JPH04190800A - Detection of nucleic acid - Google Patents

Detection of nucleic acid

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JPH04190800A
JPH04190800A JP32065590A JP32065590A JPH04190800A JP H04190800 A JPH04190800 A JP H04190800A JP 32065590 A JP32065590 A JP 32065590A JP 32065590 A JP32065590 A JP 32065590A JP H04190800 A JPH04190800 A JP H04190800A
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JP
Japan
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nucleic acid
hybrid
probe
labeled
reaction solution
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JP32065590A
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Japanese (ja)
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Kinya Kato
欽也 加藤
Nobuko Yamamoto
伸子 山本
Masanori Sakuranaga
桜永 昌徳
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To determine a nucleic acid in high sensitivity by reacting a specimen nucleic acid with a probe nucleic acid in a medium, labeling only the formed hybrid, bringing the reaction solution into contact with a nucleic acid adsorbent to adsorb the hybrid and detecting the nucleic acid by taking advantage of the label. CONSTITUTION:In reacting a specimen nucleic acid with a probe nucleic acid, discovering formation of a hybrid of the nucleic acid to be reacted and the probe nucleic acid in the formed reaction mixture and detecting the nucleic acid, the specimen nucleic acid is reacted with the probe nucleic acid, the hybrid formed in the reaction solution obtained by the reaction is labeled, the reaction solution is brought into contact with an adsorbent (e.g. glass) to adsorb nucleic acid, the labeled hybrid in the reaction solution is adsorbed on the adsorbent, separated, the separated labeled hybrid is detected by taking advantage of the label bonded to the hybrid to detect and to determine nucleic acid.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はウィルス、微生物、あるいは動植物等から得た
核酸を高感度に検出もしくは定量するために有用な核酸
の検出方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a nucleic acid detection method useful for detecting or quantifying nucleic acids obtained from viruses, microorganisms, animals, plants, etc. with high sensitivity.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

核酸の検出方法としては、標的核酸(被検出核酸)と塩
基対を形成し得る標識されたプローブ核酸を用いた種々
のハイブリダイゼーション法が知られている。
As methods for detecting nucleic acids, various hybridization methods using labeled probe nucleic acids capable of forming base pairs with a target nucleic acid (nucleic acid to be detected) are known.

代表的な方法として、例えば、試料を支持体としてのフ
ィルターに固定された状態で標識化プローブ核酸と反応
させ、担体上に固定された状態のハイブリッドを形成さ
せて洗浄により未反応の標識化プローブと分離し、検出
を行う方法が広く行われている。
As a typical method, for example, a sample is reacted with a labeled probe nucleic acid in a state immobilized on a filter as a support, a hybrid is formed in a state immobilized on the support, and unreacted labeled probe is removed by washing. A widely used method is to separate and detect the

このような従来のフィルターを支持体とした核酸のハイ
ブリッド形成反応を利用する分析は、検体試料中の核酸
の固定、プレハイブリダイゼーション、標識プローブと
のハイブリッド形成、洗浄、検出という一連の操作を必
要とし、分析結果を一部るまでに時間がかかるので、例
えば臨床実験で日常的に用いるのには適さないという問
題を有する。
Analysis using a nucleic acid hybridization reaction using a conventional filter as a support requires a series of operations: fixation of nucleic acids in a sample, prehybridization, hybridization with a labeled probe, washing, and detection. However, since it takes time to obtain some of the analysis results, there is a problem that it is not suitable for routine use in clinical experiments, for example.

特に核酸の固定化における焼き付け、プレハイブリダイ
ゼーション、洗浄という操作は煩雑で、分析に要する時
間を長くする原因となっている。
In particular, the operations of baking, prehybridization, and washing in the immobilization of nucleic acids are complicated and cause an increase in the time required for analysis.

(Lin et al、: Journal of V
irology、 Vol、 55゜509ページ (
]985) )。
(Lin et al.: Journal of V
irology, Vol, 55゜509 pages (
]985) ).

また、フィルター上でのハイブリッド形成は、固相の一
本鎖核酸と液相の一本鎖の標識化プローブとの反応か溶
液中で不均一な状態で実施されるため、ハイブリッドの
形成速度が遅いという問題を有する。しかもハイブリッ
ド形成効率は極めて低く、通常、添加された標識プロー
ブのうち計算上期待される値の数%がハイブリッド形成
に利用されるにすぎない。
In addition, hybrid formation on a filter is performed in a heterogeneous state in solution, either by the reaction between a single-stranded nucleic acid in a solid phase and a single-stranded labeled probe in a liquid phase, so the rate of hybrid formation is slow. It has the problem of being slow. Moreover, the hybridization efficiency is extremely low, and usually only a few percent of the calculated expected value of the added labeled probe is used for hybridization.

さらに、このフィルターを支持体として用いる核酸分析
方法は、感度や精度が低いという問題もある。
Furthermore, nucleic acid analysis methods using this filter as a support have a problem of low sensitivity and accuracy.

以上の点から最近では核酸の固定化を行わずに試料核酸
とプローブとを溶液中で反応させるハイブリダイゼーシ
ョン法の核酸の検出方法への適用が注目されている。
In view of the above, recently, attention has been paid to the application of hybridization methods to nucleic acid detection methods in which a sample nucleic acid and a probe are reacted in a solution without immobilizing the nucleic acid.

