JP2000106900A - 混合dna断片分析法 - Google Patents
混合dna断片分析法Info
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Abstract
NA断片分析法を提供する。 【解決手段】 1)DNA断片群の各群のDNA断片
3、4に、同じ溶解温度と同じ長さを持つプライマー2
1、22と相補結合するオリゴマー11、12を、各群
毎に異ならせて結合する工程と、2)オリゴマーが結合
した各群のDNA断片5、6を混合する工程と、3)オ
リゴマーに相補な各群に対応するプライマー21、22
を用いて、オリゴマーが結合した各群のDNA断片5、
6を、同一容器29で同時にPCRする工程、4)PC
R増幅されたDNA断片を電気泳動分離して検出する工
程とを有する。 【効果】 PCRの再現性の影響を受けず複数の試料を
比較できる。
Description
DNA断片分析法、混合RNA断片分析法、発現してい
る遺伝子群を調べる遺伝子発現パターンの分析法に関
し、特に蛍光標識を利用したゲル電気泳動によるDNA
断片分析法に関する。
行なうには、遺伝子やDNAの塩基配列を決定して比較
すれば良いが、長いDNAの塩基配列決定や多数のDN
A断片の混合物からなる試料の塩基配列決定は困難であ
る。そのため、長いDNAを調べる場合には、DNAを
断片化し生成した断片のゲル電気泳動パターンを調べる
ことが行なわれる。最近、種々計測法、及び装置の発展
に伴い、非常に多数の遺伝子の発現計測の同時検出が可
能になってきている。
泳動に基づくスキャニング法と呼ばれる方法がある。ス
キャニング法には、FDD(Fluorescent
Differential Display)(FEB
S Letters 351、231−236(199
4))、末端識別プライマーを用いた方法(Nucle
ic Acids Research、24、2616
−2617(1996)、Nucleic Acids
Symposium Series、No.35、2
57−258(1996))が含まれる。
片に共通に作用する複数のプライマーを用いて試料cD
NA、又はmRNAを鋳型としてPCRを行ない、得ら
れたPCR産物の電気泳動パターンから遺伝子の発現情
報を得る方法である。スキャニング法では、遺伝子に対
応した特異なプローブがなくても発現状態を検出できる
ため、塩基配列未知の遺伝子の発現情報を得ることがで
きる利点がある。
では、2本鎖cDNAを制限酵素で切断し、DNA断片
末端の切断部に既知の塩基配列を持つオリゴヌクレオチ
ドを導入する。cDNAの3’末端には通常ポリA鎖が
存在している。cDNAの3’末端のポリA鎖と導入さ
れたオリゴヌクレオチドとで挟まれた塩基配列は、各々
のcDNAに特異的であると考えらるため、挟まれた塩
基配列の部分を持つDNA断片を、cDNAを代表する
(、又は識別する)代表断片として計測する。
しているため、cDNAを代表する代表断片の種類は非
常に多く、1つの電気泳動レーンでは区別して計測でき
ない。このため、全ての代表断片を複数のグループに分
け、1つのグループ内のDNA断片数を充分分離計測で
きる程度に減らしてからゲル電気泳動を行なう。全ての
代表断片を複数のグループに分ける際に、PCRプライ
マーの3’末端に2塩基からなる選択塩基配列を付加し
たプライマーを用いる。PCRでは、断片の末端2塩基
が選択塩基配列に相補な断片だけが増幅される。2塩基
の選択塩基配列を持つプライマーセット2組からそれぞ
れ1つのプライマーを選択し、任意の2つのプライマー
の組み合わせからなるグループを構成する。
行ない、増幅産物を電気泳動で分析する。各グループの
電気泳動パターンに現れるDNA断片を合わせると全て
の発現している遺伝子に関する情報が得られる。その結
果、発現している各cDNAの種類と量を知ることがで
きる。
イマーと、DNA断片末端の切断部に導入されたオリゴ
マーに相補的なプライマーのうち少なくとも何れかのプ
ライマーを蛍光標識し、蛍光標識されたプライマーを用
いてPCR(Polymerase Chain Re
action)により、DNAの断片数を装置の検出感
度以上に増幅した後、蛍光式DNAシーケンサー等の装
置を用いて計測する。
基づいた遺伝子発現モニター方法は、実用面では以下に
説明する種々の問題がある。電気泳動に基づく方法で
は、PCR増幅の再現性が低い場合には、得られる比較
結果に大きな誤差が生じる。
比較する場合には、各々の試料について独立にPCRを
行ない、PCR産物を電気泳動分析して得られる結果を
比較する。複数の試料を同一種類の蛍光体で標識した場
合には、別々の反応チューブで調製したPCR産物を別
々の電気泳動レーンで分析する。複数の試料を異なる種
類の蛍光体で標識した場合は、試料毎に別々のチューブ
でPCRを行なった後に、同じ電気泳動レーンで分析す
る。従来技術では、電気泳動のサンプル調製時に、別々
