JPH02215399A - Detection of nucleic acid - Google Patents

Detection of nucleic acid

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JPH02215399A
JPH02215399A JP3567089A JP3567089A JPH02215399A JP H02215399 A JPH02215399 A JP H02215399A JP 3567089 A JP3567089 A JP 3567089A JP 3567089 A JP3567089 A JP 3567089A JP H02215399 A JPH02215399 A JP H02215399A
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Abstract

PURPOSE:To accomplish the title detection simply, readily and in high sensitivity by modifying the target DNA into single stranded DNA, binding DNA primer to this single stranded DNA, and by immobilizing the resultant target DNA replicated product on a water-insoluble carrier. CONSTITUTION:(A) A chemically modified oligonucleotide is first prepared by acting a diamino compound of the formula (m and n are each 1-12) on 10-30 short stranded oligonucleotides having both base sequence of the target DNA such as in vivo etiologic gene and the complementary base sequence. Second, (B) DNA primer is prepared by reaction between the component A, a DNA- immobilizing compound and a crosslinking agent. Third, the component B is added to (C) modified single stranded DNA formed by alkali treatment in an aqueous medium to produce (D) replicated DNA. Fourth, (E) a DNA-immobilized water insoluble carrier is obtained hy reaction of the component D with a carrier such as acrylamide gel. Fifth, the component E is stained with a light- absorptive or fluorescent DNA-staining agent (e.g. ethidium bromide) followed by determining the extinction coefficient or fluorescence intensity of the resulting stained DNA, thus accomplishing the objective detection of nucleic acid.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、核酸の検出法に関する。さらに詳しくは、
目的DNAの検出を簡便に行うことができ、例えば生体
内に存在しうる病因性遺伝子の検出や遺伝子学的研究等
に有用な検出法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to a method for detecting nucleic acids. For more details,
The present invention relates to a detection method that can easily detect target DNA and is useful for, for example, detection of pathogenic genes that may exist in living organisms, genetic research, and the like.

(ロ)従来の技術 特定のDNAの検出のために、目的DNAと相補的な塩
基配列を有するオリゴヌクレオチドを利用し、これに蛍
光物質、放射性同位体、酵素等による標識化を行ったい
わゆるオリゴヌクレオチドプローブを用いる方法が知ら
れている。
(b) Conventional technology In order to detect specific DNA, oligonucleotides having a complementary base sequence to the target DNA are used and labeled with fluorescent substances, radioactive isotopes, enzymes, etc. Methods using nucleotide probes are known.

かかる従来のDNAの検出法は、基本的に、検体や細胞
破砕液等のDNA含有試料をアルカリ処理や熱処理に付
して目的DNAを一本鎖DNAに変性する工程、この−
木繊DNAを、ナイロンやニドミセルロースメンブラン
等の支持体に固定化する工程、固定化された一本mlD
NAに上記したオリゴヌクレオチドプローブを作用させ
てハイブリダイゼーションを行う工程、及びハイブリダ
イゼーション後のメンプランを洗浄した後、固定化DN
Aの標識部位の蛍光強度、放射活性、酸素活性等に基づ
いてDNAを検出する工程から構成される。
Such conventional DNA detection methods basically involve a step of subjecting a DNA-containing sample such as a specimen or a cell disruption solution to alkali treatment or heat treatment to denature the target DNA into single-stranded DNA.
The process of immobilizing wood fiber DNA on a support such as nylon or nidomiculose membrane, and the immobilized single mlD
After the step of hybridization by reacting the above-mentioned oligonucleotide probe with NA and washing the membrane after hybridization, the immobilized DNA is removed.
It consists of the step of detecting DNA based on the fluorescence intensity, radioactivity, oxygen activity, etc. of the labeled site of A.

そして最近、微量の目的DNAの高感度検出手法として
、上記した固定化工程の前に、目的DNAの塩基配列の
一部と相捕的な塩基配列を有する短鎖(通常10〜30
ヌクレオチド)のオリゴヌクレオチドからなるDNAプ
ライマーを結合させ、これにポリメラーゼの存在下でd
ATP、dGTP。
Recently, as a highly sensitive detection method for trace amounts of target DNA, a short chain (usually 10 to 30
A DNA primer consisting of an oligonucleotide (nucleotides) is bound to this, and d
ATP, dGTP.

