JP2002355084A - New nucleic acid probe and new method for assaying nucleic acid using the same - Google Patents

New nucleic acid probe and new method for assaying nucleic acid using the same

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JP2002355084A
JP2002355084A JP2002088887A JP2002088887A JP2002355084A JP 2002355084 A JP2002355084 A JP 2002355084A JP 2002088887 A JP2002088887 A JP 2002088887A JP 2002088887 A JP2002088887 A JP 2002088887A JP 2002355084 A JP2002355084 A JP 2002355084A
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JP
Japan
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nucleic acid
probe
dye
measurement
target nucleic
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Application number
JP2002088887A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichiro Kurane
隆一郎 倉根
Takahiro Kanekawa
貴博 金川
Yoichi Kamagata
洋一 鎌形
Masamoto Torimura
政基 鳥村
Shinya Kurata
信也 蔵田
Kazutaka Yamada
一隆 山田
Toyoichi Yokomaku
豊一 横幕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Kankyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Kankyo Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide both a new nucleic acid probe for simultaneously assaying target nucleic acids with a simple apparatus when one more kinds of the target nucleic acids are present in the assaying system and a new method for assaying the nucleic acids using the probe. SOLUTION: This new nucleic acid probe for assaying the nucleic acids is characterized in that a base sequence is designed so as to reduce fluorescence intensities of both a donor dye and an acceptor dye when the probe is hybridized to the target nucleic acids and the dye is labeled in the single-stranded nucleic acid probe labeled with a plurality of fluorescent dyes so as to form at least one pair of fluorescent days causing a Forster resonance energy transfer (FRET) phenomenon, i.e., the pair of the fluorescent dye (the donor dye) convertible into the donor dye and the fluorescent dye (the acceptor dye) convertible into the acceptor dye. The new method for assaying the nucleic acids uses the probe.

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、測定系に少なくと
も一種以上(すなわち、単数または複数)の標的核酸が
存在する場合に、単純な装置で系内に存在する標的核酸
を測定する(複数の標的核酸が存在する場合は同時に測
定する)ための新規核酸プローブ、そのプローブを用い
た新規核酸測定方法などに関する。
The present invention relates to a method for measuring a target nucleic acid present in a measurement system using a simple device when at least one or more (ie, one or more) target nucleic acids are present in the measurement system (a plurality of target nucleic acids). A new nucleic acid probe for simultaneously measuring the presence of a target nucleic acid, and a novel nucleic acid measurement method using the probe.

【0002】詳しくはForster(またはfluorescence) re
sonance energy transfer(以下FRETという。)現象を
引き起こす蛍光色素ペアーすなわちドナー色素になり得
る蛍光色素(以下、ドナー色素という。)とアクセプタ
ー色素になり得る蛍光色素(以下、アクセプター色素と
いう。)のペアーを少なくとも一ペアーを形成するよう
に複数の蛍光色素で標識された一本鎖の核酸測定用の新
規核酸プローブ、当該核酸プローブを用いる核酸測定方
法、その方法に用いる核酸測定用試薬キット、および標
的核酸の多型(polymorphism)または/および変異(mu
tation)を解析もしくは測定する方法、ならびにそれに
利用する測定キット、などに関する。
More specifically, Forster (or fluorescence) re
A fluorescent dye pair that causes the phenomenon of sonance energy transfer (hereinafter referred to as FRET), that is, a pair of a fluorescent dye that can be a donor dye (hereinafter referred to as a donor dye) and a fluorescent dye that can be an acceptor dye (hereinafter referred to as an acceptor dye). A novel nucleic acid probe for measuring single-stranded nucleic acid labeled with a plurality of fluorescent dyes so as to form at least one pair, a nucleic acid measuring method using the nucleic acid probe, a nucleic acid measuring reagent kit used in the method, and a target nucleic acid Polymorphism or / and mutation (mu)
The present invention relates to a method for analyzing or measuring tation) and a measurement kit used for the method.

【0003】[0003]

【従来の技術】一本鎖のオリゴヌクレオチドに、FRET現
象を引き起こす蛍光色素ペアーすなわちドナー色素であ
るフルオレセインとアクセプター色素であるX−ローダ
ミンを結合した核酸プローブは知られている(実験医
学、15巻(No.7、増刊号)、728〜733、1
997年)。しかしこの核酸プローブは、PCR方法の
モニタリングに使用するものであり、直接核酸を測定す
ることを目的としたものではない。
2. Description of the Related Art A nucleic acid probe in which a fluorescent dye pair causing a FRET phenomenon, that is, a donor dye fluorescein and an acceptor dye X-rhodamine, are linked to a single-stranded oligonucleotide is known (Experimental Medicine, vol. 15, vol. (No. 7, extra number), 728-733, 1
997). However, this nucleic acid probe is used for monitoring a PCR method, and is not intended to directly measure a nucleic acid.

【0004】標的核酸の検出に利用された例もある(Bi
ochemistry、34巻、285〜292頁、1995年)。この場合に
おいては、核酸プローブが標的核酸にハイブリダイズし
ていないときは、FRET現象により当該核酸プローブ自体
の蛍光強度は低いレベルにある。すなわち、フルオレセ
インの発光は抑制されて、蛍光強度は低いレベルにあ
る。一方、X−ローダミンの蛍光強度は高いが、フルオ
レセインの抑制された発光程ではない。しかし、この核
酸プローブが標的核酸にハイブリダイズすると、プロー
ブの立体構造が変化し、FRET現象が解消する。その結果
として、フルオレセインの発光が増加して、反応系の蛍
光強度が増加する。しかしながら、ハイブリダイゼーシ
ョン後、核酸プローブの立体構造が変化しない場合は蛍
光強度に変化が生じないことになり、蛍光強度は核酸測
定に適したものではなかった。
In some cases, it has been used for the detection of target nucleic acids (Bi
ochemistry, 34, 285-292, 1995). In this case, when the nucleic acid probe is not hybridized to the target nucleic acid, the fluorescence intensity of the nucleic acid probe itself is at a low level due to the FRET phenomenon. That is, the emission of fluorescein is suppressed, and the fluorescence intensity is at a low level. On the other hand, the fluorescence intensity of X-rhodamine is high, but not as high as the suppressed emission of fluorescein. However, when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, the three-dimensional structure of the probe changes, and the FRET phenomenon is eliminated. As a result, the emission of fluorescein increases, and the fluorescence intensity of the reaction system increases. However, if the three-dimensional structure of the nucleic acid probe does not change after hybridization, no change occurs in the fluorescence intensity, and the fluorescence intensity is not suitable for nucleic acid measurement.

【0005】本発明者らは、他の核酸プローブの介在な
しに、標的核酸とハイブリダイズしたときに当該ハイブ
リダイゼーション後蛍光発色が減少する蛍光消光プロー
ブなる核酸プローブを開発してきた(Nucleic Acid、29
巻、Nol.6e34、2001年;EP1046 717 A9;特開2001-2863
00(P2001-286300A)。この核酸プローブは一本鎖のオリ
ゴヌクレオチドの末端部に蛍光色素が標識されていて、
標的核酸にハイブリダイズすると、蛍光強度が減少する
ように蛍光色素と塩基配列が設計されている。 この核
酸プローブは標的核酸を微量で正確、簡便に測定でき
る。しかしながら、本従来方法は、二本鎖オリゴヌクレ
オチド形成時におけるG(グアニン)とC(シトシン)
の塩基対複合体(水素結合体)と蛍光色素の相互作用に
よる蛍光消光(当該複合体への発光エネルギー転移によ
る消光)現象を利用したものであり、本現象により消光
するような蛍光色素は比較的少ないために使用可能な蛍
光発光色が限定される。
[0005] The present inventors have developed a nucleic acid probe which is a fluorescence quenching probe that reduces fluorescence after hybridization when hybridized to a target nucleic acid without the intervention of another nucleic acid probe (Nucleic Acid, 29).
No. 6e34, 2001; EP1046 717 A9; JP-A-2001-2863
00 (P2001-286300A). This nucleic acid probe is labeled with a fluorescent dye at the end of a single-stranded oligonucleotide,
Fluorescent dyes and base sequences are designed so that when they hybridize to a target nucleic acid, the fluorescence intensity decreases. This nucleic acid probe can accurately and easily measure a target nucleic acid in a minute amount. However, the present conventional method requires that G (guanine) and C (cytosine)
Fluorescence quenching (quenching due to the transfer of luminescence energy to the complex) due to the interaction between the base pair complex (hydrogen bond) and the fluorescent dye Since the amount of fluorescent light is very small, usable fluorescent emission colors are limited.

【0006】測定系に多種類の標的核酸が存在する場
合、これらを全て同時測定するためには、標的核酸と同
数の蛍光発光色を必要とする。言い換えると、標的核酸
種と同数の蛍光発光色の異なる核酸プローブを必要とす
る。本従来方法において、蛍光発光色を増やすために
は、前記GCの水素結合体と蛍光色素の相互作用が発生
しかつ蛍光発光色の異なる蛍光色素を増やすことが必要
となるが、使用可能な蛍光発光色が限られるため、これ
まで複数(特に3種以上)の標的核酸種を同時検出する
には限界があった。さらに、蛍光色素が異なるというこ
とは、励起波長も異なるということを意味し、それらの
蛍光色素を全て励起するためには、励起光源が多数必要
になることを意味し、装置が大掛かりとなるために非経
済的であった。
When many types of target nucleic acids are present in a measurement system, simultaneous measurement of all of them requires the same number of fluorescent colors as the target nucleic acids. In other words, it requires the same number of nucleic acid probes having different fluorescent emission colors as the target nucleic acid species. In this conventional method, in order to increase the fluorescent emission color, it is necessary to increase the number of fluorescent dyes having different fluorescence emission colors due to the interaction between the hydrogen bond of GC and the fluorescent dye. Because of the limited emission color, there has been a limit in detecting multiple (especially three or more) target nucleic acid species simultaneously. Furthermore, different fluorescent dyes mean different excitation wavelengths, which means that a large number of excitation light sources are required to excite all of these fluorescent dyes, and the device becomes large-scale. Was uneconomical.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の状況に鑑み、一本鎖のオリゴヌクレオチドにFRET現象
を引き起こす蛍光色素ペアーすなわちドナー色素とアク
セプター色素を結合した核酸プローブにおいて、簡単な
測定装置で、少なくとも一種以上(すなわち、単数また
は複数)の標的核酸を同時に測定でき、かつ微量で、短
時間、簡便、正確に測定できる核酸測定用の新規核酸プ
ローブ(以下、核酸測定用の新規核酸プローブを単に核
酸プローブという場合がある。)を提供することであ
る。さらに、それを用いた新規核酸測定方法(以下、単
に核酸測定方法という場合がある。)ならびにその試薬
キット、および標的核酸の多型・変異の測定方法ならび
にその測定キットなどを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a fluorescent dye pair that causes a FRET phenomenon to a single-stranded oligonucleotide, that is, a nucleic acid probe in which a donor dye and an acceptor dye are bonded to each other. A novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement (hereinafter referred to as a novel nucleic acid measurement) capable of simultaneously measuring at least one or more (i.e., one or more) target nucleic acids with a measurement device and capable of measuring a small amount, in a short time, simply, and accurately. The nucleic acid probe may be simply referred to as a nucleic acid probe.) It is still another object of the present invention to provide a novel nucleic acid measurement method using the same (hereinafter, sometimes simply referred to as a nucleic acid measurement method), a reagent kit thereof, a method for measuring a target nucleic acid polymorphism / mutation, and a measurement kit thereof. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するにあたり、前記蛍光消光プローブを基本に、
試行錯誤的に一本鎖オリゴヌクレオチドを種々の蛍光色
素を用いて、オリゴヌクレオチドの2箇所を標識して作
製した種々の核酸プローブについて詳しく比較検討し
た。その結果、特定のドナー色素とそれと対をなすアク
セプター色素を用いてオリゴヌクレオチドの特定の位置
を標識すると、その核酸プローブが標的核酸にハイブリ
ダイズすると、ハイブリダイゼーション前後でプローブ
・核酸複合体(核酸プローブが標的核酸にハイブリダイ
ズしたもの)におけるアクセプター色素の蛍光強度が著
しく減少するか、またはドナーおよびアクセプター色素
の蛍光強度が共に著しく減少するということを知見し
た。本発明はかかる知見に基づいて完成されたものであ
る。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors, based on the fluorescence quenching probe,
By means of trial and error, various nucleic acid probes prepared by labeling a single-stranded oligonucleotide with various fluorescent dyes at two positions of the oligonucleotide were compared in detail. As a result, when a specific position of an oligonucleotide is labeled with a specific donor dye and an acceptor dye that is paired with the specific dye, the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid. Was hybridized to the target nucleic acid), the fluorescence intensity of the acceptor dye was significantly reduced, or the fluorescence intensity of both the donor and the acceptor dye was significantly reduced. The present invention has been completed based on such findings.