このような非固定状態のハイブリダイ ゼーションを用いる方法として、米国特許第44865
39号明細書には、サンドイッチハイブリダイゼーショ
ン法が記載されている。この方法では、2つの別個のプ
ローブが用いられている。1つは標識され検出に用いら
れる検出用プローブであり、他の1つは反応混合物から
標的核酸を分離するために固体担体に固定化された捕捉
用プローブである。この方法では、試料と検出用プロー
ブとの反応が非固定状態で溶液中で行われ、得られた反
応混合物を捕捉用プローブか固定された固体担体と接触
させて標的核酸・プローブハイブリッドを固体担体に捕
捉して未反応の検出用プローブと分離して検出する。
As a method using such non-fixed state hybridization, US Pat. No. 44,865
No. 39 describes a sandwich hybridization method. In this method, two separate probes are used. One is a detection probe that is labeled and used for detection, and the other is a capture probe that is immobilized on a solid support to separate the target nucleic acid from the reaction mixture. In this method, the reaction between the sample and the detection probe is carried out in a solution in an unimmobilized state, and the resulting reaction mixture is brought into contact with either the capture probe or an immobilized solid support, and the target nucleic acid/probe hybrid is transferred to the solid support. is captured and separated from unreacted detection probes for detection.

また、英国特許出願公開第2169403号明細書には
、同一液相中に共存する2つの異なるプローブ(検出用
プローブ及び捕捉用プローブ)を用いる方法が開示され
ている。検出用プローブには検出され得る標識か施され
ており、また捕捉用プローブは、捕捉手段に対して親和
性を有する部分を有する。ハイブリダイゼーション後、
捕捉用プローブ、標的核酸及び検出用プローブにより形
成されたハイブリッドは、捕捉用プローブと捕捉手段と
の親和性を利用することによってハイブリダイゼーショ
ン溶液から分離される。
Further, British Patent Application Publication No. 2169403 discloses a method using two different probes (a detection probe and a capture probe) coexisting in the same liquid phase. The detection probe is provided with a detectable label, and the capture probe has a portion that has an affinity for the capture means. After hybridization,
The hybrid formed by the capture probe, target nucleic acid, and detection probe is separated from the hybridization solution by utilizing the affinity between the capture probe and the capture means.

(発明が解決しようとする課題) 上記で述へた方法では2つのプローブ即ち検出用の標識
化プローブ及び捕捉用プローブを用いているため、その
どちらをも別個に調製しそれぞれ捕捉用及び検出用とし
て機能させるための処理を必要とする。
(Problem to be Solved by the Invention) Since the method described above uses two probes, namely a labeled probe for detection and a capture probe, both of them are prepared separately and used for capture and detection, respectively. It requires processing to function as such.

また一種のプローブを調製し、その一部を捕捉用とし一
部を標識する方法も考え得るが、これも捕捉用及び標識
用の処理を別々に行わざるを得す煩雑さは免れ得ない。
It is also possible to consider a method in which a type of probe is prepared and part of it is used for capture and the other part is labeled, but this also inevitably involves the complexity of having to carry out separate processes for capture and labeling.

なお、従来法における捕捉用プローブの形成は、ヌクレ
オチド鎖に捕捉のために必要な修飾を施すことにより行
うのか一般的である。しかしながら、この修飾がハイブ
リダイズに影響を与え正確さに欠ける要因となる。また
この捕捉のための修飾が一般にある程度長鎖のプローブ
の使用を前提としているが、プローブのヌクレオチド釦
が長いほどミスマツチが発生し易くなり、比較的短い領
域で起こる部位特異変位の検出等が困難となる場合もあ
る。
In addition, the formation of a capture probe in the conventional method is generally performed by modifying the nucleotide chain necessary for capture. However, this modification affects hybridization and causes a lack of accuracy. Furthermore, although this modification for capture generally requires the use of a somewhat long probe, the longer the nucleotide button of the probe, the more likely mismatches will occur, making it difficult to detect site-specific displacements that occur in relatively short regions. In some cases,

更に、例えばどチオン・アビジン結合を利用するように
、捕捉用プローブの捕捉手段への固定を捕捉用プローブ
と捕捉手段との親和性を利用して行う場合は、捕捉反応
における条件によりバラツキが多い。その上、上述の2
種のプローブを用いる方法では、標的核酸・検出用プロ
ーブからなるハイブリッドの捕捉効率が、ハイブリッド
と捕捉用プローブの結合段階及び捕捉用プローブと捕捉
手段の結合段階の2つの段階のそれぞれの結合効率によ
り規定される。即ち、これらの段階を通しての捕捉効率
はそれぞれの結合効率を乗じたものとなり、単一の結合
段階からなる反応よりも効率が低くならざるを得ない。
Furthermore, when the capture probe is immobilized on the capture means by utilizing the affinity between the capture probe and the capture means, such as using a dothion-avidin bond, there are many variations depending on the conditions in the capture reaction. . Moreover, the above 2
In the method using a seed probe, the capture efficiency of a hybrid consisting of a target nucleic acid and a detection probe depends on the binding efficiency of each of the two stages: the binding stage of the hybrid and the capture probe, and the binding stage of the capture probe and the capture means. stipulated. That is, the capture efficiency through these steps is multiplied by their respective binding efficiencies, which inevitably results in lower efficiency than a reaction consisting of a single binding step.

従って、上述の2種のプローブを用いる方法においても
、操作の煩雑さや感度の点において、なお満足できるも
のとはいえない。
Therefore, even the method using the two types of probes described above is still unsatisfactory in terms of operational complexity and sensitivity.