dCTP、dTTPのようなヌクレオチド試薬を作用さ
せることにより目的DNAを複製し、これを必要に応じ
て繰り返すことで目的DNAを増幅し、増幅された目的
DNAについて再び一本鎖に変性して上記検出操作に付
す方法も提案されており、いわゆるP CR(poly
merase chain reaction)法によ
るDNA検出法として知られている。
The target DNA is replicated by applying a nucleotide reagent such as dCTP or dTTP, and this process is repeated as necessary to amplify the target DNA.The amplified target DNA is denatured to single strand again and detected as described above. A method has also been proposed for manipulating the so-called PCR (poly
This method is known as a DNA detection method based on the merase chain reaction method.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、いずれにせよ上記従来の検出法において
は、支持体に一本llDNAを固定する際に、熱処理や
紫外線照射処理を行う必要があり、専用の装置か必要に
なると共に、取扱いが煩雑で時間が掛かる不都合があっ
た。さらに、固定化後に、ハイブリダイゼーションが必
要になるため、固定化DNAを至適温度に保持する必要
かあり、上記と同様に専用の装置が必要であると共に、
取扱いが煩雑であった。
(c) Problems to be solved by the invention However, in any case, in the conventional detection method described above, when immobilizing a single DNA on a support, it is necessary to perform heat treatment or ultraviolet irradiation treatment, and special equipment is required. Not only is this necessary, but it also has the disadvantage of being complicated and time-consuming to handle. Furthermore, since hybridization is required after immobilization, it is necessary to maintain the immobilized DNA at an optimal temperature, and as mentioned above, a dedicated device is required.
Handling was complicated.

この発明は、かかる状況下なされた乙のであり、目的D
NAを簡便に検出でき、ことにハイブリダイゼーション
や従来のごとき支持体への固定化処理を行うことなくD
NA検出を行うことができろ検出法を提供しようとする
ものである。
This invention was made under such circumstances, and the purpose is D.
NA can be easily detected, especially without hybridization or conventional immobilization on a support.
The present invention attempts to provide a detection method that can perform NA detection.

(ニ)課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、(a)目的DNAと一本1
1DNAに変性する工程、(b)上記−木繊DNAに、
目的DNAの塩基配列の一部と相捕的な塩基配列を有す
る短鎖のオリゴヌクレオチドからなりかつジスルフィド
結合を介してDNA固定用官能基を有してなるDNAプ
ライマーを結合させる工程、(c)DNAプライマーが
結合した一本鎖DNAに、ポリメラーゼの存在下でヌク
レオチド試薬を作用させることによりDNA固定用官能
基で修飾された目的DNAの複製物を作製する工程、(
d)複製された上記目的DNAを上記DNA固定用官能
基と反応して結合しうる官能基を有する水不溶性担体に
水系媒体中で作用させて、該目的DNAを水不溶性担体
に固定する工程、(e)上記DNA固定水不溶性担体に
吸光性又は蛍光性のDNA染色剤を水系媒体中で作用さ
せて該DNAを染色する工程、(r)染色されたDNA
の吸光度又は蛍光強度に基づいて目的DNAを検出する
工程、からなる核酸の検出法が提供される。
(d) Means for solving the problem Thus, according to this invention, (a) target DNA and one
1 DNA, (b) the above - wood fiber DNA,
(c) binding a DNA primer consisting of a short oligonucleotide having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA and having a functional group for fixing DNA via a disulfide bond; A step of producing a replica of the target DNA modified with a DNA fixing functional group by reacting a nucleotide reagent with a single-stranded DNA bound to a DNA primer in the presence of a polymerase (
d) immobilizing the target DNA on the water-insoluble carrier by causing the replicated target DNA to act in an aqueous medium on a water-insoluble carrier having a functional group capable of reacting and bonding with the DNA-fixing functional group; (e) a step of staining the DNA by applying a light-absorbing or fluorescent DNA stain to the DNA-immobilized water-insoluble carrier in an aqueous medium; (r) staining the DNA;
A nucleic acid detection method is provided, which comprises the step of detecting a target DNA based on the absorbance or fluorescence intensity of the target DNA.

この発明は、DNA検出に際し、末端にジスルフィド結
合を介して固定用官能基を有するDNAプライマーを用
いて目的DNAを複製する点を第1の特徴とする乙ので
ある。そして、複製された固定用官能基含有DNAを水
不溶性の担体に固定した状態で染色を行い、この染色さ
れたDNAの吸光度又は蛍光度に基づいて目的DNAの
検出を行う点を第2の特徴とするものである。
The first feature of this invention is that when detecting DNA, target DNA is replicated using a DNA primer having a functional group for fixation at the end via a disulfide bond. The second feature is that the replicated DNA containing a functional group for fixation is fixed on a water-insoluble carrier and then stained, and the target DNA is detected based on the absorbance or fluorescence of the stained DNA. That is.

(t)NAプライマー) この発明で用いるDNAプライマー(よ、目的DNAの
塩基配列の一部を相捕的な塩基配列を有する短鎖のオリ
ゴヌクレオチドに、ジスルフィド結合を介してDNA固
定用官能基を結合することにより作製することができる
(t) NA primer) The DNA primer used in this invention (a short oligonucleotide having a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA, and a functional group for fixing the DNA through a disulfide bond) It can be produced by combining.

ここで短鎖のオリゴヌクレオチドとしては、PCR法で
用いられるDNAプライマーと同程度の長さ、通常lO
〜30ヌクレオチド程度のもの、を用いるのが適してお
り、塩基配列は目的DNAの末端に対応させるのが適し
ている。
Here, the short oligonucleotide is about the same length as the DNA primer used in the PCR method, usually 10
It is suitable to use something with a length of about 30 nucleotides, and it is suitable that the base sequence corresponds to the end of the target DNA.