【0009】すなわち、本発明は、 1.FRET現象を引き起こす蛍光色素ペアーすなわちドナ
ー色素になり得る蛍光色素(以下、ドナー色素とい
う。)とアクセプター色素になり得る蛍光色素(以下、
アクセプター色素という。)のペアーを少なくとも一ペ
アーを形成するように複数の蛍光色素で標識された一本
鎖の核酸プローブにおいて、当該プローブが標的核酸に
ハイブリダイズしたときに、アクセプター色素の蛍光強
度が減少するように塩基配列が設計され、かつ前記色素
が標識されていることを特徴とする核酸プローブ、ま
た、 2.ドナー色素およびアクセプター色素の蛍光強度が共
に減少する前記1に記載の核酸プローブ、また、
That is, the present invention provides: A fluorescent dye pair that causes the FRET phenomenon, that is, a fluorescent dye that can be a donor dye (hereinafter, referred to as a donor dye) and a fluorescent dye that can be an acceptor dye (hereinafter, referred to as a donor dye)
It is called an acceptor dye. In a single-stranded nucleic acid probe labeled with a plurality of fluorescent dyes so that at least one pair of the pair is formed, when the probe hybridizes to a target nucleic acid, the fluorescence intensity of the acceptor dye is reduced. 1. a nucleic acid probe whose base sequence is designed and the dye is labeled; The nucleic acid probe according to 1, wherein the fluorescence intensity of the donor dye and the acceptor dye both decreases,

【0010】3.ドナー色素となり得る蛍光色素がBODI
PY FL、BODIPY 493/503、5-FAM、Tetramethylrhodamin
e、または6-TAMRAである前記1または2に記載の核酸プ
ローブ、また、 4.ドナー色素とアクセプター色素の一対の色素ペアー
を有する前記1〜3のいずれか一に記載の核酸プロー
ブ、また、
[0010] 3. BODI is a fluorescent dye that can be a donor dye
PY FL, BODIPY 493/503, 5-FAM, Tetramethylrhodamin
3. The nucleic acid probe according to the above 1 or 2, which is 6-TAMRA, or e. The nucleic acid probe according to any one of 1 to 3, which has a pair of dye pairs of a donor dye and an acceptor dye,

【0011】5.核酸プローブが、その末端部において
ドナー色素で標識されており、当該核酸プローブが当該
末端部において標的核酸にハイブリダイズしたとき、当
該プローブにハイブリダイズした標的核酸の末端塩基か
ら1ないし3塩基離れて、標的核酸の塩基配列にG(グ
アニン)が少なくとも1塩基存在するように、当該プロ
ーブの塩基配列が設計されている前記1〜4のいずれか
一に記載の核酸プローブ、また、 6.核酸プローブが、標的核酸にハイブリダイゼーショ
ンしたとき、ドナー色素標識部においてプローブ−核酸
ハイブリッドの複数塩基対が少なくとも一つのG(グア
ニン)とC(シトシン)のペアーを形成するように、当
該プローブの塩基配列が設計されている前記1〜5のい
ずれか一に記載の核酸プローブ、また、
5. The nucleic acid probe is labeled at its end with a donor dye, and when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid at the end, 1 to 3 bases away from the terminal base of the target nucleic acid hybridized to the probe. 5. The nucleic acid probe according to any one of 1 to 4, wherein the base sequence of the probe is designed such that at least one base of G (guanine) is present in the base sequence of the target nucleic acid; When the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, the bases of the probe-nucleic acid hybrid form at least one pair of G (guanine) and C (cytosine) in the donor dye-labeled portion so as to form at least one pair of G (guanine) and C (cytosine). The nucleic acid probe according to any one of the above 1 to 5, wherein the sequence is designed,

【0012】7.ドナー色素が核酸プローブの5’末端
部(5’末端を含む。)を標識している前記1〜6のい
ずれか一に記載の核酸プローブ、また、 8.ドナー色素が核酸プローブの3’末端部(3’末端
を含む。)を標識している前記1〜7のいずれか一に記
載の核酸プローブ、また、 9.核酸プローブの5’末端塩基がGまたはCで、かつ
5’末端がドナー色素で標識されている前記7に記載の
核酸プローブ、また、 10.核酸プローブの3’末端塩基がGまたはCで、か
つ3’末端がドナー色素で標識されている前記8に記載
の核酸プローブ、また、
7. 7. The nucleic acid probe according to any one of 1 to 6 above, wherein the donor dye labels the 5 ′ end (including the 5 ′ end) of the nucleic acid probe; 8. The nucleic acid probe according to any one of 1 to 7 above, wherein the donor dye labels the 3 ′ end (including the 3 ′ end) of the nucleic acid probe; 9. The nucleic acid probe according to the above item 7, wherein the 5 'terminal base of the nucleic acid probe is G or C and the 5' terminal is labeled with a donor dye. The nucleic acid probe according to the above 8, wherein the 3 ′ terminal base of the nucleic acid probe is G or C, and the 3 ′ terminal is labeled with a donor dye,

【0013】11.少なくとも一種以上の標的核酸が存
在する測定系に、前記1〜10の少なくともいずれか一
に記載の核酸プローブであって、当該標的核酸にハイブ
リダイズする核酸プローブで、かつ標的核酸の種類(以
下、単に種ともいう。)の数と少なくとも同数の種の数
でかつ発光蛍光色の異なる核酸プローブを存在させ、核
酸プローブと標的核酸をハイブリダイズさせて、核酸プ
ローブの種類(以下、単に種ともいう。)の数と少なく
とも同数の種類(以下、単に種ともいう。)の数の波長
で、ハイブリダイゼーション前後における測定波長の蛍
光強度の減少量を測定することを特徴とする核酸測定方
法、また、 12.少なくとも一種以上の標的核酸が存在する測定系
における標的核酸の濃度を測定するキットにおいて、前
記1〜10の少なくともいずれか一に記載の核酸プロー
ブを含有または付帯することを特徴とする核酸測定用キ
ット、また、
11. The nucleic acid probe according to at least one of the above items 1 to 10, wherein the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, and a type of the target nucleic acid (hereinafter, referred to as a nucleic acid probe). The number of species is at least as many as the number of species, and nucleic acid probes having different emission fluorescent colors are present, and the nucleic acid probe and the target nucleic acid are hybridized to form a type of the nucleic acid probe (hereinafter, also simply referred to as a species). )), A method for measuring a decrease in fluorescence intensity at a measurement wavelength before and after hybridization with at least the same number of types of wavelengths (hereinafter, also simply referred to as species). 12. A kit for measuring the concentration of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present, wherein the kit for nucleic acid measurement contains or accompanies the nucleic acid probe according to at least one of the above 1 to 10. ,Also,

【0014】13.少なくとも一種以上の標的核酸が存
在する測定系における標的核酸の多型(polymorphism)
または/および変異(mutation)を解析もしくは測定す
る方法において、前記1〜10の少なくともいずれか一
に記載の核酸プローブであって、標的核酸の種の数と少
なくとも同数の種の数で、かつ発光蛍光色の異なる核酸
プローブを測定系に存在させ、標的核酸と核酸プローブ
をハイブリダイズさせて、核酸プローブの種の数と少な
くとも同数の種の数の波長で、ハイブリダイゼーション
前後における測定波長の蛍光強度の減少量を測定するこ
とを特徴とする標的核酸の多型または/および変異を解
析もしくは測定する方法、また、 14.少なくとも一種以上の標的核酸が存在する測定系
の標的核酸の多型または/および変異を解析もしくは測
定する測定キットにおいて、前記1〜10の少なくとも
いずれか一に記載の核酸プローブを含有または付帯する
ことを特徴とする標的核酸の多型または/および変異を
解析もしくは測定するための測定キット、また、
13. Target nucleic acid polymorphism in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present
And / or a method for analyzing or measuring mutation, wherein the nucleic acid probe according to at least one of the above items 1 to 10, wherein the number of species is at least the same as the number of species of the target nucleic acid, and the luminescence is luminescence. Nucleic acid probes with different fluorescent colors are present in the measurement system, the target nucleic acid is hybridized with the nucleic acid probe, and the fluorescence intensity at the measurement wavelength before and after hybridization is at least as many as the number of species of the nucleic acid probe. 13. a method for analyzing or measuring a polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid, which comprises measuring the amount of decrease of the target nucleic acid; A measurement kit for analyzing or measuring a polymorphism or / and a mutation of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present, wherein the measurement kit contains or accompanies the nucleic acid probe according to at least one of the above 1 to 10. A measurement kit for analyzing or measuring a polymorphism or / and mutation of a target nucleic acid characterized by:

【0015】15.前記11または13に記載の核酸測
定方法において、標的核酸が、純粋分離して得た微生物
由来、または動物由来であることを特徴とする核酸測定
方法。 16.標的核酸が、複合微生物系、または共生微生物系
の細胞内もしくは細胞のホモジネートに含まれる核酸で
ある前記11または13に記載の核酸測定方法、を提供
する。
15. 14. The nucleic acid measuring method according to the above item 11 or 13, wherein the target nucleic acid is derived from a microorganism or animal obtained by pure separation. 16. 14. The nucleic acid measuring method according to the above item 11 or 13, wherein the target nucleic acid is a nucleic acid contained in a cell of a complex microbial system or a symbiotic microbial system or in a homogenate of the cell.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】次に好ましい実施の形態を挙げて
本発明を更に詳細に説明する。本発明の第1発明は、FR
ET現象を引き起こす蛍光色素ペアーすなわちドナー色素
とアクセプター色素のペアーを少なくとも一ペアーを形
成するように複数の蛍光色素で標識された一本鎖の核酸
プローブにおいて、当該プローブが標的核酸にハイブリ
ダイズしたときに、プローブ−核酸ハイブリッド複合体
のアクセプター色素の蛍光強度が減少するように、前記
蛍光色素が標識され、かつ塩基配列が設計されているこ
とを特徴とする核酸プローブである。その中でも好まし
い核酸プローブは、ドナーおよびアクセプター色素の蛍
光強度が共に減少するように設計されたものである。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. The first invention of the present invention is the FR
When a single-stranded nucleic acid probe labeled with a plurality of fluorescent dyes so as to form at least one pair of a fluorescent dye pair that causes an ET phenomenon, i.e., a pair of a donor dye and an acceptor dye, when the probe hybridizes to a target nucleic acid In addition, the nucleic acid probe is characterized in that the fluorescent dye is labeled and the base sequence is designed so that the fluorescent intensity of the acceptor dye of the probe-nucleic acid hybrid complex decreases. Among them, preferred nucleic acid probes are those designed so that the fluorescence intensity of both the donor and acceptor dyes is reduced.