本発明の目的は以上のような従来の問題を解消し工程が
きわめて単純な核酸の検出方法ひいては、高感度の核酸
検出もしくは定量方法に有用な核酸の検出方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a method for detecting nucleic acids that solves the above-mentioned conventional problems and has extremely simple steps, and furthermore, a method for detecting nucleic acids that is useful for highly sensitive nucleic acid detection or quantitative methods.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の核酸の検出方法は、試料核酸とプローブ核酸と
を反応させ、得られた反応混合物中の被検出核酸・プロ
ーブ核酸ハイブリッドの形成の有無を検出する過程を含
む核酸の検出方法において、 a)試料核酸とプローブ核酸とを液媒体中で反応させる
過程と、 b)過程aで得られた反応液中に形成されたハイブリッ
ドのみに標識を施す過程と、 C)過程すで得られた反応液を核酸を吸着する吸着材に
接触させ、該反応液中の標識化されたハイブリッドを該
吸着材に吸着させることにより反応液から分離する過程
と、 d)過程Cにおいて分離された標識化ハイブリッドを該
ハイブリッドに結合した標識を利用して検出する過程と を含むことを特徴とする。
The nucleic acid detection method of the present invention includes a step of reacting a sample nucleic acid with a probe nucleic acid and detecting the presence or absence of formation of a target nucleic acid/probe nucleic acid hybrid in the resulting reaction mixture, comprising: a. ) a process in which a sample nucleic acid and a probe nucleic acid are reacted in a liquid medium; b) a process in which only the hybrid formed in the reaction solution obtained in step a is labeled; and C) a reaction obtained in step a. a step of bringing the solution into contact with an adsorbent that adsorbs nucleic acids, and separating the labeled hybrid in the reaction solution from the reaction solution by adsorbing it to the adsorbent; d) the labeled hybrid separated in step C; and detecting the hybrid using a label bound to the hybrid.

本発明の方法における過程aにおいて試料核酸と反応さ
せるプローブ核酸(以下単にプローブという)としては
、被検出核酸と効果的にハイブリダイズできる塩基配列
を有する核酸であればとのようなものでも利用できる。
As the probe nucleic acid (hereinafter simply referred to as probe) to be reacted with the sample nucleic acid in step a of the method of the present invention, any nucleic acid can be used as long as it has a base sequence that can effectively hybridize with the nucleic acid to be detected. .

本発明におけるプローブは、標識化されずに用いられる
のでプローブに標識化のための要件が要求されない。そ
の結果、入手か容易であり、かつミスマツチしにくいた
めに高感度な検出が期待できるヌクレオチド鎖長の短い
ものも利用でき、短いヌクレオチド鎖長のプローブを用
いた簡便な操作での感度の良い検出が行える。
Since the probe in the present invention is used without being labeled, there is no requirement for labeling the probe. As a result, short nucleotide chains can be used, which are easy to obtain and do not easily cause mismatches, resulting in highly sensitive detection. can be done.

なお、プローブの選択に際して、後述の過程すに、ハイ
ブリッドの二本鎖部分の一方のヌクレオチド鎖を構成す
るプローブをブライマーとして利用し、その末端からヌ
クレオチド鎖を被検出核酸のヌクレオチド鎖を鋳型とし
て伸展させ、その伸展部分に標識物質を取り込ませる方
法による標識化方法を利用する場合には、形成されるハ
イブリッドが、プローブとハイブリダイズした被検出核
酸のヌクレオチド釦がブライマ一端部の進展の際の鋳型
として機能できるような構成、即ちプローブの末端伸展
方向に被検出核酸のヌクレオチド鎖か二本鎖の状態で存
在するようにプローブを選択する。
When selecting a probe, in the process described below, the probe constituting one nucleotide strand of the double-stranded portion of the hybrid is used as a primer, and the nucleotide strand is extended from its end using the nucleotide strand of the nucleic acid to be detected as a template. When using a labeling method in which a labeling substance is incorporated into the extending portion of the probe, the nucleotide button of the nucleic acid to be detected that has hybridized with the probe acts as a template during the extension of one end of the brimer. The probe is selected so that it can function as a probe, that is, the nucleotide strand of the nucleic acid to be detected exists in a double-stranded state in the direction in which the end of the probe extends.

なお、場合によっては試料核酸をブライマーとして利用
するものであっても良い。
Note that, depending on the case, the sample nucleic acid may be used as a primer.

試料核酸とプローブとのハイブリダイゼーションは、常
法にしたがって行うことができる。
Hybridization between a sample nucleic acid and a probe can be performed according to a conventional method.

なお、ハイブリッド形成反応の条件は、用いられるプロ
ーブを有するヌクレオチド鎖長や塩基配列等によって異
なるので、ハイブリダイゼーションにおける操作条件は
所望とする目的に応じて最適条件を適宜選択すると良い
The conditions for the hybridization reaction vary depending on the nucleotide chain length and base sequence of the probe used, so the operating conditions for hybridization should be appropriately selected depending on the desired purpose.

このハイブリッド形成反応は、−数的には、ホルムアミ
ド、適当な塩及びDenhardt溶液を含むハイブリ
ダイゼーション溶液中で、試料核酸及びプローブを非固
定状態として温度をコントロールして行うことができる
This hybridization reaction can be carried out numerically in a hybridization solution containing formamide, a suitable salt, and Denhardt's solution, with the sample nucleic acid and probe in an unimmobilized state, and at controlled temperature.

本発明の方法においては、試料核酸とプローブを反応さ
せ、その結果形成させられたハイブリッドに過程すにお
いて選択的に標識か施される。
In the method of the present invention, a sample nucleic acid and a probe are reacted, and the resulting hybrid is selectively labeled during processing.

この標識化の方法としては、例えばハイブリッドの二本
鎖部分を構成する鎖の一方をブライマーとして利用し、
その末端を伸展させて二本鎖部分を二本鎖化する際に、
その新たに合成される伸展部分に標識物を取り込ませる
方法等が利用できる。
As a method for this labeling, for example, one of the strands constituting the double-stranded portion of the hybrid is used as a primer,
When extending the end to make the double-stranded part double-stranded,
A method of incorporating a label into the newly synthesized extended portion can be used.

