DD270383A5 - METHOD FOR THE QUANTITATIVE DETERMINATION OF NUCLEIC ACID MOLECULES AND REAGENT SET HEREFOR - Google Patents
METHOD FOR THE QUANTITATIVE DETERMINATION OF NUCLEIC ACID MOLECULES AND REAGENT SET HEREFOR Download PDFInfo
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Abstract
Beschrieben ist ein Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Nucleinsaeure-Molekuelen, insbesondere von amplifizierten Genen und/oder entsprechend mRNA-Molekuelen nach der "sand-wich"- oder der "solution"-Hybridisierungs-Methode. Beschrieben ist ferner der dazu benoetigte Reagenziensatz. Das Verfahren eignet sich sowohl zur Krebs- als auch zur praenatalen Diagnostik.Described is a method for the quantitative determination of nucleic acid molecules, in particular of amplified genes and / or corresponding mRNA molecules according to the "sand-wich" or the "solution" hybridization method. Also described is the requisite set of reagents. The method is suitable for both cancer and prenatal diagnosis.
Description
Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Nucleinsäure-Molekülen und Reagenziensatz hierfürMethod for the quantitative determination of nucleic acid molecules and reagent set therefor
Anwendungsgebiet der Erfindung; Field of application of the invention ;
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Bestimnung von Nucleinsäure-Molekülen, insbesondere von amplifizierten Genen und/oder entsprechenden mRNA-Molekülen nach dem "sandwich11- oder "solution"-Hybridisierungs-Prinzip sowie den dafür benötigten Reagenziensatz.The invention relates to a method for the quantitative determination of nucleic acid molecules, in particular of amplified genes and / or corresponding mRNA molecules according to the "sandwich 11 - or" solution "hybridization principle and the required reagent set.
Die Kopienzahl einzelner Gene im Genom ist in der Regel konstant. In einigen Fällen gibt es nur ein Gen, in anderen Fällen mehrere Gene pro haploidein Genom. Unter bestimmten Umständen kann sich jedoch die Kopienzahl ändern. Es wurde z.B. gefunden, daß die Amplifizierung von bestimmten Genen mit der Entwicklung von Krebs verknüpft ist. Es ist auch bekannt, daß äußere Faktoren, z.B. Arzneistoffe und Metalle, eine Amplifizierung von bestimmten Genen hervorrufen. Für die Entwicklung einer Krankheit spielt die fehlerhafte oder erhöhte Expressionsrate eines Gens und somitThe copy number of individual genes in the genome is usually constant. In some cases there is only one gene, in other cases several genes per haploid genome. However, under certain circumstances, the copy number may change. It was e.g. found that the amplification of certain genes is linked to the development of cancer. It is also known that external factors, e.g. Drugs and metals that cause amplification of certain genes. For the development of a disease plays the erroneous or increased expression rate of a gene and thus
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die Menge der mRNA in der Zelle eine wichtige Rolle. Eine erhöhte Anzahl von einigen Chromosomen ist der Grund für bestimmte Erbkrankheiten oder andere Störungen, dagegen ist für die Ausbildung anderer Erbkrankheiten nur die Verdoppe-the amount of mRNA in the cell plays an important role. An increased number of some chromosomes is the reason for certain hereditary diseases or other disorders, whereas for the development of other hereditary diseases only the doubling
^ lung eines rezessiven Gens notwendig. In all diesen Fällen ist es wichtig, die Zahl der vorhandenen Chromosomen oder Gene zu bestimmen.A recessive gene is necessary. In all these cases, it is important to determine the number of chromosomes or genes present.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Characteristic of the known technical solutions :
Die Anzahl von bestimmten DNA-Molekülen, z.B. der Grad der Amplifizierung von bestimmten Genen, wird gegenwärtig folgendermaßen bestimmt: Die zu untersuchende DNA wird extrahiert, mit Hilfο von Restriktionsenzymen gespalten und die entstandenen Nucleotid-Fragmente werden entsprechend ihrer Länge in einer Agarose-Gel-Elektrophorese aufgetrennt. AnschließendThe number of particular DNA molecules, e.g. the degree of amplification of certain genes is currently determined as follows: The DNA to be tested is extracted, cleaved by restriction enzymes, and the resulting nucleotide fragments are separated according to their length in an agarose gel electrophoresis. Subsequently
1^ wird die einzelsträngige DNA auf ein Nitrocellulosefilter transferiert, fixiert und gegen eine radioaktiv markierte DNA hybridisiert. Als Hybridisierungsprobe werden das zu untersuchende Gen oder Teilbereiche davon verwendet. Die Ergebnisse v/erden durch Autoradiographie dargestellt; vgl. Southern, 1 ^ the single-stranded DNA is transferred to a nitrocellulose filter, fixed and hybridized against a radiolabelled DNA. The hybridization probe used is the gene to be examined or subsections thereof. The results are shown by autoradiography; see. Southern,
J. Mol. Biol., Bd. 98 (1975), 503-517. In Jeder parallelen Analyse wird die gleiche Menge an zellulärer DNA eingesetzt. Die Intensitäten der Hybridisierungsbanden werden verglichen,' und daraus werden die Verhältnisse zwischen den Kopienzahlen der Gene, die in den Testproben untersucht v/erden, abgeleitet.J. Mol. Biol., Vol. 98 (1975), 503-517. Each parallel analysis uses the same amount of cellular DNA. The intensities of the hybridization bands are compared and from this the ratios between the copy numbers of the genes examined in the test samples are deduced.
2*' Die Methode führt nur zu Näherungswerten. Ebenso wird die Menge an RNA mit der "Northern-blotting"- oder "dot-blotting"-Methode nur abgeschätzt. Alle diese Methoden erlauben keine genauen quantitativen Aussagen; vgl. Thomas, Methods in 2 * 'The method only leads to approximate values. Similarly, the amount of RNA is estimated by the Northern blotting or dot-blotting method only. All these methods do not allow precise quantitative statements; see. Thomas, Methods in
Enzyml., Bd. 100 (1933), 255-266Enzym., Vol. 100 (1933), 255-266
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Die bekannten Methoden, wie die "Southern"- und "Northernblotting "-Methode, sind langsam und schwer durchzuführen. Da sie nur Näherungswerte liefern, ist ihr diagnostischer Wert in jener- Faller» zweifelhaft, in denen es wichtig ist, die Anzahl bestimmter Nucieinsäure-Moleküle pro gegebener Einheit, z.B. pro Zelle, zu kennen. Die "sandwich"- oderThe known methods, such as the "Southern" and "Northern Blotting" methods, are slow and difficult to perform. Since they provide only approximate values, their diagnostic value is doubtful in those cases in which it is important to estimate the number of particular nucleic acid molecules per given unit, e.g. per cell, to know. The "sandwich" - or
2 703 S32 703 S3
- 3 •'solution"-Hybridisierungs~Methoden; die in eier US-PS 4 486 539 und der GB-OS 2 169 403 beschrieben sind, sind dagegen quantitativ ; vgl. Virtanen et al., Lancet 1 (1983), 381-383.- 3 • 'solution "-Hybridisierungs ~ methods, which are described in eggs US Patent 4,486,539 and GB-OS 2,169,403, however, are quantitatively; cf. Virtanen et al, Lancet 1 (1983), 381-.. 383rd
Ziel der Erfindung; 5Z iel the invention ; 5
Ziel der Erfindung ist es, eine genaue, schnelle und quantitative Methode zur Bestimnung von Nucleinsäure-Molekülen bereitzustellen.The aim of the invention is to provide an accurate, rapid and quantitative method for the determination of nucleic acid molecules.