かかるオリゴヌクレオチドに上記D N A固定用官能
基を導入するに当り、まずジスルフィド基による化学修
飾が行われる。この化学修飾は、オリゴヌクレオチドに
、ジスルフィド結合を有し両端に各々アミノ基を有する
シスタミンのようなジアミノ化合物を水系中で作用させ
ることにより行なうことができろ。ここで用いるジアミ
ノ化合物としては、下式(I): HJ  (CHt)−−35−(CHt)、、−NH*
・・・・・・(1)(式中、m、nは各々!〜12の整
数を示す)で現されろ化合物又はその塩を用いるのが適
している。
When introducing the DNA fixing functional group into such an oligonucleotide, chemical modification with a disulfide group is first performed. This chemical modification can be carried out by treating the oligonucleotide with a diamino compound such as cystamine, which has a disulfide bond and amino groups at both ends, in an aqueous system. The diamino compounds used here include the following formula (I): HJ (CHt)--35-(CHt), -NH*
It is suitable to use a compound represented by (1) (where m and n each represent an integer of ! to 12) or a salt thereof.

この化学修飾において、このジアミノ化合物残基がオリ
ゴヌクレオチドに導入されるが、この導入位置は、オリ
ゴヌクレオチドの5′末端か核酸塩基のいずれかに選択
できる。
In this chemical modification, the diamino compound residue is introduced into the oligonucleotide, and the introduction position can be selected either at the 5' end of the oligonucleotide or at the nucleobase.

5′末端への導入は、通常、オリゴヌクレオチドにポリ
ヌクレオチドキナーゼを水溶液中で作用させてその5′
末端の水酸基をリン酸基に変換し、次いで緩和な条件下
で、例えば、カルボジイミド系の縮合剤を用いて上記リ
ン酸基とジアミノ化合物を反応させる、いわゆるホスホ
ロアミデート法により行うことができる(Chu、B、
F、etal、!fuel。
Introduction to the 5' end is usually achieved by treating the oligonucleotide with polynucleotide kinase in an aqueous solution.
This can be carried out by the so-called phosphoramidate method, in which the terminal hydroxyl group is converted into a phosphoric acid group, and then the phosphoric acid group is reacted with a diamino compound under mild conditions using, for example, a carbodiimide-based condensing agent. (Chu, B.
F,etal,! fuel.

Ac1ds、Res、1l(1983)6513)。か
かる反応により、5′末端のリン酸基のOH基とジアミ
ノ化合物の一端のアミノ基との脱水縮合反応が生じて、
下式のように上記ジアミノ化合物残基がオリゴヌクレオ
チドに導入されることとなる。
Aclds, Res, 1l (1983) 6513). This reaction causes a dehydration condensation reaction between the OH group of the phosphoric acid group at the 5' end and the amino group at one end of the diamino compound,
The diamino compound residue is introduced into the oligonucleotide as shown in the following formula.

I 蓄 一方、核酸塩基への導入は、よく知られたシトシンの4
位のアミノ基転位反応を利用することにより行うことが
できる。かかる反応によりオリゴヌクレオチドの核酸塩
基におけるオキシ基とジアミノ化合物の一端のアミノ基
との脱水縮合反応が生じて例えば下式のようにジアミノ
化合物残基がオリゴヌクレオチドに導入されることとな
る。
On the other hand, the introduction into the nucleobase is the well-known cytosine 4
This can be carried out by utilizing an amino group rearrangement reaction at the position. This reaction causes a dehydration condensation reaction between the oxy group in the nucleic acid base of the oligonucleotide and the amino group at one end of the diamino compound, and a diamino compound residue is introduced into the oligonucleotide as shown in the following formula, for example.

二のようにして反応液中に得られた化学修飾オリゴヌク
レオチドは、通常、液体クロマトグラフィや電気泳動法
等により精製してDNA固定用官能基を結合する工程に
用いられる。
The chemically modified oligonucleotide obtained in the reaction solution in step 2 is usually purified by liquid chromatography, electrophoresis, etc., and used in the step of binding a DNA fixing functional group.

