JP2002281978A - Method for non-label detection of target dna using dna probe array - Google Patents

Method for non-label detection of target dna using dna probe array

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JP2002281978A
JP2002281978A JP2001089981A JP2001089981A JP2002281978A JP 2002281978 A JP2002281978 A JP 2002281978A JP 2001089981 A JP2001089981 A JP 2001089981A JP 2001089981 A JP2001089981 A JP 2001089981A JP 2002281978 A JP2002281978 A JP 2002281978A
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fluorescent dye
state
probe
dye
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JP2001089981A
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Nobuko Yamamoto
伸子 山本
Tomohiro Suzuki
智博 鈴木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new detection method that permits the quantitative detection of a target nucleic acid molecule without beforehand labelling the target nucleic acid per se when the target nucleic acid molecule is detected by forming a hybrid with a DNA probe using a DNA array. SOLUTION: The presence or absence of the formation of a hybrid in a DNA probe is detected by utilizing such a phenomenon that, when binding a fluorescein dye to a terminal of the DNA probe, a difference in fluorescent property is caused between the dye in associated state and that in dissociated state, and so, when the hybrid is formed from the DNA probe and a target nucleic acid, the association state is cancelled ant it causes the difference in fluorescent property and which is measured with an optical means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、DNAプローブと
のハイブリッド体形成を利用する標的DNAの検出方
法、ならびに、それに利用するDNAプローブに関し、
より具体的には、固相上にDNAプローブ複数種をアレ
イ状に固定してなるDNAアレイを利用して、ウイル
ス、微生物、動植物、ヒトなどに由来する、特定の塩基
配列を有する核酸(DNAまたはRNA)の検出、ある
いは、その塩基配列の同定、または塩基配列における各
種変異の有無の検定に利用される、高感度な標的DNA
の検出方法に関する。
[0001] The present invention relates to a method for detecting a target DNA utilizing the formation of a hybrid with a DNA probe, and a DNA probe used therefor.
More specifically, using a DNA array in which a plurality of types of DNA probes are immobilized in an array on a solid phase, a nucleic acid having a specific base sequence (DNA Or RNA), or a highly sensitive target DNA used to identify its base sequence or to test for the presence or absence of various mutations in the base sequence.
The detection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、ヒト・ゲノムの全塩基配列を解読
し、その遺伝子情報を解明しようという全世界的なプロ
ジェクトが行われている。その一環として、病気と関連
を有する遺伝子の特定も進められ、次々と、その成果が
報告されてきている。更に、得られた成果を利用して、
各種の病気と関連を有する遺伝子の有無を検出して、病
気の診断、予見に利用しようとする動きがある。その
際、検討したい項目の遺伝子について、一つずつ、PC
Rやハイブリダイゼーション法を利用して、その有無を
調べていたこれまでの方法に代えて、多項目の遺伝子の
有無(変異)を同時に調査する方法が検討されている。
具体的には、同一基板上に多数種のDNAプローブを規
則的に配置し、同一の試料中に含まれる複数種の遺伝子
DNAなどの核酸分子とのハイブリダイゼーションを一
度に実施し、例えば、種々の遺伝子変異の有無など、多
項目に対する判定を迅速に行おうという試みがなされ、
その用途に利用する各種のDNAアレイの開発がなされ
ている。
2. Description of the Related Art At present, a worldwide project for decoding the entire nucleotide sequence of the human genome and elucidating its genetic information is being conducted. As part of this, the identification of genes associated with diseases has been promoted, and the results have been reported one after another. Furthermore, using the obtained results,
There is a movement to detect the presence or absence of genes associated with various diseases and use them for diagnosis and prediction of diseases. At that time, for each gene of the item you want to examine,
Instead of the conventional method of examining the presence or absence using R or hybridization method, a method of simultaneously examining the presence / absence (mutation) of multiple items of genes is being studied.
Specifically, many types of DNA probes are regularly arranged on the same substrate, and hybridization with nucleic acid molecules such as multiple types of gene DNA contained in the same sample is performed at once. Attempts have been made to quickly make judgments on multiple items, such as the presence or absence of gene mutations in
Various DNA arrays used for the purpose have been developed.

【0003】サザーンらはDNAプローブの合成をガラ
ス基板上で行い、1塩基ずつ配列の異なったプローブを
同一基板上に作製する方法について報告している(Nu
cleic Acids Research、 22
巻、 p1368、 (1994))。また、アフィメ
トリックスは、1/2インチ角の基板上に40万種のD
NAプローブを配列させ、遺伝子の検出を行っている
(Science、 274巻、 p610、 (19
96))。彼らは、ホトリソグラフィーの方法を応用
し、基板上でヌクレオチドを連結させる反応を繰り返し
て、アレイ状に配置される、種々の塩基配列を有する1
5塩基長のDNAの合成を行っている。例えば、ガラス
基板などの固相上に、DNAアレイを形成する手段はそ
れぞれ異なり、それぞれ特徴を有しているものの、検出
方法の基本は、いずれもDNAハイブリダイゼーション
法を利用している。
Have reported a method of synthesizing a DNA probe on a glass substrate and preparing probes having different base sequences one by one on the same substrate (Nu).
cleic Acids Research, 22
Vol., P. 1368, (1994)). Affymetrix also claims that 400,000 types of D on a 1/2 inch square substrate
The NA probe is arrayed to detect the gene (Science, vol. 274, p610, (19)
96)). They applied the method of photolithography and repeated the reaction of linking nucleotides on a substrate, and arranged ones having various base sequences arranged in an array.
We are synthesizing 5-base length DNA. For example, means for forming a DNA array on a solid phase such as a glass substrate are different from each other, and although each has its own characteristics, the detection method is basically based on the DNA hybridization method.

【0004】ハイブリダイゼーション反応では、プロー
ブのDNAと標的DNAとが、互いに相補的な塩基配列
部分で水素結合によりハイブリッド体を形成する。従来
の方法では、通常、標的DNAに標識を施し、特定の塩
基配列を有するDNAプローブとハイブリッド体形成し
て、固定化された標的DNAの検出に利用している。そ
の標識を施す方法としては、DNA末端に放射性物質、
または、蛍光色素を付して、標識とする方法、あるい
は、PCR法での増幅時に、蛍光色素やアイソトープで
ラベル化したプライマーを利用する、または、アイソト
ープ・ラベルとなる塩基を取り込んだPCR増幅産物を
得る方法、さらには、PCR増幅産物を基に、一本鎖R
NAを生合成する過程で、アイソトープ・ラベルとなる
塩基を標識として取り込ませる方法等、様々な方法があ
る。
[0004] In a hybridization reaction, a probe DNA and a target DNA form a hybrid by hydrogen bonding at a base sequence complementary to each other. In the conventional method, usually, a label is attached to a target DNA, a hybrid is formed with a DNA probe having a specific base sequence, and the hybrid is used for detection of the immobilized target DNA. As a method of applying the label, a radioactive substance
Alternatively, a method of attaching a fluorescent dye as a label, or using a primer labeled with a fluorescent dye or isotope during amplification by PCR, or a PCR amplification product incorporating an isotope-labeled base And further, based on the PCR amplification product, a single-stranded R
In the process of biosynthesizing NA, there are various methods such as a method of incorporating a base serving as an isotope label as a label.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記する標的DNAな
ど、標的とする核酸分子に標識を施す手段は、いずれの
方法もそれぞれ長所と短所を有している。例えば、末端
標識法では、標的DNAlつから標識物が1つ作製され
るため、定量性は保てるものの、検体試料中に存在する
標的DNA量が少ない際には、十分な感度が達成されな
い。一方、PCR法や一本鎖RNA作製時に、アイソト
ープ・ラベルとなる塩基を標識として取り込ませる方法
は、鋳型となる当初の標的DNAから、複数の標識物が
生産される結果、感度は上昇するものの、ハイブリッド
体を形成した標識されたDNAの数と、それに含まれる
標識(アイソトープ・ラベルとなる塩基数)の間には、
必ずしも、一対一の対応関係がないため、定量性に欠け
る。例えば、1塩基ミスマッチの標的DNA量と、完全
マッチの標的DNA量とを、アイソトープ・ラベル標識
に由来するシグナルの強度に基づき、定量的な比較を行
う際には、場合によっては、その判定が困難となるなど
の障害ともなる。
The above-mentioned means for labeling a target nucleic acid molecule such as a target DNA has advantages and disadvantages in each method. For example, in the end labeling method, since one label is produced from one target DNA, the quantitative property can be maintained, but sufficient sensitivity cannot be achieved when the amount of the target DNA present in the sample sample is small. On the other hand, in the PCR method and the method of incorporating a base serving as an isotope label as a label at the time of producing single-stranded RNA, a plurality of labeled substances are produced from the initial target DNA serving as a template, but the sensitivity is increased. Between the number of labeled DNAs forming a hybrid and the label (the number of bases to be an isotope label) contained therein,
Since there is not always a one-to-one correspondence, it lacks quantitativeness. For example, when performing a quantitative comparison between the amount of a target DNA of a single base mismatch and the amount of a target DNA of a perfect match based on the intensity of the signal derived from the isotope labeling, the determination may be made in some cases. It also becomes an obstacle such as difficulty.

【0006】また、PCR法による増幅自体も、初期状
態の標的DNAの量を必ずしも反映しないという、本質
的な問題を有している。すなわち、PCR反応により増
幅する際、増幅効率の高い塩基配列と増幅効率の低い塩
基配列とがあり、その増幅効率の差違を補償して、両者
の比較を行う必要があり、常に、PCR反応条件を一定
とするため、その参照とする、標準遺伝子を用いたコン
トロール実験を併行して実施する必要がある。
[0006] In addition, amplification by the PCR method itself has an essential problem that it does not necessarily reflect the amount of target DNA in an initial state. That is, when amplifying by a PCR reaction, there are a base sequence having a high amplification efficiency and a base sequence having a low amplification efficiency, and it is necessary to compensate for the difference in the amplification efficiency and to compare the two. It is necessary to carry out a control experiment using a standard gene as a reference in parallel with the experiment.