この方法によれば、ハイブリッドを形成していない核酸
には、新たな二本鎖部分形成のためのブライマーとして
機能する部分及び伸展部分形成用の鋳型となる部分が存
在しないので、上記の標識物を取り込む二本鎖化反応が
生じない。
According to this method, since a non-hybridized nucleic acid does not have a portion that functions as a primer for forming a new double-stranded portion and a portion that serves as a template for forming an extended portion, the above-mentioned labeled No double-stranded reaction takes place.

従って、ハイブリッドを形成していない核酸とハイブリ
ッドとの混合物状態で、この標識化反応を行っても、ハ
イブリッドのみに選択的に標識を施すことができる。
Therefore, even if this labeling reaction is performed in a mixture of non-hybridized nucleic acids and hybrids, only the hybrids can be selectively labeled.

この標識化には、ブライマーを利用して新たな二本鎖部
分を合成するための種々の方法が利用できる。
For this labeling, various methods can be used to synthesize a new double-stranded portion using a primer.

例えば、ブライマ一端部の伸展に必要な、dAPT、d
CTP、dGTP、dTTP等のヌクレオチドと標識化
すべきハイブリッドとをヌクレオチド鎖形成用の酵素の
存在下で反応させ、その際に用いるヌクレオチドの1又
は2以上に標識化ヌクレオチドを用いて、新たに形成さ
れるヌクレオチド顧に標識を取り込ませる方法等を利用
できる。
For example, dAPT, d required for extension of one end of the brimer.
A nucleotide such as CTP, dGTP, or dTTP is reacted with a hybrid to be labeled in the presence of an enzyme for forming a nucleotide chain, and a labeled nucleotide is used as one or more of the nucleotides used at that time to form a new hybrid. A method of incorporating a label into a nucleotide component can be used.

この標識化ヌクレオチドとしては、一般にヌクレオチド
の標識に利用されている、例えば放射性同位元素により
標識化されたもの、例えばビオチン、ジニトロフェニル
ヌクレオチド誘導体等の蛍光、発光又は発色を誘発する
のに必要な酵素や化合物等の非放射性標識物質で標識化
されたもの等が利用できる。
The labeled nucleotides include those labeled with radioactive isotopes that are generally used for labeling nucleotides, such as biotin, dinitrophenyl nucleotide derivatives, and enzymes necessary to induce fluorescence, luminescence, or color development. Those labeled with non-radioactive labeling substances such as radioactive materials and compounds can be used.

ヌクレオチド鎖形成用の酵素としては、大腸菌DNAポ
リメラーゼエ、DNAポリメラ〜ゼエのクレノー断片、
T4DNAポリメラーゼ等の各種DNAのポリメラーゼ
や逆転写酵素等が利用できる。
Enzymes for forming nucleotide chains include Escherichia coli DNA polymerase, Klenow fragment of DNA polymerase,
Various DNA polymerases such as T4 DNA polymerase, reverse transcriptase, etc. can be used.

本発明における標識化は、過程aで得られた反応液を必
要に応じて適当に希釈し、これに標識化のための各成分
を加え、溶媒中に各成分を溶解あるいは分散した状態で
行うことができる。
Labeling in the present invention is carried out by appropriately diluting the reaction solution obtained in step a, adding each component for labeling to this, and dissolving or dispersing each component in a solvent. be able to.

次に、過程Cにおいて標識化処理された反応液から標識
化された被検出核酸・プローブハイブリッドを分離する
ことによって、これを少なくとも未反応の標識物と分離
する。
Next, in step C, the labeled nucleic acid to be detected/probe hybrid is separated from the reaction solution subjected to the labeling treatment, thereby separating it from at least the unreacted label.

この分離は、DNA1lを選択的に吸着する固体吸着材
と標識化処理された反応混合物とを接触させ、溶液中に
残存する未反応の標識物と標識化ハイブリッドが吸着し
た固体吸着材とを洗浄、遠心処理、濾過等の固液分離操
作により分離することによって行なうことかできる。こ
の分離操作に用いる核酸を吸着する固体吸着材としては
表面か十の極性をもった粒子であり、カラス、ポリアミ
ド、ポリイミドからなる粒子等を挙げることかできる。
This separation involves bringing the labeled reaction mixture into contact with a solid adsorbent that selectively adsorbs 1l of DNA, and washing the unreacted label remaining in the solution and the solid adsorbent to which the labeled hybrid has been adsorbed. This can be carried out by separation by solid-liquid separation operations such as centrifugation, filtration, etc. The solid adsorbent for adsorbing nucleic acids used in this separation operation is a particle having a highly polarized surface, such as particles made of glass, polyamide, polyimide, and the like.

標識化ハイブリッドが吸着した固体吸着材を、用いて、
標識化ハイブリッドの検出を行うことができる(過程d
)。なお、この際、必要に応じて洗浄し、更に固体吸着
材から標識化ハイブリッドを分離し、用いた標識物に応
した方法により標識化ハイブリッドの検出を行ってもよ
い。
Using a solid adsorbent with labeled hybrids adsorbed,
Detection of labeled hybrids can be performed (step d
). At this time, the labeled hybrid may be washed if necessary, and the labeled hybrid may be further separated from the solid adsorbent, and the labeled hybrid may be detected by a method depending on the label used.