【0017】本発明において、プローブ−核酸ハイブリ
ッド複合体とは、本発明の核酸プローブが標的核酸とハ
イブリダイズした状態のもの(複合体)のことを云う。
そして簡便化のために、以下、核酸ハイブリッド複合体
と略称する。
In the present invention, the probe-nucleic acid hybrid complex means a complex (complex) in which the nucleic acid probe of the present invention is hybridized with a target nucleic acid.
For the sake of simplicity, hereinafter, it is abbreviated as a nucleic acid hybrid complex.

【0018】また、本発明において、DNA、RNA、
cDNA、mRNA、rRNA、XTPs、dXTP
s、NTPs、dNTPs、核酸プローブ、ヘルパー核
酸プローブ(または核酸ヘルパープローブ、または単に
ヘルパープローブ)、ハイブリダイズ、ハイブリダイゼ
ーション、インターカレーター、プライマー、アニーリ
ング、伸長反応、熱変性反応、核酸融解曲線、PCR、
RT−PCR、RNA−primed PCR、Stretch PC
R、逆PCR、Alu配列を利用したPCR、多重PC
R、混合プライマーを用いたPCR、PNAを用いたP
CR法、ハイブリダイゼーションアッセイ方法(hybrid
ization assays)、FISH(fluorescentin situ hybri
dization assays)方法、PCR方法(polymerase chain
assays )、LCR方法(ligase chain reaction)、 S
D方法(strand displacement assays)、競合的ハイブリ
ダイゼーション方法( competitive hybridization)、D
NAチップ、核酸検出用(遺伝子検出用)デバイス、S
NP(スニップ:一塩基置換多型)、複合微生物系等の
用語は、現在、分子生物学、遺伝子工学、微生物工学等
で一般的に使用されている用語と同じ意味である。
In the present invention, DNA, RNA,
cDNA, mRNA, rRNA, XTPs, dXTP
s, NTPs, dNTPs, nucleic acid probe, helper nucleic acid probe (or nucleic acid helper probe, or simply helper probe), hybridization, hybridization, intercalator, primer, annealing, extension reaction, heat denaturation reaction, nucleic acid melting curve, PCR,
RT-PCR, RNA-primed PCR, Stretch PC
R, reverse PCR, PCR using Alu sequence, multiplex PC
R, PCR using mixed primers, P using PNA
CR method, hybridization assay method (hybrid
), FISH (fluorescent in situ hybri)
dization assays), PCR (polymerase chain)
assays), LCR method (ligase chain reaction), S
D method (strand displacement assays), competitive hybridization method, D
NA chip, nucleic acid detection (gene detection) device, S
Terms such as NP (snip: single nucleotide substitution polymorphism) and complex microbial systems have the same meanings as those generally used in molecular biology, genetic engineering, microbial engineering and the like at present.

【0019】本発明において核酸測定とは、標的核酸を
定量をすることもしくは定量的検出をすること、または
単なる検出をすることを云う。本発明において標的核酸
とは、核酸測定を目的とする核酸もしくは遺伝子のこと
をいう。精製の有無を問わない。また、濃度の大小も問
わない。標的核酸以外の各種の核酸が混在していてもよ
い。そして、測定系には、少なくとも一種以上の標的核
酸が存在する。例えば、複合微生物系(複数微生物のR
NAもしくは遺伝子DNAの混在系)または共生微生物
系(複数の動植物および/または複数の微生物のRNA
もしくは遺伝子DNAの混在系)における測定を目的と
する少なくとも一種以上の特定核酸である。尚、標的核
酸の精製が必要な場合は従来公知の方法で行うことがで
きる。例えば、市販されている精製キット等を使用して
行うことができる。上記の核酸の具体例として、DN
A、RNA、PNA、オリゴデオキシリボヌクレオチド
(oligodeoxyribonucleotides)、オリゴリボヌクレオチ
ド(oligoribonucleotides)等、また、前記核酸の化学
的修飾核酸を挙げることができる。化学的修飾核酸とし
て2'-O-メチル(Me)RNA等を例示することができ
る。
In the present invention, nucleic acid measurement means quantifying or quantitatively detecting a target nucleic acid, or simply detecting it. In the present invention, a target nucleic acid refers to a nucleic acid or a gene for the purpose of measuring a nucleic acid. With or without purification. Also, the magnitude of the concentration does not matter. Various nucleic acids other than the target nucleic acid may be mixed. Then, at least one or more target nucleic acids exist in the measurement system. For example, a complex microbial system (R of multiple microorganisms)
A mixed system of NA or genetic DNA) or a symbiotic microbial system (RNA of multiple animals and plants and / or multiple microorganisms)
Or at least one specific nucleic acid for the purpose of measurement in a mixed system of gene DNA). If the target nucleic acid needs to be purified, it can be performed by a conventionally known method. For example, it can be performed using a commercially available purification kit or the like. As a specific example of the above nucleic acid, DN
A, RNA, PNA, oligodeoxyribonucleotides, oligoribonucleotides, etc., and chemically modified nucleic acids of the above nucleic acids can be mentioned. 2′- O -methyl (Me) RNA and the like can be exemplified as the chemically modified nucleic acid.

【0020】本発明におけるFRET現象においてドナー色
素となり得るドナー色素とは、少なくとも、a.特定波
長で励起され、特定波長で発光する、b.発光エネルギ
ーを特定の色素(アクセプター色素になり得る色素)に
転移することができる、c.核酸プローブが標的核酸と
ハイブリダイズしたときに生ずるGC塩基対の複合体
(GC塩基対の水素結合体)(以下簡便のため、GC水
素結合体という場合もある。)、ドナー色素の近旁に存
在するときは当該塩基対の方へエネルギーを転移するこ
とができる、などの条件を充たすものと定義される。す
なわち、この条件を充たす色素であればどのようなもの
でもよい。一般に、FRET現象においてドナー色素となり
得る色素で、それ自体を単独で標識した核酸プローブが
標的核酸にハイブリダイズしたときにプローブ−核酸ハ
イブリッド複合体の蛍光強度が減少するものが好適に用
いられる(Nucleic Acid、 29巻、Nol.6e34、2001
年)。例えば、ドナー色素としては、BODIPY FL(商標
名;モレキュラー・プローブ(Molecular Probes)社
製、米国)、BODIPY 493/503(商標名;モレキュラー・
プローブ(Molecular Probes)社製、米国)、5-FAM、Te
tramethylrhodamine、6-TAMRA、フルオレセイン(fluor
escein)またはその誘導体類(例えば、フルオレセイン
イソチオシアネート(fluorescein isothiocyanate)(FI
TC)もしくはその誘導体等、Alexa 488、Alexa 532、c
y3、cy5、EDANS(5-(2'-aminoethyl)amino-1-naphthalen
e sulfonic acid))、ローダミン(rhodamine)6G(R6G)ま
たはその誘導体(例えば、テトラメチルローダミンイソ
チオシアネート(tetramethylrhodamine isothiocyanat
e)(TMRITC)、ボデピー(BODIPY)FL/C3(商標名;モレキ
ュラー・プローブ(Molecular Probes)社製、米国)、ボ
デピー(BODIPY)FL/C6(商標名;モレキュラー・プロー
ブ(Molecular Probes)社製、米国)、ボデピー(BODIPY)
5-FAM(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular Pr
obes)社製、米国)、ボデピー(BODIPY)TMR(商標名;モ
レキュラー・プローブ(Molecular Probes)社製、米
国)、またはその誘導体(例えば、ボデピー(BODIPY)TR
(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular Probes)
社製、米国)、ボデピー(BODIPY)R6G(商標名;モレキ
ュラー・プローブ(Molecular Probes)社製、米国)、
ボデピー(BODIPY)564(商標名;モレキュラー・プロー
ブ(Molecular Probes)社製、米国)、ボデピー(BODIPY)
581/591(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular
Probes)社製、米国)等を挙げることができる。
The donor dye which can be a donor dye in the FRET phenomenon in the present invention includes at least a. Is excited at a specific wavelength and emits at a specific wavelength; b. Can transfer luminescence energy to a specific dye (a dye that can be an acceptor dye), c. A complex of GC base pairs (hydrogen bond of GC base pairs) generated when the nucleic acid probe hybridizes with the target nucleic acid (hereinafter sometimes referred to as GC hydrogen bond for convenience), which is present near the donor dye In this case, it is defined as satisfying such a condition that energy can be transferred to the base pair. That is, any dye may be used as long as it satisfies this condition. Generally, a dye that can be a donor dye in the FRET phenomenon and that reduces the fluorescence intensity of the probe-nucleic acid hybrid complex when a nucleic acid probe that is itself labeled alone hybridizes to a target nucleic acid is preferably used (Nucleic acid). Acid, Vol. 29, No. 6e34, 2001
Year). For example, as the donor dye, BODIPY FL (trade name; manufactured by Molecular Probes, USA), BODIPY 493/503 (trade name; molecular
Probe (Molecular Probes, USA), 5-FAM, Te
tramethylrhodamine, 6-TAMRA, fluorescein (fluor
escein) or derivatives thereof (eg, fluorescein isothiocyanate (FI)
TC) or its derivatives, such as Alexa 488, Alexa 532, c
y3, cy5, EDANS (5- (2'-aminoethyl) amino-1-naphthalen
esulfonic acid)), rhodamine 6G (R6G) or a derivative thereof (eg, tetramethylrhodamine isothiocyanate).
e) (TMRITC), BODIPY FL / C3 (trade name; manufactured by Molecular Probes, USA), BODIPY FL / C6 (trade name; manufactured by Molecular Probes) , United States), BODIPY
5-FAM (trade name; Molecular Probe)
obes), USA), BODIPYTMR (trade name; Molecular Probes, USA), or a derivative thereof (eg, BODIPY TR)
(Trade name: Molecular Probes)
BODIPY R6G (trade name; Molecular Probes, USA),
BODIPY 564 (trade name; manufactured by Molecular Probes, USA), BODIPY
581/591 (trade name; Molecular Probe)
Probes), USA).

【0021】前記の中でも好適なドナー色素として、BO
DIPY FL(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular
Probes)社製、米国)、BODIPY FL系の前記色素(商標
名;モレキュラー・プローブ(Molecular Probes)社
製、米国)、BODIPY 493/503(商標名;モレキュラー・
プローブ(Molecular Probes)社製、米国)、5-FAM、ボ
デピー(BODIPY)5-FAM(商標名;モレキュラー・プローブ
(Molecular Probes)社製、米国)、 Tetramethylrhodami
ne、6-TAMRAなどを、より好適なものとして、BODIPY FL
(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular Probe
s)社製、米国)、BODIPY 493/503(商標名;モレキュラ
ー・プローブ(Molecular Probes)社製、米国)、5-FA
M、Tetramethylrhodamine、 6-TAMRAなどを挙げること
ができる。しかしながら、本発明において、これらの例
示に限定されるものではない。
Among the above-mentioned preferred donor dyes, BO
DIPY FL (trade name; Molecular Probe)
Probes), BODIPY FL-based dyes (trade name; Molecular Probes, USA), BODIPY 493/503 (trade name; Molecular
Probe (Molecular Probes, USA), 5-FAM, BODIPY 5-FAM (trade name; molecular probe)
(Molecular Probes), USA), Tetramethylrhodami
ne, 6-TAMRA, etc., as BODIPY FL
(Trade name: Molecular Probe
s), USA), BODIPY 493/503 (trade name; Molecular Probes, USA), 5-FA
M, Tetramethylrhodamine, 6-TAMRA and the like can be mentioned. However, the present invention is not limited to these examples.