【0007】さらに、多数の検体について、検出を行う
際には、操作上の観点から、PCR反応、あるいは末端
標識化のための反応は、精製工程を含めると、相当の時
間を要するため、特に、アイソトープ・ラベルを利用す
る場合、その間にラベル密度が経時的に変化するなど、
実用上の課題をも残している。
Further, when detecting a large number of specimens, from the viewpoint of operation, a PCR reaction or a reaction for labeling an end takes a considerable amount of time including a purification step. When using isotope labels, the label density changes over time during that time.
Practical issues remain.

【0008】一方、蛍光色素を利用すると、前記のラベ
ル密度が経時的に変化する課題は回避されるものの、蛍
光色素を標的DNAに結合することによる、別の障害が
懸念される。具体的には、蛍光色素は一般的に疎水性で
あり、標的DNAの塩基部分と相互作用を起こし易い分
子である。その性質が、各プローブ塩基配列によって
は、ハイブリダイゼーション反応の効率にばらつきを与
える要因となる場合もありうる。加えて、蛍光色素は、
その疎水性に起因して、DNAアレイ用基板表面に、吸
着を起こし易い性質をも有している。この吸着は、標的
核酸に蛍光色素を結合させ、標識とした際、DNAプロ
ーブとのハイブリッド体形成を介した固定化に加えて、
基板表面に対する、蛍光色素自体の吸着による固定化の
影響をもたらす。その蛍光色素自体の吸着による固定化
は、検出の際、バックグランドの蛍光を与え、本来のハ
イブリッド体形成を介した固定化による蛍光シグナルと
の比率、すなわち、S/N比を低下させ、結果的に検出
の感度を下げるという問題を生じさせる。
[0008] On the other hand, when a fluorescent dye is used, the above-mentioned problem that the label density changes over time is avoided, but another obstacle due to the binding of the fluorescent dye to the target DNA is a concern. Specifically, a fluorescent dye is generally a molecule that is hydrophobic and easily interacts with a base portion of a target DNA. Depending on each probe base sequence, the property may cause variation in the efficiency of the hybridization reaction. In addition, fluorescent dyes
Due to its hydrophobicity, it also has the property of easily causing adsorption on the surface of the DNA array substrate. This adsorption, when a fluorescent dye is bound to the target nucleic acid and used as a label, in addition to immobilization via hybridization with a DNA probe,
The effect of immobilization due to the adsorption of the fluorescent dye itself to the substrate surface is brought about. The immobilization by the adsorption of the fluorescent dye itself gives background fluorescence upon detection, lowering the ratio to the fluorescence signal due to the immobilization through the formation of the original hybrid, ie, the S / N ratio. This causes a problem of lowering the detection sensitivity.

【0009】本発明は前記の課題を解決するもので、本
発明の目的は、基板上に複数種のDNAプローブをアレ
イ状に結合させたDNAアレイを利用して、このDNA
プローブとハイブリッド体を形成させ、試料中の核酸を
検出する際、検出対象の核酸分子に対して、予め標識を
施すことなく、その定量的な検出を可能とする新規な検
出方法を提供することにある。より具体的には、本発明
の目的は、試料中の核酸分子を検出する際に利用するD
NAプローブに対して標識化を行い、相補的な塩基配列
を有する核酸分子とDNAプローブとのハイブリッド体
形成の有無を反映する、前記の標識化に利用する蛍光色
素の蛍光特性の差違として、標的核酸分子とDNAプロ
ーブとのハイブリッド体形成を定量的に検出することを
可能とする方法、ならびに、かかる目的に利用される標
識化されたDNAプローブを提供することにある。
[0009] The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to use a DNA array in which a plurality of types of DNA probes are bonded in an array on a substrate.
To provide a novel detection method capable of quantitatively detecting a nucleic acid molecule to be detected without forming a label in advance when detecting a nucleic acid in a sample by forming a hybrid with a probe. It is in. More specifically, an object of the present invention is to provide a method for detecting nucleic acid molecules in a sample.
Labeling the NA probe and reflecting the presence or absence of the formation of a hybrid between the nucleic acid molecule having a complementary base sequence and the DNA probe, the difference in the fluorescent properties of the fluorescent dye used for the labeling is determined as the target. It is an object of the present invention to provide a method capable of quantitatively detecting the formation of a hybrid between a nucleic acid molecule and a DNA probe, and a labeled DNA probe used for such a purpose.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
を解決すべく、研究・検討を進めたところ、試料中の核
酸分子とDNAプローブとがハイブリッド体形成する
と、DNAプローブ自体も、かかる二本鎖構造の形成に
より、従前の自由度を失い、例えば、隣接している同種
のDNAプローブと相互作用することが最早困難となる
ことに着眼し、ハイブリッド体形成前には、隣接してい
る同種のDNAプローブと何らかの相互作用することが
可能であった状態から、相互作用することが不可能とな
る現象を利用して、かかるDNAプローブとの標的核酸
分子のハイブリッド体形成を検出可能であることを着想
した。前記着想にを実施化する際、より効率的な手段に
ついて、更に検討・研究を進め、同種のDNAプローブ
の末端にそれぞれ同じ蛍光色素を結合させ、この蛍光色
素は相互に会合状態を形成可能であるが、一定の状況
下、より具体的には、DNAプローブにハイブリッド体
形成が生じた際には、その会合状態を解消するものを選
択し、また、会合している状態と、会合状態を解消した
状態では、その蛍光特性に差違があることを利用するこ
とで、光学的な手段により、DNAプローブおけるハイ
ブリッド体形成の有無を検出することが可能となること
を確認した。以上の知見に基づき、本発明者は、DNA
プローブをアレイ状に固定して構成されるDNAアレイ
を用いる際には、上述するプローブDNA鎖の末端に相
互に会合可能な蛍光色素を共有結合させ、標識として利
用することで、検出対象の核酸分子自体には、標識を行
わなくとも、高い感度の蛍光検出法を利用するハイブリ
ッド体形成の有無の検出が可能となることを実証し、本
発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventor has conducted research and studies to solve the above-mentioned problems. As a result, when a nucleic acid molecule in a sample and a DNA probe form a hybrid, the DNA probe itself becomes Due to the formation of such a double-stranded structure, the conventional flexibility is lost, and for example, attention is paid to the fact that it is no longer possible to interact with an adjacent DNA probe of the same kind. It is possible to detect the formation of a hybrid of a target nucleic acid molecule with a DNA probe of the same kind by utilizing the phenomenon that it is impossible to interact with the same type of DNA probe from the state where it was possible to interact with the DNA probe. I thought of being. When the idea is put into practice, further investigations and studies are made on more efficient means, and the same fluorescent dye is bonded to the end of the same type of DNA probe, and this fluorescent dye can form an association state with each other. However, under certain circumstances, more specifically, when a hybrid is formed in a DNA probe, one that eliminates the associated state is selected, and the associated state and the associated state are determined. It was confirmed that in the state where the fluorescence properties were eliminated, it was possible to detect the presence or absence of the formation of a hybrid in the DNA probe by optical means by utilizing the difference in the fluorescence characteristics. Based on the above findings, the present inventor
When using a DNA array constituted by immobilizing probes in an array, a fluorescent dye capable of associating with each other is covalently bonded to the end of the probe DNA strand, and is used as a label. The present inventors have demonstrated that it is possible to detect the presence or absence of the formation of a hybrid using a highly sensitive fluorescence detection method without labeling the molecule itself, and have completed the present invention.

【0011】すなわち、標的DNAのノンラベル検出方
法は、基板上に複数種のDNAプローブをアレイ状に結
合してなるDNAプローブアレイを用い、前記DNAプ
ローブとハイブリッド体を形成しうる標的DNAを検出
する方法であって、基板上に結合されている前記DNA
プローブは、そのDNAの末端に蛍光色素を共有結合
し、前記DNAプローブは、基板上に固定された状態に
おいて、その塩基配列と相補的な塩基配列を有する標的
DNAとハイブリッド体を形成可能であり、かかるハイ
ブリッド体を形成しない状態では、前記DNAの末端に
共有結合している蛍光色素は、相互に会合している状態
をとり、かかるハイブリッド体を形成する状態では、前
記蛍光色素相互の会合状態は解消されるものであり、前
記DNAの末端に共有結合している蛍光色素は、会合状
態と、会合状態を解消した状態とでは、異なる蛍光特性
を示し、前記の蛍光特性変化の有無を観測することによ
り、前記DNAアレイを構成する複数種のDNAプロー
ブのそれぞれについて、かかる特定のDNAプローブに
対して、ハイブリッド体を形成する標的DNAの有無を
検出することを特徴とする、標的DNAのノンラベル検
出方法である。
That is, in the method for detecting a target DNA non-label, a target DNA capable of forming a hybrid with the DNA probe is detected by using a DNA probe array in which a plurality of types of DNA probes are bonded in an array on a substrate. A method, wherein said DNA is bound on a substrate
The probe covalently binds a fluorescent dye to the end of the DNA, and the DNA probe can form a hybrid with a target DNA having a base sequence complementary to the base sequence in a state of being fixed on a substrate. In the state where such a hybrid is not formed, the fluorescent dye covalently bonded to the end of the DNA takes an associated state, and in the state where such a hybrid is formed, the state of association of the fluorescent dye with each other The fluorescent dye covalently bonded to the end of the DNA exhibits different fluorescence characteristics between the associated state and the state after the association state has been eliminated, and the presence or absence of the change in the fluorescent characteristic is observed. By doing so, each of a plurality of types of DNA probes constituting the DNA array is hybridized to the specific DNA probe. And detecting the presence or absence of the target DNA to form a body, a non-labeled method of detecting a target DNA.

【0012】本発明の検出方法では、前記蛍光色素と
し、その蛍光特性は、相互に会合している状態では、消
光している状態であり、会合状態を解消した状態では、
蛍光を発する状態である蛍光色素を用いることが好まし
い。
[0012] In the detection method of the present invention, the fluorescent dye is used, and its fluorescence characteristics are in a quenched state when mutually associated, and in a state in which the associated state is eliminated.
It is preferable to use a fluorescent dye that emits fluorescence.

【0013】その際、前記蛍光色素として、クマリン誘
導体を用いることができる。また、前記蛍光色素とし
て、フルオレセイン誘導体を用いることができる。
At this time, a coumarin derivative can be used as the fluorescent dye. Further, a fluorescein derivative can be used as the fluorescent dye.