なお、本発明の方法では、上述の標識化の操作において
ブライマーとなる核酸の末端の伸展により新たに合成さ
れる二本鎖部分の長さが十分に長いものとなるように、
被検出核酸に対するプローブの組み合わせを考慮して用
いることにより、標識化における標識の取り込み量を多
くさせることができ、非放射性標識を用いた場合でもそ
の低感度性を多量の取り込み量て補填することかてさ、
高感度な検出が可能となる。
In addition, in the method of the present invention, in order to ensure that the length of the double-stranded part newly synthesized by extension of the end of the nucleic acid that becomes the primer in the above-mentioned labeling operation is sufficiently long,
By considering the combination of probes for the nucleic acid to be detected and using them, it is possible to increase the amount of label uptake during labeling, and even when using non-radioactive labels, the low sensitivity can be compensated for by the large amount of uptake. Katesa,
Highly sensitive detection becomes possible.

この標識化バイブワットの検出において、形成されたハ
イブリッドの有する標識量を定量的に分析することによ
って、被検出核酸の定量を行うことができる。
In the detection of this labeled VibWat, the nucleic acid to be detected can be quantified by quantitatively analyzing the amount of label possessed by the formed hybrid.

〔実 施 例〕〔Example〕

実施例l DNA合成機(ABI社、381A型)によりプラスミ
ド’ p U C19の一部を構成する以下のDNA塩
基配列を有する41merオリゴヌクレオチドを合成し
た。
Example 1 A 41-mer oligonucleotide having the following DNA base sequence constituting a part of plasmid 'pUC19 was synthesized using a DNA synthesizer (ABI, Model 381A).

5°                  3゛GAT
CGCCCTTC:CCAACAGTTGCGCAGC
CTGAATGGCGAATG合成物の一部を用い、7
M尿素を含む15%ポリアクリルアミドゲル電気泳動に
よりその純度を調へたところ、90%以上の純度を有し
ていると判定されたので、この合成物は精製せず直接用
いた。
5° 3゛GAT
CGCCCTTC:CCAACAGTTGCGCAGC
Using a portion of the CTGAATGGCGAATG compound, 7
When its purity was checked by electrophoresis on a 15% polyacrylamide gel containing M urea, it was determined to have a purity of 90% or more, so this compound was used directly without purification.

一方、試料核酸として、プラスミドpBR322(試料
A)及びプラスミドpUc19(試料B〉を用意し、こ
れらの試料を常法によってE c o RI (TOY
OBO製)で消化してから、得られた消化物を加熱処理
して、一本鎖DNAを一本鎖化し、各試料から得られた
2種の一本鎖DNAを含む反応生成物を個々に用いて以
下の操作を行った。
On the other hand, plasmid pBR322 (sample A) and plasmid pUc19 (sample B) were prepared as sample nucleic acids, and these samples were subjected to E c o RI (TOY
(manufactured by OBO), the resulting digested product is heat-treated to convert the single-stranded DNA into single strands, and the reaction products containing two types of single-stranded DNA obtained from each sample are individually separated. The following operations were performed using

一本鎖DNAを含む反応生成物20μgと、先に調製し
たプローブ(1,0μg)を試験管に入れ、これに10
×アニリーング溶液[1×アニリーング溶液:60mM
  MgCl2.60mM  β−メルカプトエタノー
ル及び500mM  NaC1を含む100mM  T
r i 5−HCI  (pH8,0)]の10μkを
加え、更に全体が100μにとなるように蒸留水を加え
た。
Put 20 μg of the reaction product containing single-stranded DNA and the previously prepared probe (1.0 μg) into a test tube, and add 10
× Annealing solution [1× Annealing solution: 60mM
MgCl2.100mM T containing 60mM β-mercaptoethanol and 500mM NaCl
ri 5-HCI (pH 8,0)] was added thereto, and distilled water was further added so that the total thickness was 100 μ.

得られた混合溶液を65℃に10分間にわたって加温し
てから、その温度を室温まで約1時間かけて徐々に下げ
た。
The resulting mixed solution was heated to 65° C. over 10 minutes, and then the temperature was gradually lowered to room temperature over about 1 hour.

次に、得られた反応液に、10×アニリーング溶液1 
oμu、1mM  dATP  10μff、1mM 
 dCTP  10μl及び1mM  dGTP10μ
旦を加えた後、p32−TTPlooCiを添加し、全
量を蒸留水によって200μにとして標識化用の溶液を
調製した。
Next, add 1 part of the 10x annealing solution to the obtained reaction solution.
oμu, 1mM dATP 10μff, 1mM
dCTP 10μl and 1mM dGTP 10μl
After adding p32-TTPlooCi, the total volume was adjusted to 200μ with distilled water to prepare a solution for labeling.

この標識化用溶液に、クレノー断片(TOYOBO社製
)の5単位を加え、水冷下で1時間反応させた。
Five units of Klenow fragment (manufactured by TOYOBO) were added to this labeling solution, and the mixture was reacted for 1 hour under water cooling.

反応終了後、GENECLEANT′(810101社
)を用い、反応液中の未反応のp32−TTpと形成さ
れたハイブリッドを以下のように分離した。
After the reaction was completed, unreacted p32-TTp in the reaction solution and the formed hybrid were separated using GENECLEANT' (810101) as follows.

GENE(:LEANのシリカマトリックス(5μk)
を反応液200μlの加え、よく攪拌し、水中に10分
間保持した後、5秒間遠心し、上清を除去して、シリカ
マトリックス/ハイブリッド結合物のベレットを得た。
GENE (:LEAN silica matrix (5 μk)
200 μl of the reaction solution was added, stirred well, kept in water for 10 minutes, centrifuged for 5 seconds, and the supernatant was removed to obtain a pellet of silica matrix/hybrid bond.

その際、未反応のp32−TTpは、上清と共にシリカ
マトリックスに結合しているハイブリッドから分離され
た。
At that time, unreacted p32-TTp was separated from the hybrid bound to the silica matrix together with the supernatant.