Darlegung des Wesens der Erfindung; Explanation of the essence of the invention ;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue, schnelle und quantitative Methode zur Bestininung von Nucleinsäure-Molekülen zu entwickeln, die rascher und einfacher durchzuführen ist als die bekannten Methoden. Diese Methode soll sich sowohl zur hrtiss- wie auch zur pränatalen Diagnostik eigr\in. Sie soll sich ferner tan Nachweis von Stoffen eignen, die eine Gen-Amplifikation hervor/rufen, ferner zum Nach-15The invention has for its object to develop a precise, fast and quantitative method for Bestininung of nucleic acid molecules, which is faster and easier to perform than the known methods. This method should be used for both hrtiss and prenatal diagnostics. It should also be suitable for the detection of substances that cause gene amplification, and for subsequent detection
weis der Entwicklung einer Arzneistoff-Resistenz und zur Bestimmung des Expressionswertes von mRNA. Pas Verfahren der Erfindung erfordert eine Standard-Nucleinsäure mit konstanter Kopienzahl. Es eignet sich zur Bestimmung der Anzahl von NucJ-einsäure-Moleküleu pro Einheit, z.B.It indicates the development of drug resistance and the determination of the expression level of mRNA. The method of the invention requires a standard constant copy nucleic acid. It is useful for determining the number of NucJ-acidic molecules per unit, e.g.
einer Zelle, eines Zellkerns, Ribosoms oder Chromosoms. 20a cell, a nucleus, ribosome or chromosome. 20
Erfindungsgemäß sind zumindest zwei Bestimmungen erf order 3ich. Die • , eine Bestimmung betrifft das Nucleinsäure-Molekül, das in mehreren Kopien vorliegen kann, und als Test-Nucleinsäure bezeichnet wird. DieAccording to the invention, at least two determinations are required. The first one concerns the nucleic acid molecule, which can be present in multiple copies and is called test nucleic acid. The
andere Bestininung betrifft das konstitutive Nucleinsäure-Molekül, das 25another statement concerns the constitutive nucleic acid molecule, the 25th
vorzugsweise in konstanter Kbpienzahl vorliegt, und als Standard-Nucleinsäure bezeichnet wird. Im erfindungsgemäßen Verfahren kennzeichnet ein Nucleinsäure-Molekül eine bestimmte Nucleotid-Sequenz von 10 bis 12 Nucleotiden oder ein Gen, das mehrere tausend Nucleotide besitzt.preferably in constant Kbpienzahl, and is referred to as standard nucleic acid. In the method of the invention, a nucleic acid molecule designates a particular nucleotide sequence of 10 to 12 nucleotides or a gene having several thousands of nucleotides.
Es kennzeichnet aber auch eine mRNA oder eine Nueleotid-Sequenz, die 30However, it also denotes an mRNA or a nucleotide sequence which is 30
beträchtlich länger ist als ein einzelnes Gen.is considerably longer than a single gene.
Die Bestimmung der Test- und Standard-Nucleinsäuren wird entweder nach der üblichen "sandwich"-Hybridisierungs-Methode, wie sie z.B. in derThe determination of the test and standard nucleic acids is performed either by the usual "sandwich" hybridization method, as described e.g. in the
US-PS 4 486 539 beschrieben ist, oder nach der "solution"-Hybridisierungs-35U.S. Patent 4,486,539, or after the solution hybridization-35
Methode durchgeführt, die in der GB-OS 2 169 403 beschrieben ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Reagenziensatz, der die Nucleinsäure-Proben enthält. Die Nucleinsäure-Proben bestehen dabei zumindest aus einem Paar· von Test-Nucleinsäuren und einem Paar von Standard-Nucleinsäuren.Method described in GB-OS 2,169,403. The invention further relates to a kit containing the nucleic acid samples. The nucleic acid samples consist of at least one pair of test nucleic acids and one pair of standard nucleic acids.
Die Nucleinsäure-Proben, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, werden durch DNA-Rekombinationstechnik aus Nucleinsäuren hergestellt, die genügend homologe Bereiche zu den Test- und Standard-Nucleinsäuren besitzen. Genügend homologe Nucleinsäuren können sowohl synthetisch als auch halbsynthetisch hergestellt werden.The nucleic acid probes used in the method of the invention are prepared by recombinant DNA technology from nucleic acids having sufficient homologous regions to the test and standard nucleic acids. Sufficient homologous nucleic acids can be produced both synthetically and semi-synthetically.
Die Test- und Standard-Nucleinsäuren können unmittelbar aus Zellen isoliert und durch verschiedene Ilybridisierungs-Techniken identifiziert werden. Solche Test- und Standard-Nuclein säuren sind jedoch auch käuflich und von verschiedenen Gen-Bibliotheken zu beziehen. Test- und Standard-Nucleinsäuren können entweder DNA- oder RNA-Moleküle sein.The test and standard nucleic acids can be isolated directly from cells and identified by different hybridization techniques. However, such test and standard nucleic acids are also commercially available from various gene libraries. Test and standard nucleic acids can be either DNA or RNA molecules.
Proben-Paare, die für die "sandwich"- oder "solution"-Hybridisierungs-Methode geeignet sind, werden mittels der ΓΝΑ-Rekombinationstechnik aus Nucleinsäuren hergestellt, die genügend homologe Bereiche zu den Test- und Standard-Nucleinsäuren besitzen. Die Nucleinsäuren werden dazu mit geeigneten Restriktionsenzymen gespalten. Von den erhaltenen Restriktionsfragmenten v/erden mindestens zwei, die in dem ungespaltenen Nucleinsäure-Molekül relativ nahe beieinanderliegen, in mindestens zwei geeignete Vektoren kloniert. Das eine Fragment, die "Detektor"-Probe, wird mit einem geeigneten, erkennbaren Marker gekoppelt, während das andere Fragment, die "captüring"-Probe, entweder an einen geeigneten Carrier oder an eii:i? Tussende Substanz gebunden v/ird. Diese Substanz ist z.B. komplementär zu einer weiteren Substanz, so daß sich Affinitäts-Paare ausbilden, und mit Hilfe dieser Paare die entstandenen Hybride von der Hybridisierungs-Mischung abgetrennt werden können.Sample pairs suitable for the "sandwich" or "solution" hybridization method are prepared by the ΓΝΑ-recombinant technique from nucleic acids having sufficient homologous regions to the test and standard nucleic acids. The nucleic acids are cleaved to this end with suitable restriction enzymes. Of the restriction fragments obtained, at least two, which are relatively close together in the uncleaved nucleic acid molecule, are cloned into at least two suitable vectors. One fragment, the "detector" sample, is coupled to a suitable recognizable marker, while the other fragment, the "capturing" sample, is either coupled to a suitable carrier or to eii: i ? Tussende substance bound v / ird. For example, this substance is complementary to another substance so that affinity pairs form, and with the aid of these pairs, the resulting hybrids can be separated from the hybridization mixture.