【0014】加えて、前記蛍光色素として、下記一般式
(I):
In addition, as the above-mentioned fluorescent dye, the following general formula (I):

【0015】[0015]

【化7】 Embedded image

【0016】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基を置換基として有する、置換アルキル基を表
す)で示されるピリリウム色素誘導体を用いることがで
きる。同じく、前記蛍光色素として、下記一般式(I
I):
(Wherein, R represents a substituted alkyl group having a functional group for binding to the end of DNA as a substituent). Similarly, as the fluorescent dye, the following general formula (I
I):

【0017】[0017]

【化8】 Embedded image

【0018】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基、または、かかる官能基を置換基として有す
る、置換アルキル基を表す)で示されるピリリウム色素
誘導体を用いることもできる。さらに、前記蛍光色素と
して、下記一般式(III):
(Wherein R represents a functional group for binding to the end of DNA, or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent). Further, as the fluorescent dye, the following general formula (III):

【0019】[0019]

【化9】 Embedded image

【0020】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基、または、かかる官能基を置換基として有す
る、置換アルキル基を表す)で示されるピリリウム色素
誘導体を用いることもできる。
(Wherein, R represents a functional group for binding to the end of DNA, or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).

【0021】加えて、本発明は、上記の構成を有する本
発明の標的DNAのノンラベル検出方法に利用されるD
NAプローブを併せて提供し、すなわち、本発明のDN
Aプローブは、複数種のDNAプローブを基板上にアレ
イ状に結合してなるDNAアレイの作製に用いるDNA
プローブであって、前記DNAプローブは、DNAアレ
イ用の基板上に結合させて固定でき、そのDNAプロー
ブのDNA部の末端に蛍光色素が共有結合されており、
前記DNAプローブは、基板上に固定された状態におい
て、その塩基配列と相補的な塩基配列を有する標的DN
Aとハイブリッド体を形成可能であり、かかるハイブリ
ッド体を形成しない状態では、前記DNAの末端に共有
結合している蛍光色素は、相互に会合している状態をと
り、かかるハイブリッド体を形成する状態では、前記蛍
光色素相互の会合状態は解消されるものであり、前記D
NAの末端に共有結合している蛍光色素は、会合状態
と、会合状態を解消した状態とでは、異なる蛍光特性を
示すことを特徴とするプローブである。
In addition, the present invention provides a method for detecting non-labeled target DNA of the present invention having the above-mentioned structure.
An NA probe is also provided, ie, the DN of the present invention.
The A probe is a DNA used for producing a DNA array formed by binding a plurality of types of DNA probes in an array on a substrate.
A probe, wherein the DNA probe can be fixed by binding to a DNA array substrate, and a fluorescent dye is covalently bound to an end of a DNA portion of the DNA probe;
The DNA probe has a target DN having a base sequence complementary to its base sequence when immobilized on a substrate.
A is capable of forming a hybrid with A, and in a state where such a hybrid is not formed, the fluorescent dye covalently bonded to the end of the DNA assumes a state in which the fluorescent dyes are associated with each other to form such a hybrid. Then, the association state between the fluorescent dyes is eliminated, and the D
The fluorescent dye covalently bonded to the end of NA is a probe characterized by exhibiting different fluorescence characteristics in an associated state and in a state in which the associated state has been eliminated.

【0022】本発明のDNAプローブでは、前記蛍光色
素とし、その蛍光特性は、相互に会合している状態で
は、消光している状態であり、会合状態を解消した状態
では、蛍光を発する状態である蛍光色素を用いることが
好ましい。
In the DNA probe of the present invention, the above-mentioned fluorescent dye is used as the above-mentioned fluorescent dye, and has a fluorescence characteristic in a quenched state when it is associated with each other, and a fluorescent state when the association state is eliminated. It is preferable to use a certain fluorescent dye.

【0023】その際、前記蛍光色素として、クマリン誘
導体を用いることができる。また、前記蛍光色素とし
て、フルオレセイン誘導体を用いることもできる。用い
られることを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
At this time, a coumarin derivative can be used as the fluorescent dye. In addition, a fluorescein derivative can be used as the fluorescent dye. The probe according to claim 9, which is used.

【0024】加えて、前記蛍光色素として、下記一般式
(I):
In addition, as the above-mentioned fluorescent dye, the following general formula (I):

【0025】[0025]

【化10】 Embedded image

【0026】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基を置換基として有する、置換アルキル基を表
す)で示されるピリリウム色素誘導体を用いることがで
きる。同じく、前記蛍光色素として、下記一般式(I
I):
(Wherein, R represents a substituted alkyl group having as a substituent a functional group for binding to the end of DNA). Similarly, as the fluorescent dye, the following general formula (I
I):

【0027】[0027]

【化11】 Embedded image

【0028】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基、または、かかる官能基を置換基として有す
る、置換アルキル基を表す)で示されるピリリウム色素
誘導体を用いることもできる。さらに、前記蛍光色素と
して、下記一般式(III):
(Wherein, R represents a functional group for binding to the end of DNA or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent). Further, as the fluorescent dye, the following general formula (III):

【0029】[0029]

【化12】 Embedded image

【0030】(式中、Rは、DNAの末端に結合するた
めの官能基、または、かかる官能基を置換基として有す
る、置換アルキル基を表す)で示されるピリリウム色素
誘導体を用いることもできる。
(Wherein, R represents a functional group for binding to the end of DNA, or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】本発明の検出方法では、上述する
構成の会合可能な蛍光色素をその末端に共有結合させ、
標識化したDNAプローブからなるDNAアレイを用い
ることにより、かかるDNAプローブと相補的な塩基配
列を有し、ハイブリッド体を形成する、検出対象の標的
核酸分子には標識を施す操作が不要になる。従って、予
め検体試料中に含まれる、検出対象の核酸分子それぞれ
に、異なる標識を施す工程に代えて、予め蛍光色素で標
識したDNAプローブを一度に合成し、それを用いて作
製したDNAアレイをその都度用いることで、実用上、
検出時間の大幅な短縮が可能となる。加えて、検出対象
の核酸分子に蛍光色素による標識を施す際には、ペプチ
ドアレイ用の基板表面に対する、例えば、蛍光色素自体
の疎水性に起因する非特異的吸着、あるいは、標識して
いる核酸分子自体による非特異的吸着が生じると、これ
らDNAプローブによるハイブリッド体形成に因らず、
DNAアレイの表面に固定化されるものに付される蛍光
色素からの蛍光は、バックグランド蛍光の上昇を引き起
こし、定量性の低下等の要因となる問題も、本質的な解
決がなされる。
In the detection method of the present invention, an associative fluorescent dye having the above-mentioned constitution is covalently bound to its terminal,
By using a DNA array comprising a labeled DNA probe, an operation of labeling a target nucleic acid molecule to be detected, which has a base sequence complementary to the DNA probe and forms a hybrid, becomes unnecessary. Therefore, instead of the step of applying a different label to each nucleic acid molecule to be detected contained in the specimen sample in advance, a DNA probe previously labeled with a fluorescent dye is synthesized at a time, and a DNA array prepared using the same is synthesized. By using each time, practically,
The detection time can be significantly reduced. In addition, when labeling a nucleic acid molecule to be detected with a fluorescent dye, for example, non-specific adsorption due to the hydrophobicity of the fluorescent dye itself, or the labeled nucleic acid on the surface of the peptide array substrate When non-specific adsorption by the molecule itself occurs, regardless of the hybrid formation by these DNA probes,
The fluorescence from the fluorescent dye immobilized on the surface of the DNA array causes an increase in the background fluorescence, and the problem that causes a decrease in quantitative performance and the like is also essentially solved.

【0032】その他、本発明の検出方法においては、標
的核酸分子には標識を施す操作が不要になることに伴
い、PCR法を利用して、標識を付したプライマーを用
い、標識を施す手段を用いた際に、定量性の問題となっ
ていたPCR効率の差違による影響を排除することに
も、効果を発揮する。
In addition, in the detection method of the present invention, since the operation of labeling the target nucleic acid molecule becomes unnecessary, a means for labeling by using a labeled primer by PCR is used. When used, it is also effective in eliminating the effect of the difference in PCR efficiency, which has been a problem of quantitative performance.

【0033】つまり、本発明では、基板に結合されるD
NAプローブの末端に蛍光標識を施し、それを用いて作
製されるDNAアレイを利用するので、サンプルである
核酸分子の各種に対して、それぞれ標識を施す必要はな
い。この方法に用いられる蛍光色素は会合することによ
り蛍光消光を起こすような色素である。そのため、DN
AアレイのようにDNAプローブ分子が高密度に配置さ
れている構成することで、その末端に結合された蛍光色
素は位置的に極めて近い状態にできるため、相互に会合
を生じ、それに伴い、蛍光特性に変化が起こる、例え
ば、蛍光の消光を起こす。さらには、この蛍光色素間の
会合に付随して、プローブDNAの核酸塩基と、蛍光色
素分子との相互作用による二次構造形成等の二次的な問
題をも、未然に回避できる。
That is, in the present invention, D
Since the end of the NA probe is fluorescently labeled and a DNA array prepared using the fluorescent label is used, it is not necessary to label each of the nucleic acid molecules as a sample. The fluorescent dye used in this method is a dye that causes fluorescence quenching by association. Therefore, DN
When the DNA probe molecules are arranged at a high density as in the A-array, the fluorescent dyes bonded to their ends can be brought into a state extremely close to each other. Changes in properties occur, for example, quenching of fluorescence. Furthermore, secondary problems such as secondary structure formation due to the interaction between the nucleobase of the probe DNA and the fluorescent dye molecule can be avoided before the association between the fluorescent dyes.