のチューブでPCRを行なわなければならないため、P
CRの再現性が、PCR産物の電気泳動分析の結果の比
較の精度に影響を与えるが、現状では、PCRの再現性
は充分ではないという問題がある。
ーブで行なうことにより、PCRの再現性の影響を受け
ず、複数の試料を比較する遺伝子発現モニター方法を可
能とする混合DNA断片分析法を提供することにある。
分析法では、PCRに於いて試料毎に、異なる塩基配列
を持ち、長さ、及び溶解温度Tm値が同であるプライマ
ーを用い、同一チューブ内で複数の試料の反応を行な
う。複数の試料毎に対応する各プライマーは、それぞれ
独立に機能し、お互いの反応に影響を与えない様に、プ
ライマー同士で二次構造を形成しない塩基配列を有して
いる。反応チューブ内に複数の試料DNAを入れ、同一
反応チューブでPCRを行ない反応毎のばらつきをなく
す。
トのプライマーで増幅され、第2の試料DNAは第2の
プライマーセットのプライマーで増幅される様に、各々
のプライマーに相補な塩基配列をもつオリゴヌクレオチ
ドを結合させておく。また、何れのプライマーセットの
プライマーで増幅されたかを識別するため、第1のプラ
イマーセットのプライマーと、第2のプライマーセット
のプライマーとは、異なる蛍光体で標識しておく。同一
チューブ内で複数のプライマーセットのプライマーを用
いて複数の試料DNAを増幅するので、PCRの再現性
の問題は生じない。
って増幅されたDNA断片を比較するには、プライマー
による反応性の違いをなくすことが必要である。プライ
マーのTm値、試料DNAのTm値、PCR増幅産物のT
m値が、PCRの反応効率を決定している。
いる場合には、その遺伝子に関連する試料DNA、及び
PCR増幅産物は同じであるから、Tm値も同じ値をと
る。従ってPCRの反応効率は、プライマーのTm値に
依存しており、複数のプライマーのTm値を揃えること
でPCRの反応効率を揃えることができる。
基の種類によって大まかに計算でき(Biopolym
ers、3、195−208(1965))。このTm
値の計算では、塩基種による隣接塩基とのスタッキング
の差を利用している。着目塩基とその隣接1塩基を考慮
した2塩基からなる塩基配列を用いてTmを、より正確
に計算することが提案されている(Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA、83、3746−37
50(1986))。
に、プライマーの塩基配列に、4塩基〜6塩基からなる
サブユニットを含ませて、数種類のサブユニットでプラ
イマーの塩基配列を構成する。例えば、4塩基からなる
5種類のサブユニット(A、B、C、D、E)を、A−
B−C−D−Eの順番で並べた塩基配列を持つプライマ
ーと、C−D−B−A−Eの順番で並べた塩基配列を持
つプライマーを用いる。ここで、各サブユニットの両末
端の塩基種は同じにしておく。サブユニットの順番を入
れ替えても、サブユニットの両末端の塩基は同じなの
で、サブユニット−サブユニット連結部の塩基配列は変
化しない。従って、サブユニット同士の順番の入れ替え
によるTm値への影響はない。
は、サブユニット同士の順番を入れ替えただけであるた
め変化しない。以上説明したように、サブユニットを入
れ替えたプライマー同士のTm値は殆ど差がなく、PC
Rでの反応効率も同じである。また、サブユニットを入
れ替えたプライマーは、お互いに相補な塩基配列でない
ので、プライマー同士で2本鎖を形成してPCRを妨げ
ることはない。
るサブユニットを数種類並べ変えることで、PCRの反
応効率に差がないプライマーを複数種構成できる。ま
た、同一反応チューブでPCRを行なうので、PCRの
反応効率のばらつきをなくすことができる。
る塩基配列を持ち、長さ、及び溶解温度Tm値が同であ
るプライマーを用いて、同一チューブ内で複数の試料の
反応を行なうので、PCRの反応効率のばらつきの影響
を受けることなく、複数の試料に含まれるDNA断片の
存在比を定量的に比較できる。
NA断片群の各群のDNA断片に、同じ溶解温度と同じ
長さを持つプライマーと相補結合するオリゴマーを、前
記各群毎に異ならせて結合する工程と、b)前記オリゴ
マーが結合した前記各群の前記DNA断片を混合する工
程と、c)前記オリゴマーに相補な前記各群に対応する
前記プライマーを用いて、前記オリゴマーが結合した前
記各群の前記DNA断片を、同一容器で同時にPCRす
る工程、d)PCR増幅されたDNA断片を検出する工
程とを有することに特徴を有し、(1)前記各群に対応
する前記プライマーは、前記各群に対応して異なる蛍光
体で標識されており、前記PCR増幅されたDNA断片
を電気泳動し、前記蛍光体で標識されたDNA断片を検
出すること、(2)前記各群の前記DNA断片に相補な
塩基配列を持つDNAプローブを複数種類固定したDN
Aプローブアレイを用いて、前記PCR増幅されたDN
A断片を検出すること、(3)前記各群に対応する前記