Die Test- und Standard-Proben-Paare können zusammen in einem geeigneten Reagenzieηsatζ vorliegen, in dem beide, die Test- und Standard-Probenpaare entweder nur aus DNA oder RNA bestehen. Auch ist es möglich, daß das Test-Probenpaar als DNAThe test and standard sample pairs may coexist in a suitable reagent composition in which both the test and standard sample pairs consist of either DNA or RNA only. It is also possible that the test sample pair as DNA
uml das Standard-Probenpaar als RNA oder umgekehrt vorliegen. Die Vor- und Weiterbehandlung der Proben vor der Hybridisierung und die Hybridisierungsbedingungen selbst werden daher so gewählt, daß sie den in dem Test eingesetzten Proben-•ft Paaren entsprechen.uml the standard sample pair as RNA or vice versa. The advantages and further treatment of the samples prior to hybridization and the hybridization conditions themselves are therefore selected such that they correspond to the employed in the test sample • ft pairs.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Bestimmung der Zahl von Nucleinsäure-Molekülen aus homogenisiertem Zellmaterial. Das Verfahren kann natürlich auch benutzt werden, um gereinigte oder reine Nucleinsäuren zu bestimmen. Es sollte jedoch vor der Durchführung des erfindungs- £emäßen Verfahrens die am besten geeignete Vorbehandlung der Nucleinsäure-Probe ausgewählt werden.The method according to the invention is particularly suitable for determining the number of nucleic acid molecules from homogenized cell material. Of course, the method can also be used to determine purified or pure nucleic acids. However, prior to carrying out the process of the invention, the most suitable pretreatment of the nucleic acid sample should be selected.
Es ist möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl DN/- als auch RNA-BeStimmungen durchzuführen. Desoxyribonucleinsäuren werden gegebenenfalls denaturiert, um Einzelstränge zu erhalten. Einzelsträngige mRNA-Moleküle, die möglicherweise den Hybridisierungs-Test stören, können hydrolysiort werden, z.B. durch Kochen unter alkalischen Bedingungen. Die Probe wird für Ribonucleinsäure-Bestimmungen nicht denaturiert, da döppelsträngige Desoxyribonucleinsaure nicht die Bestimmung von RNA stört. Es ist natürlich auch möglich, die DNA mit Desoxyribonucleasen zu zerstören oder die DNA chemisch oder mechanisch so zu verändern, daß sie nicht mehr in die Hybridisierungs-Eeaktion eingreifen kann. Deshalb muß bei DNA- und RNA-Bestimmungen eine geeignete Methode für die Weiterbehandlung der Probe gewählt werden, oder alternativ muß diese Weiterbehandlung weggelassen werden. Die Wahl einer geeigneten Methode für die Weiterbehandlung ist natürlich abhängig von jener Methode, die für die einleitende Behandlung der Nucleinsäure-Probe verwendet wurde. Zahlreiche Methoden sind in der Literatur für die Vor- und Weiterbehandlung der Nucleinsäure-Proben beschrieben werden, so daß in jedem Fall die am besten geeignete Methode ausgewählt werden kann. Bestimmungen, in denen sowohl die Test- als auch dieIt is possible to carry out both DN / 2 and RNA determinations with the method according to the invention. Desoxyribonucleic acids are optionally denatured to obtain single strands. Single-stranded mRNA molecules that may interfere with the hybridization assay may be hydrolyzed, e.g. by cooking under alkaline conditions. The sample is not denatured for ribonucleic acid determinations because dope-stranded deoxyribonucleic acid does not interfere with the determination of RNA. Of course, it is also possible to destroy the DNA with deoxyribonucleases or to chemically or mechanically alter the DNA so that it can no longer interfere with the hybridization reaction. Therefore, in DNA and RNA determinations, a suitable method for the further processing of the sample must be chosen, or alternatively, this further treatment must be omitted. The choice of a suitable method for the further treatment is, of course, dependent on the method used for the preliminary treatment of the nucleic acid sample. Numerous methods are described in the literature for the pre- and post-treatment of the nucleic acid samples, so that in each case the most suitable method can be selected. Provisions in which both the test and the
Standard-Nucleinsäuren entweder als DNA oder RNA vorliegen., können in einer nichtgetrennten Probe durchgeführt werden. Bestimmungen, in denen die Test-Nucleinsäuren als DNA und die Standard-Nucleinsäuren als RNA oder umgekehrt vorliegen, müssen in einer getrennten Probe durchgeführt werden, da für die Weiterbehandlung verschiedene Methoden notwendig sind. Die Probe kann natürlich getrennt werden, selbst wenn die Test- und St«-\ndard-Nucleinsäuren vom gleichen Nucleinsäure-Tyρ sindStandard nucleic acids, either as DNA or RNA, can be made in a non-separated sample. Provisions in which the test nucleic acids are present as DNA and the standard nucleic acids as RNA or vice versa must be carried out in a separate sample, since different methods are necessary for the further treatment. Of course, the sample can be separated even if the test and stagnant nucleic acids are of the same nucleic acid type
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Der Hybridisierungs-Test selbst wird durchgeführt, in dem die nichtgetrennte Probenlösung gleichzeitig in Kontakt gebracht wird mit zumindest einem Test-Probenpaar und einem Standard-Probenpaar. Wurde die Probenlösung allerdings getrennt, so wird sie getrennt in Kontakt gebracht mit zumindest einem Test-Probenpaar und einem Stanoard-Probenpaar, In diesen Fällen wird die Mengenbestimmung der Test-Nucleinsäuren in einem Reaktionsgefäß und die Mengenbestimmung der Standard-Nucleinsäure in einem anderen Reaktionsgefäß durchgeführt.The hybridization test itself is performed by simultaneously contacting the non-separated sample solution with at least one test sample pair and one standard sample pair. However, if the sample solution has been separated, it is separately contacted with at least one test sample pair and a stanoard pair of samples. In these cases, the quantification of the test nucleic acids in one reaction vessel and the quantification of the standard nucleic acid in another reaction vessel are performed ,
Unabhängig davon, ob die Probe geteilt oder ungeteilt ist, kann die Hybridisierung unter den günstigsten Bedingungen jedesmal stattfinden. Nach Ablauf der Hybridisierungs-Reaktion werden die entstandenen Test- und Standard-Hybride von der Hybridisierungsmischung abgetrennt. Dann werden die Test- und Standard-Hybride an einen Carrier oder an eine geeignete Substanz gebunden bzw. gekoppelt. Diese Substanz ist komplementär zu einer weiteren Substanz, so daß sich Affinitäts-Paare ausbilden, die dann isoliert werden können. Der an den Test- und Standard-Hybriden gebundene Marker wird dann gemessen, und die Ergebnisse werden mit jenen der Standardkurven verglichen. Auf diese Weise kann die Anzahl der zu untersuchenden Nucleinsäure-Moleküle pro gewählte Einheit bestimmt werden. Das Verfahren der Erfindung besitzt praktischen diagnostischen Wert, besonders in der Erkennimg einigerRegardless of whether the sample is divided or undivided, hybridization can take place under the most favorable conditions each time. At the end of the hybridization reaction, the resulting test and standard hybrids are separated from the hybridization mixture. Then the test and standard hybrids are bound or coupled to a carrier or to a suitable substance. This substance is complementary to another substance, so that affinity pairs form, which can then be isolated. The marker bound to the test and standard hybrids is then measured and the results compared to those of the standard curves. In this way, the number of nucleic acid molecules to be tested per unit selected can be determined. The method of the invention has practical diagnostic value, especially in the recognition of some
Arten von Krebs. Im kleinen Lungenzeil-Karzinom ist dasTypes of cancer. In small lung cell carcinoma that is
c-myc-Gen oft amplifiziert und sein Expressionslevel bedeutend höher als im normalen Gewebe. Im Falle von Tumoren des Nervengewebes findet man ein amplifiziertes N-myc-Gen. 5c-myc gene is often amplified and its expression level significantly higher than in normal tissue. In the case of tumors of the nervous tissue one finds an amplified N-myc gene. 5
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, um die mutagene oder karzinogene Wirkung von bestimmten Stoffen oder die Entwicklung von Arzneistoff-Resistenzen aufzuzeigen. Es ist bekannt, daß ein äußerer Selektionsdruck zu einer erhöhten Expression eines bestimmten Gens führen kann. Bei der Behandlung von Krebs entwickeln Zellen eine Resistenz gegen den eingesetzten Arzneistoff, indem sie jenes Gen amplifizieren, dessen Expressionsprodukt den Arzneistoff inaktiviert. Ein solcher Fall liegt bei Methotrexat vor, das die Amplifizierung des Dihydrofolat-Reduktase-Gens (DHFR) induziert. Ein weiteres Beispiels ist die Amplifizierung des Metallothionein-Gens unter dem Einfluß von Cadmium.The method of the invention can also be used to demonstrate the mutagenic or carcinogenic effects of certain substances or the development of drug resistance. It is known that an external selection pressure can lead to an increased expression of a particular gene. In the treatment of cancer, cells develop resistance to the drug employed by amplifying that gene whose expression product inactivates the drug. One such case is with methotrexate, which induces the amplification of the dihydrofolate reductase gene (DHFR). Another example is the amplification of the metallothionein gene under the influence of cadmium.