【0022】またアクセプター色素は一般にFRET現象に
おいて、ドナー色素との対において、アクセプター色素
となり得る色素、すなわち、ドナー色素からエネルギー
転移を受け得る(言葉を換えるとドナー色素に対してク
エンチング(消光作用)作用をする)色素であればどの
ようなものでもよい。そして、対を形成するドナー色素
の種類に依存する。強いて例示するならば、BODIPY FL
(商標名;モレキュラー・プローブ(Molecular Probe
s)社製、米国)、BODIPY FL系の前記色素(商標名;モ
レキュラー・プローブ(Molecular Probes)社製、米
国)、BODIPY 493/503(商標名;モレキュラー・プロー
ブ(Molecular Probes)社製、米国)、5-FAM、ボデピ
ー(BODIPY)5-FAM(商標名;モレキュラー・プローブ
(Molecular Probes)社製、米国)、Tetramethylrhoda
mine、6-TAMRAなどをドナー色素とするならば、X−ロ
ーダミン(rhodamine)、 BODIPY 581/591(商標名;モレ
キュラー・プローブ(Molecular Probes)社製、米国)な
どをアクセプター色素とすることができる。しかしなが
ら、本発明において、これらの例示に限定されるもので
はない。
In the FRET phenomenon, an acceptor dye generally undergoes energy transfer from a donor dye, ie, a dye capable of becoming an acceptor dye in a pair with a donor dye (in other words, quenching (quenching action to a donor dye) Any dye can be used as long as the dye has a function. And it depends on the kind of donor dye forming a pair. For example, BODIPY FL
(Trade name: Molecular Probe
s), BODIPY FL-based dyes (trade name; Molecular Probes, USA), BODIPY 493/503 (trade name; Molecular Probes, USA) ), 5-FAM, BODIPY 5-FAM (trade name; manufactured by Molecular Probes, USA), Tetramethylrhoda
If mine, 6-TAMRA, or the like is used as the donor dye, X-rhodamine, BODIPY 581/591 (trade name, manufactured by Molecular Probes, USA), or the like can be used as the acceptor dye. . However, the present invention is not limited to these examples.

【0023】標的核酸にハイブリダイズさせる本発明の
核酸プローブは、オリゴデオキシリボヌクレオチドで構
成されていてもよいし、オリゴリボヌクレオチドで構成
されていてもよい。また、それらの両方を含むキメリッ
クオリゴヌクレオチド(chimeric oligonucleodite)で
もよい。それらのオリゴヌクレオチドは化学的修飾を受
けたものでもよい。化学的修飾を受けたオリゴヌクレオ
チドをキメリックオリゴヌクレオチドの鎖中に介在させ
てもよい。
The nucleic acid probe of the present invention that hybridizes to a target nucleic acid may be composed of oligodeoxyribonucleotides or oligoribonucleotides. Alternatively, a chimeric oligonucleodite containing both of them may be used. These oligonucleotides may be chemically modified. The chemically modified oligonucleotide may be interposed in the chimeric oligonucleotide chain.

【0024】前記の化学的修飾を受けたオリゴヌクレオ
チドの修飾部位として、オリゴヌクレオチド末端部の末
端水酸基もしくは末端リン酸基、インターヌクレオシド
リン酸部位、ピリミジン環の5位の炭素、ヌクレオシド
の糖(リボースもしくはデオキシリボース)部位を挙げ
ることができる。好適にはリボースもしくはデオキシリ
ボース部位を挙げることができる。具体的には、2'-O-
アルキルオリゴリボヌクレオチド(2'-O-alkyloligoribo
nucleotides)(以下、2'-O-を2-O-に略記する。)、2-
O-アルキレンオリゴリボヌクレオチド(2-O-alkyleneol
igoribonucleotides)、 2-O-ベンジルオリゴリボヌク
レオチド(2-O-benzyloligoribonucleotides)を例示する
ことができる。当該オリゴヌクレオチドは、オリゴリボ
ヌクレオチドの任意の位置の単数もしくは複数のリボー
スの2’位炭素のOH基がアルキル基、アルキレン基も
しくはベンジル基で修飾(エーテル結合で)されている
ものである。本発明においては、好適には、2-O-アルキ
ルオリゴリボヌクレオチドのなかでも、2-O-メチルオリ
ゴリボヌクレオチド、2-O-エチルオリゴリボヌクレオチ
ド、2-O-ブチルオリゴリボヌクレオチド、2-O-ベンジル
オリゴリボヌクレオチドが、2-O-アルキレンオリゴリボ
ヌクレオチドの中では、2-O-エチレンオリゴリボクレオ
チドが、および2-O-ベンジルオリゴリボヌクレオチド
が、特に好適には、2-O-メチルオリゴリボヌクレオチド
(以下、単に2-O-Meオリゴリボヌクレオチドと略記す
る。)が用いられる。このような化学的修飾を、オリゴ
ヌクレオチドに施すことにより、標的核酸との親和性が
高まり、本発明の核酸プローブのハイブリダイゼーショ
ン効率が向上する。ハイブリダイゼーション効率が高ま
ると、本発明の核酸プローブの蛍光色素の蛍光強度の減
少率が更に向上するので、標的核酸の濃度の測定精度が
更に向上する。なお、本発明において、オリゴヌクレオ
チドなる用語は、オリゴデオキシリボヌクレオチドまた
はオリゴリボヌクレオチドもしくはその双方を意味する
もので、それらを総称するものとする。2-O-アルキルオ
リゴリボヌクレオチド、2-O-アルキレンオリゴリボヌク
レオチド、2-O-ベンジルオリゴリボヌクレオチドは、公
知の方法(Nucleic Acids Research、 26巻、222
4〜2229ページ、1998年)で合成できる。ま
た、GENSET(株式会社)(フランス)が委託合成を行っ
ているので、容易に入手できる。本発明者らは当該会社
に当該化合物の合成を委託して実験を行って、本発明を
完成した。
The modified sites of the chemically modified oligonucleotide include a terminal hydroxyl group or a terminal phosphate group at the terminal of the oligonucleotide, an internucleoside phosphate site, a carbon at the 5-position of the pyrimidine ring, and a nucleoside sugar (ribose). Or deoxyribose) site. Preferably, a ribose or deoxyribose site can be mentioned. Specifically, 2'- O-
Alkyl oligoribonucleotide (2'- O- alkyloligoribo
Nucleotides) (hereinafter, 2'- O -. the abbreviated to 2-O-), 2-
O-alkylene oligoribonucleotide (2-O-alkyleneol
igoribonucleotides) and 2-O-benzyloligoribonucleotides. The oligonucleotide is one in which the OH group at the 2′-position carbon of one or more riboses at any position of the oligoribonucleotide is modified (by an ether bond) with an alkyl group, an alkylene group or a benzyl group. In the present invention, preferably, among the 2-O-alkyl oligoribonucleotides, 2-O-methyl oligoribonucleotide, 2-O-ethyl oligoribonucleotide, 2-O-butyl oligoribonucleotide, O-benzyl oligoribonucleotides, among the 2-O-alkylene oligoribonucleotides, 2-O-ethylene oligoribonucleotides, and 2-O-benzyl oligoribonucleotides, particularly preferably 2-O- Methyl oligoribonucleotide (hereinafter simply referred to as 2-O-Me oligoribonucleotide) is used. By applying such a chemical modification to the oligonucleotide, the affinity for the target nucleic acid is increased, and the hybridization efficiency of the nucleic acid probe of the present invention is improved. When the hybridization efficiency is increased, the reduction rate of the fluorescence intensity of the fluorescent dye of the nucleic acid probe of the present invention is further improved, so that the measurement accuracy of the concentration of the target nucleic acid is further improved. In the present invention, the term “oligonucleotide” means oligodeoxyribonucleotide or oligoribonucleotide or both, and is generically referred to. 2-O-alkyl oligoribonucleotides, 2-O-alkylene oligoribonucleotides and 2-O-benzyl oligoribonucleotides can be prepared by known methods (Nucleic Acids Research, Vol. 26, 222).
4-2229, 1998). In addition, GENSET (Ltd.) (France) has commissioned synthesis, so it can be easily obtained. The present inventors commissioned the company to synthesize the compound and conducted experiments to complete the present invention.

【0025】尚、2-O-メチルオリゴリボヌクレオチド
(以下、単に2-O-Meオリゴリボヌクレオチドという。)
のような修飾されたRNAをオリゴデオキシリボヌクレ
オチドの中に介在させた本発明の核酸プローブは主にR
NA特にrRNAの測定に用いると好ましい結果が得ら
れる。本発明の核酸プローブを使用してRNAを測定す
る場合、当該プローブとハイブリダイズさせる前に、試
料であるRNA溶液を、80〜100℃、好ましくは9
0〜100℃、最適には93〜97℃で、1〜15分
間、好ましくは2〜10分間、最適には3〜7分間、加
熱処理してRNAの高次構造を破壊することがハイブリ
ダイゼーション効率を向上させるのに好適である。
Incidentally, 2-O-methyl oligoribonucleotide (hereinafter simply referred to as 2-O-Me oligoribonucleotide)
The nucleic acid probe of the present invention in which a modified RNA such as
When used for measurement of NA, particularly rRNA, preferable results can be obtained. When measuring RNA using the nucleic acid probe of the present invention, an RNA solution as a sample is subjected to 80 to 100 ° C., preferably 9 ° C. before hybridization with the probe.
Heat treatment at 0 to 100 ° C., optimally 93 to 97 ° C. for 1 to 15 minutes, preferably 2 to 10 minutes, optimally 3 to 7 minutes, destroys the higher order structure of RNA by hybridization. It is suitable for improving efficiency.

【0026】更に、本発明の核酸プローブの、ハイブリ
ダイゼーション塩基配列領域へのハイブリダイゼーショ
ン効率を更に上げるためにヘルパープローブ(helper p
robe)をハイブリダイゼーション反応溶液に添加するこ
とが好適である。この場合、ヘルパープローブのオリゴ
ヌクレオチドはオリゴデオキシリボヌクレオチド、オリ
ゴリボヌクレオチドでも、また、前記と同様な化学的修
飾を受けたオリゴヌクレオチドでもよい。前記のオリゴ
ヌクレオチドの一例として、PCR方法においてはフォ
ワード(forward)型として(5')TCCTTTGAGT TCCCGGCCG
G A (3')、バックワード(back ward)型もしくはリバ
ース(reverse ward)型として(5')CCCTGGTCGT AAGGGCCA
TG ATGACTTGAC GT(3')なる塩基配列のものを挙げること
ができる。化学的修飾を受けたオリゴヌクレオチドの好
適な例として、2-O-アルキルオリゴリボヌクレオチド、
特に2-O-Meオリゴリボヌクレオチドを例示できる。
Further, in order to further increase the efficiency of hybridization of the nucleic acid probe of the present invention to a hybridization base sequence region, a helper probe (helper p) is used.
robe) is preferably added to the hybridization reaction solution. In this case, the oligonucleotide of the helper probe may be an oligodeoxyribonucleotide or an oligoribonucleotide, or may be an oligonucleotide subjected to the same chemical modification as described above. As an example of the oligonucleotide, (5 ′) TCCTTTGAGT TCCCGGCCG is used as a forward type in a PCR method.
GA (3 '), as backward or reverse ward (5') CCCTGGTCGT AAGGGCCA
TG ATGACTTGAC GT (3 '). Preferred examples of chemically modified oligonucleotides include 2-O-alkyl oligoribonucleotides,
In particular, 2-O-Me oligoribonucleotides can be exemplified.