プライマーは、前記各群に対応して異なる蛍光体で標識
されていること、(4)前記プライマーは、4塩基〜6
塩基からなる複数のサブユニット配列を有し、該複数の
サブユニット配列の並びの順番は、前記各群に対応して
異なり、前記サブユニット配列の3’末端の塩基種と
5’末端の塩基種とが同一であること、(5)前記各群
に対応する前記プライマーは、前記各群毎に前記プライ
マーに共通する10塩基〜25塩基からなる共通塩基配
列と、1塩基〜3塩基からなり前記各群の前記DNA断
片を識別する選択用塩基配列とを有し、前記共通塩基配
列部分は、4塩基〜6塩基からなる複数のサブユニット
配列の異なる並びを前記各群に対応して含み、前記選択
用塩基配列は、前記1塩基〜3塩基の組合せの可能な全
ての塩基配列を含むこと、等にも特徴がある。
片分析法に使用されるプライマーであり、該プライマー
は、4塩基〜6塩基からなる複数のサブユニット配列を
有し、該複数のサブユニット配列の並びの順番は、前記
各群に対応して異なり、前記サブユニット配列の3’末
端の塩基種と5’末端の塩基種とが同一であることに特
徴がある。
NA断片分析法に使用されるプライマーであり、前記各
群に対応する前記プライマーは、前記各群毎に前記プラ
イマーに共通する10塩基〜25塩基からなる共通塩基
配列と、1塩基〜3塩基からなり前記各群の前記DNA
断片を識別する選択用塩基配列とを有し、前記共通塩基
配列部分は、4塩基〜6塩基からなる複数のサブユニッ
ト配列の異なる並びを前記各群に対応して含み、前記選
択用塩基配列は、前記1塩基〜3塩基の組合せの可能な
全ての塩基配列を含み、前記サブユニット配列の3’末
端の塩基種と5’末端の塩基種とが同一であることに特
徴がある。
される異なる塩基配列を持つ複数のプライマーであり、
該プライマーは、複数の塩基からなる複数のサブユニッ
ト配列の並びを有し、前記複数のプライマーは、前記並
びが異なり同じ溶解温度を持ち、前記サブユニット配列
の3’末端の塩基種と5’末端の塩基種とが同一である
ことに特徴がある。
に使用される異なる塩基配列を持つ複数のプライマーを
有する複数のプライマーセットであり、該各プライマー
セット毎に前記プライマーに共通する10塩基〜25塩
基からなる共通塩基配列と、1塩基〜3塩基からなり試
料DNAから得たDNA断片を識別する選択用塩基配列
とを有し、前記共通塩基配列部分は、4塩基〜6塩基か
らなる複数のサブユニット配列の異なる並びを前記プラ
イマーセットに対応して含み、前記選択用塩基配列は、
前記1塩基〜3塩基の組合せの可能な全ての塩基配列を
含むことに特徴があり、前記サブユニット配列の3’末
端の塩基種と5’末端の塩基種とが同一であること、前
記複数のプライマーセットの前記複数のプライマーは、
同じ溶解温度を持つこと、等の特徴がある。
明する。
実施例の発現遺伝子モニターの手順を示すフローチャー
トである。試料cDNAとして、ラット肝臓、及びラッ
ト腎臓から抽出したRNAから作製したcDNAを用い
た。定法によりホモジナイズした細胞からグアニジンチ
オシアネート法によりRNAを抽出した。抽出したRN
Aを逆転写酵素を用いてcDNAに変換し、試料cDN
A(ラット肝臓由来cDNA、ラット腎臓由来cDN
A)とした。
cDNA1(種々のcDNA混合物であり、図では1種
のみ示す。)を、反応チューブ27でクラスII制限酵
素により切断して、cDNA断片3を得る。同様にし
て、別の反応チューブ28でラット腎臓由来の試料cD
NA2を、試料cDNA1の切断に用いた同じ制限酵素
で切断し、cDNA断片4(種々のcDNA混合物であ
り、図では1種のみ示す。)を得る。クラスII制限酵
素として、塩基配列5’−GATC−3’を認識して、
↓GATCの位置を切断するSau3A Iを用いた。
クラスII制限酵素としては、Nla III、Hha
I等4塩基認識の酵素が望ましいが、Hind II
I、EcoR I等6塩基認識の酵素でも良い。
列を持つ既知塩基配列オリゴヌクレオチド11をライゲ
ーション反応により導入し、3’末端に既知塩基配列オ
リゴヌクレオチド11が導入されたcDNA断片5を得
る。同様に、別の反応チューブ28でcDNA断片4の
切断部に、既知の塩基配列を持つ既知塩基配列オリゴヌ
クレオチド12をライゲーション反応により導入し、
3’末端に既知塩基配列オリゴヌクレオチド12が導入
されたcDNA断片6を得る。
混合し、混合液の一部を、PCR用チューブ29に入れ
てPCRでの鋳型DNA断片とする。
ユニットの配列(I)TCAT、(II)CACC、
(III)TTCT、(IV)CCAC、制限酵素認識
塩基配列GATC、2塩基からなり制限酵素認識塩基配
列GATCの5’末端(G)に続く2塩基を識別する選
択用塩基配列NN(NNは、A、C、G、Tの何れかの
塩基である)15から構成されるプライマー21を用意
する。
のうち、サブユニットの両末端の塩基種はサブユニット