ここでDNA固定用官能基の結合は、上記で得られた化
学修飾オリゴヌクレオチドを必要に応じて架橋剤を用い
て、後述する水不溶性担体の官能基と水系媒体中で容易
に反応して結合しうる他の官能基を有する化合物(DN
A固定用化合物)と反応させることにより行うことがで
きる。このようなりNA固定用化合物と水不溶性担体の
官能基との組合せとしては、例えばビオチン/アビジン
の組合せや、各種抗体/抗原の組合せが挙げられる。ビ
オチンを用いる場合には、アミノ基あるいはチオール基
と反応性を有するビオチン誘導体が適している。また、
ハプテン(抗原基)を用いる場合には、チオール基を有
するもの、あるいはアミノ基を有するものが適しており
、又はアミノ反応性基と反応性を有する架橋剤[例えば
、N−スクシンイミド−3−(2−ピリジルチオ)プロ
ピオネートやマレイミド−N−ヒドロキシスクシンイミ
ド誘導体類]と組み合わせて用いろことができる。
Here, the binding of the functional group for DNA immobilization is carried out by easily reacting the chemically modified oligonucleotide obtained above with the functional group of the water-insoluble carrier described below in an aqueous medium using a crosslinking agent as necessary. Compounds with other functional groups that can be used (DN
This can be carried out by reacting with A fixing compound). Examples of the combination of the NA fixing compound and the functional group of the water-insoluble carrier include a biotin/avidin combination and various antibody/antigen combinations. When using biotin, biotin derivatives that are reactive with amino groups or thiol groups are suitable. Also,
When using a hapten (antigenic group), one having a thiol group or an amino group is suitable, or a crosslinking agent having reactivity with an amino-reactive group [for example, N-succinimide-3-( 2-pyridylthio)propionate and maleimide-N-hydroxysuccinimide derivatives].

かかる結合反応は、通常上記DNA固定用化合物を、必
要に応じて架橋剤と水系中で反応させた後、前述した化
学修飾オリゴヌクレオチドと水系中で反応させることに
より行うのが適している。
Such a binding reaction is usually suitably carried out by reacting the above-mentioned DNA fixing compound with a crosslinking agent as necessary in an aqueous system, and then reacting it with the above-mentioned chemically modified oligonucleotide in an aqueous system.

いずれの反応も、緩和な条件下で混合することにより進
行させることができる。
Either reaction can be allowed to proceed by mixing under mild conditions.

なお、架橋剤及びDNA固定用化合物の使用量は、化学
修飾オリゴヌクレオチドに対し、5〜25当量とするの
が適している。
Note that the amount of the crosslinking agent and the DNA fixing compound to be used is preferably 5 to 25 equivalents relative to the chemically modified oligonucleotide.

(DNAの複製) このようにして得られたDNA固定用官能基を有するD
NAプライマーを用いて一本mjDNAから目的DNA
の複製が行われる。かかるDNAプライマーは(+) 
(−)の二種類同時に用いることもできる。この複製の
手順、方法は、いわゆるPCR法における複製の手順と
同様にして行うことができる。すなわち水系媒体中でア
ルカリ処理又は加熱処理により目的DNAを一本@DN
Aに変性した後、上記DNAプライマーを添加して緩和
な温度下でアニーリングを行い、次いでポリメラーゼと
順次ヌクレオチド試薬(dATP。
(DNA Replication) The thus obtained DNA immobilizing functional group-containing D
Target DNA from one mj DNA using NA primer
is copied. Such a DNA primer is (+)
Two types (-) can also be used at the same time. This replication procedure and method can be performed in the same manner as the replication procedure in the so-called PCR method. In other words, one target DNA is isolated by alkali treatment or heat treatment in an aqueous medium @DN
After denaturation into A, the above DNA primers were added and annealed at a mild temperature, followed by polymerase and sequentially a nucleotide reagent (dATP).

dGTP、dCTP、dTTP)を添加して一本11D
NAを鋳型として相補的なポリヌクレオチド順を成長さ
せることにより行うことができる。なお、目的DNA自
体は、PCR法で増幅されたものを用いてもよく、高感
度検出の点で増幅されたものを用いるのが好ましい。
dGTP, dCTP, dTTP) to make one 11D
This can be done by growing complementary polynucleotides using NA as a template. Note that the target DNA itself may be one that has been amplified by the PCR method, and it is preferable to use one that has been amplified in terms of high-sensitivity detection.

(固定) 上記複製DNAを固定する担体としては、複製DNAに
おけるDNA固定用官能基を反応して結合しうる他の官
能基を有する水不溶性担体が用いられる。かかる担体の
材質としては、水系媒体中で分散しうる粒状体を用いる
のが適しており、例えばアクリルアミドゲル、セファロ
ースゲルのような有機ポリマーからなる粒状体、やシリ
カゲルのような無機物質からなる粒状体が挙げられる。
(Fixation) As the carrier for immobilizing the replicated DNA, a water-insoluble carrier having another functional group capable of reacting and bonding with the DNA fixing functional group in the replicated DNA is used. As a material for such a carrier, it is suitable to use a granular material that can be dispersed in an aqueous medium, such as a granular material made of an organic polymer such as acrylamide gel or Sepharose gel, or a granular material made of an inorganic material such as silica gel. One example is the body.

また、上記池の官能基としては、前述したごとき、アビ
ジン残基や抗体を用いることができ、これらは公知の手
法により上記担体に化学固定、物理固定手法等により固
定した状態で用いることができる。
Further, as the functional group of the above-mentioned pond, avidin residues and antibodies as described above can be used, and these can be used in a state in which they are fixed to the above-mentioned carrier by chemical fixation, physical fixation, etc. by known methods. .