【0034】この蛍光色素の会合に比べ、ハイブリダイ
ゼーション反応(ハイブリッド体形成)は、互いに相補
的な塩基配列間での緻密な相互作用に基づくため、その
結合定数は格段に大きいため、基板上のDNAプローブ
末端に結合されている蛍光色素間の会合は、そのDNA
プローブとハイブリッド体形成した標的DNAの介入に
より、その会合状態は解消され、蛍光色素本来の蛍光特
性が復活する。その結果、標的DNAとのハイブリッド
体形成がなされたDNAプローブの部分のみ、そのハイ
ブリッド体形成数に対応する蛍光強度が観察される。
Compared with the association of the fluorescent dye, the hybridization reaction (hybrid formation) is based on a dense interaction between mutually complementary base sequences, and the binding constant is extremely large. The association between the fluorescent dye attached to the end of the DNA probe
By the intervention of the target DNA hybridized with the probe, the association state is eliminated, and the original fluorescent properties of the fluorescent dye are restored. As a result, the fluorescence intensity corresponding to the number of hybrids formed is observed only in the portion of the DNA probe that has been hybridized with the target DNA.

【0035】本発明では、DNAプローブに標識として
付す蛍光色素は、会合体を作りやすいものを利用する。
例えば、クマリンやフルオレセインのように、モノマー
では蛍光を生じるが、会合体を形成しやすく、さらに会
合体では自己クエンチングを起こし消光するという系が
利用できる。
In the present invention, as a fluorescent dye to be attached to a DNA probe as a label, a fluorescent dye which easily forms an aggregate is used.
For example, a system such as coumarin or fluorescein that emits fluorescence with a monomer but easily forms an aggregate, and self-quenching and quenching of the aggregate can be used.

【0036】蛍光色素のこのような性質は、蛍光色素の
濃度を種々に変えて調製した溶液で観測される蛍光強度
を、溶液濃度に対してプロットすることによって調べる
ことができる。希薄な溶液で強い蛍光を生じる蛍光色素
が、濃度上昇と共に蛍光が減少する場合には、この蛍光
特性の変化は、会合体の形成ならびにそれに伴う蛍光消
光に起因すると判断できる。なお、外見上類似する蛍光
強度の減少を示す、いわゆる濃度消光ではないことを、
検証しておくことが必要である。濃度消光では、蛍光色
素自体による吸収強度は各濃度に対して比例関係にある
が、会合体の形成では、会合体形成に伴い、吸収スペク
トルの変化が生じる結果、蛍光色素自体の吸収ピーク波
長における吸収強度の減少が観測される。時には、会合
体に由来する吸収スペクトルのピークが、蛍光色素自体
の吸収ピーク波長よりも長波長部に明確に分離して観測
できる場合もある。従って、前記の現象を検証すること
で、いわゆる濃度消光ではなく、会合体の形成ならびに
それに伴う蛍光消光に起因することの再確認が簡明にで
きる。
Such a property of the fluorescent dye can be examined by plotting the fluorescence intensity observed in a solution prepared by changing the concentration of the fluorescent dye variously against the solution concentration. When the fluorescence of a fluorescent dye that produces strong fluorescence in a dilute solution decreases with increasing concentration, it can be determined that the change in the fluorescence characteristics is due to the formation of an aggregate and the accompanying fluorescence quenching. It should be noted that it is not so-called concentration quenching, which shows a similar decrease in fluorescence intensity,
It needs to be verified. In concentration quenching, the absorption intensity of the fluorescent dye itself is proportional to each concentration, but in the formation of aggregates, the absorption spectrum changes with the formation of the aggregates, resulting in a change in the absorption peak wavelength of the fluorescent dye itself. A decrease in absorption intensity is observed. In some cases, the peak of the absorption spectrum derived from the aggregate can be clearly separated and observed at a longer wavelength portion than the absorption peak wavelength of the fluorescent dye itself. Therefore, by verifying the above-mentioned phenomenon, it is possible to easily confirm not the so-called concentration quenching, but the re-confirmation of the formation of the aggregate and the accompanying fluorescence quenching.

【0037】この会合体形成と、それに起因する蛍光消
光の性質を有する蛍光色素として、上記クマリン、フル
オレセインのような良く知られた色素の他に、ピリリウ
ム色素を挙げることができる。本発明者は、下記構造を
有するピリリウム色素は、会合体を形成しやすく、会合
体形成に伴って消光することを見出し、本発明におい
て、クマリン、フルオレセインと同様に、DNAプロー
ブに付す標識用の蛍光色素として、利用している。
Examples of the fluorescent dye having the property of the formation of the aggregate and the quenching of the fluorescent light due to the formation of the aggregate include pyrylium dyes in addition to the well-known dyes such as coumarin and fluorescein. The present inventor has found that a pyrylium dye having the following structure easily forms an aggregate and is quenched with the formation of the aggregate, and in the present invention, like coumarin and fluorescein, for labeling a DNA probe. Used as a fluorescent dye.

【0038】本発明者が、自己会合を生じ、蛍光消光を
起こす特性に優れるピリリウム色素であることを確認し
たものとして、下記する一般式(IV)、(V)、(V
I)に示す構造有するピリリウム色素誘導体を挙げるこ
とができる。
The present inventors have confirmed that the pyrylium dye has excellent properties of causing self-association and causing fluorescence quenching. The following formulas (IV), (V) and (V)
A pyrylium dye derivative having the structure shown in I) can be mentioned.

【0039】[0039]

【化13】 Embedded image

【0040】(式中、Rは、カルボキシル基、または末
端にカルボキシル基が置換する直鎖アルキル基を示す)
(Wherein, R represents a carboxyl group or a straight-chain alkyl group substituted with a carboxyl group at the terminal)

【0041】[0041]

【化14】 Embedded image

【0042】(式中、Rは、カルボキシル基、または末
端にカルボキシル基が置換する直鎖アルキル基を示す)
(Wherein, R represents a carboxyl group or a linear alkyl group substituted with a carboxyl group at the terminal)

【0043】[0043]

【化15】 Embedded image

【0044】(式中、Rは、カルボキシル基、または末
端にカルボキシル基が置換する直鎖アルキル基を示す) これらピリリウム色素誘導体化合物は、ピリリウム環の
2,4,6位の2つにフェニル基が置換し、残る一つ
に、アルキル基あるいは、4−アルキル置換フェニル基
が置換する構造上の類似性を有するものである。このよ
うなピリリウム色素誘導体化合物の一例として、以下の
式(VII)、(VIII)、(IX)で示される化合
物を挙げることができる。
(In the formula, R represents a carboxyl group or a linear alkyl group substituted with a carboxyl group at the terminal.) These pyrylium dye derivative compounds have a phenyl group at two positions 2, 4, and 6 of the pyrylium ring. Is substituted, and the remaining one has structural similarity substituted by an alkyl group or a 4-alkyl-substituted phenyl group. Examples of such pyrylium dye derivative compounds include compounds represented by the following formulas (VII), (VIII) and (IX).

【0045】[0045]

【化16】 Embedded image

【0046】[0046]

【化17】 Embedded image

【0047】[0047]

【化18】 Embedded image

【0048】実際には、上記一般式(IV)、(V)、
(VI)に示す構造のピリリウム色素誘導体は、Rで示
すアルキル基、例えば、メチル基部分を利用して、DN
Aとの結合のために有用な官能基をアルキル基末端に置
換基として導入した形態として、DNAプローブの末端
に結合させる。
In practice, the above general formulas (IV), (V),
The pyrylium dye derivative having the structure shown in (VI) uses an alkyl group represented by R, for example, a methyl group portion to give DN.
The DNA probe is bound to the terminal of the DNA probe in a form in which a functional group useful for binding to A is introduced as a substituent at the terminal of the alkyl group.

【0049】また、本発明に利用可能な、上記一般式
(I)、(II)、(III)で示されるピリリウム色素誘
導体は、前記式(VII)、(VIII)、(IX)で
示される化合物の合成方法、例えば、W. Foerstら、
「New Methods of Preparative Organic Chemistr
y」、Acad. Press(1964)、ならびにR. Wizinger
ら、Helv. Chim. Acta、 39、 217 (1956)に記載
される合成手順を参照して、これら文献に開示される合
成法に準じて、いずれも合成することが可能である。
The pyrylium dye derivatives represented by the above general formulas (I), (II) and (III) which can be used in the present invention are represented by the above formulas (VII), (VIII) and (IX) Methods for synthesizing compounds, for example, W. Foerst et al.
`` New Methods of Preparative Organic Chemistr
y ", Acad. Press (1964), and R. Wizinger
See, for example, the synthesis procedures described in Helv. Chim. Acta, 39, 217 (1956), and any of them can be synthesized according to the synthesis methods disclosed in these documents.

【0050】なお、本発明において、DNAプローブの
末端に結合させる蛍光色素は、自己会合を生じ、蛍光消
光を起こす特性など、会合体を形成した状態と、会合体
を解消した状態とで、その蛍光特性に明確な差違をしめ
す性質を有するあれば、特に限定されるものではない。
In the present invention, the fluorescent dye to be bonded to the end of the DNA probe is in a state where an aggregate is formed and a state where the aggregate is eliminated, such as a property of self-association and fluorescence quenching. It is not particularly limited as long as it has a property that makes a distinct difference in the fluorescent characteristics.

【0051】また、DNAアレイの作製方法は特に限定
されない。ホトリソ法により基板上でのDNAプローブ
の合成が行われる場合には、合成の最後の段階で蛍光色
素を結合するステップを加えればよい。また、予めDN
Aプローブを合成し、その後DNAプローブ溶液をピン
或いはインクジェット法等により供給する場合には、そ
のDNA合成時に、基板へ結合させる末端(通常5’末
端)とは反対側の末端(3’末端)に、共有結合によ
り、蛍光色素を導入しておけばよい。
The method for producing the DNA array is not particularly limited. When the DNA probe is synthesized on the substrate by the photolithography method, a step of binding a fluorescent dye may be added at the last stage of the synthesis. In addition, DN
In the case where the A probe is synthesized and then a DNA probe solution is supplied by a pin or ink jet method or the like, the end (3 ′ end) opposite to the end (usually 5 ′ end) to be bonded to the substrate during the DNA synthesis. Then, a fluorescent dye may be introduced by a covalent bond.

【0052】この蛍光色素の導入方法としては、DNA
部分と共有結合により連結される限り、特に限定される
ものではない。例えば、汎用されるアミノリンカー試薬
を利用して、DNAプローブのオリゴヌクレオチドの
3’末端にアミノ基を予め導入し、この末端アミノ基
と、蛍光色素に導入されたカルボキシル基とを化学反応
させ、アミド結合させる方法などが挙げられる。
As a method for introducing this fluorescent dye, DNA
There is no particular limitation as long as it is linked to the moiety by a covalent bond. For example, using a commonly used amino linker reagent, an amino group is previously introduced into the 3 ′ end of the oligonucleotide of the DNA probe, and the terminal amino group is chemically reacted with the carboxyl group introduced into the fluorescent dye, Examples of the method include an amide bond.