GENECLEANの分離液で得られたベレットを3回
洗浄した後、このベレットをシンチレーションカウンタ
ーにかけ、その放射線の計量を行った。
After washing the resulting pellet three times with the GENECLEAN separation solution, the pellet was placed in a scintillation counter and its radiation was measured.

その結果、pUc19からの試料は107〜1108C
p程度の強度を示し、pBR322からの試料はサンプ
ルを何もおかない状態でのシンチレーションカウンター
の値、いわゆるパックグランドの2倍にもいたらず両者
には著しい違いかみられた。
As a result, the sample from pUc19 was 107-1108C
The scintillation counter value of the sample from pBR322 without any sample was twice that of the so-called pack ground, and there was a significant difference between the two.

比較例1 検出用プローブと捕捉用プローブを用いる従来法による
核酸の検出を以下のようにして行い、検出感度を実施例
1と比較した。
Comparative Example 1 Nucleic acid was detected by a conventional method using a detection probe and a capture probe as follows, and the detection sensitivity was compared with Example 1.

DNA合成機(ABI社、381A型)によりプラスミ
ドpUc19の一部を構成する以下のDNA塩基配列を
有する検出用プローブ及び捕捉用プローブとしてそれぞ
れ用いる41merオリゴヌクレオチド八及びBへ2種
を合成した。
Using a DNA synthesizer (ABI, Model 381A), two types of 41mer oligonucleotides 8 and B were synthesized to be used as a detection probe and a capture probe, respectively, having the following DNA base sequences constituting a part of plasmid pUc19.

A : 5゛                  3゜GAT
CGCC:CTT(:CCAACAGTTGCGCAG
CCTGAATGGCGAATGB : 5′                  3゜GCG
GTGGTTTTTTTGTTTGCAAGC:AGC
AGATTA(:GC:GCAGA合成物の一部を用い
、7M尿素を含む15%ポリアクリルアミドゲル電気泳
動によりその純度を調べたところ、90%以上の純度を
有していると判定されたので、この合成物は鞘製せす直
接用いた。
A: 5゛ 3゜GAT
CGCC:CTT(:CCAACAGTTGCGCAG
CCTGAATGGCGAATGB: 5' 3゜GCG
GTGGTTTTTTTTGTTTGCAAGC:AGC
Using a part of the AGATTA(:GC:GCAGA compound), its purity was examined by electrophoresis on a 15% polyacrylamide gel containing 7M urea, and it was determined to have a purity of 90% or more. The composite was used directly in the sheath.

捕捉用プローブとして用いるオリゴヌクレオチドBは、
捕捉用プローブとして機能させるために、リレイ(Ri
ly)等の方法[DNA  5 (4)。
Oligonucleotide B used as a capture probe is
In order to function as a capture probe, a relay (Ri
ly) [DNA 5 (4).

333p−337p (1986) ]に従って、ター
ミナルトランスフェラーセ(Promega 、 Bi
otech社製)によりその3°末端にビオチン結合−
dUTPとしてのビオ(bio)11−dUTP (ヘ
セスタリサーチラホラトリーズ(BRL)社製)を結合
させて捕捉用プローブとした。
333p-337p (1986)] using terminal transferase (Promega, Bi
Biotin is bonded to the 3° end using
Bio11-dUTP (manufactured by Hecester Research Lahore Laboratories (BRL)) as dUTP was bound to form a capture probe.

一方、試料核酸として、プラスミドρBR322(試料
A)及びプラスミドpLIc19(試料B)を用意し、
これらの試料を常法によってE c o RI (TO
YOBO製)て消化してがら、得られた消化物を加熱処
理して、二本鎖DNAを一本鎖化し、各試料から得られ
た2種の一本鎖DNAを含む反応生成物を個々に用いて
以下の操作を行った。
On the other hand, plasmid ρBR322 (sample A) and plasmid pLIc19 (sample B) were prepared as sample nucleic acids,
These samples were subjected to E c o RI (TO
(manufactured by YOBO), the resulting digest was heat-treated to convert double-stranded DNA into single-stranded DNA, and the reaction products containing two types of single-stranded DNA obtained from each sample were individually separated. The following operations were performed using

一本vADNAを含む反応生成物20μgと、先に調製
した検出用プローブとしてのオリゴヌクレオチドA(1
,0μg)を試験管に入れ、これに10×アニリーング
溶液の10μ文を加え、更に全体が100μlとなるよ
うに蒸留水を加えた。
20 μg of the reaction product containing one vA DNA and oligonucleotide A (1
.

得られた混合溶液を65℃に10分間にわたって加温し
てから、その温度を室温まで約1時間かけて徐々に下げ
た。
The resulting mixed solution was heated to 65° C. over 10 minutes, and then the temperature was gradually lowered to room temperature over about 1 hour.

次に、得られた反応液に、10×アニリーング溶液10
μ2.1mM  dATP  10μl、1mM  d
CTP  10μm及び1mM  dGTP10μkを
加えた後、P32−TTPlooCiを添加し、全量を
蒸留水によって200μ2として標識化用の溶液を調製
した。
Next, add 10× annealing solution 10× to the obtained reaction solution.
μ2.1mM dATP 10μl, 1mM d
After adding 10μm of CTP and 10μk of 1mM dGTP, P32-TTPlooCi was added and the total volume was adjusted to 200μ2 with distilled water to prepare a solution for labeling.

この標識化用溶液に、クレノー断片(TOYOBO社製
)の5単位を加え、水冷下で1時間反応させた。
Five units of Klenow fragment (manufactured by TOYOBO) were added to this labeling solution, and the mixture was reacted for 1 hour under water cooling.