複製DNAの上記担体への固定は、緩和な温度下、水系
中でこれらを混合することにより迅速に行われ、とくに
熱処理や紫外線照射処理等を施す必要はない。
The immobilization of the replicated DNA on the carrier is quickly carried out by mixing them in an aqueous system at a mild temperature, and there is no need for heat treatment, ultraviolet irradiation, or the like.

この固定化が行われた後、水洗により夾雑成分や未反応
成分を系から効率良く除去することができ、通常、この
水洗後に次の染色工程が行われる。
After this immobilization is performed, contaminant components and unreacted components can be efficiently removed from the system by washing with water, and the next dyeing step is usually performed after this washing with water.

(染色) この発明でDNA染色剤とは、吸光性又は蛍光性を有し
かつ水性媒体中でDNA二本鎖内に迅速に取り込まれる
水溶性物質を意味し、とくに可視光での吸光性を有する
ものでなくてらよい。通常、高感度検出の点で蛍光性を
有するものを用いるのが適しており、この例としてはエ
チジウムブロマイド、アクリジンオレンジ等が挙げられ
る。
(Staining) In this invention, a DNA stain refers to a water-soluble substance that has light absorption or fluorescence and is rapidly incorporated into DNA double strands in an aqueous medium, and in particular has light absorption in visible light. It doesn't have to be something you have. Generally, from the viewpoint of high sensitivity detection, it is suitable to use a fluorescent material, such as ethidium bromide, acridine orange, etc.

かかる染色工程の後に、DNAの検出が行われるが、通
常、この検出の前に、洗浄が行われこれにより過剰の染
色剤が効率良く除去できる。
After such a staining step, DNA detection is performed, but before this detection, washing is usually performed to efficiently remove excess staining agent.

(DNA検出) 検出は、染色されたD N Aの吸光度又は蛍光測定に
基づいて光学的に行われる。この光学的検出は、染色さ
れたDNAを固定した担体を、適当な支持体(例えば、
濾紙、ガラスフィルタ等)に担持させた状態で行うこと
もできるが、高感度検出の観点から、染色されたDNA
固定水不溶性担体に還元剤を水系媒体中で作用さけて固
定化されたDNAのジスルフィド結合を開裂して上記水
不溶性担体から染色DNAを分離し、この分離された染
色DNA含有水系媒体を光学的分析に付してその吸光度
又は蛍光度を測定するのが好ましい。この際用いる還元
剤としては、例えばジチオスレイトール、メルカプトエ
タノール、メルカプトエチルアミン等が挙げられる。
(DNA Detection) Detection is performed optically based on absorbance or fluorescence measurements of stained DNA. This optical detection involves transferring the carrier on which the stained DNA is immobilized to a suitable support (e.g.
It can also be carried out with the stained DNA supported on filter paper, glass filters, etc.), but from the viewpoint of high sensitivity detection,
A reducing agent is applied to the immobilized water-insoluble carrier in an aqueous medium to cleave the disulfide bonds of the immobilized DNA to separate the stained DNA from the water-insoluble carrier, and the aqueous medium containing the separated stained DNA is optically analyzed. It is preferable to subject it to analysis and measure its absorbance or fluorescence. Examples of the reducing agent used in this case include dithiothreitol, mercaptoethanol, and mercaptoethylamine.

(ホ)作用 水不溶性担体と特異的に結合しつるDNA固定用官能基
を有するDNAプライマーを用いることにより、複製D
NAを該担体に効率良く固定することができろ。そして
DNAの検出は染色法で行われるが、染色法されたD 
N Aが不溶性担体に固定されているため、水洗により
夾雑成分等と容易に分離することができろ。
(e) Function: By using a DNA primer having a functional group for immobilizing DNA that specifically binds to a water-insoluble carrier, replication D
It should be possible to efficiently immobilize NA on the carrier. DNA is detected using a staining method, and the stained D
Since NA is fixed on an insoluble carrier, it can be easily separated from contaminant components by washing with water.

従って、従来のごとき支持体への煩雑な固定処理や熱処
理を行うことなくしかも煩雑なバイブリダイゼーシロン
を行うことなく、DNAの簡便な検出や高感度な検出が
可能となる。
Therefore, DNA can be easily detected and detected with high sensitivity without performing complicated fixation treatment on a support or heat treatment as in the conventional methods, and without performing complicated hybridization.

(へ)実施例 1、オリゴヌクレオチドの化学修飾 (1)オリゴヌクレオチド オリゴヌクレオチドとしては1、M13mp8用のプラ
イマー(5’ −GTAAAACGACGGCCAGT
−3’及び5 ’ −TTGTGTGGAATTGTG
AGC−3”)を島津自動合成機N5−1で化学合成後
HPLC精製したものを用いた。このプライマーは、M
13mp8RF−DNA(目的DNA)(+)鎖あるい
は(−)@に相補的な配列をもつ17量体あるいは18
量体である。
(to) Example 1, Chemical modification of oligonucleotides (1) Oligonucleotides As oligonucleotides, 1, primer for M13mp8 (5'-GTAAAACGACGGCCAGT
-3' and 5' -TTGTGTGGAATTGTG
AGC-3'') was chemically synthesized using a Shimadzu automatic synthesizer N5-1 and purified by HPLC.
17-mer or 18-mer with a sequence complementary to 13mp8RF-DNA (target DNA) (+) strand or (-)@
It is a quantity.

