 Disse primere er udformet til at producere et 101 bp langt fragment, hvoraf 26 nukleotider (i IB 30 These primers are designed to produce a 101 bp fragment, of which 26 nucleotides (in I

B den primer, der er angivet som nummer to), ikke er til stede i pBR322. Disse nukleotider IB the primer listed as number two) is not present in pBR322. These nucleotides I

B repræsenterer sekvensen i T7-promotoren, som blev tilføjet til den 75 bp lange IB represents the sequence of the T7 promoter which was added to the 75 bp I

B sekvens fra pBR322 ved at anvende primeren med 20 komplementære baser og en 26 base lang IB sequence from pBR322 using the primer with 20 complementary bases and a 26 base long I

B S'-forlængelse. Proceduren krævede mindre end 2 timer, og der frembragtes 2 picomol IB S 'extension. The procedure required less than 2 hours and 2 picomol I was produced

B 35 relativt rent 101 bp lange fragment fra 100 fmol pBR322. IB 35 relatively pure 101 bp fragment from 100 fmol pBR322. IN

B T7-promotoren kan anvendes til at initiere RNA-transkription. T7-polymerase kan tilsættes til IThe B T7 promoter can be used to initiate RNA transcription. T7 polymerase can be added to I

B det 101 bp lange fragment til frembringelse af enkeltstrenget RNA. IB the 101 bp fragment to produce single-stranded RNA. IN

35 DK 175248 B1 C. Det i eksempel 8D beskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at de anvendte oligonukieotidprimere var som følger: 5 d(TAGGCGTATCACGAGGCCCT) og d (CCAGCAAGACGTAGCCCAGC) til frembringelse af et 1000 bp langt fragment fra pBR322.The experiment described in Example 8D was repeated except that the oligonucleotide primers used were as follows: 5 d (TAGGCGTATCACGAGGCCCT) and d (CCAGCAAGACGTAGCCCAGC) to produce a 1000 bp fragment from pBR322.

10 D. Det i eksempel 9C beskrevne forsøg blev gentaget med undtagelse af, at de anvendte oligonukieotidprimere var som følger: d(TAGGCGTATCACGAGGCCCT) og d( AATT AATACG ACT CACT AT AGGG AGAT AGGCGTATCACGAGGCCCT) 15 for således at frembringe et 1026 bp langt fragment, hvoraf 26 nukleotider (i den primer, der er angivet som nummer to) ikke er til stede i pBR322 og repræsenterer den ovenfor beskrevne T7-promotor. Promotoren er blevet indføjet naboliggende til et 1000 bp langt fragment fra pBR322.D. The experiment described in Example 9C was repeated except that the oligonucleotide primers used were as follows: d (TAGGCGTATCACGAGGCCCT) and d (AATT AATACG ACT CACT AT AGGG AGAT AGGCGTATCACGAGGCCCT) so as to produce a of which 26 nucleotides (in the primer listed as second) are not present in pBR322 and represent the T7 promoter described above. The promoter has been inserted adjacent to a 1000 bp fragment from pBR322.

2020

Resultaterne indicerer, at en primer, som ikke er en perfekt parring til templatesekvensen, men som ikke desto mindre er i stand til at hybridisere tilstrækkeligt til at blive enzymatisk forlænget, producerer et langt produkt, som snarere indeholder sekvensen af primeren end den tilsvarende sekvens af den oprindelige template. Det lange produkt tjener som template 25 for den anden primer til introducering af en in vitro mutation. Denne mutation multipliceres i yderligere cyklusser med en uformindsket effektivitet, fordi ingen yderligere fejlparrede priminger kræves. I dette tilfælde blev en primer, som bærer en ikke-komplementær forlængelse på dets 5'-ende anvendt til indføjelse af en ny sekvens i produktet, der er naboliggende til templatesekvensen, der kopieres.The results indicate that a primer which is not a perfect pairing to the template sequence but which is nonetheless capable of hybridizing sufficiently to be enzymatically extended produces a long product which contains rather the sequence of the primer than the corresponding sequence of the original template. The long product serves as template 25 for the second primer to introduce an in vitro mutation. This mutation is multiplied in further cycles with an undiminished efficiency because no additional mismatched primings are required. In this case, a primer carrying a non-complementary extension at its 5 'end was used to insert a new sequence into the product adjacent to the template sequence being copied.