【0027】本発明の核酸プローブの塩基鎖が35塩基
以下の場合、ヘルパープローブの利用は、特に効果的で
ある。35塩基鎖を超える本発明の核酸プローブを使用
する場合は、標的のRNAを熱変性するだけでよい場合
もある。前記のようにして、本発明の核酸プローブをR
NAにハイブリダイズさせると、ハイブリダイゼーショ
ン効率が高まるので反応液中のRNAの量に応じて蛍光
強度が減少し、最終RNA濃度が約150pMまでRNA
を測定できるようになる。かくして、本発明は、標的核
酸の種の数と少なくとも同数以上の本発明の核酸プロー
ブを含有もしくは付帯する、少なくとも一種以上(すな
わち単数または複数)の標的核酸の濃度を測定する測定
キットに前記のヘルパープローブを含有、付帯させてな
る、少なくとも一種以上(すなわち単数または複数)の
標的核酸の濃度を測定する測定キットでもある。
When the nucleic acid probe of the present invention has a base chain of 35 bases or less, the use of a helper probe is particularly effective. When using the nucleic acid probe of the present invention having a length of more than 35 base chains, it may be sufficient to simply heat denature the target RNA. As described above, the nucleic acid probe of the present invention
When hybridized to NA, the hybridization efficiency increases, so that the fluorescence intensity decreases according to the amount of RNA in the reaction solution, and the final RNA concentration becomes approximately 150 pM.
Can be measured. Thus, the present invention provides a measurement kit for measuring the concentration of at least one or more (i.e., one or more) target nucleic acids containing or accompanying at least as many nucleic acid probes of the present invention as the number of target nucleic acid species. It is also a measurement kit containing at least one helper probe and measuring the concentration of at least one or more (ie, one or more) target nucleic acids.

【0028】核酸プローブを用いる従来のハイブリダイ
ゼーション方法によるRNAの測定において、核酸プロ
ーブとしてオリゴデオキシリボヌクレオチド体またはオ
リゴリボヌクレオチド体が用いられてきた。RNAはそ
れ自体が強固な高次構造をとるため、プローブと標的R
NAとのハイブリダイゼーション効率が悪く、定量性に
乏しかった。そのために、RNAを変性させた後、メン
ブランに固定してからハイブリダイゼーション反応を行
うという繁雑性を従来方法は有していた。これに対し
て、前記の本発明方法は、RNAの特定構造部と高い親
和性を有するリボース部修飾核酸プローブを用いている
ので、従来方法に較べて高い温度でハイブリダイゼーシ
ョン反応を行うことができる。それで、RNAの高次構
造の前記悪影響は、前処理としての加熱変性処理、ヘル
パープローブの併用だけで克服可能である。これにより
本発明方法においてハイブリダイゼーション効率は実質
的に100%になり、定量性が向上する。また、従来方
法に較べて格段に簡便になる。
In the measurement of RNA by a conventional hybridization method using a nucleic acid probe, an oligodeoxyribonucleotide or oligoribonucleotide has been used as a nucleic acid probe. Since RNA itself has a strong conformation, the probe and target R
The efficiency of hybridization with NA was poor, and the quantitativeness was poor. For this reason, the conventional method has the complexity of denaturing the RNA, fixing it to a membrane, and then performing a hybridization reaction. On the other hand, the method of the present invention uses a ribose moiety-modified nucleic acid probe having a high affinity for a specific structural part of RNA, so that the hybridization reaction can be performed at a higher temperature than the conventional method. . Therefore, the above-mentioned adverse effects of the higher-order structure of RNA can be overcome only by using a heat denaturation treatment and a helper probe as a pretreatment. Thereby, in the method of the present invention, the hybridization efficiency becomes substantially 100%, and the quantification is improved. In addition, it becomes much simpler than the conventional method.

【0029】本発明のプローブの塩基数は5〜60であ
り、好ましくは10〜35、特に好ましくは15〜20
である。60を超える場合は、FISH方法に用いたとき細
胞膜の透過性が悪くなり、本発明の適用範囲を狭めるこ
とになる。5未満の場合は、非特異的ハイブリダイゼー
ションが惹起し易くなり、測定誤差が大きくなる。
The probe of the present invention has 5 to 60 bases, preferably 10 to 35, particularly preferably 15 to 20 bases.
It is. If it exceeds 60, the permeability of the cell membrane will be poor when used in the FISH method, and the application range of the present invention will be narrowed. If it is less than 5, non-specific hybridization is likely to occur, resulting in a large measurement error.

【0030】その構造は、核酸プローブが、その末端部
においてドナー色素で標識されており、当該核酸プロー
ブが当該末端部において標的核酸にハイブリダイズした
とき、当該プローブにハイブリダイズした標的核酸の末
端塩基から1ないし3塩基離れて、標的核酸の塩基配列
にC(シトシン)またはG(グアニン)が少なくとも1
塩基存在するように、当該プローブの塩基配列が設計さ
れていることである。
The structure is such that when a nucleic acid probe is labeled at its end with a donor dye and the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid at the end, the terminal base of the target nucleic acid hybridized to the probe is formed. 1 to 3 bases away from the base sequence of the target nucleic acid and at least one C (cytosine) or G (guanine)
That is, the base sequence of the probe is designed so that bases exist.

【0031】好ましくは、核酸プローブが、標的核酸に
ハイブリダイゼーションしたとき、ドナー色素標識部に
おいてプローブ−核酸ハイブリッドの複数塩基対が少な
くとも一つのG(グアニン)とC(シトシン)のペアー
を形成するように、当該プローブの塩基配列が設計され
ていることである。より好ましくは、ドナー色素標識部
位はG(グアニン)またはC(シトシン)塩基か、また
はその塩基を有するヌクレオチドのリン酸基、またはリ
ボースのOH基である。
Preferably, when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, a plurality of base pairs of the probe-nucleic acid hybrid form at least one G (guanine) and C (cytosine) pair in the donor dye-labeled portion. Second, the base sequence of the probe is designed. More preferably, the donor dye labeling site is a G (guanine) or C (cytosine) base, or a phosphate group of a nucleotide having the base, or an OH group of ribose.

【0032】ドナー色素およびアクセプター色素の標識
部位は、ドナー色素が核酸プローブの5’末端部におい
て、塩基、リン酸部またはリボース部を標識していると
きに、アクセプター色素が核酸プローブの鎖中もしくは
3’末端部(3’末端塩基を含む。)である。また、ド
ナー色素が核酸プローブの3’末端部において、塩基、
リン酸部またはリボース部を標識しているときに、アク
セプター色素が核酸プローブの鎖中もしくは5’末端部
(3’末端塩基を含む。)である。末端部を標識する場
合には、両者の色素で、標識してもよい。すなわち、例
えば、両者の一方で、リン酸部を標識し、他方でリボー
ス部、または塩基部を標識してもよい(例えばドナー色
素とアクセプター色素の標識部塩基間距離が0の場合
(下記に記述した。))。また、側鎖を有するスペサー
を用いて、一本のスペサーに両者を結合させてもよい。
本発明においてはドナー色素、アクセプター色素共に鎖
中を標識しておいても前記の条件さえ充たせばよいこと
は勿論である。前記各部位における蛍光色素の結合位置
は、OH基、またはアミノ基にスペサーを介して結合さ
せるのが好適である。
The labeling site of the donor dye and the acceptor dye may be, when the donor dye labels the base, phosphate or ribose at the 5 ′ end of the nucleic acid probe, when the acceptor dye is in the nucleic acid probe chain or It is the 3 'terminal (including the 3' terminal base). In addition, the donor dye is a base, at the 3 'end of the nucleic acid probe,
When the phosphate moiety or the ribose moiety is labeled, the acceptor dye is in the strand of the nucleic acid probe or at the 5 ′ end (including the 3 ′ terminal base). In the case of labeling the terminal portion, labeling may be performed with both dyes. That is, for example, one of the two may be labeled with a phosphate moiety, and the other may be labeled with a ribose moiety or a base moiety (for example, when the base distance between the labeled moiety of the donor dye and the acceptor dye is 0 (described below). Described.)). Alternatively, both may be bonded to a single spacer using a spacer having a side chain.
In the present invention, it is a matter of course that the above conditions may be satisfied even if both the donor dye and the acceptor dye are labeled in the chain. It is preferable that the binding position of the fluorescent dye at each of the above-mentioned sites is bonded to an OH group or an amino group via a spacer.

【0033】ドナー色素とアクセプター色素の標識部塩
基間距離は、本質的にはドナー色素とアクセプター色素
の色素ペアーの種類に依存するが、一般的には0〜50
塩基、好ましくは0〜40塩基、より好ましくは0〜3
5塩基、特に好ましくは0〜15塩基である。50塩基
を越えると、FRET現象が不安定になる。15〜50塩基
では、アクセプター色素の蛍光強度は減少するが、ドナ
ー色素の蛍光強度は増加する場合がある。すなわち、核
酸プローブが標的核酸にハイブリダイズしたとき、核酸
プローブの立体構造が変化する場合がある。そしてその
変化により核酸プローブの色素間のFRET現象が解消する
場合が出てくる。ドナー色素に対するアクセプター色素
のクエンチング作用(消光作用)とドナー色素に対する
GCの水素結合体の当該作用の大小に依存して、ドナー
色素の蛍光強度がハイブリダイゼーション前より増加し
たり、減少したりする。GCの水素結合体のクエンチン
グ作用の方が大きいときは減少するが、小さいときは増
加する。15塩基未満の場合は、ハイブリダイゼーショ
ン後において、ドナー色素およびアクセプター色素の蛍
光強度は共に減少する。そして減少量はハイブリダイゼ
ーション後の核酸プローブの立体構造に依存しなくな
り、測定反応系の標的核酸の濃度だけに依存するように
なる。ハイブリダイゼーション後において、ドナー色素
およびアクセプター色素の蛍光強度は共に減少させる場
合、特に好ましい塩基数は0〜10塩基である。
The distance between the bases in the labeled portion of the donor dye and the acceptor dye essentially depends on the type of the dye pair of the donor dye and the acceptor dye, but generally ranges from 0 to 50.
Bases, preferably 0-40 bases, more preferably 0-3 bases
5 bases, particularly preferably 0 to 15 bases. If it exceeds 50 bases, the FRET phenomenon becomes unstable. With 15 to 50 bases, the fluorescence intensity of the acceptor dye decreases, but the fluorescence intensity of the donor dye may increase. That is, when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, the three-dimensional structure of the nucleic acid probe may change. Then, the change may eliminate the FRET phenomenon between the dyes of the nucleic acid probe. Depending on the quenching action (quenching action) of the acceptor dye on the donor dye and the magnitude of the action of the GC hydrogen bond on the donor dye, the fluorescence intensity of the donor dye increases or decreases compared to before the hybridization. . The quenching effect of the hydrogen bond of GC is decreased when the quenching effect is larger, but increased when the quenching effect is smaller. When the number of bases is less than 15, the fluorescence intensity of both the donor dye and the acceptor dye decreases after hybridization. The amount of reduction does not depend on the three-dimensional structure of the nucleic acid probe after hybridization, but only on the concentration of the target nucleic acid in the measurement reaction system. When the fluorescence intensity of both the donor dye and the acceptor dye is reduced after hybridization, the number of bases is particularly preferably 0 to 10 bases.