【0053】また、本発明にかかるDNAプローブにお
いて、そのDNA部のプローブ塩基長は、特に限定する
ものではないものの、通常、そのDNA部のプローブ塩
基長として、8〜20塩基長の範囲に選択することが好
ましい。しかしながら、あまり長いプローブ塩基長の場
合には、場合によっては、プローブ自体のDNAが二次
構造を形成することもある。その際には、高密度で隣接
するプローブ末端の蛍光色素間の会合体形成の効率が、
かかるプローブ自体の二次構造形成に付随して低下する
可能性があるので、その塩基配列に応じて、過度に長い
塩基長とならないようにすることがより好ましい。な
お、DNA部のプローブ塩基長として、あまり短いプロ
ーブ塩基長を選択する際には、例えば、一塩基ミスフィ
ットの標的DNA分子をも検出しようとすると、所望の
結合安定性が達成できないことがある。すなわち、正常
な遺伝子の塩基配列と比較して、一塩基が変異すること
により、遺伝的な疾患を誘起するような疾患の診断へ利
用する際には、正常な遺伝子DNAに加えて、弱いなが
らも、変異を有する遺伝子DNAの検出をも可能とする
ためには、例えば、8塩基長以上のDNAプローブとす
ることが望ましい。
In the DNA probe according to the present invention, the probe base length of the DNA portion is not particularly limited, but is usually selected from the range of 8 to 20 bases as the probe base length of the DNA portion. Is preferred. However, if the probe base length is too long, the DNA of the probe itself may form a secondary structure in some cases. In that case, the efficiency of the formation of aggregates between the fluorescent dyes at the ends of the probes that are adjacent at high density,
Since there is a possibility that the length of the probe itself decreases with the formation of the secondary structure, it is more preferable to prevent the base length from being excessively long according to the base sequence. When selecting a probe base length that is too short as the probe base length of the DNA portion, for example, when trying to detect a target DNA molecule having a single base misfit, the desired binding stability may not be achieved. . That is, when used for diagnosis of a disease that causes a genetic disease by mutating one base compared to the base sequence of a normal gene, in addition to normal gene DNA, However, in order to enable detection of a gene DNA having a mutation, it is desirable to use, for example, a DNA probe having a length of 8 bases or more.

【0054】加えて、基板上にかかるDNAプローブを
結合・固定するため、ハイブリダイゼーション反応に関
与する塩基配列に加えて、その基板上への結合・固定方
法に応じて、固定に利用される付加的なDNA部分を付
加し、過度に長い塩基長とならない範囲で、全体の塩基
長を適宜選択することが可能である。
In addition, in order to bind and immobilize the DNA probe on the substrate, in addition to the base sequence involved in the hybridization reaction, an addition used for immobilization depends on the method of binding and immobilization on the substrate. It is possible to appropriately select the entire base length as long as a basic DNA portion is added and the base length does not become excessively long.

【0055】[0055]

【実施例】以下、実施例を示して、本発明をより具体的
に説明する。なお、これら実施例は本発明の最良の実施
の形態の一例ではあるものの、本発明は、かかる実施例
により限定を受けるものではない。
The present invention will be described below more specifically with reference to examples. Although these examples are examples of the best mode of the present invention, the present invention is not limited by these examples.

【0056】(実施例1) 1)DNAプローブ用オリゴヌクレオチドの合成 3’末端にアミノリンカーを結合させた、下記の塩基配
列を有する18merのオリゴヌクレオチドをDNA自
動合成機にて合成した。3’末端へのアミノ基の導入
は、市販の試薬キット、3’−アミノモディファイヤー
C3(グレンリサーチ社製)を用いて行った。 5’ GTTGTAAAACGACGGCCAGT−N
2 3’ 合成されたDNAをCPGサポートから切り出し、定法
に従って、脱保護、高速液体クロマトグラフィー(HP
LC)による精製を行った。
Example 1 1) Synthesis of Oligonucleotide for DNA Probe An 18-mer oligonucleotide having an amino linker at the 3 ′ end and having the following base sequence was synthesized by an automatic DNA synthesizer. The introduction of an amino group to the 3 ′ end was performed using a commercially available reagent kit, 3′-amino modifier C3 (manufactured by Glen Research). 5 'GTTGTAAAACGACGGCCAGT-N
The H 2 3 ′ synthesized DNA was cut out from the CPG support, and deprotected and subjected to high performance liquid chromatography (HP
LC).

【0057】2)クマリンの結合 前記オリゴヌクレオチド330μgを100μlの純水
に溶解し、1Mリン酸バッファー(pH 7.0)16
μlを加えた。その後、7−ヒドロキシクマリン−3−
カルボン酸(シグマ社製)の60mMアセトニトリル溶
液60μlを加えて、40℃で24時間反応させた。反
応終了後、ファルマシア製DNA用ゲル濾過カラムNA
P−25で、未反応物を取り除くための粗精製を行い、
さらにHPLCにて精製を行った。HPLCによる精製
後、前記ゲル濾過カラムにて脱塩を行い、3’末端に7
−ヒドロキシクマリンの標識を付したDNAプローブを
得た。
2) Coupling of Coumarin 330 μg of the above oligonucleotide was dissolved in 100 μl of pure water, and 1M phosphate buffer (pH 7.0) 16
μl was added. Then, 7-hydroxycoumarin-3-
60 μl of a 60 mM acetonitrile solution of carboxylic acid (manufactured by Sigma) was added and reacted at 40 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, a gel filtration column NA for DNA manufactured by Pharmacia
In P-25, crude purification was performed to remove unreacted substances,
Further purification was performed by HPLC. After purification by HPLC, desalting was performed using the gel filtration column, and 7
-A DNA probe labeled with hydroxycoumarin was obtained.

【0058】得られたDNAプローブの蛍光特性を測定
した。蛍光は、日立F−4500蛍光分光光度計で測定
した。濃度8μMに調整したプローブ溶液は、386n
mで励起すると、448nmにエキサイマーによる蛍光
を発した。
The fluorescence characteristics of the obtained DNA probe were measured. Fluorescence was measured with a Hitachi F-4500 fluorescence spectrophotometer. The probe solution adjusted to a concentration of 8 μM contains 386 n
When excited with m, fluorescence from the excimer was emitted at 448 nm.

【0059】3)標識を付したDNAプローブの基板上
への結合 ポリL−リジンコート・スライド(シグマ社製)に上記
クマリンの結合したオリゴヌクレオチドをTelech
em社製の16ピン型スタンパーを用いてスタンピング
した。その後、95℃のホットプレートに乗せ乾燥させ
た後、UVクロスリンク機でオリゴヌクレオチドをクロ
スリンクした(UV照射強度は、60mJに設定)。
3) Binding of Labeled DNA Probe to Substrate Poly-L-lysine-coated slide (manufactured by Sigma) was ligated with the above-mentioned coumarin-bound oligonucleotide to a Telech
Stamping was performed using a 16-pin type stamper manufactured by Em Corporation. Then, after placing on a hot plate at 95 ° C. and drying, the oligonucleotides were cross-linked by a UV cross-linking machine (UV irradiation intensity was set to 60 mJ).

【0060】蛍光顕微鏡で観察した結果、溶液で見られ
た蛍光は消失していた。隣接するプローブ末端のクマリ
ン分子が自己会合し消光を起こした結果と考えられる。
As a result of observation with a fluorescence microscope, the fluorescence observed in the solution had disappeared. This is considered to be the result of quenching caused by the self-association of the coumarin molecules at the ends of adjacent probes.

【0061】4)標的DNAのM13mp18とのハイ
ブリダイゼーション反応 標的DNAとして、市販のM13mp18フアージベク
ター溶液を用いて、常法によりハイブリダイゼーション
反応を行った。この遺伝子DNAは、基板上に固定され
ている、上記のDNAプローブの塩基配列と相補的な部
分塩基配列を有している。ハイブリチャンバー(Tel
echem社製)に上記スライドガラスを置き、カバー
ガラスの縁にM13mp18を含む100mMNaCl
溶液を乗せて、スライドガラスに泡が入らないように気
を付けながらカバーガラスで蓋をした。その状態で、6
5℃6時間ハイブリダイゼーション反応させた。
4) Hybridization reaction of target DNA with M13mp18 Using a commercially available M13mp18 phage vector solution as a target DNA, a hybridization reaction was carried out by a conventional method. This gene DNA has a partial base sequence complementary to the base sequence of the above-mentioned DNA probe fixed on the substrate. Hybrid chamber (Tel
chem) (100 mM NaCl containing M13mp18 on the edge of the cover glass).
The solution was placed on the slide glass, and the slide glass was covered with a cover glass while taking care not to cause bubbles. In that state, 6
The hybridization reaction was performed at 5 ° C. for 6 hours.

【0062】その後、蛍光顕微鏡で観察した結果、DN
Aプローブが固定されている部分に青い蛍光が見られ
た。この蛍光は基板に固定する前に溶液で見られた蛍光
と同一の色であることから、DNAプローブとM13m
p18標的DNAとのハイブリッド形成に伴い、M13
mp18標的DNAがDNAプローブ末端に結合されて
いるクマリン分子間に介入し、標識蛍光色素クマリンの
会合状態が解消され、その本来の蛍光特性を発したもの
と判断される。
Then, as a result of observation with a fluorescence microscope, DN
Blue fluorescence was observed at the portion where the A probe was fixed. Since this fluorescence has the same color as the fluorescence observed in the solution before being fixed to the substrate, the DNA probe and M13m
Upon hybridization with p18 target DNA, M13
It is determined that the mp18 target DNA intervenes between the coumarin molecules bound to the DNA probe ends, the state of association of the labeled fluorescent dye coumarin is eliminated, and the original fluorescent property is emitted.