Der Expressionslevel eines Gens ist wichtig hinsichtlich des Phänotyps und der Funktion der Zelle. Dies kann durch die Mengenbestimmung der mRNA untersucht werden, da die mRNA-Menge mit der Menge des Translationsproduktes korreliert. Das Transkriptionsprodukt eines Onkogens bestimmt den Umfang, in dem es letztlich exprimiert wird.The expression level of a gene is important in terms of the phenotype and function of the cell. This can be examined by quantifying the mRNA, since the amount of mRNA correlates with the amount of translation product. The transcriptional product of an oncogene determines the extent to which it is ultimately expressed.
Der Expressionslevel eines Onkogens variiert in Abhängigkeit vom Zelltyp, der Zelldifferenzierung und der Entwicklungsphase der Zelle. Zum Beispiel wird in einer bestimmten Phase der fötalen Entwicklung das c-myc-Onkogen rasch abgeschrieben, während dies in einer anderen Phase sehr langsam geschieht. Der Grad der Amplifizierung korreliert oft mit dem Expressionslevel des Gens, obwohl der Expressionslevel auch deutlich ohne Amplifizierung des Gens zunehmen kann. In solchen Fällen wird die Rolle eines Onkogens am besten dadurch bestimmt, daß nicht die Gen-Kopienzahl, sondern der Expressionslevel gemessen wird. In einigen Fällen kann dieThe level of expression of an oncogene varies depending on cell type, cell differentiation and developmental phase of the cell. For example, at some stage of fetal development, the c-myc oncogene is rapidly depreciated, while in another phase it is very slow. The degree of amplification often correlates with the expression level of the gene, although the level of expression may also increase significantly without amplification of the gene. In such cases, the role of an oncogene is best determined by measuring not the gene copy number but the expression level. In some cases, the
-δι quantitative Bestimmung der mRNA einfacher und nützlicher sein, als die Mengenbestimmung des Gens selbst. Als ein Beispiel kann man hier das c-myc-Onkogen anführen, das ein labiles Protein ist und das bei Hitze schnell verklumpt.Quantifying the mRNA can be simpler and more useful than quantifying the gene itself. As an example, one may cite the c-myc oncogene, which is a labile protein and which rapidly clumps on heat.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu benutzt werden, um numerische Abnormalitäten der Chromosomen, wie das TDown-Syndrom" zu erkennen. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren zur jrähatalen Diagnose benutzt werden, um festzustellen, ob der Fötus anormal ist, ob er z.B. homozygot für ein rezessives Gen ist.The method of the invention may also be used to detect numerical abnormalities of the chromosomes, such as the TDown Syndrome. "Also, the present invention's method of aural diagnosis may be used to determine if the fetus is abnormal, whether homozygous for example recessive gene.
Ausführungsbeispiele: Exemplary embodiments :
Quantitative Bestimmung eines amplifizierten OnkogensQuantitative determination of an amplified oncogene
a) NucIeinsäure-Proben und ihre Herstellung Standard-Probena) Nucic acid samples and their preparation Standard samples
Das c-Ki-ras I Gen ist in allen humanen Zellen vorhanden.The c-ki-ras I gene is present in all human cells.
Die Proben-Paare für die "sandwich"-Hybridisierung wurden .The sample pairs for the "sandwich" hybridization were.
hergestellt, indem das 3»8 kb Hind Ill-Fragment des c-Ki-ras I Gens subkloniert wurde. Die Restriktionskarte des Hind III-Fragments wurde von Chang et al., PNAS 79 (1982), 484B-4852 veröffentlicht. Das Fragment liegt kloniert in pBR 322 vor (ATCC 41 032). Es kann von der ATCC-KuItürSammlung bezogen werden.prepared by subcloning the 3 »8 kb Hind III fragment of the c-Ki-ras I gene. The restriction map of the Hind III fragment was published by Chang et al., PNAS 79 (1982), 484B-4852. The fragment is cloned in pBR 322 (ATCC 41 032). It can be obtained from the ATCC Collection.
Weitere Behandlung der Zell-Standard-Nucleinsäure Der vorstehend beschriebene pBR 322 Klon wurde mit den Restriktionsenzymen BgI II und Hind III gespalten und die entstandenen Fragmente wurden aus dem Agarose-Gel isoliert. Further Treatment of Cell Standard Nucleic Acid The pBR 322 clone described above was cleaved with the restriction enzymes Bgl II and Hind III and the resulting fragments were isolated from the agarose gel.
Gereinigte Fragmente, die in dem ungespaltenen DNA-Molekül relativ nahe beieinanderliegeh, wurden in zwei geeignetenPurified fragments that are relatively close together in the uncleaved DNA molecule were transformed into two appropriate ones
Vektoren zur Herstellung von "Detektor"- und "capturing"-Proben subkloniert.Vectors subcloned to produce "detector" and "capturing" samples.
· Ein 1,1 kb großes BgI II-Bgl II-Fragment wurde in der Bam HI Restriktionsstelle von pBR 322 subkloniert. Das entstandene Plasmid wurde in einer Nicktranslation durch 125j-dCTP radioaktiv markiert.A 1.1 kb Bgl II Bgl II fragment was subcloned into the Bam HI restriction site of pBR 322. The resulting plasmid was radiolabeled by 12 5j-dCTP in a nick translation.
Standard "capturing"-ProbeStandard "capturing" sample
Das etwa 0,5 kb große BgI II-Hind III-Fragment wurde in die Restriktionsstellen Bam HI und Hind III der Phagenvektoren M 13 nip 10 und mp 11 ligiert. Die entstandenen DNA-Moleküle wurden an ein Nitrocellulosefilter gebundenThe approximately 0.5 kb Bgl II-Hind III fragment was ligated into the restriction sites Bam HI and Hind III of the phage vectors M 13 nip 10 and mp 11. The resulting DNA molecules were bound to a nitrocellulose filter
1& (150 ng DNA/1 cm).1 & (150 ng DNA / 1 cm).