の順番を変えてもサブユニット連結部分の塩基配列が変
わらないように、同じ塩基種で構成されている。プライ
マー21の塩基配列(配列番号1)は、(I)−(I
I)−(III)−(IV)の順番に並ぶ4つのサブユ
ニットの配列と、制限酵素認識塩基配列GATCからな
る共通塩基配列13と、2塩基からなる選択用塩基配列
NN15から構成される。
TCTCCACGATCNN−3’ NNはA、C、G、Tの何れかの塩基であり、プライマ
ー21は、16種のプライマーからなるプライマーセッ
ト23を構成する。
(II)の順番に並ぶ4つのサブユニ.ットの配列と、
制限酵素認識塩基配列GATCからなる共通塩基配列1
4と、2塩基からなる選択用塩基配列NN(NNは、
A、C、G、Tの何れかの塩基)16から構成され、配
列番号2の塩基配列を持つプライマー22を用意する。
NNはA、C、G、Tの何れかの塩基であり、プライマ
ー22も、プライマー21と同様に16種のプライマー
からなるプライマーセット24を構成する。
CATCACCGATCNN−3’) 既知の塩基配列を持つ既知塩基配列オリゴヌクレオチド
11は、プライマーセット23に属するプライマー21
の、(I)−(II)−(III)−(IV)の順番で
並ぶ4つのサブユニットの配列と相補な塩基配列であ
る。塩基配列5’−GATC−3’を認識して、↓GA
TCの位置を切断する制限酵素Sau3AIにより切断
されたcDNA断片3の切断部に、オリゴヌクレオチド
11が導入される。オリゴヌクレオチド11は、cDN
A断片3の−鎖の3’末端の4塩基の配列5’−GAT
C−3’の3’側、及びcDNA断片3の+鎖の3’末
端の4塩基の配列5’−GATC−3’の3’側にそれ
ぞれ導入される。
の−鎖の3’末端の制限酵素認識配列とオリゴヌクレオ
チド11、及びcDNA断片3の+鎖の3’末端の制限
酵素認識配列とオリゴヌクレオチド11に相補鎖結合す
る。従って、プライマーセット23は3’末端に既知塩
基配列オリゴヌクレオチド11が導入されたDNA断片
5を増幅する。
ヌクレオチド12は、プライマーセット24に属するプ
ライマー22の、(III)−(IV)−(I)−(I
I)の順番で並ぶ4つのサブユニットの配列と相補な塩
基配列である。塩基配列5’−GATC−3’を認識し
て、↓GATCの位置を切断する制限酵素Sau3AI
によって切断されたcDNA断片4の切断部に、オリゴ
ヌクレオチド12が導入される。オリゴヌクレオチド1
2は、cDNA断片4の−鎖の3’末端の4塩基の配列
5’−GATC−3’の3’側、及びcDNA断片4の
+鎖の3’末端の4塩基の配列5’−GATC−3’の
3’側にそれぞれ導入される。
の−鎖の3’末端の制限酵素認識配列とオリゴヌクレオ
チド12、及びcDNA断片4の+鎖の3’末端の制限
酵素認識配列とオリゴヌクレオチド12に相補鎖結合す
る。従ってプライマーセット24は3’末端に既知塩基
配列オリゴヌクレオチド12が導入されたDNA断片6
を増幅する。
ライマーは、それぞれ蛍光体FA25、蛍光体FB26
で標識されている。
ー、及び既知塩基配列オリゴヌクレオチドの構造を示す
図である。
す。プライマー41は、4塩基からなるサブユニットの
配列31、32、33、34が5’末端から順に並ぶ4
つのサブユニットの配列(I)−(II)−(III)
−(IV)、制限酵素認識塩基配列35、2塩基からな
る選択塩基配列36から構成される。図2(b)は、プ
ライマー42の構造を示す。プライマー42は、4塩基
からなるサブユニットの配列33、34、31、32が
5’末端から順に並ぶ4つのサブユニットの配列(II
I)−(IV)−(I)−(II)、制限酵素認識塩基
配列35、2塩基からなる選択塩基配列36が並んだ塩
基配列構造である。
片45との結合状態、図2(d)は、プライマー42と
DNA断片46との結合状態を示す。図2(c)、図2
(d)に於いて、サブユニット31、32、33、34
による塩基配列はオリゴヌクレオチド43に相補であ
り、サブユニット33、34、31、32による塩基配
列はオリゴヌクレオチド44に相補である。プライマー
41、42は同じサブユニットの配列31、32、3
3、34、及び制限酵素認識塩基配列35、2塩基から
なる選択塩基配列36から構成されており、サブユニッ
トの配列の順番が異なるだけであるため、同じTm値を
持つ。プライマー41は、制限酵素切断部位48の3’
末端に、プライマー41に相補なオリゴヌクレオチド4
3を結合したDNA断片45にハイブリダイズする。プ
ライマー42は、制限酵素切断部位48の3’末端に、
プライマー42に相補なオリゴヌクレオチド44を結合
したDNA断片46にハイブリダイズする。
ため、それぞれ同じ反応効率で既知塩基配列オリゴヌク
レオチド43、44と相補鎖結合するが、相補でない相
手同士とはハイブリダイズせず、お互いの反応を阻害す
ることはない。従って、同一反応チューブでのPCRが
可能になる。プライマー41、42は、それぞれ異なる