【0063】(実施例2) DNAプローブの標識蛍光色素として、ピリリウム色素
(1)を利用した標的DNAの検出 1)2−(3−カルボキシプロピル)−4、6−ジフェ
ニルピリリウム アイオダイドの合成、ならびに該ピリ
リウム色素(1)結合DNAプローブの作製アセトフェ
ノン163mgと無水グルタル酸456mgを氷浴下で
濃硫酸3mlに加え、完全に溶解させた。続いて、この
液をオイルバスにて120℃まで加熱し、約3時間攪拌
した後、室温にて放冷した。この反応液を100mlの
水に加え攪拌した後、クロロホルム60mlを加え、抽
出操作により洗浄を行い、水層を回収した。このクロロ
ホルム抽出による洗浄を計4回繰り返し、未反応のアセ
トフェノンを取り除いた。次いで、水層にヨウ化ナトリ
ウム1.50gを加え攪拌し、一晩冷蔵庫で冷却した。
析出した黄色の沈澱物を濾別、回収し粗結晶を得た。得
られた粗結晶を適当量の水で再結晶し、2−(3−カル
ボキシプロピル)−4,6−ジフェニルピリリウム ア
イオダイドの結晶66mgを得た。
Example 2 Detection of Target DNA Using Pyrylium Dye (1) as Labeling Fluorescent Dye of DNA Probe 1) Synthesis of 2- (3-carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide Preparation of a DNA probe bound to the pyrylium dye (1) 163 mg of acetophenone and 456 mg of glutaric anhydride were added to 3 ml of concentrated sulfuric acid in an ice bath and completely dissolved. Subsequently, the solution was heated to 120 ° C. in an oil bath, stirred for about 3 hours, and allowed to cool at room temperature. This reaction solution was added to 100 ml of water and stirred, and then 60 ml of chloroform was added, and the mixture was washed by an extraction operation, and an aqueous layer was collected. This washing with chloroform extraction was repeated a total of four times to remove unreacted acetophenone. Next, 1.50 g of sodium iodide was added to the aqueous layer, stirred, and cooled in a refrigerator overnight.
The deposited yellow precipitate was separated by filtration and collected to obtain a crude crystal. The obtained crude crystals were recrystallized with an appropriate amount of water to obtain 66 mg of 2- (3-carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide as crystals.

【0064】得られたピリリウム化合物40mgとN−
ヒドロキシスクシイミド46mgを乾燥DMFlmlに
溶解させた。完全に溶解したのを確認し、氷浴に移し冷
却した。次に、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイ
ミド(DCC)80mgを加え、暗所にて24時間攪拌
した。当初の2時間は氷浴中で攪拌を行い、以後は、室
温にて攪拌した。その後、浮遊しているDCCウレアを
メンブレンフィルターにて除去した後、約50mlのジ
エチルエーテル中に滴下した。析出した沈澱を集め、再
度60mlのジエチルエーテルで洗浄するという作業を
数回繰り返し、得られた粉未を真空ポンプにて乾燥し
た。
The obtained pyrylium compound (40 mg) and N-
46 mg of hydroxysuccinimide was dissolved in 1 ml of dry DMF. After confirming complete dissolution, the mixture was transferred to an ice bath and cooled. Next, 80 mg of N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was added, and the mixture was stirred in a dark place for 24 hours. The mixture was stirred in an ice bath for the first 2 hours, and thereafter, stirred at room temperature. Thereafter, the floating DCC urea was removed with a membrane filter, and then dropped into about 50 ml of diethyl ether. The operation of collecting the precipitated precipitate and washing again with 60 ml of diethyl ether was repeated several times, and the obtained powder was dried with a vacuum pump.

【0065】実施例1と同じ工程で、上記の塩基配列を
有する、3’末端にアミノリンカーを結合させた18m
erのオリゴヌクレオチドをDNA自動合成機にて合成
した。この合成された前記オリゴヌクレオチド330μ
gを100μlの純水に溶解し、1Mリン酸バッファー
(pH 7.0)16μlを加えた。次いで、2−(3
−カルボキシプロピル)−4,6−ジフェニルピリリウ
ム アイオダイドのスクシイミド誘導体の50mMアセ
トニトリル溶液60μlを加え、40℃で24時間反応
させた。反応終了後、ファルマシア製DNA用ゲル濾過
カラムNAP−25で未反応物を取り除くための粗精製
を行い、さらにHPLCにて精製を行った。HPLCに
よる精製後、前記ゲル濾過カラムにて脱塩を行い、3’
末端に、2−(3−カルボキシプロピル)−4,6−ジ
フェニルピリリウム アイオダイドがアミド結合を介し
て結合されたDNAプローブを得た。その構造は、以下
の通りである。
In the same process as in Example 1, 18m having the above base sequence and having an amino linker bonded to the 3 ′ end was used.
er oligonucleotide was synthesized with a DNA automatic synthesizer. The synthesized oligonucleotide 330 μm
g was dissolved in 100 μl of pure water, and 16 μl of 1M phosphate buffer (pH 7.0) was added. Then, 2- (3
-Carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium 60 μl of a 50 mM acetonitrile solution of a succinimide derivative of iodide was added and reacted at 40 ° C. for 24 hours. After completion of the reaction, crude purification was performed using a gel filtration column for DNA manufactured by Pharmacia NAP-25 to remove unreacted substances, and further purification was performed by HPLC. After purification by HPLC, desalting was performed using the gel filtration column, and 3 ′
A DNA probe was obtained in which 2- (3-carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide was bound to the terminal via an amide bond. Its structure is as follows.

【0066】[0066]

【化19】 Embedded image

【0067】得られたDNAプローブの吸収スペクトル
を測定した。ピリリウム色素単独の吸収スペクトルと対
応する吸収が、370nm付近に観測され、その短波長
側に、DNA自体(核酸塩基)の吸収スペクトルに対応
する260nm付近の吸収も観測された。この両者の吸
収強度は、蛍光色素及び核酸塩基単独のモル吸光吸光係
数から予想される吸収強度とほぼ一致していることか
ら、蛍光色素とDNAとが結合した目的のDNAプロー
ブが合成されていると判断された。
The absorption spectrum of the obtained DNA probe was measured. An absorption corresponding to the absorption spectrum of the pyrylium dye alone was observed at around 370 nm, and an absorption near 260 nm corresponding to the absorption spectrum of DNA itself (nucleic acid base) was also observed on the shorter wavelength side. Since the absorption intensities of both of them almost match the absorption intensities expected from the molar absorption and extinction coefficients of the fluorescent dye and the nucleic acid base alone, the target DNA probe in which the fluorescent dye and DNA are bound is synthesized. It was determined.

【0068】このピリリウム色素結合プローブの蛍光を
測定すると、ピリリウム色素に由来する吸収に相当す
る、370nmでの励起により440nmに強い蛍光が
示された。
When the fluorescence of the pyrylium dye-binding probe was measured, strong fluorescence was shown at 440 nm by excitation at 370 nm corresponding to the absorption derived from the pyrylium dye.

【0069】2)ピリリウム色素結合DNAプローブの
基板への結合 実施例1と同様にして、ポリL−リジンコート基板表面
ヘDNAプローブをスポットし、その後、UVクロスリ
ンクにより固定した。この状態では、基板表面におけ
る、DNAプローブが固定された部分のピリリウム色素
由来の蛍光は消光していた。
2) Binding of DNA Probe Binding to Pyrylium Dye to Substrate In the same manner as in Example 1, the DNA probe was spotted on the surface of the poly-L-lysine-coated substrate, and then immobilized by UV crosslink. In this state, the fluorescence derived from the pyrylium dye in the portion where the DNA probe was fixed on the substrate surface was quenched.

【0070】3)標的DNAのM13mp18とのハイ
ブリダイゼーション反応 実施例1と同様の条件、手順で、標的DNAとして、M
13mp18ファージベクターを用いて、前記DNAプ
ローブとのハイブリダイゼーション反応を行った。反応
後、 DNAプローブが固定されている領域について、
蛍光を観察したところ、溶液中で観測された波長領域に
標識のピリリウム色素に由来する蛍光が検出された。
3) Hybridization reaction of target DNA with M13mp18 Under the same conditions and procedures as in Example 1, M
A hybridization reaction with the DNA probe was performed using a 13mp18 phage vector. After the reaction, for the region where the DNA probe is fixed,
When the fluorescence was observed, fluorescence derived from the pyrylium dye of the label was detected in the wavelength region observed in the solution.

【0071】(実施例3) DNAプローブの標識蛍光色素として、ピリリウム色素
(2)を利用した標的DNAの検出 1)2,6−ジフェニル−4−カルボキシピリリウム
アイオダイドの合成、ならびに該ピリリウム色素(2)
結合DNAプローブの作製 アセトフェノン6.53mgとグリオキサル酸1.84
mgを100mlフラスコに取り、氷冷下15mlの濃
硫酸で溶解し、その後、50℃で2時間攪拌した。この
反応液に、300mlの水に溶かした10gのヨウ化ナ
トリウムを加え、90℃で30分間攪拌した後、室温に
戻し、析出した沈澱物を濾過した。得られた粉未を、ア
セトフエノンとベンゼンの混合溶媒で再結晶し精製し
た。
Example 3 Detection of Target DNA Using Pyrylium Dye (2) as Labeling Fluorescent Dye of DNA Probe 1) 2,6-Diphenyl-4-carboxypyrylium
Synthesis of iodide and pyrylium dye (2)
Preparation of bound DNA probe 6.53 mg of acetophenone and 1.84 of glyoxalic acid
mg was placed in a 100 ml flask and dissolved in 15 ml of concentrated sulfuric acid under ice-cooling, followed by stirring at 50 ° C. for 2 hours. To this reaction solution, 10 g of sodium iodide dissolved in 300 ml of water was added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 30 minutes, then returned to room temperature, and the deposited precipitate was filtered. The obtained powder was recrystallized and purified with a mixed solvent of acetophenone and benzene.