Test-Proben Test-Nucleinsäure Test samples Test nucleic acid
Von einem klonierten c-myc Gen, das man beispielsweise von der ATGC Kultursammlung (ATCC 41 010) beziehen kann, wurde ein Probenpaar für die "sandwich"-Hybridisierung hergestellt. Die Restriktionskarte des Gens wurde von Watt et al., PNAS 80 (1983), 6307-6311, beschrieben.From a cloned c-myc gene, which can be obtained, for example, from the ATGC Culture Collection (ATCC 41 010), a pair of samples for "sandwich" hybridization was prepared. The restriction map of the gene has been described by Watt et al., PNAS 80 (1983), 6307-6311.
f 25 Weitere Behandlung der Test-Nucleinsäure Das c-myc-Gen wurde durch die Rescriktionsenzyme Hind III, Xbal und Pstl gespalten und die erhaltenen Fragmente wurden aus dem Agarosegel isoliert, gereinigt und zur Herstellung von "Detektor"- und "capturing"-Proben in geeignete Vektoren subkloniert. f 25 Further treatment of the test nucleic acid, the c-myc gene was cleaved by the Hind III Rescriktionsenzyme, XbaI and PstI and the obtained fragments were isolated, purified and the production of "detector" from the agarose gel - and "capturing" samples subcloned into suitable vectors.
Die einzelsträngigen Enden des 3,1 kb großen Hind III-Xbal-Fragments aus dem c-myc-Gen wurden durch die Behandlung mit DNA-Polymerase wieder doppelsträngig gemacht. An das entstandene stumpfendige DNA-Fragment wurden mit HilfeThe single-stranded ends of the 3, 1 kb Hind III-Xba I fragment from the c-myc gene were again made double stranded by treatment with DNA polymerase. To the resulting blunt-ended DNA fragment were with help
-ιοί . der T4-DNA-Ligase Hind III-Linker geknüpft. Nach einer Extraktion mit Phenol wurde das DNA-Fragment mit Hind III nachgeschnitten und schließlich in die Hind III Stelle von pBR 322 ligiert. Das entstandene Plasmid wurde in einer Nicktranslation durch ^J-dCTP radioaktiv markiert.-ιοί. the T4 DNA ligase Hind III linker linked. After extraction with phenol, the DNA fragment was cut with Hind III and finally ligated into the Hind III site of pBR 322. The resulting plasmid was radioactively labeled in a nick translation by ^ J-dCTP.
Das 1,1 kb große Xbal-Pstl-Fragment des c-myc Gens wurde in die Xbal und Pstl Restriktionsstellen der Phagen-Vektoren M 13 mp 10 und mp 11 ligiert. Die entstandenen DNA-Moleküle wurden an ein Nitrocellulosefilter gebunden (15c ng DNA/1 cm).The 1.1 kb Xbal-PstI fragment of the c-myc gene was ligated into the XbaI and PstI restriction sites of the phage vectors M13mp10 and mp11. The resulting DNA molecules were bound to a nitrocellulose filter (15 cng DNA / 1 cm).
b) Bestimmung der Standardkurve b) Determination of the standard curve
Die Probe, die zur Bestimmung der Standardkurve verwendet wurde, bestand aus einem durch alkalische Bedingungen denaturierten pBR 322 Klon, der als Insert das c-myc Gen trug. Die "sandwich"-Hybridisierungs-Lösung, der die Test-Proben zugegeben wurden, bestand aus 4- χ SSC, 1 χ Denhardt-Lösung, 200 jug/ml Hering-Sperma-DNA und 0,2 % SDS. Die Hybridisierungs-Reaktion erfolgte bei 65°C während eines Zeitraums von I7 bis 19 Stunden. Anschließend wurden die Filter bei 500C in 0,1 χ SSC, 0,2# SDS gewaschen. Der an den "sandwich"-Hybriden gebundene Marker (Radioaktivität) wurde in einem Gamma-Zähler bestimmt. Die Ergebnisse sind ir. Tabelle I zusammengefaßt.The sample used to determine the standard curve consisted of an alkaline-denatured pBR 322 clone carrying the c-myc gene as an insert. The "sandwich" hybridization solution to which the test samples were added consisted of 4- χ SSC, 1 χ Denhardt's solution, 200 μg / ml herring sperm DNA, and 0.2 % SDS. The hybridization reaction was carried out at 65 ° C for a period of 17 to 19 hours. Subsequently, the filters were washed at 50 ° C. in 0.1 × SSC, 0.2 × SDS. The marker (radioactivity) bound to the "sandwich" hybrids was determined in a gamma counter. The results are summarized in Table I.
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c) Bestimmung der Zahl der Gene c) Determination of the number of genes
Die Proben enthalten Zellen von (1) einer menschlichen Plazenta und (2) CoIo 320 Zellen, die man von der ATCC-Kultursammli'.ng (ATCC-CCC220) beziehen kann. Die DNA wurde von beiden Proben isoliert und gleiche Mengen davon wurden unter alkalischen Bedingungen durch Kochen denaturiert und anschließend den beiden Test-Ansätzen zugegeben. Durch die alkalische Denaturierung wird die in der Probe vorhandene RNA hydrolysiertThe samples contain cells from (1) a human placenta and (2) CoIo 320 cells, which can be obtained from the ATCC Culture Collection (ATCC-CCC220). The DNA was isolated from both samples and equal amounts thereof were denatured by boiling under alkaline conditions and then added to the two assay batches. Alkaline denaturation hydrolyzes the RNA present in the sample
10 10
Der Test wurde durchgeführt, indem zu jeder Probe die beiden o-myc und c-Ki-ras I-Filter und die beiden (radioaktiv) markierten Nucleinsäuren zugegeben wurden. Damit konnten für jede Probe die Standard- und Test-DNAs gemessen werden. Aufgrund der c-Ki-rasI-Bestimmungen wurde deutlich, daß jeder Test-Ansatz die gleiche Menge an DNA enthält. So kann man folgern, daß das c-myc Gen in CoIo 320 Zellen in 16- bis 20-fach höheren Kopienzahlen vorliegt als in dem normalen Gewebe. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt.The test was performed by adding to each sample the two o-myc and c-Ki-ras I filters and the two (radioactively) labeled nucleic acids. This allowed standard and test DNAs to be measured for each sample. Based on the cKi-rasI determinations, it became clear that each test batch contains the same amount of DNA. Thus one can conclude that the c-myc gene is present in CoIo 320 cells in 16-20 fold higher copy numbers than in the normal tissue. The results are summarized in Table II.
Tabelle II Probe c-Ki-rasI Filter c-myc Filter Table II Sample c -Ki-rasI Filter c-myc Filter
0 R 0 R
cpm* cpm* Anzahlcpm * cpm * number
Menschlichehuman
Plazenta-Zellen 486 340 107 Placenta cells 486 340 10 7
colo 320 Zellen 432 3205 1.6 χ ΙΟ8 colo 320 cells 432 3205 1.6 χ ΙΟ 8
Anm.: *"') cmp-Werte des leeren Nitrocellulosefilters ("background1^ Hintergrund) wurden subtrahiert.Note: * "cmp values of the blank nitrocellulose filter (" background 1 ^ background) were subtracted.
- 12 -- 12 -
Quantitative Bestinmung eines amplifizierten Gens a) Nucleinsäure-Proben und ihre Herstellung St andard-ProbenQuantitative determination of an amplified gene a) Nucleic acid samples and their preparation Standard samples
Als Kontroll-DNA wurden jene Sequenzen des Maus-MetallothioneinGens (MT Gen) verwendet, die den Promotor- und den direkt anschließenden "upstream"-Bereich umspannen. Die Struktur des MT Gens wurde durch Pavlakis und Hamer, .1NAS 80 (1983), 397-^01, beschrieben. Das Referenz-Nucleinsäure-Fragment liegt kloniert in dem pBPV-MMTneo (342-12) Vektor vor (ATCC 37 224) und kann von der ATCC Kultursammlung bezogen werden.As control DNA, those sequences of the mouse metallothionein gene (MT gene) were used which span the promoter and the immediately adjacent "upstream" region. The structure of the MT gene was determined by Pavlakis and Hamer,. 1 NAS 80 (1983), 397-15. The reference nucleic acid fragment is cloned in the pBPV-MMTneo (342-12) vector (ATCC 37,224) and can be obtained from the ATCC culture collection.