【0034】それで、本発明のプローブの特に好ましい
形態は、ドナー色素とアクセプター色素の前記標識部塩
基間距離を有し、ドナー色素がBODIPY FL、 BODIPY 493
/503、 5-FAM、 Tetramethylrhodamine、または6-TAMRA
で、またアクセプター色素がBODIPY 581/591、X−ロー
ダミンで、5’末端塩基がGまたはCで、かつ5’末端
がドナー色素で標識されているものか、または、核酸プ
ローブの3’末端塩基がGまたはCで、かつ3’末端が
ドナー色素で標識されているものである。
Therefore, a particularly preferred form of the probe of the present invention has a distance between the bases of the labeled part of the donor dye and the acceptor dye, and the donor dye is BODIPY FL or BODIPY 493.
/ 503, 5-FAM, Tetramethylrhodamine, or 6-TAMRA
And the acceptor dye is BODIPY 581/591, X-rhodamine and the 5 ′ terminal base is G or C and the 5 ′ terminal is labeled with a donor dye, or the 3 ′ terminal base of the nucleic acid probe Is G or C, and the 3 ′ end is labeled with a donor dye.

【0035】本発明の核酸測定用の新規な核酸プローブ
の構造は上記の通りである。このような構造になってい
ると、励起されたドナー色素のエネルギーは標的核酸に
ハイブリダイズしていないときは、アクセプター色素に
転移するので、アクセプター色素が発光して、蛍光強度
を有している。それで、ドナー色素も発光が抑制されて
いるので、蛍光強度も低いレベルに保たれている。とこ
ろが、核酸プローブが標的核酸にハイブリダイズする
と、ドナー色素のエネルギーはプローブ−核酸ハイブリ
ッド複合体により生ずるGCの水素結合体の方に転移す
る。また、核酸プローブの立体構造が変化してFRET現象
が解消する場合も出てくる。それで、アクセプター色素
の発光が減少する。
The structure of the novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention is as described above. With such a structure, the energy of the excited donor dye is transferred to the acceptor dye when it is not hybridized to the target nucleic acid, so that the acceptor dye emits light and has fluorescence intensity. . Thus, since the emission of the donor dye is also suppressed, the fluorescence intensity is kept at a low level. However, when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid, the energy of the donor dye is transferred to the GC hydrogen bond generated by the probe-nucleic acid hybrid complex. In some cases, the three-dimensional structure of the nucleic acid probe changes to eliminate the FRET phenomenon. Thus, the emission of the acceptor dye is reduced.

【0036】本発明の核酸プローブのオリゴヌクレオチ
ドは、通常の一般的オリゴヌクレオチドの製造方法で製
造できる。例えば、化学合成法、プラスミドベクター、
ファージベクター等を使用する微生物法等で製造できる
(Tetrahedron letters、 22巻、 1859〜1862頁、 1981
年; Nucleic acids Research、 14巻、6227〜6245頁、1
986年)。尚、現在、市販されている核酸合成機を使用
するのが好適である(例えば、ABI394(Perkin Elmer社
製、USA))。
The oligonucleotide of the nucleic acid probe of the present invention can be produced by a general method for producing an oligonucleotide. For example, chemical synthesis methods, plasmid vectors,
It can be produced by a microbial method using a phage vector or the like (Tetrahedron letters, 22, 1859-1862, 1981).
Year; Nucleic acids Research, Vol. 14, pp. 6227-6245, 1
986). It is preferable to use a commercially available nucleic acid synthesizer (for example, ABI394 (manufactured by Perkin Elmer, USA)).

【0037】オリゴヌクレオチドに蛍光色素を標識する
には、従来公知の標識法のうちの所望のものを利用する
ことができる(Nature Biotechnology、 14巻、 303〜3
08頁、 1996年; Applied and Environmental Microbiol
ogy、 63巻、 1143〜 1147頁、 1997年; Nucleic acids
Research、 24巻、 4532〜4535頁、 1996年)。例え
ば、5´末端に蛍光色素分子を結合させる場合は、先
ず、常法に従って5´末端のリン酸基にスペーサーとし
て、例えば、-(CH2)n-SHを導入する。これらの導入体は
市販されているので市販品を購入してもよい(メドラン
ド・サーテイファイド・レージント・カンパニー(Midl
and Certified Reagent Company))。この場合、nは
3〜8、好ましくは6である。このスペーサーにSH基
反応性を有する蛍光色素またはその誘導体を結合させる
ことにより標識したオリゴヌクレオチドを合成できる。
このようにして合成された蛍光色素で標識されたオリゴ
ヌクレオチドは、逆相等のクロマトグラフィー等で精製
して本発明の核酸プローブとすることができる。
For labeling a fluorescent dye on an oligonucleotide, a desired one of conventionally known labeling methods can be used (Nature Biotechnology, vol. 14, 303-3).
08, 1996; Applied and Environmental Microbiol
ogy, 63, 1143-1147, 1997; Nucleic acids
Research, 24, 4532-4535, 1996). For example, when a fluorescent dye molecule is bound to the 5 'end, first, for example,-(CH 2 ) n -SH is introduced as a spacer into the phosphate group at the 5' end according to a conventional method. These inductants are commercially available and may be purchased commercially (Medland Certified Reagent Company, Inc.
and Certified Reagent Company)). In this case, n is 3 to 8, preferably 6. A labeled oligonucleotide can be synthesized by binding a fluorescent dye having SH group reactivity or a derivative thereof to the spacer.
The thus synthesized oligonucleotide labeled with a fluorescent dye can be purified by reverse phase chromatography or the like to obtain the nucleic acid probe of the present invention.

【0038】また、オリゴヌクレオチドの3’末端塩基
も標識できる。この場合は、リボースまたはデオキシリ
ボースの3’位CのOH基にスペーサーとして、例え
ば、-(CH2)n-NH2を導入する。これらの導入体も前記と
同様にして市販されているので市販品を購入してもよい
(メドランド・サーテイファイフド・レージント・カン
パニー(Midland Certified Reagent Company))。ま
た、リン酸基を導入して、リン酸基のOH基にスペサー
として、例えば、-(CH2)n-SHを導入する。これらの場
合、nは3〜8、好ましくは4〜7である。このスペー
サーにアミノ基、SH基に反応性を有する蛍光色素また
はその誘導体を結合させることにより標識したオリゴヌ
クレオチドを合成できる。
[0038] The 3 'terminal base of the oligonucleotide can also be labeled. In this case, as a spacer, for example,-(CH 2 ) n -NH 2 is introduced into the OH group at the 3′-position C of ribose or deoxyribose. Since these transfectants are also commercially available in the same manner as described above, commercial products may be purchased (Midland Certified Reagent Company). Further, a phosphate group is introduced, and, for example,-(CH 2 ) n -SH is introduced as a spacer to the OH group of the phosphate group. In these cases, n is 3-8, preferably 4-7. A labeled oligonucleotide can be synthesized by binding a fluorescent dye or a derivative thereof reactive to an amino group or SH group to this spacer.

【0039】また、オリゴヌクレオチドの鎖中塩基も標
識できる。塩基のアミノ基またはOH基を5’または
3’末端の方法と同様にして本発明の色素で標識すれば
よい(ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 225, 32-38頁(1998
年))。アミノ基を導入する場合、キット試薬(例え
ば、Uni-link aminomodifier(CLONTECH社製、米国)、
フルオ・リポターキット(FluoReporter Kit) F-6082、
F-6083、 F-6084、 F-10220(いずれもモレクキュラー
・プローベ(Molecular Probes)社製、米国))を用い
るのが便利である。そして、常法に従って当該オリゴリ
ボヌクレオチドに蛍光色素分子を結合させることができ
る。このようにして合成されたオリゴヌクレオチドは、
逆相等のクロマトグラフィー等で精製して本発明の核酸
プローブとすることができる。
Further, the base in the oligonucleotide chain can be labeled. The amino or OH group of the base may be labeled with the dye of the present invention in the same manner as in the method for the 5 ′ or 3 ′ end (ANALYTICAL BIOCHEMISTRY 225, pp. 32-38 (1998
Year)). When introducing an amino group, kit reagents (for example, Uni-link aminomodifier (manufactured by CLONTECH, USA),
Fluo Reporter Kit F-6082,
It is convenient to use F-6083, F-6084, and F-10220 (all manufactured by Molecular Probes, USA). Then, a fluorescent dye molecule can be bound to the oligoribonucleotide according to a conventional method. The oligonucleotide synthesized in this way is
The nucleic acid probe of the present invention can be purified by reversed phase chromatography or the like.

【0040】以上のようにして、本発明の核酸プローブ
は作製できる。作製された本発明の核酸測定用核酸プロ
ーブは、標的核酸にハイブリダイズしたときに、プロー
ブ−核酸ハイブリッド複合体の発光の蛍光強度が、複合
体を形成する前に較べて著しく減少する。そして、一種
類のドナー色素に複数のアクセプター色素の組み合わせ
ができるので、その組み合わせの数の核酸プローブがで
きる。しかも前記性質を有している。実際の核酸測定に
おいては、アクセプター色素の蛍光強度の減少を測定す
ることになるので、一つの励起波長で多種類の核酸プロ
ーブを同時に使用できることになる。そのことは、同一
測定系内に多種類の標的核酸が存在する場合に、このよ
うな核酸プローブを同時に添加すれば、一つの励起波長
で多種類の核酸を同時に測定できることになる。すなわ
ち、単純な装置で多種類の核酸を同時に測定できること
になる。
As described above, the nucleic acid probe of the present invention can be prepared. When the prepared nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention hybridizes to a target nucleic acid, the fluorescence intensity of the emitted light of the probe-nucleic acid hybrid complex is significantly reduced as compared to before the complex is formed. Then, a plurality of acceptor dyes can be combined with one kind of donor dye, so that the number of nucleic acid probes corresponding to the combination can be obtained. Moreover, it has the above properties. In an actual nucleic acid measurement, a decrease in the fluorescence intensity of the acceptor dye is measured, so that multiple types of nucleic acid probes can be used simultaneously with one excitation wavelength. This means that, when multiple types of target nucleic acids are present in the same measurement system, if such nucleic acid probes are simultaneously added, multiple types of nucleic acids can be measured simultaneously with one excitation wavelength. That is, many types of nucleic acids can be measured simultaneously with a simple device.

【0041】本発明の第2発明は、上記のようにして作
製された核酸プローブを使用して、標的核酸を測定する
方法である。すなわち、少なくとも一種以上の標的核酸
が存在する測定系に、本発明の前記1〜10の少なくと
もいずれか一に記載の核酸測定用核酸プローブであっ
て、当該標的核酸にハイブリダイズする核酸測定用の核
酸プローブで、かつ標的核酸の種の数と少なくとも同数
の種の数でかつ発光蛍光色の異なる核酸測定用プローブ
を存在させ、核酸測定用プローブと標的核酸をハイブリ
ダイズさせて、核酸測定用プローブの種の数と少なくと
も同数の種の数の波長で、ハイブリダイゼーション前後
における測定波長の蛍光強度の減少量を測定することを
特徴とする核酸測定方法である。また、その測定キッ
ト、その測定のためのデータ解析方法、その測定装置、
およびデータ解析過程をコンピュータに実行させるため
の手順をプログラムとして記録したコンピュータ読取可
能な記録媒体である。
The second invention of the present invention is a method for measuring a target nucleic acid by using the nucleic acid probe prepared as described above. That is, in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present, the nucleic acid measurement nucleic acid probe according to at least any one of the above 1 to 10 of the present invention, for measuring a nucleic acid that hybridizes to the target nucleic acid. A nucleic acid probe, and a nucleic acid measuring probe having at least the same number of species as the number of species of the target nucleic acid and a nucleic acid measuring probe having a different fluorescent color, and allowing the nucleic acid measuring probe to hybridize with the target nucleic acid; A method for measuring nucleic acid, characterized in that the amount of decrease in fluorescence intensity at a measurement wavelength before and after hybridization is measured at least as many wavelengths as the number of species. In addition, the measurement kit, a data analysis method for the measurement, the measurement device,
And a computer-readable recording medium in which a procedure for causing a computer to execute a data analysis process is recorded as a program.