30 E. Fordi reaktionen med polymerase udvikler pyrophosphat og er teoretisk reversibel (Kornberg, A., DNA Replication, W.H.Freeman, San Francisco, 1980) blev effekten af at tilsætte en uorganisk pyrophosphatase for at undgå potentiel pyrophosphorolyse af produktet undersøgt. Kvalitativ polyacrylamidgelelektroforeseundersøgelse afreaktioner 35 plus og minus pyrophosphatase viste en mindre, men signifikant forøgelse i produktets homogenitet som et resultat af at tilsætte dette enzym.E. Because the reaction with polymerase develops pyrophosphate and is theoretically reversible (Kornberg, A., DNA Replication, W.H.Freeman, San Francisco, 1980), the effect of adding an inorganic pyrophosphatase to avoid potential pyrophosphorolysis of the product was investigated. Qualitative polyacrylamide gel electrophoresis reaction of 35 plus and minus pyrophosphatase showed a minor but significant increase in product homogeneity as a result of adding this enzyme.

Eksempel 10Example 10

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

I 36 II 36 I

Dette eksempel illustrerer anvendelsen af indskudte sætafprimere for at nedsætte baggrunden IThis example illustrates the use of inserted set depressors to reduce background I

i multiplikationen af enkeltkopigener. Iin the multiplication of single copy genes. IN

5 Hel, human DNA, som er homozygotisk for vildtype β-globinallelet, blev udsat for 20 IWhole human DNA, homozygous for the wild-type β-globin allele, was exposed to 20 L

multiplikationscyklusser pi følgende mide: Ialt 10 Mg DNA, 200 pmolaf hver af primerne: Imultiplication cycles of the following mite: A total of 10 Mg DNA, 200 pmolaf each of the primers: I

I d( ACACAACTGTGTTCACTAGC) og . II d (ACACAACTGTGTTCACTAGC) and. IN

I d(CAACTTCATCCACGTTCACC) II d (CAACTTCATCCACGTTCACC) I

I 10 II 10 I

og 100 nmol af hver dNTP i 100 μΙ af 30 mM Tris-acetat pH 7,9, 60 mM natriumacetat, Iand 100 nmol of each dNTP in 100 μΙ of 30 mM Tris-acetate pH 7.9, 60 mM sodium acetate, I

10 mM dithiothreitol og 10 mM magnesiumacetat blev opvarmet til 100°C i 1 minut, afkølet I10 mM dithiothreitol and 10 mM magnesium acetate were heated to 100 ° C for 1 minute, cooled for 1 minute.

I til 25*C i 1 minut og behandlet med 2 enheder Klenow-fragment i 2 minutter. Cyklussen med II to 25 ° C for 1 minute and treated with 2 units of Klenow fragment for 2 minutes. The cycle of I

opvarmning, afkøling og tilsætning af Klenow-fragment blev gentaget 19 gange. En delprøve Iheating, cooling and adding Klenow fragment was repeated 19 times. A partial sample I

15 pi 10 μΙ blev fjernet fra reaktionsblandingen og udsat for yderligere 10 multiplikations- I15 µl of 10 µΙ was removed from the reaction mixture and subjected to a further 10 multiplication I

cyklusser under anvendelse af hver af primerne: Icycles using each of the primers:

I d(CAGACACCATGGTGCACCTGACTCCTG)og II d (CAGACACCATGGTGCACCTGACTCCTG) and I

I d(CCCCACAGGGCAGTA ACGGCAGACTTCTCC), II d (CCCCACAGGGCAGTA ACGGCAGACTTCTCC), I

20 I20 I

som multiplicerer et 58 bp langt fragment indeholdt i det ovenfor fremstillede 100 bp Iwhich multiplies a 58 bp fragment contained in the 100 bp I prepared above

lange fragment. Disse sidste 10 muftiplikationscyklusser blev udført ved at fortynde Ilong fragment. These last 10 multiplication cycles were performed by diluting I