Das vorstehend beschriebene MT Gen wurde zur Subklonierung in dem Plasmid pAT 153 mit den Restriktionsenzymen Kpnl, BgIII und Eco RI gespalten. Die Kpnl-Enden wurden durch einen Linker in Hind III-Enden überführt.The MT gene described above was cleaved for subcloning in the plasmid pAT 153 with the restriction enzymes KpnI, BglII and Eco RI. The KpnI ends were converted by a linker into Hind III ends.
Standard "Detektor"-ProbeStandard "detector" sample
Das 1,2 kb große Eco RI-Kpnl (Hind III)-Fragment, das aus dem "upstream"-Bereich des Metallothionein-Gen Promotors stammt, wurde in die Restriktionsstellen Eco RI und Hind III des Plasmids pAT 153 ligiert. Das entstandene Plasmid wurde in einer Nicktranslation durch ^ P-dNTP's radioaktiv markiert.The 1.2 kb Eco RI-Kpn I (Hind III) fragment derived from the upstream region of the metallothionein gene promoter was ligated into Eco RI and Hind III restriction sites of plasmid pAT 153. The resulting plasmid was radioactively labeled in a nick translation by ^ P-dNTP's.
Das 0,8 kb große Kpnl-Bgl II-Fragment, das den Promotor und den direkt anschließenden "upstream"-Bereich des Metallothionein-Gens umfaßt, wurde in den RestriktionsstellenThe 0.8 kb Kpnl-Bgl II fragment comprising the promoter and the immediately adjacent "upstream" region of the metallothionein gene was inserted into the restriction sites
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Kpnl und Bam HI der Phagenvektoren M15mp 18 und M 15 mp kloniert. Die entstandenen DNA-Moleküle wurden an ein Nitrocellulosefilter gebunden.Kpnl and Bam HI of the phage vectors M15mp 18 and M 15 mp cloned. The resulting DNA molecules were bound to a nitrocellulose filter.
Test-ProbenTest samples
Zur Herstellung des Probenpaares für die "sandwich"-Hybridisierung wurde das käufliche Plasmid pMTVdhfr (Bethesda Research Laboratories, Produkt-Nr. 5569 SS) verwendet. Die Struktur dieses Plasraids wurde von Lee et al., Nature 294-(1981), 228-252 beschrieben.To prepare the sample pair for "sandwich" hybridization, the commercially available plasmid pMTVdhfr (Bethesda Research Laboratories, Product No. 5569 SS) was used. The structure of this plasride has been described by Lee et al., Nature 294- (1981), 228-252.
Weitere Behandlung der Test-Nucleinsäure Das pMTVdhfr-Plaaraid, das die cDNA des Dihydrofolat-Reduktase Gens (DHB1R) besitzt, wurde mit den Restriktionsenzymen Hind III und BgI II gespalten. Further treatment of the test nucleic acid The pMTVdhfr-Plaaraid, which has the cDNA of the dihydrofolate reductase gene (DHB 1 R), was cleaved with the restriction enzymes Hind III and Bgl II.
Das 0,75 kb große Hind III-Bgl II-Fragment, das den Bereich des DHFR-Gens in dem Plasmid pMTVdhfr umfaßt, wurde in die Restriktionsstellen Hind III und BgI II des Vektors pAT ligiert. Das entstandene Plasmid wurde in einer Nicktrans-The 0.75 kb Hind III-Bgl II fragment comprising the region of the DHFR gene in the plasmid pMTVdhfr was ligated into the restriction sites Hind III and Bgl II of the vector pAT. The resulting plasmid was in a Nicktrans-
7.0 ·' lation durch ^ P-dNTP's radioaktiv markiert. 7.0 '' ion by ^ P-dNTP's radioactively labeled.
Test "capturing"-ProbeTest "capturing" sample
Ein 1,4- kb großes Hind III-Fragment aus dem MMTV-Genbereich des Plasmids pMTVdhfr wurde in den Phagenvektoren M I5 mp und M 15 mp 19 kloniert.A 1.4 kb Hind III fragment from the MMTV gene region of the plasmid pMTVdhfr was cloned into the phage vectors M I5 mp and M 15 mp19.
b) BestJLimung der Standardkurve b) Best of the standard curve
Die Probe, die zur Bestimmung der Standardkurve verwendet wurde, war gereinigte DNA des pMTVdhfr Plasmids. Der Test wurde so durchgeführt, wie er im Beispiel 1 b) beschrieben wurde, allerdings wurde abweichend dazu ein Flüssigkeits-Szintillations-Zähler zur Bestimmung der Radioaktivität benutzt. Die entstandene Standardkurve ist in Tabelle III wiedergegeben.The sample used to determine the standard curve was purified DNA from the pMTVdhfr plasmid. The test was carried out as described in Example 1 b), except that a liquid scintillation counter was used to determine the radioactivity. The resulting standard curve is shown in Table III.
- 14 Tabelle III- 14 Table III
Probesample
c pmc pm
Moleküle / Test DHE1R F.ilterMolecules / Test DHE 1 R filter
0 170 17
106 4510 6 45
3 χ 106 793 χ 10 6 79
1^ 21° 1 ^ 21 °
c) Bestimmung der Anzahl von Genen c) Determination of the number of genes
Maus-Fibroblast-Zellen (NIH 3T3; ATCC Nr. CRL 1658), die mit verschiedenen Mengen von DHFR-cDNA transfiziert worden waren, wurden in Zellkultur-Platten gehalten und als Proben verwendet. Die Zellen wurden durch SDS lysiert und ihre DNA geschert, indem sie durch eine feine Nadel einer Spritze für subkutane Injektion gedrückt wurde. 3ine 250 pl Probe mit etwa 10 Zellen wurde von dem Homogenat genommen und mit 50 jul Natronlauge versetzt.Mouse fibroblast cells (NIH 3T3, ATCC No. CRL 1658) transfected with various amounts of DHFR cDNA were maintained in cell culture plates and used as samples. The cells were lysed by SDS and their DNA sheared by pushing through a fine needle of a subcutaneous injection syringe. A 250 μl sample of about 10 cells was taken from the homogenate and 50 μl sodium hydroxide solution was added.
Die Probe wurde gekocht und mit Essigsäure und der Hybridisierungsmischung neutralisiert. Das Gesamtvolumen belief sich auf 0,5 ml. Die gesamten, vorstehend beschriebenen Proben wurden gleichzeitig in die Hybfidisierungs-Reaktion eingesetzt. Als "background"-Kontrolle wurde ein 'leeres" Nitrocellulosefilter zugesetzt. Die Hybridisierung, der Waschvorgang und die Bestimmung der Radioaktivität wurde gemäß Beispiel 1 b) durchgeführt, mit der Ausnahme, daß für die Radioaktivität-Messung ein J?lüssigkeits-Szintillations-Zähler benutzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengefaßt.The sample was boiled and neutralized with acetic acid and the hybridization mixture. The total volume was 0.5 ml. The total samples described above were used simultaneously in the hybridization reaction. As a background control, an "empty" nitrocellulose filter was added Hybridization, washing, and determination of radioactivity were performed as described in Example 1 (b), except that a liquid scintillation counter was used for the radioactivity measurement The results are summarized in Table IV.