【0072】実施例1と同様な操作により、得られたピ
リリウム化合物をスクシイミド誘導体にした。このピリ
リウム化合物のスクシイミド誘導体を利用して、実施例
1と同様に、上記の塩基配列を有し、3’末端にアミノ
基を導入したオリゴヌクレオチドと結合反応を行い、
2,6−ジフェニル−4−カルボキシピリリウム アイ
オダイド色素が、3’末端にアミド結合を介して、結合
されたプローブDNAを得た。その構造は、以下の通り
である。
By the same operation as in Example 1, the obtained pyrylium compound was converted to a succinimide derivative. Utilizing this succinimide derivative of a pyrylium compound, a binding reaction was performed with an oligonucleotide having the above-mentioned base sequence and having an amino group introduced at the 3 ′ end, as in Example 1.
A probe DNA was obtained in which the 2,6-diphenyl-4-carboxypyrylium iodide dye was bound to the 3 ′ end via an amide bond. Its structure is as follows.

【0073】[0073]

【化20】 Embedded image

【0074】このDNAプローブの水溶液に関して、蛍
光を観測したところ、ピリリウム色素に由来する吸収に
相当する、380nmで励起すると、445nmに青い
蛍光を発した。
When the fluorescence of the aqueous solution of the DNA probe was observed, when it was excited at 380 nm, which corresponds to the absorption derived from the pyrylium dye, it emitted blue fluorescence at 445 nm.

【0075】2)ピリリウム色素結合DNAプローブの
基板への結合、ならびに標的DNAのM13mp18と
のハイブリダイゼーション反応 実施例1と同様な手法により、前記ピリリウム色素結合
DNAプローブを基板上にスポット状に固定した。この
状態では、基板表面における、DNAプローブが固定さ
れた部分のピリリウム色素由来の青い蛍光は消光してい
た。
2) Binding of the pyrylium dye-bound DNA probe to the substrate and hybridization reaction of the target DNA with M13mp18 The same procedure as in Example 1 was used to fix the pyrilium dye-bound DNA probe on the substrate in the form of a spot. . In this state, the blue fluorescence derived from the pyrylium dye in the portion where the DNA probe was fixed on the substrate surface was quenched.

【0076】実施例1と同様の条件、手順で、標的DN
Aとして、M13mp18ファージベクターを用いて、
前記DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応を
行った。反応後、DNAプローブが固定されている領域
について、蛍光を観察したところ、溶液中で観測された
波長領域に標識のピリリウム色素に由来する青い蛍光が
検出された。
Under the same conditions and procedures as in Example 1, target DN
As A, using a M13mp18 phage vector,
A hybridization reaction with the DNA probe was performed. After the reaction, the fluorescence of the region where the DNA probe was immobilized was observed. As a result, blue fluorescence derived from the labeled pyrylium dye was detected in the wavelength region observed in the solution.

【0077】(実施例4) DNAプローブの標識蛍光色素として、ピリリウム色素
(3)を利用した標的DNAの検出 1)2,6−ジフェニル−4−(4−カルボキシフェニ
ル)ピリリウム アイオダイドの合成、ならびに該ピリ
リウム色素(2)結合DNAプローブの作製 P−ホルミル安息香酸1gとアセトフェノン2.2mg
を8.3mlの濃硫酸に溶解し、90℃で2時間攪拌し
た。この反応液に、300mlの水に溶かした10gの
ヨウ化ナトリウムを加え、90℃で30分間攪拌した
後、室温に戻し、析出している沈澱物を濾過した。得ら
れた粉未をアセトフェノンとベンゼンの混合溶媒で再結
晶し精製した。
Example 4 Detection of Target DNA Using Pyrylium Dye (3) as Labeling Fluorescent Dye of DNA Probe 1) Synthesis of 2,6-diphenyl-4- (4-carboxyphenyl) pyrylium iodide, and Preparation of DNA Probe Binding to Pyrylium Dye (2) 1 g of P-formylbenzoic acid and 2.2 mg of acetophenone
Was dissolved in 8.3 ml of concentrated sulfuric acid and stirred at 90 ° C. for 2 hours. To this reaction solution, 10 g of sodium iodide dissolved in 300 ml of water was added, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 30 minutes, returned to room temperature, and the precipitated precipitate was filtered. The obtained powder was recrystallized and purified with a mixed solvent of acetophenone and benzene.

【0078】実施例1と同様な操作により、得られたピ
リリウム化合物をスクシイミド誘導体にした。このピリ
リウム化合物のスクシイミド誘導体を利用して、実施例
1と同様に、上記の塩基配列を有し、3’末端にアミノ
基を導入したオリゴヌクレオチドと結合反応を行い、
2,6−ジフェニル−4−(4−カルボキシフェニル)
ピリリウム アイオダイド色素が、3’末端にアミド結
合を介して、結合されたプローブDNAを得た。その構
造は、以下の通りである。
By the same operation as in Example 1, the obtained pyrylium compound was converted to a succinimide derivative. Utilizing this succinimide derivative of a pyrylium compound, a binding reaction was performed with an oligonucleotide having the above-mentioned base sequence and having an amino group introduced at the 3 ′ end, as in Example 1.
2,6-diphenyl-4- (4-carboxyphenyl)
A probe DNA was obtained in which the pyrylium iodide dye was linked via an amide bond to the 3 ′ end. Its structure is as follows.

【0079】[0079]

【化21】 Embedded image

【0080】このDNAプローブの水溶液に関して、蛍
光を観測したところ、ピリリウム色素に由来する吸収に
相当する、380nmで励起すると、462nmに青い
蛍光を発した。
When the fluorescence of the aqueous solution of the DNA probe was observed, it was excited at 380 nm, which corresponds to the absorption derived from the pyrylium dye, and emitted blue fluorescence at 462 nm.

【0081】2)ピリリウム色素結合DNAプローブの
基板への結合、ならびに標的DNAのM13mp18と
のハイブリダイゼーション反応 実施例1と同様な手法により、前記ピリリウム色素結合
DNAプローブを基板上にスポット状に固定した。この
状態では、基板表面における、DNAプローブが固定さ
れた部分のピリリウム色素由来の青い蛍光は消光してい
た。
2) Binding of the pyrylium dye-bound DNA probe to the substrate and hybridization reaction of target DNA with M13mp18 The same procedure as in Example 1 was used to fix the pyrilium dye-bound DNA probe on the substrate in the form of spots. . In this state, the blue fluorescence derived from the pyrylium dye in the portion where the DNA probe was fixed on the substrate surface was quenched.

【0082】実施例1と同様の条件、手順で、標的DN
Aとして、M13mp18ファージベクターを用いて、
前記DNAプローブとのハイブリダイゼーション反応を
行った。反応後、DNAプローブが固定されている領域
について、蛍光を観察したところ、溶液中で観測された
波長領域に標識のピリリウム色素に由来する青い蛍光が
検出された。
Under the same conditions and procedures as in Example 1, target DN
As A, using a M13mp18 phage vector,
A hybridization reaction with the DNA probe was performed. After the reaction, the fluorescence of the region where the DNA probe was immobilized was observed. As a result, blue fluorescence derived from the labeled pyrylium dye was detected in the wavelength region observed in the solution.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明の検出方法では、検出対象の標的
核酸分子に標識を施す代わりに、これらと選択的にハイ
ブリッド体形成し、基板上への固定化に利用されるDN
Aプローブの末端に蛍光色素を共有結合させ、標識とし
て利用し、かかる蛍光色素で標識したDNAプローブ複
数種を、それぞれアレイ状にスポットしたDNAアレイ
を利用することで、前記蛍光色素の会合状態と、会合を
解消した状態との間に存在する蛍光特性の差違に基づ
き、相補的塩基配列を有するDNAプローブに対し、標
的核酸分子が結合することで形成されるハイブリッド体
の有無を、定量的に検出することができる。加えて、検
出対象の標的DNAなどの核酸分子には標識を施す操作
が不要になることに伴い、予め検体試料中に含まれる、
検出対象のDNAなどの核酸分子それぞれに、異なる標
識を施す工程に代えて、予め蛍光色素で標識したDNA
プローブを一度に合成し、それを用いて作製したDNA
アレイをその都度用いることで、実用上、検出時間の大
幅な短縮が可能となる。更に、検出対象のDNAなどの
核酸分子に蛍光色素による標識を施す際には、DNAア
レイ用の基板表面に対する、例えば、蛍光色素自体の疎
水性に起因する非特異的吸着、あるいは、標識している
蛋白質自体による非特異的吸着が生じると、これらDN
Aプローブによる選択的なハイブリッド体形成に因ら
ず、DNAアレイの表面に固定化されるものに付される
蛍光色素からの蛍光は、バックグランド蛍光の上昇を引
き起こし、定量性の低下等の要因となる問題も、本質的
な解決がなされる。その他、本発明の検出方法において
は、標的核酸分子には標識を施す操作が不要になること
に伴い、PCR法を利用して、標識を付したプライマー
を用い、標識を施す手段を用いた際に、定量性の問題と
なっていたPCR効率の差違による影響を排除すること
にも、効果を発揮する。
According to the detection method of the present invention, instead of labeling a target nucleic acid molecule to be detected, a DNA is selectively hybridized with the target nucleic acid molecule and used for immobilization on a substrate.
A fluorescent dye is covalently bonded to the end of the A probe and used as a label, and a plurality of DNA probes labeled with such a fluorescent dye are used, and by using a DNA array in which each is spotted in an array, the association state of the fluorescent dye and Based on the difference in the fluorescence characteristics existing between the dissociated state and the state, the presence or absence of a hybrid formed by the binding of the target nucleic acid molecule to a DNA probe having a complementary base sequence is quantitatively determined. Can be detected. In addition, nucleic acid molecules such as target DNA to be detected need not be labeled, and are included in a specimen sample in advance.
Instead of a step of applying a different label to each nucleic acid molecule such as a DNA to be detected, DNA previously labeled with a fluorescent dye
DNA synthesized by synthesizing a probe at one time
By using the array each time, practically, the detection time can be significantly reduced. Furthermore, when labeling a nucleic acid molecule such as DNA to be detected with a fluorescent dye, non-specific adsorption or labeling on the surface of the DNA array substrate, for example, due to the hydrophobicity of the fluorescent dye itself, is performed. When non-specific adsorption by the protein itself occurs, these DNs
Irrespective of the selective hybrid formation by the A probe, the fluorescence from the fluorescent dye attached to the DNA immobilized on the surface of the DNA array causes an increase in the background fluorescence and a decrease in the quantitative property. The essential problem is also solved. In addition, in the detection method of the present invention, since the operation of labeling the target nucleic acid molecule becomes unnecessary, the use of a PCR method, the use of labeled primers, Furthermore, the present invention is also effective in eliminating the influence of the difference in PCR efficiency, which has been a problem of quantitativeness.