【0042】本発明において、前記の「少なくとも一種
以上の標的核酸が存在する測定系」とは、単数種または
複数種の標的核酸が測定系に存在するという意味であ
る。また、「本発明の前記1〜10の少なくともいずれ
か一に記載の核酸測定用核酸プローブ」とは、次のよう
な意味である。本発明において、測定系に単数種の標的
核酸が存在する場合に、測定系に存在させる核酸測定用
核酸プローブの種は単数種でも複数種でもよい。この
「複数でもよい」とは、一種の標的核酸に塩基配列の異
なった複数部位にハイブリダイズする複数の種の核酸測
定用核酸プローブを使用してもよいという意味である。
In the present invention, the “measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present” means that one or more target nucleic acids are present in the measurement system. Further, the “nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to any one of the above items 1 to 10 of the present invention” has the following meaning. In the present invention, when a single type of target nucleic acid is present in the measurement system, the type of the nucleic acid measurement nucleic acid probe to be present in the measurement system may be one or more. The expression “a plurality of nucleic acids may be used” means that a plurality of nucleic acid probes for nucleic acid measurement that hybridize to a single target nucleic acid at a plurality of sites having different base sequences may be used.

【0043】本発明において、複数種の標的核酸が存在
する場合は、少なくとも複数種の核酸測定用核酸プロー
ブを存在させることを特徴としている。そしてその種類
の数は標的核酸種と少なくとも同数である。そして、こ
の「少なくとも同数」とは、一種の標的核酸に、複数種
の核酸測定用プローブがハイブリダイズする塩基配列部
位を設定して、一種の標的核酸に対して複数種の核酸測
定用プローブを測定系に存在させてもよいという意味で
ある。また、前記単数種および複数種の標的核酸が測定
系に存在する場合における「複数種の核酸測定用プロー
ブ」とは、次のような意味である。すなわち、(1)本
発明の前記1〜10のいずれか一に記載の核酸測定用核
酸プローブの中の種類の異なった複数のプローブであ
る。例えば、プローブの形態若しくは構造は同じである
が、互いに標識する色素が単に異なったプローブを例に
挙げることができる。(2)プローブの形態若しくは構
造が異なった核酸測定用プローブの組合せであるが、互
いに標識色素が異なった複数種の核酸測定用プローブで
ある。すなわち、前記1〜10の各項にまたがった核酸
プローブでもよいという意味である。例えば前記5に記
載のプローブの種類の中の一種のプローブ、前記6に記
載のプローブの種類の中の一種のプローブと前記10に
記載のプローブの種類の中の一種のプローブの組合せ
で、互いに標識色素が異なった複数種の核酸測定用プロ
ーブなどのこという(なお、この例示により本発明は何
ら限定されるものではない。)。前記の定義は以下の記
載事項においても同様であるものとする。
In the present invention, when a plurality of types of target nucleic acids are present, at least a plurality of types of nucleic acid probes for nucleic acid measurement are present. And the number of the types is at least the same as the number of the target nucleic acid types. And `` at least the same number '' means that a kind of target nucleic acid is provided with a base sequence site where a plurality of kinds of nucleic acid measuring probes hybridize, and a plurality of kinds of nucleic acid measuring probes are hybridized with one kind of target nucleic acid. This means that it may be present in the measurement system. Further, the term “plurality of nucleic acid measurement probes” when the single and multiple types of target nucleic acids are present in the measurement system has the following meaning. That is, (1) a plurality of different types of probes among the nucleic acid probes for nucleic acid measurement according to any one of the above items 1 to 10 of the present invention. For example, a probe having the same form or structure but different dyes for labeling each other can be exemplified. (2) A combination of probes for nucleic acid measurement having different forms or structures of probes, but a plurality of types of nucleic acid measurement probes having different labeling dyes. In other words, it means that a nucleic acid probe extending over each of the above items 1 to 10 may be used. For example, a combination of one kind of probe among the kinds of probes described in the above 5, and one kind of probe among the kinds of the probes described in the above 10 and 10, It refers to a plurality of types of nucleic acid measurement probes having different labeling dyes (the present invention is not limited by these examples). The same applies to the following description.

【0044】本発明の第3発明は、少なくとも一種以上
の標的核酸が存在する測定系における標的核酸の多型
(polymorphism)または/および変異(mutation)を解
析もしくは測定する方法において、前記1〜10の少な
くともいずれか一に記載の核酸プローブであって、標的
核酸の種の数と少なくとも同数の種の数で、かつ発光蛍
光色の異なる核酸測定用プローブを測定系に存在させ、
標的核酸と核酸測定用プローブをハイブリダイズさせ
て、核酸測定用プローブの種の数と少なくとも同数の種
の数の波長で、ハイブリダイゼーション前後における測
定波長の蛍光強度の減少量を測定することを特徴とする
標的核酸の多型または/および変異を解析もしくは測定
する方法、その測定キット、その測定のためのデータ解
析方法、その測定装置、およびデータ解析過程をコンピ
ュータに実行させるための手順をプログラムとして記録
したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for analyzing or measuring polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present. The nucleic acid probe according to at least one of the above, wherein at least the same number of species as the number of species of the target nucleic acid, and a nucleic acid measurement probe having a different fluorescent color is present in the measurement system,
A target nucleic acid is hybridized with a probe for nucleic acid measurement, and the amount of decrease in fluorescence intensity at the measurement wavelength before and after hybridization is measured at at least the same number of wavelengths as the number of species of the probe for nucleic acid measurement. A method for analyzing or measuring a polymorphism or / and mutation of a target nucleic acid, a measurement kit thereof, a data analysis method for the measurement, a measurement device thereof, and a procedure for causing a computer to execute a data analysis process as a program The recorded computer-readable recording medium.

【0045】すなわち、本発明の核酸プローブは、単に
核酸測定だけでなく、標的核酸の多型(polymorphism)
または/および変異(mutation)を解析もしくは測定す
る方法に好適に利用できる。特に下記に述べるDNAチ
ップ(蛋白質 核酸 酵素、43巻、2004〜201
1ページ、1998年)と併用することにより便利な方
法を提供する。すなわち、本発明の核酸プローブとのハ
イブリダイゼーションにおいて、GCペアーを形成する
かどうかにより、蛍光強度が変化する。それで、本発明
の核酸プローブを標的核酸にハイブリダイズさせ、発光
強度を測定することにより、標的核酸の多型(polymorp
hism)または/および変異(mutation)を解析もしくは
測定することができる。具体的方法は、実施例に記し
た。この場合、標的核酸は各種の核酸増幅方法のうちの
一つの方法により増幅された増幅物でもよいし、抽出さ
れたものでもよい。また標的核酸はその種類を問わな
い。ただ、鎖中または末端にグアニン塩基またはシトシ
ン塩基が存在しておればよい。鎖中または末端にグアニ
ン塩基またはシトシン塩基が存在しないと蛍光強度が減
少しない。よって、本発明方法により、G→A、G←
A、C→T、C←T、G→C、G←Cの変異、または置
換、すなわち、1塩基多型(single nucleotide polymo
rphism (SNP))などの多型(polymorphism )等を解析
もしくは測定することができる。なお、現在、多型分析
は、マキサム・ギルバート(Maxam-Gilbert)法、ジデオ
キシ(dideoxy)法を用いて標的核酸の塩基配列を決定
することにより行われているのが現状である。
That is, the nucleic acid probe of the present invention can be used not only for nucleic acid measurement but also for polymorphism of a target nucleic acid.
Or / and / or a method for analyzing or measuring mutation. In particular, a DNA chip described below (protein nucleic acid enzyme, vol. 43, 2004-201)
1 page, 1998) to provide a convenient method. That is, in the hybridization with the nucleic acid probe of the present invention, the fluorescence intensity changes depending on whether or not a GC pair is formed. Then, by hybridizing the nucleic acid probe of the present invention to the target nucleic acid and measuring the emission intensity, the polymorphism (polymorp) of the target nucleic acid is measured.
hism) or / and mutations can be analyzed or measured. The specific method is described in Examples. In this case, the target nucleic acid may be an amplified product amplified by one of various nucleic acid amplification methods, or may be an extracted product. The type of the target nucleic acid is not limited. However, a guanine base or cytosine base may be present in the chain or at the terminal. If no guanine base or cytosine base is present in the chain or at the end, the fluorescence intensity does not decrease. Therefore, according to the method of the present invention, G → A, G ←
A, C → T, C ← T, G → C, G ← C mutation or substitution, ie, single nucleotide polymorphism (single nucleotide polymo
rphism (SNP)) and other polymorphisms can be analyzed or measured. At present, polymorphism analysis is currently performed by determining the base sequence of a target nucleic acid using the Maxam-Gilbert method and the dideoxy method.

【0046】それで、本発明の核酸プローブを標的核酸
の多型(polymorphism)および変異(mutation)を解析
もしくは測定する測定キットに含有させることにより、
標的核酸の多型(polymorphism)または/および変異
(mutation)を解析もしくは測定する測定キットとして
好適に使用することができる。
By including the nucleic acid probe of the present invention in a measurement kit for analyzing or measuring polymorphism and mutation of a target nucleic acid,
It can be suitably used as a measurement kit for analyzing or measuring polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid.

【0047】本発明の標的核酸の多型(polymorphism)
または/および変異(mutation)を解析もしくは測定す
る方法により得られるデータを解析する場合に、標的核
酸が本発明の核酸プローブとハイブリダイズしたときの
反応系の蛍光強度値を、前記のものがハイブリダイズし
ていないときの反応系の蛍光強度値により補正する処理
過程を設けると、処理されたデータは信頼性の高いもの
になる。それで第3発明は、標的核酸の多型(polymorp
hism)または/および変異(mutation)を解析もしくは
測定する方法のためのデータ解析方法を提供する。
Polymorphism of the target nucleic acid of the present invention
And / or when analyzing data obtained by a method of analyzing or measuring mutation, the fluorescence intensity value of the reaction system when the target nucleic acid hybridizes with the nucleic acid probe of the present invention, By providing a process of correcting the fluorescence intensity value of the reaction system when the soybean is not soyed, the processed data becomes highly reliable. Therefore, the third invention relates to a polymorphism (polymorp
data analysis methods for analyzing or measuring hism) or / and mutations.

【0048】また、第3発明は、標的核酸の多型(poly
morphism)または/および変異(mutation)を解析もし
くは測定する測定装置において、標的核酸が本発明の核
酸プローブとハイブリダイズしたときの反応系の蛍光強
度値を、前記のものがハイブリダイズしていないときの
反応系の蛍光強度値により補正処理する手段を有するこ
とを特徴とする標的核酸の多型(polymorphism)または
/および変異(mutation)を解析もしくは測定する測定
装置である。
Further, the third invention is directed to a polymorphism (poly
In a measuring device for analyzing or measuring morphism or / and mutation, the fluorescence intensity value of the reaction system when the target nucleic acid is hybridized with the nucleic acid probe of the present invention, And a means for analyzing or measuring polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid, comprising means for performing a correction process based on the fluorescence intensity value of the reaction system.