10 μ I delprøven i 90 μ I frisk Tris-acetatpuffer beskrevet ovenfor indeholdende 100 nmol af I10 µl of the partial sample in 90 µl of fresh Tris-acetate buffer described above containing 100 nmol of I

hver dNTP og 200 pmol af hver primer. Reaktionsbetingelserne var som ovenfor Ieach dNTP and 200 pmol of each primer. The reaction conditions were as above

25 anført. Efter 10 cyklusser blev en 10 μΙ delprøve (svarende til 100 ng af det oprindelige I25. After 10 cycles, a 10 μΙ sub-sample (equivalent to 100 ng of the original I) was added

DNA) påsat en 6% NuSieve (FMC Corp.) agarosegel og blev visualiseret under anvendelse af IDNA) applied to a 6% NuSieve (FMC Corp.) agarose gel and visualized using I

ethidiumbromid. Iethidium bromide. IN

Figur 10 illustrerer denne gel belyst med UV-lys og fotograferet gennem et rødt filter, IFigure 10 illustrates this gel illuminated with UV light and photographed through a red filter, I

30 hvilket er kendt inden for fagområdet. Bane 1 er molekylvægtsmarkører. Bane 2 er en - I30 which is known in the art. Lane 1 is molecular weight markers. Lane 2 is a - I

delprøve af den ovenfor beskrevne reaktionsblanding. Bane 3 er en delprøve identisk Ipartial sample of the reaction mixture described above. Lane 3 is a partial sample identical to I

med den ovenfor beskrevne med undtagelse af, at det oprindelige vildtype-DNA blev spaltet Iwith the above described except that the original wild-type DNA was cleaved

med Ddel forud for multiplikationen. Bane 4 er en delprøve af en reaktion identisk med den Iwith Ddel prior to the multiplication. Lane 4 is a partial sample of a reaction identical to that of I

ovenfor beskrevne med undtagelse af, at human DNA, som er homozygot for Idescribed above except that human DNA which is homozygous for I

35 seglcellebetaglobinallelet blev behandlet med Ddel forud for multiplikation (seglcelleallelet IThe sickle cell beta globin allele was treated with Ddel prior to multiplication (the sickle cell allele I

indeholder ikke et Ddel-restriktionssted i det fragment, som multipliceres her). Bane 5 er en Idoes not contain a Ddel restriction site in the fragment multiplied here). Lane 5 is an I

delprøve af en reaktion identisk med den ovenfor beskrevne med undtagelse af, at Ipartial sample of a reaction identical to that described above except that I

laksesperm-DNA blev anvendt i stedet for human DNA. Bane 6 er en delprøve af en reaktion Isalmon sperm DNA was used instead of human DNA. Lane 6 is a partial sample of a reaction I

identisk med den ovenfor beskrevne med undtagelse af, at delprøven blev behandlet med Ddel Iidentical to the one described above except that the sub-sample was treated with Part I

37 DK 175248 B1 efter multiplikation (Ddel skulle omdanne det 58 bp lange vildtypeprodukt til 27 og 31 bp lange fragmenter). Bane 7 er en delprøve af materialet fra bane 4 behandlet med Ddel efter multiplikation (det 58 bp lange seglcelleprodukt indeholder intet Ddel-oenkendelsessted).37 DK 175248 B1 after multiplication (Ddel was to convert the 58 bp wild-type product into 27 and 31 bp long fragments). Lane 7 is a sub-sample of the material from Lane 4 treated with Ddel after multiplication (the 58 bp sickle cell product contains no Ddel recognition site).