反応終了後、先に調製した捕捉用プローブ(1,0μg
)を加え、この混合溶液を65℃10分間にわたって加
温してから、その温度を室温まで約1時間かけて徐々に
下げた。
After the reaction, add the previously prepared capture probe (1.0 μg
) was added, and the mixed solution was heated to 65° C. for 10 minutes, and then the temperature was gradually lowered to room temperature over about 1 hour.

捕捉用プローブのアニール反応後、未反応のp32−”
rTpを取り除くため、この溶液に以下の処理を施した
ゲル粒(直径5mm程)を混在させた。ゲル粒はアガロ
ースゲルを粉断したもので、その表面を臭化シアンで活
性化させた後アビジンと結合させたものである。このゲ
ル粒と先の溶液と20分間混和させた。この時捕捉用プ
ローブの3′末端に結合させたビオチンはケル粒表面の
アビジンと特異的に結合する。
After the annealing reaction of the capture probe, unreacted p32-”
In order to remove rTp, gel particles (about 5 mm in diameter) that had been subjected to the following treatment were mixed in this solution. Gel particles are made by cutting agarose gel into pieces, the surface of which is activated with cyanogen bromide and then combined with avidin. These gel particles were mixed with the previous solution for 20 minutes. At this time, the biotin bound to the 3' end of the capture probe specifically binds to avidin on the surface of the Kel particle.

その後、軽く遠心し上清を廃棄した。TE緩衝液で2度
洗浄を行った後沈殿物の強度をシンチレーションカウン
ターで測定したところpUC19からの試料は1106
cp程度の強度を示し、pBR322からの試料はバッ
クグランドの2倍未満にとどまり著しい違いかみられた
Thereafter, it was briefly centrifuged and the supernatant was discarded. After washing twice with TE buffer, the intensity of the precipitate was measured using a scintillation counter, and the sample from pUC19 was 1106.
The intensity of the sample from pBR322 remained less than twice that of the background, showing a significant difference.

実施例2 DNA合成機(ABI社、381A型)によりプラスミ
ドpUc19の一部を構成する以下のDNA塩基配列を
有する4 1 me rオリゴヌクレオチドを合成した
Example 2 A 4 1 mer oligonucleotide having the following DNA base sequence constituting a part of plasmid pUc19 was synthesized using a DNA synthesizer (ABI, Model 381A).

5°                  3”GへT
C:GCにC:TTCCCAACAGTTGCGCAG
CC:TGAATGGCGAATG合成物の一部を用い
、1M尿素を含む15%ポリアクリルアミドゲル電気泳
動によりその純度を調べたところ、90%以上の純度を
有していると判定されたので、この合成物は生成せず直
接用いた。
5° 3”T to G
C:GCC:TTCCCAACAGTTGCGCAG
When a part of the CC:TGAATGGCGAATG compound was examined for purity by electrophoresis on a 15% polyacrylamide gel containing 1M urea, it was determined to have a purity of 90% or more. It was used directly without generation.

′ 一方、試料核酸として、プラスミドpBR322(
試料A)及びプラスミドpUc19(試料B)を用意し
、これらの試料を常法によってEcoRl (TOYO
BO製)で消化してから、得られた消化物を加熱処理し
て、二本MDNAを一本鎖化し、各試料から得られた2
種の一本鎖DNAを含む反応生成物を個々に用いて以下
の操作を行った。
' On the other hand, plasmid pBR322 (
Prepare sample A) and plasmid pUc19 (sample B), and incubate these samples with EcoRl (TOYO
(manufactured by BO), the resulting digested product was heat-treated to make the two-stranded MDNA into a single-stranded DNA, and the two-stranded MDNA obtained from each sample was
The following operations were performed using individual reaction products containing single-stranded DNA of each species.

一本鎖DNAを含む反応生成物1.0μgと、先に調製
したプローブ100ngを試験管に入れ、これに10×
アニリーング溶液[1×アニリーング溶液:60mM 
 MgCl2.60mM  β−メルカプトエタノール
及び500mM  NaC1を含むfoomM  Tr
 i 5−HCl  (pH8,0)]の10μlを加
え、更に全体か70μ丘となるように蒸溜水を加えた。
Put 1.0 μg of the reaction product containing single-stranded DNA and 100 ng of the previously prepared probe into a test tube, and add 10×
Annealing solution [1x Annealing solution: 60mM
foamM Tr containing MgCl2.60mM β-mercaptoethanol and 500mM NaCl
10 μl of 5-HCl (pH 8,0)] was added, and distilled water was further added to the mixture to give a total volume of 70 μl.

得られた混合溶液を65℃に10分間にわたって加温し
てから、その温度を室温まで約1時間かけて徐々に下げ
た。
The resulting mixed solution was heated to 65° C. over 10 minutes, and then the temperature was gradually lowered to room temperature over about 1 hour.

次に1mM  dATP  5μl、1mMdGTP 
 5μ42..1mM  dCTP  5μj2.1m
M  dTTP  1μfi、 0.4m M  ヒチ
オン化UTP  8μ文、10×アニーリング溶液7μ
2及び蒸溜水40μkを加えて混合した後、更にクレノ
ー断片10単位を加え、37℃で1時間反応させ、標識
化を行なった。
Next, 5μl of 1mM dATP, 1mM dGTP
5μ42. .. 1mM dCTP 5μj2.1m
M dTTP 1μfi, 0.4m M hythionated UTP 8μ, 10x annealing solution 7μ
After adding and mixing 2 and 40 μk of distilled water, 10 units of Klenow fragment was further added, and the mixture was reacted at 37° C. for 1 hour to perform labeling.