蛍光体37、38で標識されており、プライマー41、
42によってPCR増幅されるDNA断片45、46は
異なる蛍光体で標識され、電気泳動解析に於いて蛍光波
長の差を区別して検出できる。
ら、DNA断片5を増幅するためのフォワードプライマ
ーとリバースプライマーを選び、プライマーセット24
からは、DNA断片6を増幅するためのフォワードプラ
イマーとリバースプライマーを選ぶ。選ばれた計4種類
のプライマーを、試料DNA断片5、6が分注された反
応チューブに入れ、耐熱性DNAポリメラーゼ、基質d
NTP、反応緩衝液からなる反応溶液をチューブに加
え、PCRを行なう。PCRでは反応液は熱変性、再会
合、伸長の3ステップからなる温度サイクルによって増
幅反応が行なわれる。
度に加熱されてcDNA断片5、及び6(2本鎖DN
A)は、それぞれcDNA断片+鎖7、8とcDNA断
片−鎖9、10に分離され、1本鎖DNA断片となる。
再会合ステップでは、反応液は60°C程度に保たれ
る。cDNA断片+鎖7、8、cDNA断片−鎖9、1
0よりも、プライマーの濃度が高いため、cDNA断片
+鎖7とcDNA断片−鎖9、又は、cDNA断片+鎖
8とcDNA断片−鎖10が再会合するよりも優先的に
プライマーとcDNA断片が会合する。プライマー21
とcDNA断片+鎖7が会合し、プライマー21とcD
NA断片−鎖9が会合して2本鎖DNAを形成し、プラ
イマー22とcDNA断片+鎖8が会合し、プライマー
22とcDNA断片−鎖10が会合して、それぞれ2本
鎖DNAを形成する。cDNA断片と2本鎖を形成した
プライマー21、22は、伸長ステップでDNAポリメ
ラーゼにより伸長されてDNA断片が増幅される。PC
Rでは、オリゴヌクレオチドがcDNA断片の両末端か
ら伸長した場合に増幅が起こる。DNA断片の+鎖、又
は−鎖だけしか伸長しない場合には、熱サイクルをn回
行なってもn倍にしか増幅されず、検出感度に満たない
ためである。+鎖、−鎖両方の伸長があった場合に2n
倍に増幅される。
るので、プライマー21、22によって増幅されたPC
R増幅産物17、18も蛍光標識される。従って、PC
R増幅産物17、18の分析は、蛍光検出型の電気泳動
装置等を用いて行なう。電気泳動分離されたPCR増幅
産物はレーザー照射され、蛍光体25、26は蛍光を発
し、異なる波長の蛍光は、像分割プリズム、フィルター
を通して2次元検出器によって検出され、何れの蛍光体
による発光であるかを区別する。測定の結果、得られる
シグナルは、試料cDNAを制限酵素切断して得たcD
NA断片のPCR増幅産物に基づく。このため、増幅D
NA断片の断片長とその蛍光強度を測定して、種々mR
NAの種類を知ることができる。
ーを用いて発現遺伝子モニターを行ない得られるエレク
トロフェログラム(電気泳動分離パターン)の一部5
1、52を塩基長53に対応させて示す図である。第1
の実施例では、ラット肝臓、及び腎臓に発現している遺
伝子の比較を行なった。
ー21によって増幅されたPCR産物を電気泳動して得
られ、エレクトロフェログラム52は、プライマー22
によって増幅されたPCR産物を電気泳動して得られ
る。
クの大部分は同じ位置に検出されており、両組織間で共
通に発現している遺伝子であることがわかる。両組織間
で発現状態が異なり、特異的に発現している遺伝子に由
来するピーク55が片方のエレクトロフェログラム52
に検出されている。両組織で共通に発現している遺伝子
は2つのエレクトロフェログラム51、52で再現性よ
く検出されている。各プライマーセットのプライマーを
用いて別々にPCRを行なうのではなく、同一反応チュ
ーブで複数のプライマーセットのプライマーを用いてP
CRを行なうことにより、PCR産物の比較を容易に、
正確にできる。
配列に相補な塩基配列を持つcDNAプローブを多数の
種類固定したプローブアレイを用いて、PCR産物の解
析を行なう例である。図4は本発明の第2の実施例の、
発現遺伝子モニターを行なう手順を示すフローチャート
を示す図である。第1の実施例と同様にして、異なる株
の酵母から抽出したRNAから合成した試料であるcD
NA混合物(図4には1種のみ示す)61、62をそれ
ぞれ別の反応チューブ91、92に入れ、クラスII制
限酵素で切断する。クラスII制限酵素として配列5’
−GATC−3’を認識して↓GATCの位置を切断す
るMbo Iを用いた。得られたcDNA断片63、6
4にオリゴマー71、72を結合し、末端にオリゴマー
71、72の導入されたcDNA断片65、66を得
る。次に、cDNA断片65、66を混合し、混合液の
一部をPCR用チューブ93に入れてPCRでの鋳型D
NA断片とする。
ユニット配列(I)ACAA、(II)GACG、(I
II)ATCA、(IV)GCAG、及び制限酵素認識
塩基配列GATCを持つ共通塩基配列73と、2塩基か
らなり制限酵素認識配列GATCの5’末端に続く2塩