5 Påvisning af et 58 bp langt fragment, som er repræsentativt for et enkeltkopigen fra 1 mikrogram human DNA under anvendelse af udelukkende ethidiumbromidfarvning afen agarosegel kræver en multiplikation på ca. 500.000 gange. Dette blev opnået ved at anvende de to indskudte sæt af oligonukleotidprimere, som er beskrevet her. Det første set multiplicerer det 110 10 bp lange fragment, og det i det indre indskudte sæt multiplicerer et subfragment af dette produkt op til et niveau, som er hensigtsmæssigt til påvisning, som vist på figur 10. Denne fremgangsmåde med at anvende primere, som multiplicerer en lille sekvens indeholdt i den sekvens, som er multipliceret i den tidligere multiplikationsproces, og som er indeholdt i forlængelsesprodukter af de andre 15 primere, gør det muligt at skelne mellem vildtypen og seglcelleallelet ved β-globinlocusset uden at ty til hverken radioisotopiske eller andre besværlige metoder, såsom beskrevet af Conner et al., PNAS (USA), 8£):278 (1983) og Leary et al., PNAS (USA), 80:4045 (1983).Detection of a 58 bp fragment representative of a single copy gene from 1 microgram of human DNA using only ethidium bromide staining of an agarose gel requires a multiplication of about 500,000 times. This was achieved by using the two inserted sets of oligonucleotide primers described herein. First, the 110 10 bp fragment multiplies and the inner inserted set multiplies a sub-fragment of this product up to a level suitable for detection, as shown in Figure 10. This method of using primers that multiply a small sequence contained in the sequence multiplied in the previous multiplication process and contained in extension products of the other 15 primers makes it possible to distinguish between the wild type and the sickle cell allele at the β-globin locus without resorting to neither radioisotopic nor other cumbersome methods, such as described by Conner et al., PNAS (USA), £ 8: 278 (1983) and Leary et al., PNAS (USA), 80: 4045 (1983).

20 Eksempel 11Example 11

Det forventes, at den foreliggende fremgangsmåde er nyttig til i en patient DNA-prøve at påvise en specifik sekvens associeret med en infektiøs sygdom, såsom f.eks. Chlamydia, under anvendelse af en biotinyleret hybridiseringsprobe, som 25 spænder over den ønskede, multiplicerede sekvens og under anvendelse af den i beskrivelsen til US patent nr. 4.358.535, se ovenfor, beskrevne fremgangsmåde.It is expected that the present method is useful in detecting in a patient DNA sample a specific sequence associated with an infectious disease, such as e.g. Chlamydia, using a biotinylated hybridization probe spanning the desired multiplied sequence and using the method described in U.S. Patent No. 4,358,535, see above.

Den biotinylerede hybridiseringsprobe kan fremstilles ved interkelering og bestråling af et delvis dobbeltstrenget DNA med en 4'-methylensubstitueret 4,5’-8-trimethylpsoralen knyttet ti! biotin via en afstandsarm med formlen: 30 R R" * ii(CH2)2-0-[(CH2)x01y-CH2CH2-N- hvor R betegner -H eller en -CHO-gruppe, R" betegner -H, x er et tal på fra 1 til 35 4, og y er et tal på fra 2 til 4, som beskrevet i EP 156.287. Påvisning af biotinylgrupper på proben kan opnås ved at anvende et streptavidin - sur phosphatase - kompleks, som kan opnås kommercielt fra Enzo Biochemical under anvendelse af de påvisningsmetoder, som foreslås af leverandøren i dennes brochure. Den hybridiserede prøve ses som en plet af udfældet farve på grund afbindingen på påvisningskompleksetThe biotinylated hybridization probe can be prepared by intercalating and irradiating a partially double-stranded DNA with a 4'-methylene-substituted 4,5'-8-trimethylpsoralen attached to biotin via a spacer arm of the formula: RR "* ii (CH2) 2-0 - [(CH2) x01y-CH2CH2-N- where R represents -H or a -CHO group, R" represents -H, x numbers of 1 to 35 4, and y is a number of 2 to 4, as described in EP 156,287. Detection of biotinyl groups on the probe can be achieved by using a streptavidic acid phosphatase complex which can be obtained commercially from Enzo Biochemical using the detection methods proposed by the supplier in its brochure. The hybridized sample is seen as a patch of precipitated color due to the binding to the detection complex

I DK 175248 B1 II DK 175248 B1 I

I 38 II 38 I

I og den efterfølgende reaktion katalyseret af sur phosphatase, hvilket frembringer en II and the subsequent reaction catalyzed by acid phosphatase, producing an I

I udfældelig farve. IIn foldable color. IN

I Cellelinien SC-1 (CTCC nr. 0082) blev deponeret 19. marts 1985 hos American Type ICell line SC-1 (CTCC No. 0082) was deposited March 19, 1985, with American Type I

I 5 Culture Collection (ATCC) 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 USA med II 5 Culture Collection (ATCC) 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852 USA with I