【0084】[0084]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> CANON INC. <120> A Method for Detecting a Target DNA molecule Which is not Labelled , Using a DNA probe-array <130> 4026009 <160> 1 <170> Microsoft Word <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA probe for hybidizing with a target gene of M13mp18 <400> 1 gttgtaaaac gacggccagt 20[Sequence List] SEQUENCE LISTING <110> CANON INC. <120> A Method for Detecting a Target DNA molecule Which is not Labelled, Using a DNA probe-array <130> 4026009 <160> 1 <170> Microsoft Word <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DNA probe for hybidizing with a target gene of M13mp18 <400> 1 gttgtaaaac gacggccagt 20

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/53 G01N 33/566 4C062 33/566 37/00 102 37/00 102 C07D 309/34 // C07D 309/34 C12N 15/00 ZNAF Fターム(参考) 2G054 CA22 CE02 EA03 GA04 4B024 AA11 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 CC03 CC08 FA03 FA12 4B063 QA01 QA18 QQ42 QR32 QR55 QR84 QS03 QS34 QX02 4C057 BB05 MM04 MM05 MM09 MM10 4C062 DD01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/53 G01N 33/566 4C062 33/566 37/00 102 37/00 102 C07D 309/34 // C07D 309/34 C12N 15/00 ZNAF F-term (reference) 2G054 CA22 CE02 EA03 GA04 4B024 AA11 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 CC03 CC08 FA03 FA12 4B063 QA01 QA18 QQ42 QR32 QR55 QR84 QS03 QS34 QX02 4C04 MM05MM06MM

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に複数種のDNAプローブをアレ
イ状に結合してなるDNAプローブアレイを用い、前記
DNAプローブとハイブリッド体を形成しうる標的DN
Aを検出する方法であって、 基板上に結合されている前記DNAプローブは、そのD
NAの末端に蛍光色素を共有結合し、 前記DNAプローブは、基板上に固定された状態におい
て、その塩基配列と相補的な塩基配列を有する標的DN
Aとハイブリッド体を形成可能であり、 かかるハイブリッド体を形成しない状態では、前記DN
Aの末端に共有結合している蛍光色素は、相互に会合し
ている状態をとり、 かかるハイブリッド体を形成する状態では、前記蛍光色
素相互の会合状態は解消されるものであり、 前記DNAの末端に共有結合している蛍光色素は、会合
状態と、会合状態を解消した状態とでは、異なる蛍光特
性を示し、 前記の蛍光特性変化の有無を観測することにより、前記
DNAアレイを構成する複数種のDNAプローブのそれ
ぞれについて、かかる特定のDNAプローブに対して、
ハイブリッド体を形成する標的DNAの有無を検出する
ことを特徴とする、標的DNAのノンラベル検出方法。
1. A target DN capable of forming a hybrid with said DNA probe, using a DNA probe array in which a plurality of types of DNA probes are bonded in an array on a substrate.
A method for detecting A, wherein said DNA probe bound on a substrate comprises
A fluorescent dye is covalently bonded to the end of NA, and the DNA probe is a target DN having a base sequence complementary to its base sequence when fixed on a substrate.
A can form a hybrid with A. In a state where such a hybrid is not formed, the DN
The fluorescent dyes covalently bonded to the terminus of A take a state in which they are associated with each other. In a state where such a hybrid is formed, the state in which the fluorescent dyes are associated with each other is eliminated, and The fluorescent dye covalently bonded to the terminus exhibits different fluorescence characteristics between the associated state and the state in which the associated state has been eliminated. For each of the species DNA probes, for that particular DNA probe,
A non-label detection method for a target DNA, comprising detecting the presence or absence of a target DNA forming a hybrid.
【請求項2】 前記蛍光色素とし、その蛍光特性は、相
互に会合している状態では、消光している状態であり、 会合状態を解消した状態では、蛍光を発する状態である
蛍光色素を用いることを特徴とする請求項1に記載の検
出方法。
2. A fluorescent dye, wherein the fluorescent dye has a fluorescence characteristic that is in a quenched state when it is associated with each other and emits fluorescence in a state in which the associated state is eliminated. The detection method according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記蛍光色素として、クマリン誘導体を
用いることを特徴とする請求項2に記載の検出方法。
3. The detection method according to claim 2, wherein a coumarin derivative is used as the fluorescent dye.
【請求項4】 前記蛍光色素として、フルオレセイン誘
導体を用いることを特徴とする請求項2に記載の検出方
法。
4. The detection method according to claim 2, wherein a fluorescein derivative is used as the fluorescent dye.
【請求項5】 前記蛍光色素として、下記一般式
(I): 【化1】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基を
置換基として有する、置換アルキル基を表す)で示され
るピリリウム色素誘導体を用いることを特徴とする請求
項2記載の検出方法。
5. The fluorescent dye of the following general formula (I): The detection method according to claim 2, wherein a pyrylium dye derivative represented by the following formula (wherein, R represents a substituted alkyl group having a functional group for binding to the terminal of DNA as a substituent) is used.
【請求項6】 前記蛍光色素として、下記一般式(I
I): 【化2】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基、
または、かかる官能基を置換基として有する、置換アル
キル基を表す)で示されるピリリウム色素誘導体を用い
ることを特徴とする請求項2記載の検出方法。
6. The fluorescent dye according to the following general formula (I)
I): (Wherein R is a functional group for binding to the end of DNA,
Or a pyrylium dye derivative represented by the formula (1) or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).
【請求項7】 前記蛍光色素として、下記一般式(II
I): 【化3】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基、
または、かかる官能基を置換基として有する、置換アル
キル基を表す)で示されるピリリウム色素誘導体を用い
ることを特徴とする請求項2記載の検出方法。
7. The fluorescent dye of the following general formula (II)
I): (Wherein R is a functional group for binding to the end of DNA,
Or a pyrylium dye derivative represented by the formula (1) or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).
【請求項8】 複数種のDNAプローブを基板上にアレ
イ状に結合してなるDNAアレイの作製に用いるDNA
プローブであって、 前記DNAプローブは、DNAアレイ用の基板上に結合
させて固定でき、 そのDNAプローブのDNA部の末端に蛍光色素が共有
結合されており、 前記DNAプローブは、基板上に固定された状態におい
て、その塩基配列と相補的な塩基配列を有する標的DN
Aとハイブリッド体を形成可能であり、 かかるハイブリッド体を形成しない状態では、前記DN
Aの末端に共有結合している蛍光色素は、相互に会合し
ている状態をとり、 かかるハイブリッド体を形成する状態では、前記蛍光色
素相互の会合状態は解消されるものであり、 前記DNAの末端に共有結合している蛍光色素は、会合
状態と、会合状態を解消した状態とでは、異なる蛍光特
性を示すことを特徴とするプローブ。
8. A DNA used for preparing a DNA array in which a plurality of types of DNA probes are bonded in an array on a substrate.
A probe, wherein the DNA probe can be bound and fixed on a substrate for a DNA array, and a fluorescent dye is covalently bound to an end of a DNA portion of the DNA probe, and the DNA probe is fixed on the substrate. The target DN having a base sequence complementary to the base sequence
A can form a hybrid with A. In a state where such a hybrid is not formed, the DN
The fluorescent dyes covalently bonded to the terminus of A take a state in which they are associated with each other. In a state where such a hybrid is formed, the state in which the fluorescent dyes are associated with each other is eliminated, and A probe characterized in that the fluorescent dye covalently bonded to the end shows different fluorescence characteristics between an associated state and a state where the associated state has been eliminated.
【請求項9】 前記蛍光色素とし、その蛍光特性は、相
互に会合している状態では、消光している状態であり、 会合状態を解消した状態では、蛍光を発する状態である
蛍光色素が用いられることを特徴とする請求項8に記載
のプローブ。
9. The fluorescent dye, which has a fluorescence characteristic that is in a quenched state when it is associated with each other and emits fluorescence when its association state is eliminated. The probe according to claim 8, wherein the probe is used.
【請求項10】 前記蛍光色素として、クマリン誘導体
が用いられることを特徴とする請求項9に記載のプロー
ブ。
10. The probe according to claim 9, wherein a coumarin derivative is used as the fluorescent dye.
【請求項11】 前記蛍光色素として、フルオレセイン
誘導体が用いられることを特徴とする請求項9に記載の
プローブ。
11. The probe according to claim 9, wherein a fluorescein derivative is used as the fluorescent dye.
【請求項12】 前記蛍光色素として、下記一般式
(I): 【化4】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基を
置換基として有する、置換アルキル基を表す)で示され
るピリリウム色素誘導体が用いられることを特徴とする
請求項9に記載のプローブ。
12. The fluorescent dye of the following general formula (I): The probe according to claim 9, wherein a pyrylium dye derivative represented by the following formula (wherein, R represents a substituted alkyl group having a functional group for binding to the terminal of DNA as a substituent) is used. .
【請求項13】 前記蛍光色素として、下記一般式(I
I): 【化5】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基、
または、かかる官能基を置換基として有する、置換アル
キル基を表す)で示されるピリリウム色素誘導体が用い
られることを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
13. The fluorescent dye according to the following general formula (I)
I): (Wherein R is a functional group for binding to the end of DNA,
Or a pyrylium dye derivative represented by the formula (1) or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).
【請求項14】 前記蛍光色素として、下記一般式(II
I): 【化6】 (式中、Rは、DNAの末端に結合するための官能基、
または、かかる官能基を置換基として有する、置換アル
キル基を表す)で示されるピリリウム色素誘導体が用い
られることを特徴とする請求項9に記載のプローブ。
14. The fluorescent dye according to the following general formula (II)
I): (Wherein R is a functional group for binding to the end of DNA,
Or a pyrylium dye derivative represented by the formula (1) or a substituted alkyl group having such a functional group as a substituent).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010505387A (en) * 2006-05-16 2010-02-25 アークシス バイオテクノロジーズ PCR-free sample preparation and detection system for rapid biological analysis and identification

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