基を識別する選択用塩基配列NN(NNは、A、C、
G、Tの何れかの塩基)75から構成され、配列番号3
の塩基配列を持つプライマー81を用意する。
TCAGCAGGATCNN−3’ NNはA、C、G、Tは何れかの塩基であり、プライマ
ー81は16種のプライマーからなるプライマーセット
83を構成する。更に、(I)−(IV)−(III)
−(II)の順番に並ぶ4つのサブユニットの配列と、
制限酵素認識配列GATCからなる共通塩基配列74
と、2塩基からなる選択用塩基配列NN(NNは、A、
C、G、Tの何れかの塩基)76から構成され、配列番
号4の塩基配列を持つプライマー82を用意する。NN
はA、C、G、T何れかの塩基であり、プライマー82
は、プライマー81と同様に、16種からなるプライマ
ーセット84を構成する。
TCAGACGGATCNN−3’ 既知配列オリゴマー71は、プライマーセット83に属
するプライマー81の、(I)−(II)−(III)
−(IV)の順番で並ぶ4つのサブユニットの配列と相
補な配列であり、既知配列オリゴマー72は、プライマ
ーセット84に属するプライマー82の(I)−(I
V)−(III)−(II)の順番で並ぶ4つのサブユ
ニットの配列と相補な配列である。従って、プライマー
セット83は3’末端に既知配列オリゴマー71が導入
されたDNA断片65を増幅し、プライマーセット84
は3’末端に既知配列オリゴマー72が導入されたDN
A断片66を増幅する。なお、プライマーセット83、
84の各プライマーはそれぞれ蛍光体FA85、蛍光体
FB86で標識されている。
を増幅するためのフォワードプライマーとリバースプラ
イマーを選び、プライマーセット84からDNA断片6
6を増幅するためのフォワードプライマーとリバースプ
ライマーを選ぶ。選ばれた合計4種類のプライマーを、
試料DNA断片65、66が分注された反応チューブ9
3に加え、更に、耐熱性DNAポリメラーゼ、基質dN
TP、反応緩衝液からなる反応溶液をチューブ93に加
えて、PCR反応を行なう。その後、ガラス基板上にc
DNAプローブを多数の種類固定したDNAプローブア
レイを用いて、PCR産物67、68の解析を行なう。
発現遺伝子の比較をDNAプローブアレイを用いて行な
う手順を示す図である。図5に於いて、191はガラス
基板、192、193はそれぞれガラス基板上に固定し
たDNAプローブである。ガラス基板191上には、数
平方センチメートルの範囲に、数十〜数百種類のDNA
プローブが種類毎に二次元状に固定されている。ガラス
基板191に蛍光体FA111、FB112で標識され
たPCR産物101、102をのせ、DNAプローブと
相補鎖結合させる。その後、洗浄して相補鎖結合しなか
ったPCR産物を洗い流す。DNAプローブ192が固
定されているガラス基板上の区画では、PCR産物(混
合物)のうち、DNAプローブ192に相補でないPC
R産物は洗い流され、相補なPCR産物103、104
はDNAプローブ192に相補鎖結合する。同様に、D
NAプローブ193が固定されているガラス基板上の区
画では、DNAプローブ193に相補でないPCR産物
は洗い流され、相補なPCR反応産物105はDNAプ
ローブ193に相補鎖結合する。PCR産物103、1
05はPCR産物101のうち、DNAプローブアレイ
上のDNAプローブ192、193にそれぞれ相補鎖結
合したDNA断片であり、蛍光体FA111で標識され
ている。一方、PCR産物104はDNAプローブアレ
イ上のDNAプローブ192に相補鎖結合したDNA断
片であり、蛍光体FB112で標識されている。
DNAプローブアレイ上の試料を検出するための蛍光顕
微鏡の構成を示す図である。図6に示すレーザー顕微鏡
を用いてDNAプローブアレイ上に相補鎖結合したPC
R産物を検出する。レーザー光源131から出たレーザ
ービーム132はダイクロイックミラー134で反射さ
れ、顕微鏡ステージ133上に置かれているDNAプロ
ーブアレイ135を照射する。DNAプローブアレイ上
の蛍光体から発する蛍光136はフィルター137を通
して検出器138で検出される。第2の実施例では2種
類の蛍光体FA、FBを使用したので、透過波長の異な
るフィルターを2種類用意して、それぞれの蛍光波長を
検出する。
ーを用いて、発現遺伝子モニターを行ない、DNAプロ
ーブアレイを用いて得られる蛍光強度を示すグラフの一
部を示す図である。図7に示すように、DNAプローブ
アレイ上のそれぞれのDNAプローブが固定された位置
から検出される蛍光強度を比較することにより、複数種
のDNA断片の比較を行なう。図7の縦軸141、14
2は、それぞれ異なる蛍光体で標識されたPCR産物か
らの蛍光強度を示している。横軸はDNAプローブアレ
イ上でのDNAプローブが固定された位置を示すナンバ
リングである。DNAプローブアレイ上の同じDNAプ
ローブの位置で、それぞれの波長の蛍光強度を比較する
ことにより、複数の試料から抽出して得られたDNA断