- 15 Tabelle IV- 15 Table IV
Anm.: ^' cpm-Werte des leeren Nitrocellulosefilters ("background") wurden subtrahiertNote: ^ ' cpm values of the blank nitrocellulose filter ("background") were subtracted
Das Metallothionein-Gen (MT Gen) ist ein interner Marker, der die Anzahl der Zellen in einer Λ-obe mißt. Die Ergebnisse zeigen, daß in diesem Test 1C>6 Zellen ein MT-spezifisches Signal von 165 + 20 cpm ergeben. Die DHFR-Proben messen die Menge der DHFR-cDNA. Die Anzahl der Zellen wurde von dem MT-spezifischen Signal hergeleitet. Es war so möglich, die Zahl der DHFR-cDNA-Kopien in den verschiedenen Zellinien, wie in Tabelle IV gezeigt, zu bestimmen.The metallothionein gene (MT gene) is an internal marker that measures the number of cells in a Λ-top. The results show that in this assay 1C> 6 cells give an MT-specific signal of 165 + 20 cpm. The DHFR samples measure the amount of DHFR cDNA. The number of cells was derived from the MT-specific signal. It was thus possible to determine the number of DHFR cDNA copies in the different cell lines as shown in Table IV.
Beispiel 3 Quantitative Bestimmung der mRNAExample 3 Quantitative determination of mRNA
a) Nucleinsäure-Proben und ihre Herstellung Benutzt man die in Beispiel 2 beschriebenen Test-Proben, so ist es auch möglich, die Menge der mRNA, die von der DHFR-cDNA abgeschrieben wird, zu messen. Das pMTVdhfr-Plasmid ist so konstruiert, daß die Transkription des DHFR-Gens an dem MMTV-Promotor beginnt. Die entstandenen mRNAs besitzen eine Länge von etwa 1,0 kb. Davon stammen etwa 0,25 kb von dem MMTV Promotorbereich und der Resta) Nucleic Acid Samples and their Preparation Using the test samples described in Example 2, it is also possible to measure the amount of mRNA that is being copied from the DHFR cDNA. The pMTVdhfr plasmid is designed to begin transcription of the DHFR gene on the MMTV promoter. The resulting mRNAs have a length of about 1.0 kb. Of these, about 0.25 kb comes from the MMTV promoter region and the rest
- 16 -- 16 -
von der DHFR-cDNA ab; vgl. Lee et al., Nature 29t- (1981), 228-232.from the DHFR cDNA; see. Lee et al., Nature 29t- (1981), 228-232.
Standard-ProbenStandard samples
Als Zell-Standard-Nucleinsäure, standard-"Detektor"- und Standard-"capturing "-Probe wurden jene verwendet, die in Beispiel 2 beschrieben sind.As cell standard nucleic acid, standard "detector" and standard "capturing" sample, those described in Example 2 were used.
Test-ProbenTest samples
Als Test-Nucleinsäure, Test-"Detektor"- und Test-"capturing"-Probe wurden ebenfalls jene verwendet, die in Beispiel 2 beschrieben sind.As the test nucleic acid, test "detector" and test "capture" sample, those described in Example 2 were also used.
b) Bestimmung der Statidardkurve b) Determination of the statistical curve
Zur Bestimmung der Standardkurve wurde jene Probe verwendet, die infolge der in vitro Transkription des Dihydrofoüat-Reduktase-Gens die entsprechende mRNA besitzt. Die für die Transkription verwendete DNA wurde hergestellt, indem das 1,4 kb Hind III-Fragment des MMTV Promotors aus dem Plasmid pMTVdhfr zusammen mit dem 0,75 kb Hind III-BgI II-Fragment (DH5R--cDNA) in den Restriktionsstellen Hind III und Bam HI des Plasmids pSP64 (Promega Biotec) subkloniert /urden. iDie Proben-RNA wurde in wäßriger 0,2$ SDS-Lösung aufbewahrt. Der "sandwich"-Hybridisierungs-Test wurde in der Weise durchgeführt, wie er in den Beispielen 1 b) und 2 b) beschrieben wurde, lediglich die Denaturierung wurde w?ggelassen. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengefaßt.To determine the standard curve, that sample was used which has the corresponding mRNA as a result of the in vitro transcription of the dihydrofoate reductase gene. The DNA used for the transcription was prepared by inserting the 1.4 kb Hind III fragment of the MMTV promoter from the plasmid pMTVdhfr together with the 0.75 kb Hind III-Bgl II fragment (DH5R cDNA) into the restriction sites Hind III and Bam HI of the plasmid pSP64 (Promega Biotec). The sample RNA was stored in aqueous 0.2 $ SDS solution. The "sandwich" hybridization test was carried out in the manner described in Examples 1 b) and 2 b), only the denaturation was left blank. The results are summarized in Table V.
- 17 -Tabelle V- 17 Table V
Probe Moleküle/TestSample molecules / test
c pmc pm
DHFR FilterDHFR filter
0 5 χ 10( 0 5 χ 10 (
10' 5 χ 10'10 '5 χ 10'
10*10 *
130130
390390
653653
c) Bestimmung der Anzahl von mNRA-Molekülen Die Anzahl der mENA-Moleküle, die durch Transkription des DHFR-Gens entstanden, v/urde in der in Beispiel 2 beschriebenen Zellinie bestimmt.c) Determination of Number of mNRA Molecules The number of mENA molecules produced by transcription of the DHFR gene was determined in the cell line described in Example 2.
Die Zellen warden durch SDS lysiert und ihre DNA leicht geschert, indem sie durch eine feine Nadel einer Spritze für subkutane Injektion gedrückt wurde. Eine 250 μΐ Probe mit etwa 5 x 10 Zellen wurde von dem Homogenat genommen. Das Homogenat wurde dann ohne Denaturierung in den "sandwich"-Hybridisierungs-Test eingesetzt. Die "sandwich"· Hybridisierung wurde durchgeführt, wie in Beispiel 2c) und 1 b) beschrieben, mit der Ausnahme, daß lediglich die DEFR-Froben der Hybridisierungs-Lösung zugesetzt wurden. In einer Parallelprobe von 250 μΐ Homogenat wurde die Zellzahl bestimmt, indem die in Beispiel 2c) beschriebene Metallothionein-Probe verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI zusammengefaßt.The cells were lysed by SDS and their DNA slightly sheared by pushing through a fine needle of a subcutaneous injection syringe. A 250 μΐ sample of about 5 x 10 cells was taken from the homogenate. The homogenate was then used without denaturation in the "sandwich" hybridization assay. The "sandwich" hybridization was performed as described in Example 2c) and 1b), except that only the DEFR-Frogs were added to the hybridization solution. In a parallel sample of 250 μM homogenate, the cell number was determined using the metallothionein sample described in Example 2c). The results are summarized in Table VI.
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Anm.: ' crap-Werte des leeren Nitrocellulosefilters ("background") wurden subtrahiertNote .: 'crap values of the empty nitrocellulose filter ( "background") were subtracted
Die Ergebnisse zeigen, daß pro Zelle der Linie I nur etwa 100 mRNA-Moleküle von den DHFR-Genen abgeschrieben werden, daß aber pro Zelle der Linie II etwa 500 dieser mRNA-Moleküle gebildet werden.The results show that only about 100 mRNA molecules are deleted from the DHFR genes per cell of line I, but that about 500 of these mRNA molecules are formed per cell of line II.