反応終了後、ポリアミドの微粉末(東し製粒径約100
μm)を用い、反応液中の未反応のビオチン化UTPと
形成されたハイブリッドを以下のように分離した。
After the reaction is complete, fine polyamide powder (particle size: approx. 100
The unreacted biotinylated UTP in the reaction solution and the hybrid formed were separated using .mu.m) as follows.

ポリアミド1.0mgを反応液200μmに加え、よく
攪拌し、水中に10分間保持した後、5秒間遠心し、上
清を除去して、ポリアミド/ハイブリッド結合物のベレ
ットを得た。
1.0 mg of polyamide was added to 200 μm of the reaction solution, stirred well, kept in water for 10 minutes, centrifuged for 5 seconds, and the supernatant was removed to obtain a pellet of polyamide/hybrid conjugate.

その際、未反応のビチオン化UTPは、上清と共にポリ
アミドに結合しているハイブリッドから分離された。
In this case, unreacted biotinated UTP was separated from the hybrid bound to the polyamide together with the supernatant.

ポリアミドのベレットの3回洗浄を行った。The polyamide pellets were washed three times.

次に、沈殿物を乾燥させた後、ウシ血清アルブミン(S
igmer社製)によって常法によりブロッキングを行
ってから、ストレブトアビジンーアルカリホススファタ
ーセ溶液(BRL社製)を加え、37℃で反応させた。
Next, after drying the precipitate, bovine serum albumin (S
After blocking was carried out in a conventional manner using a streptavidin-alkaline phosphatase solution (manufactured by BRL), the mixture was reacted at 37°C.

30分間経過したところで、液体を吸引廃棄し、更に0
.1MTris−MCI (1)89.5)−0,1M  NaC1−50NaC
1−5O溶液で洗浄した後、BCIP溶液(BRL社製
)30μ2、NBT溶液(BRL社製)44μ℃及び緩
衝液A10mJ2の混合液の200μmを加え、室温で
30分間の反応を行わせた。
After 30 minutes, aspirate the liquid and discard it again.
.. 1M Tris-MCI (1)89.5)-0,1M NaCl-50NaC
After washing with 1-5O solution, 200 μm of a mixture of 30 μ2 of BCIP solution (manufactured by BRL), 44 μ° C. of NBT solution (manufactured by BRL), and 10 mJ2 of buffer solution was added, and a reaction was performed at room temperature for 30 minutes.

その結果pUc19から試料は青紫色の強い発色が得ら
れたが、PBR322からの試料からはこうした発色は
観察されなかった。
As a result, a strong bluish-purple color was obtained from the sample from pUc19, but no such color was observed from the sample from PBR322.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、従来捕捉用、及び標識用のプローブをそれぞれ用
意する必要があったが、本発明にしたがえば、ハイブリ
ダイズしたもののみに標識物を取り込ませるため従来の
如き煩雑な工程及び2種類のプローブをそれぞ九用意す
る必要がなくなった。特に、同一液相に混在する未反応
の標識物と標識化された検出すべきハイブリッドとの分
離において、ハイブリッドを含む核酸を選択的に固体吸
着材に吸着させて、液相から分離することで、液相中に
残る未反応の標識物とハイブリッドを効果的に分離し、
かつ、ハイブリッドを高い回収率で回収できるので、検
出感度や定量を行う場合の精度の改善が達成できる。
As described above, conventionally it was necessary to prepare probes for capture and for labeling, but according to the present invention, in order to incorporate the label only into hybridized probes, the complicated process and two types of probes are required. There is no longer a need to prepare nine probes. In particular, in separating unreacted labeled substances and labeled hybrids to be detected that coexist in the same liquid phase, nucleic acids containing hybrids can be selectively adsorbed to a solid adsorbent and separated from the liquid phase. , effectively separates unreacted labels and hybrids remaining in the liquid phase,
In addition, since the hybrid can be recovered at a high recovery rate, detection sensitivity and accuracy in quantitative determination can be improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)試料核酸とプローブ核酸とを反応させ、得られた反
応混合物中の被検出核酸・プローブ核酸ハイブリッドの
形成の有無を検出する過程を含む核酸の検出方法におい
て、 a)試料核酸とプローブ核酸とを液媒体中で反応させる
過程と、 b)過程aで得られた反応液中に形成されたハイブリッ
ドのみに標識を施す過程と、 c)過程bで得られた反応液を核酸を吸着する吸着材に
接触させ、該反応液中の標識化されたハイブリッドを該
吸着材に吸着させることにより反応液から分離する過程
と、 d)過程cにおいて分離された標識化ハイブリッドを該
ハイブリッドに結合した標識を利用して検出する過程と を含むことを特徴とする核酸の検出方法。 2)吸着材がガラス、ポリアミドあるいはポリイミドで
ある請求項1に記載の核酸の検出方法。
[Scope of Claims] 1) A nucleic acid detection method comprising a step of reacting a sample nucleic acid and a probe nucleic acid and detecting the presence or absence of formation of a target nucleic acid/probe nucleic acid hybrid in the resulting reaction mixture, comprising: a) a step of reacting a sample nucleic acid and a probe nucleic acid in a liquid medium; b) a step of labeling only the hybrid formed in the reaction solution obtained in step a; and c) a step of labeling the reaction solution obtained in step b. a step in which the labeled hybrid in the reaction solution is separated from the reaction solution by contacting with an adsorbent that adsorbs nucleic acids and adsorbing the labeled hybrid in the reaction solution to the adsorbent; d) the labeled hybrid separated in step c. A method for detecting a nucleic acid, comprising the step of detecting using a label bound to the hybrid. 2) The method for detecting nucleic acids according to claim 1, wherein the adsorbent is glass, polyamide, or polyimide.
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