なお、鋳型としてML311)8 RF  I  D 
N Aブライマーとして上記した2種のプライマーを用
いてPCB反応を行うと約120量体の位置に相当する
電気泳動パターンが得られた。本結果は予想位置と一致
した。
In addition, as a template, ML311)8 RF ID
When the PCB reaction was carried out using the two types of primers described above as NA primers, an electrophoretic pattern corresponding to the position of about 120 mer was obtained. This result agreed with the predicted position.

(2)反応 ■リン酸基の導入 上記オリゴヌクレオチドの溶?&(50D、30Mg)
をT4ポリヌクレオチドキナーゼ30ユニットで処理(
37℃2.5時間)し、5′位へリン酸残基を導入した
。反応溶液をSEP  PAK C”カラムを用いて精
製し3峠の溶出液を得た。溶出液を振盪下真空濃縮した
(2) Reaction ■Introduction of phosphate group Dissolution of the above oligonucleotide? &(50D, 30Mg)
treated with 30 units of T4 polynucleotide kinase (
37°C for 2.5 hours), and a phosphoric acid residue was introduced into the 5' position. The reaction solution was purified using a SEP PAK C" column to obtain three eluates. The eluates were concentrated in vacuo under shaking.

■シスタミン残基の導入 5′位リン酸化プローブ(IOD)を、縮合剤としての
1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジ
イミド(ECDI)(IM  toμQ)の存在下、ル
チジンバッファー(pH7,5,0,75M、 88m
12)中で、シスタミン[HtN−(Cut) !−5
−3−(CHI) Jut]の2塩酸塩(IM、2μQ
)と室温で一昼夜反応させた。反応溶液はHPLCにて
目的ピークを回収し、娠とう下真空濃縮した。
■Introduction of cystamine residue The 5'-position phosphorylated probe (IOD) was added to lutidine buffer (pH 7, 5,0,75M, 88m
12) In cystamine [HtN-(Cut)! -5
-3-(CHI) Jut] dihydrochloride (IM, 2μQ
) was reacted at room temperature overnight. The reaction solution was subjected to HPLC to collect a target peak, and concentrated in vacuo under a tube.

これにより下式に示す化学修飾(シスタミン導入)され
たオリゴヌクレオチドを得た。
As a result, a chemically modified (introduced cystamine) oligonucleotide shown in the following formula was obtained.

2、DNA固定用官能基の導入 上記で得られたシスタミン導入オリゴヌクレオチド(0
,700)をPRSLGO村に溶解し撹拌下、25倍当
量のビオチン−ε−アミノカプロン酸−N−ヒドロキシ
スクシンイミドを添加して室温下2時間反応させること
により、下記のような5°−ビオチン化プライマーを合
成し、HPLCあるいはゲル電気泳動で精製した。
2. Introduction of functional group for DNA fixation Cystamine-introduced oligonucleotide obtained above (0
, 700) in PRSLGO village, add 25 times equivalent amount of biotin-ε-aminocaproic acid-N-hydroxysuccinimide under stirring, and react at room temperature for 2 hours to obtain the following 5°-biotinylated primer. was synthesized and purified by HPLC or gel electrophoresis.

(以下余白) べ / \ 3、目的DNAの複製 M13mp 8 RF−DN A 1 amol (I
 O−”5ol)を目的DNAとして用い、上記で合成
した5゛−ビオチン化プライマー(50μmol )及
び未修飾プライマー(50μmol) 、Taqポリメ
ラーゼ、ヌクレオチド試薬dNTP(dATP%dCT
P1dGTP、 dTTP)を加えて、これをPCR法
により40回増幅した。これにより、5°−ビオチン化
プライマーがPCR反応で増巾した2本鎖DNA断片に
結合されたことになる。
(Left below) Be/\3, Replication of target DNA M13mp 8 RF-DNA A 1 amol (I
The 5'-biotinylated primer (50 μmol) and unmodified primer (50 μmol) synthesized above, Taq polymerase, and the nucleotide reagent dNTP (dATP% dCT) were used as target DNA.
P1dGTP, dTTP) was added thereto, and this was amplified 40 times by PCR. This meant that the 5°-biotinylated primer was bound to the double-stranded DNA fragment amplified by the PCR reaction.