片の比較を行なう。cDNA断片を同一の反応チューブ
で同時にPCR増幅するため、PCRの再現性の問題を
考慮することなく、容易に比較解析ができる。
マーを用いて、同じ反応チューブでPCRを行なう。各
々のプライマーは、異なる蛍光体で標識されており、そ
れぞれ独立に機能する。一方の試料DNAは第1の組の
プライマーで増幅され、他方の試料DNAは第2の組の
プライマーで増幅される様に、各々のプライマーに相補
な塩基配列を持つオリゴヌクレオチドを各々の試料DN
Aに結合させておき、複数の試料DNAを同じ反応チュ
ーブに入れて、同一反応チューブ内でPCRを行なう。
PCRで用いる複数のプライマーのTm値を揃え、各プ
ライマーによる反応効率の差をなくしておく。複数のプ
ライマーのTm値を揃えるために、各プライマーの塩基
配列に、4塩基〜6塩基からなる複数のサブユニットを
含ませて、サブユニット同士の順番を入れ替えることに
より、複数のプライマーを構成する。サブユニットの順
番を入れ替えても、サブユニットとサブユニットが連結
する部分の塩基配列が変化しないように、サブユニット
の両末端の塩基種は同じにしておく。このように、Tm
値がほぼ同じ値をとり、PCRの反応効率に差がない複
数のプライマーを用いて、複数の試料DNAを同一反応
チューブでPCRを行なうことにより反応毎のばらつき
をなくすことができる。
配列の順序を変化させたプライマーを複数使用すること
により、Tm値が同じ複数のプライマーの調製が可能に
なる。その結果、複数の試料DNAをPCRによって増
幅しその増幅産物を比較する際に、複数の試料から抽出
したDNA、又はRNAを同一反応チューブでPCR増
幅でき、PCR産物を同じ電気泳動レーンで分析でき
る。反応の手間を低減し、反応チューブ毎のPCRのば
らつきがなくなるため、従来技術での再現性の問題を考
慮する必要がなく、比較の精度を向上させることができ
る。
載 PCRに使用されるDNAプライマー(nは、a、c、
g、tの何れか)。
する情報の記載 PCRに使用されるDNAプライマー(nは、a、c、
g、tの何れか)。
する情報の記載 PCRに使用されるDNAプライマー(nは、a、c、
g、tの何れか)。
する情報の記載 PCRに使用されるDNAプライマー(nは、a、c、
g、tの何れか)。
の手順を示すフローチャート。
塩基配列オリゴヌクレオチドの構造を示す図。
現遺伝子モニターを行ない得られるエレクトロフェログ
ラムの一部を示す図。
ニターを行なう手順を示すフローチャート。
比較をDNAプローブアレイを用いて行なう手順を示す
図。
ブアレイ上の試料を検出するための蛍光顕微鏡の構成を
示す図。
発現遺伝子モニターを行ない、DNAプローブアレイを
用いて得られる蛍光強度を示すグラフの一部を示す図。
3、64…cDNA制限酵素断片、5、6…末端に既知
塩基配列オリゴヌクレオチドを導入したcDNA断片、
7、8…cDNA断片+鎖、9、10…cDNA断片−
鎖、11、12…既知塩基配列オリゴヌクレオチド、1
3、14、73、74…共通塩基配列、15、16、3
6、75、76…選択塩基配列、17、18、67、6
8、101、102…PCR増幅産物、21、22、4
1、42、81、82…プライマー、23、24、8
3、84…プライマーセット、25、26、37、3
8、85、86、111、112…蛍光体、27、2
8、29、91、92、93…反応チューブ、31、3
2、33、34…サブユニットの配列、35…制限酵素
認識塩基配列、43、44…オリゴヌクレオチド、4
5、46…DNA断片、48…制限酵素切断部位、5
1、52、…エレクトロフェログラム、53…塩基長、
55…特異的に発現している遺伝子に由来するピーク、
65、66…末端に既知塩基配列オリゴマーを導入した
cDNA断片、71、72…既知塩基配列オリゴマー、
103、104、105…DNAプローブに結合したP
CR産物、131…レーザー光源、132…レーザービ
ーム、133…顕微鏡ステージ、134…ダイクロイッ
クミラー、135…DNAプローブアレイ、136…蛍
光、137…フィルター、138…検出器、141、1
42…PCR産物からの蛍光強度、191…ガラス基
板、192、193…DNAプローブ。
Claims (16)
- 【請求項1】1)DNA断片群の各群のDNA断片に、
同じ溶解温度と同じ長さを持つプライマーと相補結合す
るオリゴマーを、前記各群毎に異ならせて結合する工程
と、 2)前記オリゴマーが結合した前記各群の前記DNA断
片を混合する工程と、3)前記オリゴマーに相補な前記
各群に対応する前記プライマーを用いて、前記オリゴマ
ーが結合した前記各群の前記DNA断片を、同一容器で
同時にPCRする工程、4)PCR増幅されたDNA断
片を検出する工程とを有することを特徴とする混合DN
A断片分析法。 - 【請求項2】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記各群に対応する前記プライマーは、前記各