I ATCC deponeringsnummer CRL nr. 8756. II ATCC Deposit No. CRL No. 8756. I

Opsummerende angår den foreliggende opfindelse oligonukleotider (primere) der IIn summary, the present invention relates to oligonucleotides (primers) which I

H tillader eksponentiel multiplikation ved polymerase-kædereaktion af en eller flere IH allows exponential multiplication by polymerase chain reaction of one or more I

H 10 specifikke nukleinsyresekvenser og vedhæftning af en promotorsekvens, hvorved IH 10 specific nucleic acid sequences and attachment of a promoter sequence, whereby I

H primerforlængelsesprodukter frembringes, som efterfølgende kan fungere som IH primer extension products are produced which can subsequently act as I

I templater for yderligere primerforlængelsesreaktioner. Oligonukleotiderne er især IIn templates for further primer extension reactions. The oligonucleotides are especially I

I anvendelig til påvisning af nukleinsyresekvenser, som i begyndelsen kun er til stede i IUseful for detecting nucleic acid sequences initially present only in I

I meget små mængder. IIn very small quantities. IN

Claims (8)

39 DK 175248 B139 DK 175248 B1 1. Et første og et andet enkeltstrenget oligonukleotid, der tillader eksponentiel multiplikation ved polymerase-kædereaktion af en specifik nukleinsyresekvens indeholdt i 5 en enkeltstrenget eller dobbeltstrenget nukleinsyre, eller i en blanding af sådanne nukleinsyrer, kendetegnet ved, at (a) det første enkeltstrengede oligonukleotid er i det væsentlige komplementært til 10 den enkeltstrengede nukleinsyre eller til den ene streng i den dobbeltstrengede nukleinsyre; (b) det andet enkeltstrengede oligonukleotid er i det væsentlige komplementært til et komplement af den enkeltstrengede nukleinsyre eller til den anden streng i den dobbeltstrengede nukleinsyre; 15 (c) det ene af de enkeltstrengede oligonukleotider yderligere indeholder en sekvens, som er ikke-komplementær til nukleinsyren, hvilken sekvens er en promotorsekvens; og (d) de dele af oligonukleotiderne, der er i det væsentlige komplementære, afgrænser enderne af den specifikke nukleinsyresekvens, der skal 20 multipliceres.A first and a second single-stranded oligonucleotide allowing exponential multiplication by polymerase chain reaction of a specific nucleic acid sequence contained in a single-stranded or double-stranded nucleic acid, or in a mixture of such nucleic acids, characterized in that (a) the first single-stranded oligonucleotide oligonucleotide is substantially complementary to the single-stranded nucleic acid or to the one strand of the double-stranded nucleic acid; (b) the second single-stranded oligonucleotide is substantially complementary to a complement of the single-stranded nucleic acid or to the second strand of the double-stranded nucleic acid; (C) one of the single-stranded oligonucleotides further contains a sequence which is non-complementary to the nucleic acid, which sequence is a promoter sequence; and (d) those portions of the substantially complementary oligonucleotides define the ends of the specific nucleic acid sequence to be multiplied. 2. Oligonukleotider ifølge krav 1, kendetegnet ved, at promotoren er T7-promotoren.Oligonucleotides according to claim 1, characterized in that the promoter is the T7 promoter. 3. Oligonukleotider ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den specifikke nukleinsyresekvens er indeholdt i en større sekvens.Oligonucleotides according to claim 1 or 2, characterized in that the specific nucleic acid sequence is contained in a larger sequence. 4. Oligonukleotider ifølge et hvilket som helst af krav 1-3, 30 kendetegnet ved, at nukleinsyren er DNA eller RNA, herunder mRNA, hvilket DNA eller RNA er enkelt- eller dobbeltstrenget eller er en DNA-RNA-hybrid. 1 2 Oligonukleotider ifølge et hvilket som helst af krav 1-4, kendetegnet ved, at nukleinsyren er genomisk DNA. 35 2 Oligonukleotider ifølge et hvilket som helst af krav 1-5, kendetegnet ved, at de dele af oligonukleotiderne, der er i det væsentlige komplementære, indeholder fra mindst ca. 7 til 25 nukleotider. I 40 DK 175248 B1 IOligonucleotides according to any one of claims 1-3, 30, characterized in that the nucleic acid is DNA or RNA, including mRNA, which DNA or RNA is single or double stranded or is a DNA-RNA hybrid. Oligonucleotides according to any one of claims 1-4, characterized in that the nucleic acid is genomic DNA. Oligonucleotides according to any one of claims 1-5, characterized in that the portions of the oligonucleotides which are substantially complementary contain from at least approx. 7 to 25 nucleotides. I 40 DK 175248 B1 I 7. Anvendelse af oligonukleotiderne ifølge et hvilket som helst af krav 1-6 til eksponentiel I multiplicering ved polymerase-kædereaktion af en specifik nukleinsyresekvens indeholdt i I I en enkelt- eller dobbeltstrenget nukleinsyre eller i en blanding af sådanne nukleinsyrer. IUse of the oligonucleotides according to any of claims 1-6 for exponential I multiplication by polymerase chain reaction of a specific nucleic acid sequence contained in a single or double stranded nucleic acid or in a mixture of such nucleic acids. IN 8. Anvendelse ifølge krav 7 til at muliggøre multiplikation, detektering og/eller karak- I terisering af specifikke nukleinsyresekvenser, der er associeret med infektiøse sygdomme, I såsom de der forårsages af bakterier, vira og protozoparasitter; genetiske lidelser, såsom I I de der forårsages af specifikke deletioner og/eller mutationer i genomisk DNA; eller cellu- I I lære lidelser, såsom cancer. I 10Use according to claim 7 to allow for the multiplication, detection and / or characterization of specific nucleic acid sequences associated with infectious diseases, such as those caused by bacteria, viruses and protozoparasites; genetic disorders such as those caused by specific deletions and / or mutations in genomic DNA; or cellulosic disorders such as cancer. I 10 9. Anvendelse ifølge krav 7 til at muliggøre RNA-transkription.Use according to claim 7 for enabling RNA transcription.
DK199600133A 1985-03-28 1996-02-09 Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences DK175248B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US71697585A 1985-03-28 1985-03-28
US71697585 1985-03-28
US79130885 1985-10-25
US06/791,308 US4683202A (en) 1985-03-28 1985-10-25 Process for amplifying nucleic acid sequences
DK144886A DK171160B1 (en) 1985-03-28 1986-03-26 Method for Multiplying a Specific Nucleic Acid Sequence
DK144886 1986-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DK13396A DK13396A (en) 1996-02-09
DK175248B1 true DK175248B1 (en) 2004-07-19