4、水不溶性担体への固定 アビジンを直接架橋したアガロースビーズをlx ss
cで2回洗浄したらのを、上記ビオチン修飾DNA含有
水溶液中に添加した。ビオチンとアビジンの結合定数は
非常に大きいため上記ゲルの添加混合によりビオチン修
飾DNAが室温下で速やかに該ビーズ(水不溶性担体)
に固定されることとなる。
4. Immobilized avidin on a water-insoluble carrier and directly cross-linked agarose beads with lx ss
After washing twice with C, it was added to the above biotin-modified DNA-containing aqueous solution. Since the binding constant between biotin and avidin is very large, the biotin-modified DNA is quickly transferred to the beads (water-insoluble carrier) at room temperature by adding and mixing the above gel.
It will be fixed at

5、DNAの染色 上記固定化の後、この固定化物をポアサイズ0.45μ
−のフィルタで濾取し、バッファーで充分に洗浄するこ
とによって、未反応の一本鎖DNA。
5. DNA staining After the above fixation, the immobilized product was stained with a pore size of 0.45μ.
- Collect unreacted single-stranded DNA by filtering it with a filter and washing thoroughly with buffer.

プライマー、その池夾雑物を除去した。The primer and its impurities were removed.

次いで固定化物をアクリジンオレンジの水溶液に接触さ
せることにより、染色を行った。染色後に水で充分に洗
浄することにより、過剰のアクリジンオレンジを除去し
た。
Next, staining was performed by bringing the immobilized product into contact with an aqueous solution of acridine orange. Excess acridine orange was removed by washing thoroughly with water after staining.

6、DNAの検出 上記のようにしてフィルタ上に担持された染色化DNA
固定物に、還元剤としてのメルカプトエチルアミン(0
,1M)を含むリン酸緩衝液を加え37℃で90分反応
させた。これにより染色化DNA固定化物におけるジス
ルフィド結合が速やかに開裂し、染色化DNAが液相に
分散溶解し、水不溶性担体と分離された。
6. Detection of DNA The stained DNA carried on the filter as described above
The immobilizer was treated with mercaptoethylamine (0
, 1M) was added, and the mixture was reacted at 37°C for 90 minutes. As a result, the disulfide bonds in the immobilized stained DNA were rapidly cleaved, the stained DNA was dispersed and dissolved in the liquid phase, and was separated from the water-insoluble carrier.

このDNA含有水溶液について、蛍光光度計を用いてそ
の蛍光度(E x 490nm)を測定したところ、5
30nmと640n@に明確な蛍光ピークが確認された
。そして、この両ピー・りの強度比は、530ns>6
4011であり、アクリジンオレンジ水溶液自体の強度
比を逆転していることから、DNAの二本鎖中に捕り込
まれたアクリジンオレンジによるものであることも確認
された。
When the fluorescence intensity (Ex 490 nm) of this DNA-containing aqueous solution was measured using a fluorometer, it was found to be 5.
Clear fluorescence peaks were confirmed at 30 nm and 640 nm. The intensity ratio of both peaks and peaks is 530ns>6
4011, and the intensity ratio of the acridine orange aqueous solution itself was reversed, so it was confirmed that this was due to acridine orange trapped in the double strands of DNA.

一方、染色剤としてエチジウムブロマイドを用いた際に
は、E x 300n−で590nsの蛍光ピークが呈
されるが、この蛍光ピーク強度は、−本JiDNAに結
合したエチジウムブロマイド水溶液に比して増大化され
たものであり、二本鎖DNAの捕り込まれたエチジウム
ブロマイドによるものであることも確認された。
On the other hand, when ethidium bromide is used as a staining agent, a fluorescence peak of 590ns is exhibited at Ex 300n, but this fluorescence peak intensity is increased compared to the aqueous solution of ethidium bromide bound to the present JiDNA. It was also confirmed that this was caused by ethidium bromide entrapped in double-stranded DNA.

(ト)考案の効果 この発明の核酸の検出法によれば、従来のごとき煩雑な
固定化処理やハイブリダイゼーシヨンを行うことなく、
簡便に目的D N Aを検出することができ、しいては
自動化、装置化が容易となり、従来に比してより高感度
な検出も可能である。
(g) Effects of the invention According to the nucleic acid detection method of the present invention, there is no need for complicated fixation or hybridization as in conventional methods.
The target DNA can be detected easily, automation and deviceization are easy, and detection with higher sensitivity than conventional methods is also possible.

平成元年 6月30日 1、事件の表示 平成1年特許願第35670号 2、発明の名称 核酸の検出法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  京都市中京区西ノ京栗原町1番地名 称  
(199)株式会社 島津製作所代表者 四へ蜂 實 4、代理人 住所 〒530 大阪市北区西天満5丁目1−3クォーター・ワンビル補
正の内容 1、明細書第4頁下から2行目の「目的DNAと」を「
目的DNAを」に訂正する。
June 30, 1989 1. Display of the case 1999 Patent Application No. 35670 2. Name of the invention Nucleic acid detection method 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant address Nishinokyo Kurihara, Nakagyo-ku, Kyoto City Town number 1 name
(199) Shimadzu Corporation Representative Yohebee Minoru 4, Agent address: 5-1-3 Nishitenma, Kita-ku, Osaka 530 Quarter One Building Contents of amendment 1, 2nd line from the bottom of page 4 of the specification: Target DNA and”
Correct the target DNA to ``.