群に対応して異なる蛍光体で標識されており、前記PC
R増幅されたDNA断片を電気泳動し、前記蛍光体で標
識されたDNA断片を検出することを特徴とする混合D
NA断片分析法。 - 【請求項3】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記各群の前記DNA断片に相補な塩基配列を
持つDNAプローブを複数種類固定したDNAプローブ
アレイを用いて、前記PCR増幅されたDNA断片を検
出することを特徴とする混合DNA断片分析法。 - 【請求項4】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記各群に対応する前記プライマーは、前記各
群に対応して異なる蛍光体で標識されていることを特徴
とする混合DNA断片分析法。 - 【請求項5】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記プライマーは、4塩基〜6塩基からなる複
数のサブユニット配列を有し、該複数のサブユニット配
列の並びの順番は、前記各群に対応して異なることを特
徴とする混合DNA断片分析法。 - 【請求項6】請求項5に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記サブユニット配列の3’末端の塩基種と
5’末端の塩基種とが同一であることを特徴とする混合
DNA断片分析法。 - 【請求項7】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
於いて、前記各群に対応する前記プライマーは、前記各
群毎に前記プライマーに共通する10塩基〜25塩基か
らなる共通塩基配列と、1塩基〜3塩基からなり前記各
群の前記DNA断片を識別する選択用塩基配列とを有
し、前記共通塩基配列部分は、4塩基〜6塩基からなる
複数のサブユニット配列の異なる並びを前記各群に対応
して含み、前記選択用塩基配列は、前記1塩基〜3塩基
の組合せの可能な全ての塩基配列を含むことを特徴とす
る混合DNA断片分析法。 - 【請求項8】請求項1に記載の混合DNA断片分析法に
使用されるプライマーであり、該プライマーは、4塩基
〜6塩基からなる複数のサブユニット配列を有し、該複
数のサブユニット配列の並びの順番は、前記各群に対応
して異なることを特徴とするプライマー。 - 【請求項9】請求項8に記載のプライマーに於いて、前
記サブユニット配列の3’末端の塩基種と5’末端の塩
基種とが同一であることを特徴とするプライマー。 - 【請求項10】請求項1に記載の混合DNA断片分析法
に使用されるプライマーであり、前記各群に対応する前
記プライマーは、前記各群毎に前記プライマーに共通す
る10塩基〜25塩基からなる共通塩基配列と、1塩基
〜3塩基からなり前記各群の前記DNA断片を識別する
選択用塩基配列とを有し、前記共通塩基配列部分は、4
塩基〜6塩基からなる複数のサブユニット配列の異なる
並びを前記各群に対応して含み、前記選択用塩基配列
は、前記1塩基〜3塩基の組合せの可能な全ての塩基配
列を含むことを特徴とするプライマー。 - 【請求項11】請求項10に記載のプライマーに於い
て、前記サブユニット配列の3’末端の塩基種と5’末
端の塩基種とが同一であることを特徴とするプライマ
ー。 - 【請求項12】PCRに使用される異なる塩基配列を持
つ複数のプライマーであり、該プライマーは、複数の塩
基からなる複数のサブユニット配列の並びを有し、前記
複数のプライマーは、前記並びが異なり同じ溶解温度を
持つことを特徴とするプライマー。 - 【請求項13】請求項12に記載のプライマーに於い
て、前記サブユニット配列の3’末端の塩基種と5’末
端の塩基種とが同一であることを特徴とするプライマ
ー。 - 【請求項14】PCRに使用される異なる塩基配列を持
つ複数のプライマーを有する複数のプライマーセットで
あり、該各プライマーセット毎に前記プライマーに共通
する10塩基〜25塩基からなる共通塩基配列と、1塩
基〜3塩基からなり試料DNAから得たDNA断片を識
別する選択用塩基配列とを有し、前記共通塩基配列部分
は、4塩基〜6塩基からなる複数のサブユニット配列の
異なる並びを前記プライマーセットに対応して含み、前
記選択用塩基配列は、前記1塩基〜3塩基の組合せの可
能な全ての塩基配列を含むことを特徴とするプライマー
セット。 - 【請求項15】請求項14に記載のプライマーに於い
て、前記サブユニット配列の3’末端の塩基種と5’末
端の塩基種とが同一であることを特徴とするプライマ
ー。 - 【請求項16】請求項14に記載のプライマーに於い
て、前記複数のプライマーセットの前記複数のプライマ
ーは、同じ溶解温度を持つことを特徴とするプライマ
ー。
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