Beispiel 4· • Bestimmung der Anzahl der amplifizierten Gene durch "solution"-Example 4 · Determination of the number of amplified genes by "solution"
Hybridisierung 25Hybridization 25
a) Nucleinsäure-Froben und ihre Herstellung a) Nucleic acid frogs and their preparation
Standard-ProbenStandard samples
Als Zell-Standard-Nucleinsäure, Standard-"Detekt.or"- und Standard-"capturing"-Probe wurden jene verwendet, die in Beispiel 2 beschrieben sind. Das 1,2 kb große Eco RI-Kpnl (Hind III)-Fragment im Plasmid pAT 153 wurde in einer Nicktransla-As cell standard nucleic acid, standard "Detect.or" and standard "capturing" sample, those described in Example 2 were used. The 1.2 kb Eco RI-KpnI (Hind III) fragment in plasmid pAT 153 was transformed into a nick-translated
12S tion durch ^JdCTP radioaktiv markiert. Die 0,8 kb großen Kpnl-Bgl II-Fragmente in den Phagenvektoren M 13 mp 18 und M 13 mp 19 wurden mit Biotin unter Verwendung des Photoprobe -Reagens (Vector Laboratories, CA, USA, Produkt-Nr. SP-1000) modifiziert.12S tion radioactively labeled by ^ JdCTP. The 0.8 kb Kpnl-Bgl II fragments in the phage vectors M 13 mp 18 and M 13 mp 19 were modified with biotin using the Photoprobe reagent (Vector Laboratories, CA, USA, Product No. SP-1000) ,
- 19 -- 19 -
Test-ProbenTest samples
Als Test-Nucleinsäure, Test-"Detektor"- und Test-"capturing"-Probe wurden jene verwendet, die in Beispiel 2 beschrieben sind. Das 0,75 kb große Hind III-Bgl II-Fragment im Plas-125 mid pAT 153 wurde in einer Nicktranslation durch ^JdCTP radioaktiv markiert. Die 1,4 kb großen Hind III-Fragmente in den Phagenvektoren M 13 mp 18 und M 13 mp 19 wurdenAs the test nucleic acid, test "detector" and test "capture" sample, those described in Example 2 were used. The 0.75 kb Hind III-Bgl II fragment in plas-125 mid pAT 153 was radioactively labeled in a nick translation by ↑ JdCTP. The 1.4 kb Hind III fragments in the phage vectors M 13 mp 18 and M 13 mp 19 were
TM mit Photoprobe biotinyliert.TM biotinylated with photoprobe.
b) Bestimmung der Standardkurven b) Determination of standard curves
Eine Zell-Standardkurve wurde mit einer bekannten Menge an Zellen hergestellt. Das Hybridisierungs-Signal wurde . mit den Standard-Proben gemessen, die das MT-Gen erkennen. Eine Test-Nucleinsäure-Standardkurve wurde mit dem Plasmi'1 pMTVdhfr und den Test-Proben hergestellt, die dieses Plasmid erkennen. Hybridisierungen wurden während 90 Minuten bei 700C in einer 200 μΐ Lösung durchgeführt (0,6 M NaCl, 20 mM Phosphatpuffer, pH 7,5, 1 mM EDTA, 4# Polyäthylenglykol 6000). Nach der Umsetzung wurden 50 jul Streptavidin-Agarose (Bethesda Research Laboratories, Maryland, USA, Produkt-Nr. 5942SA) 1 M NaCl, 10 mM Natriumphosphat, pH 7,5, 1mM EDTA bis zu einem Endvolumen von 500 jul zugegeben. Die Hybride wurden während 15 Minuten bei 37°C an der Streptavidin-Agarose gesammelt. Sodann wurde die Agarose einmal während 5 Minuten mit der gepufferten 1 M NaCl-Lösung bei 37°C und zweimal während 2 Minuten mit 15 mM NaCl, 1,5 mM Natriumeitrat bei 55°C gewaschen. Die Menge an gebundenen Hybriden wurde durch Messung der Agarose in einem Gamma-Zähler bestimmt; vgl. Syvänen et al., Nucleic Acids Res., 14 (1986), 5037-5048. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII und VIII zusammengefaßt.:A standard cell curve was prepared with a known amount of cells. The hybridization signal was. measured with the standard samples that recognize the MT gene. A test nucleic acid standard curve was prepared with the Plasmi '1 pMTVdhfr and the test samples which recognize this plasmid. Hybridizations were performed for 90 minutes at 70 0 C in a 200 μΐ solution carried out (0.6 M NaCl, 20 mM phosphate buffer, pH 7.5, 1 mM EDTA, polyethylene glycol # 4 6000). After the reaction, 50 μl streptavidin-agarose (Bethesda Research Laboratories, Maryland, USA, Product No. 5942SA) was added 1 M NaCl, 10 mM sodium phosphate, pH 7.5, 1 mM EDTA to a final volume of 500 μl. The hybrids were collected for 15 minutes at 37 ° C on the streptavidin-agarose. The agarose was then washed once for 5 minutes with the buffered 1 M NaCl solution at 37 ° C and twice for 2 minutes with 15 mM NaCl, 1.5 mM sodium citrate at 55 ° C. The amount of bound hybrids was determined by measuring the agarose in a gamma counter; see. Syvänen et al., Nucleic Acids Res., 14 (1986), 5037-5048. The results are summarized in Tables VII and VIII .:
2703827038
- 20 Tabelle VII- 20 Table VII
Proben der in Beispiel 2 beschriebenen Zellinie wurden in ähnlicher Weise behandelt, das Probenvolumen, entsprechend etwa 2 χ 10 Zellen, betrug 125 ul. Die Bestimmung der Anzahl der Zellen und der Zahl der Test-Nucleinsäure-Moleküle wurde in getrennten Gefäßen durchgeführt. Es wurde die Zeil-Probe, die entsprechenden"Detektor"- und "capturing"-Proben und die Komponenten des Hybridisierungsgemisches bis zu einem Endvoiumen von 200 μΐ zugegeben. Kontroll-Tests ohne Zeil-Standard oder Test -DNA wurden ebenfalls durchgeführt. Die Hybridisierung, das Sammeln der Hybriden, das Waschen und die Messung erfolgte gemäß Beispiel 4- b). Die Ergebnisse werden von Standardkurven abgelesen, die gemäß Beispiel 4- b) parallel hergestellt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle IX zusammengefaßt .Samples of the cell line described in Example 2 were treated in a similar manner, the sample volume, corresponding to about 2 x 10 cells, was 125 μl. The determination of the number of cells and the number of test nucleic acid molecules was carried out in separate vessels. The Zeil sample, the corresponding "detector" and "capturing" samples and the components of the hybridization mixture were added to a final volume of 200 μΐ. Control tests without Zeil standard or test DNA were also performed. Hybridization, collection of hybrids, washing and measurement were carried out according to Example 4- b). The results are read from standard curves which were prepared in parallel according to Example 4- b). The results are summarized in Table IX.
- 21 Tabelle IX- 21 Table IX
Zellencell
MT DHFRMT DHFR
cpm Zahl der Zellen in der Probe Zahl der Mo- Zahl der leküle in der Kopien Probecpm Number of cells in the sample Number of Mo number of molecules in the copies Sample
Kontrollzellencontrol cells
Linie ILine I
15 -Linie II15 line II
210210
237 2.3 χ 10237 2.3 χ 10
1.5 x 101 1.5 x 10 1
7373
233233
< ΙΟ"<ΙΟ "
3.8 χ3.8 χ
2.1 χ ΙΟ6 3059 8.8 χ ΙΟ7 2.1 χ ΙΟ 6 3059 8.8 χ ΙΟ 7
Anm.: ^ cpm-Werte von Kontroll-Tests ohne Zeil-Standard oder Test-Nucleinsäure wurden subtrahiertNote: ^ cpm values from non-Zeil standard or test nucleic acid control tests were subtracted
Claims (2)
35was subcloned.
35
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