2、同書第6頁第15〜16行目の「用いるのが適して
おり、塩基配列は目的DNAの末端に対応させるのが適
している。」を「用いるのが適している。」に訂正する
2. In the same book, page 6, lines 15-16, "It is suitable to use, and the base sequence should correspond to the end of the target DNA." was corrected to "It is suitable to use." do.

3、回書第16頁の式の下3行目のr 100m12J
を「100μi」に訂正する。
3. r 100m12J in the bottom third line of the formula on page 16 of the circular
is corrected to "100μi".

4、同書第19頁下から4行目の「二本鎖DNAの」を
「二本鎖DNAに」に訂正する。
4. In the fourth line from the bottom of page 19 of the same book, "double-stranded DNA" is corrected to "double-stranded DNA."

5、同書同頁の最下行の「(ト)考案の効果」を「(ト
)発明の効果」に訂正する。
5. In the bottom line of the same page of the same book, "(g) Effect of the invention" is corrected to "(g) Effect of the invention."

6、補正の対象 特許請求の範囲 1. (a)目的DNAを一本11DNAに変性する工
程、 (b)上記−木繊DNAに、目的DNAの塩基配列の一
部と相捕的な塩基配列を育する短鎖のオリゴヌクレオチ
ドからなりかつジスルフィド結合を介してDNA固定用
官能基を有してなるDNAプライマーを結合させる工程
、 (c)DNAプライマーが結合した一本鎖DNAに、ポ
リメラーゼの存在下でヌクレオチド試薬を作用させるこ
とによりDNA固定用官能基で修飾された目的DNAの
複製物を作製する工程、(d)複製された上記目的DN
Aを上記DNA固定用官能基と反応して結合しうる官能
基を有する水不溶性担体に水系媒体中で作用させて、該
目的DNAを水不溶性担体に固定する工程、(e)上記
DNA固定水不溶性担体に吸光性又は蛍光性のDNA染
色剤を水系媒体中で作用させて該DNAを染色する工程
、 (r)染色されたDNAの吸光度又は蛍光強度に基づい
て目的DNAを検出する工程、 からなる核酸の検出法。
6. Scope of patent claims subject to amendment 1. (a) A step of denaturing each target DNA into 11 DNA; (b) The above-mentioned wood fiber DNA is made of a short oligonucleotide that develops a base sequence complementary to a part of the base sequence of the target DNA. a step of binding a DNA primer having a functional group for DNA fixation via a disulfide bond; (c) fixing the DNA by causing a nucleotide reagent to act on the single-stranded DNA bound to the DNA primer in the presence of a polymerase; (d) producing a replica of the target DNA modified with a functional group; (d) the replicated target DNA;
A step of immobilizing the target DNA on the water-insoluble carrier by causing A to act in an aqueous medium on a water-insoluble carrier having a functional group capable of reacting and bonding with the DNA-immobilizing functional group, (e) the DNA-immobilized water; (r) detecting the target DNA based on the absorbance or fluorescence intensity of the stained DNA; A method for detecting nucleic acids.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(a)目的DNAと一本鎖DNAに変性する工程、 (b)上記一本鎖DNAに、目的DNAの塩基配列の一
部と相補的な塩基配列を有する短鎖のオリゴヌクレオチ
ドからなりかつジスルフィド結合を介してDNA固定用
官能基を有してなるDNAプライマーを結合させる工程
、 (c)DNAプライマーが結合した一本鎖DNAに、ポ
リメラーゼの存在下でヌクレオチド試薬を作用させるこ
とによりDNA固定用官能基で修飾された目的DNAの
複製物を作製する工程、(d)複製された上記目的DN
Aを上記DNA固定用官能基と反応して結合しうる官能
基を有する水不溶性担体に水系媒体中で作用させて、該
目的DNAを水不溶性担体に固定する工程、 (e)上記DNA固定水不溶性担体に吸光性又は蛍光性
のDNA染色剤を水系媒体中で作用させて該DNAを染
色する工程、 (f)染色されたDNAの吸光度又は蛍光強度に基づい
て目的DNAを検出する工程、 からなる核酸の検出法。
[Claims] 1. (a) A step of denaturing the target DNA into single-stranded DNA; (b) adding a short nucleotide sequence to the single-stranded DNA that is complementary to a part of the base sequence of the target DNA; (c) bonding a DNA primer consisting of a stranded oligonucleotide and having a functional group for fixing DNA via a disulfide bond; (d) producing a replica of the target DNA modified with a DNA fixing functional group by causing the target DNA to act on the target DNA;
a step of immobilizing the target DNA on the water-insoluble carrier by causing A to act in an aqueous medium on a water-insoluble carrier having a functional group capable of reacting and bonding with the DNA-immobilizing functional group; (e) the DNA-immobilized water; (f) detecting the target DNA based on the absorbance or fluorescence intensity of the stained DNA; A method for detecting nucleic acids.
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