Family

ID=32685688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK199600133A DK175248B1 (en) 1985-03-28 1996-02-09 Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK175248B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DK13396A (en) 1996-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK171160B1 (en) Method for Multiplying a Specific Nucleic Acid Sequence
DK175469B1 (en) Method for Multiplication and Detection of Nucleic Acid Sequences
US4800159A (en) Process for amplifying, detecting, and/or cloning nucleic acid sequences
US4683195A (en) Process for amplifying, detecting, and/or-cloning nucleic acid sequences
US6040166A (en) Kits for amplifying and detecting nucleic acid sequences, including a probe
US4965188A (en) Process for amplifying, detecting, and/or cloning nucleic acid sequences using a thermostable enzyme
US6197563B1 (en) Kits for amplifying and detecting nucleic acid sequences
EP0237362B1 (en) Process for detecting specific nucleotide variations and genetic polymorphisms present in nucleic acids and kits therefor
US5629178A (en) Method for enhancing amplification in the polymerase chain reaction employing peptide nucleic acid (PNA)
WO1996013611A9 (en) A method for enhancing amplification in the polymerase chain reaction employing peptide nucleic acid (pna)
JPH0467957B2 (en)
DK175248B1 (en) Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences
DK175778B1 (en) Kit for amplification and detection of specific nucleic acid sequences - used to characterise or detect sequences associated with infectious diseases, genetic disorders and cellular disorders
IE83456B1 (en) Kit for use in amplifying and detecting nucleic acid sequences
IE19930227A1 (en) Kit for use in amplifying and detecting nucleic acid sequences
IE83464B1 (en) Process for amplifying and detecting nucleic acid sequences

Legal Events

Date Code Title Description
PUP Patent expired