【0049】また、第3発明は、標的核酸の多型(poly
morphism)または/および変異(mutation)を解析もし
くは測定する方法により得られるデータを解析する場合
に、標的核酸が本発明の核酸プローブとハイブリダイズ
したときの反応系の蛍光強度値を、前記のものがハイブ
リダイズしていないときの反応系の蛍光強度値により補
正する処理過程をコンピュータに実行させるための手順
をプログラムとして記録したコンピュータ読取可能な記
録媒体である。
Further, the third invention is directed to a polymorphism (poly
When analyzing data obtained by a method for analyzing or measuring morphism or / and mutation, the fluorescence intensity value of the reaction system when the target nucleic acid is hybridized with the nucleic acid probe of the present invention is determined as described above. Is a computer-readable recording medium in which a procedure for causing a computer to execute a process of correcting with a fluorescence intensity value of a reaction system when hybridization has not occurred is recorded as a program.

【0050】また、第3発明は、本発明の核酸測定用核
酸プローブを複数個固体支持体表面に結合させ、それに
標的核酸をハイブリダイズさせて標的核酸を測定するこ
とができるようにしたことを特徴とする複数の核酸の濃
度をそれぞれ測定するためのデバイス、そのデバイスに
おいて、核酸プローブが固体支持体表面にアレー状に配
列、結合させた複数核酸をそれぞれ測定するためのデバ
イス(チップ)であり、また、固体支持体表面に結合さ
せられた核酸プローブ毎に、反対側の表面に少なくとも
一つの温度センサーとヒーターが設置され、核酸プロー
ブ結合領域が最適温度条件になるように温度調節され得
るデバイスである。
Further, the third invention is that a plurality of the nucleic acid probes for nucleic acid measurement of the present invention are bound to the surface of a solid support, and the target nucleic acid is hybridized thereto to measure the target nucleic acid. A device (chip) for measuring the concentration of a plurality of nucleic acids, each of which is characterized by a nucleic acid probe arranged in an array on the surface of a solid support and bonded to each other. In addition, for each nucleic acid probe bound to the surface of the solid support, at least one temperature sensor and a heater are installed on the opposite surface, and the temperature can be adjusted so that the nucleic acid probe binding region has an optimal temperature condition. It is.

【0051】すなわち、本発明の核酸プローブは固体
(支持層)表面、例えばスライドガラスの表面に固定す
ることができる。この形式は現在DNAチップと言われ
る。遺伝子発現(gene expression)のモニタリング、
塩基配列(base sequence)の決定、変異解析(mutati
on analysis)、1塩基多型(single nucleotide polym
orphism (SNP))などの多型解析(polymorphism analys
is)等に使用できる。勿論、核酸測定用デバイス(チッ
プ)として使用することもできる。
That is, the nucleic acid probe of the present invention can be immobilized on the surface of a solid (support layer), for example, the surface of a slide glass. This format is now called a DNA chip. Monitoring of gene expression,
Determination of base sequence, mutation analysis (mutati
on analysis) single nucleotide polym
orphism (SNP))
is). Of course, it can also be used as a device (chip) for nucleic acid measurement.

【0052】本発明の核酸プローブを例えばスライドガ
ラスの表面に結合させるには、ポリリジン、ポリエチレ
ンイミン、ポリアルキルアミンなどのポリ陽イオンをコ
ートしたスライドガラス、アルデヒド基を導入したスラ
イドガラス、アミノ基を導入したスライドガラスを先ず
用意する。そして、i)ポリ陽イオンをコートしたスライ
ドガラスには、プローブのリン酸基を反応させる、ii)
アルデヒド基を導入したスライドガラスには、アミノ基
を導入したプローブを反応させる、iii)アミノ基を導入
したスライドガラスには、PDC(pyridinium dichrom
ate)導入、アミノ基またはアルデヒド基導入したプロ
ーブを反応させる、などにより達成できる(Fodor,P.A.,
et al.,Science,251,767-773(1991); Schena,M.,et a
l.,Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.,93,10614-10619(199
6);McGal,G.,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.,93,1
3555-13560(1996);Blanchad,A.P.,et al.,Biosens.Bioe
lectron.,11,687-690(1996))。
For binding the nucleic acid probe of the present invention to, for example, the surface of a slide glass, a slide glass coated with a polycation such as polylysine, polyethyleneimine or polyalkylamine, a slide glass into which an aldehyde group is introduced, or an amino group can be used. First, the introduced slide glass is prepared. And, i) react the phosphate group of the probe with the slide glass coated with the polycation, ii)
An aldehyde group-introduced glass slide is reacted with an amino group-introduced probe. Iii) An amino group-introduced glass slide is subjected to PDC (pyridinium dichroma).
ate) introduction, and reaction with a probe introduced with an amino group or an aldehyde group, and the like (Fodor, PA,
et al., Science, 251, 767-773 (1991); Schena, M., et a
l., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 93, 10614-10619 (199
6); McGal, G., et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 93, 1
3555-13560 (1996); Blanchard, AP, et al., Biosens. Bioe
lectron., 11,687-690 (1996)).

【0053】本発明の核酸測定用核酸プローブを固体表
面にアレー状に配列、結合させたデバイスは核酸測定が
より便利になる。この場合、塩基配列の異なる多くの本
発明の核酸プローブを、個別に同一固体表面上に結合し
ているデバイスをつくることにより、同時に多種類の標
的核酸を測定できる。このデバイスにおいては、プロー
ブ毎に、前記固体の本発明の核酸プローブを結合した面
と反対側の面に少なくとも一つの温度センサーとヒータ
ーを設け、そのプローブを結合した前記固体の領域が最
適温度条件になるように温度調節され得るように設計さ
れているのが特に好適である。
The device in which the nucleic acid probes for nucleic acid measurement of the present invention are arrayed and bound on a solid surface in an array makes nucleic acid measurement more convenient. In this case, by making a device in which many nucleic acid probes of the present invention having different base sequences are individually bound on the same solid surface, multiple types of target nucleic acids can be measured at the same time. In this device, for each probe, at least one temperature sensor and a heater are provided on the surface opposite to the surface to which the solid nucleic acid probe of the present invention is bonded, and the region of the solid to which the probe is bonded is set to an optimum temperature condition. It is particularly preferred that it is designed so that it can be temperature-controlled so that

【0054】本発明のデバイスを用いる測定方法の基本
的操作は、核酸プローブを結合した固体表面上に標的核
酸を含む溶液をのせ、ハイブリダイズさせるだけであ
る。これにより、標的核酸量に応じて蛍光量の変化がお
こり、その蛍光変化量から標的核酸の測定が可能とな
る。また、一つの固体表面上に塩基配列の異なる本発明
の核酸プローブを多数種結合させることにより、一度に
多くの標的核酸の濃度を測定することができる。それ
で、DNAチップと全く同じ用途で標的核酸の測定に使
用できるので新規のDNAチップである。最適の反応条
件では標的核酸以外の核酸は蛍光の発光量を変化させな
いために、未反応な核酸を洗浄する操作は必要がない。
更に、微小ヒーターにて本発明の核酸プローブ毎に温度
コントロールすることにより、当該プローブ毎に最適反
応条件にコントロールできるために正確な濃度の測定が
可能となる。また、微小ヒーターにて温度を連続的に変
化させ、その間、蛍光量を測定することにより、本発明
の核酸プローブと標的核酸との解離曲線を解析すること
ができる。その解離曲線の違いからハイブリダイズした
核酸の性質の判定や、SNPの検出ができる。
The basic operation of the measuring method using the device of the present invention is only to place a solution containing a target nucleic acid on a solid surface to which a nucleic acid probe is bound and to hybridize. As a result, the amount of fluorescence changes in accordance with the amount of the target nucleic acid, and the target nucleic acid can be measured from the amount of change in the fluorescence. In addition, by binding a large number of nucleic acid probes of the present invention having different base sequences on one solid surface, the concentration of many target nucleic acids can be measured at once. Therefore, it is a novel DNA chip because it can be used for the measurement of a target nucleic acid in exactly the same application as the DNA chip. Under optimal reaction conditions, nucleic acids other than the target nucleic acid do not change the amount of fluorescence emitted, so that there is no need to perform an operation to wash unreacted nucleic acids.
Further, by controlling the temperature of each nucleic acid probe of the present invention with a micro heater, it is possible to control the reaction conditions to the optimum for each probe, so that accurate measurement of the concentration becomes possible. Further, the dissociation curve between the nucleic acid probe of the present invention and the target nucleic acid can be analyzed by continuously changing the temperature with a micro heater and measuring the amount of fluorescence during that time. From the difference in the dissociation curves, the properties of the hybridized nucleic acid can be determined, and the SNP can be detected.

【0055】従来の標的核酸の濃度測定用デバイスは、
蛍光色素で修飾されていない核酸プローブを固体表面に
結合(固定:fix)し、それに蛍光色素で標識した標的
核酸をハイブリダイズさせた後、ハイブリダイズしてい
ない標的核酸を洗い流して、残存している蛍光色素の蛍
光強度を測定していた。蛍光色素で標的核酸を標識する
には、例えば、特定mRNAを標的とした場合、次のス
テップ(steps)を取る:(1)細胞から抽出されたm
RNA全部を抽出する。(2)それから、逆転写酵素
(reverse transcriptase)を用いて、蛍光色素で修飾
されヌクレオサイドをとり込ませながらcDNAを合成
する。本発明ではこのような操作は必要がない。
A conventional device for measuring the concentration of a target nucleic acid is as follows.
A nucleic acid probe not modified with a fluorescent dye is bound (fixed) to a solid surface, and a target nucleic acid labeled with a fluorescent dye is hybridized with the solid surface. The fluorescence intensity of the fluorescent dye was measured. To label a target nucleic acid with a fluorescent dye, for example, when targeting a specific mRNA, the following steps are taken: (1) m extracted from cells
Extract all RNA. (2) Then, cDNA is synthesized using reverse transcriptase while incorporating a nucleoside modified with a fluorescent dye. In the present invention, such an operation is not necessary.

【0056】当該デバイスには各種のプローブが多数ス
ポットしてあるが、その各々のプローブにハイブリダイ
ズする核酸の最適ハイブリダイゼーション条件、例え
ば、温度等は各々異なる。よって本来であれば、プロー
ブ毎(スポット毎)に、ハイブリダイゼーション反応、
洗浄操作を最適な条件で行う必要がある。しかし、それ
は物理的に不可能であるので、すべてのプローブ毎に同
一の温度でハイブリダイゼーションを行い、また、洗浄
も同一温度で同一洗浄液で行われている。それで、ハイ
ブリダイゼーションが期待されている核酸がハイブリダ
イズしなかったり、ハイブリダイズしてもハイブリダイ
ゼーションが強固でないので容易に洗い流されてしまう
等の欠点を有していた。そのような原因で核酸の定量性
が低いものであった。本発明ではこの洗浄操作が必要な
いのでこのような欠点を有しない。また、スポットの底
に微小ヒータを設け、ハイブリダイゼーション温度をコ
ントロールすることで、本発明のプローブ毎に最適温度
でハイブリダイゼーション反応を行わせることができ
る。それで、本発明は定量性が格段に向上したものであ
る。
The device has a large number of spots of various types of probes, but the optimal hybridization conditions for nucleic acids hybridizing to each probe, such as the temperature, are different. Therefore, the hybridization reaction, the probe,
It is necessary to perform the washing operation under optimal conditions. However, since it is physically impossible, hybridization is carried out at the same temperature for all probes, and washing is carried out at the same temperature with the same washing liquid. Therefore, the nucleic acid expected to be hybridized has a drawback that it does not hybridize, and even if hybridized, the nucleic acid is not strong enough to be easily washed away. Due to such reasons, the quantification of nucleic acids was low. The present invention does not have such a disadvantage because this washing operation is not required. Further, by providing a micro heater at the bottom of the spot and controlling the hybridization temperature, a hybridization reaction can be performed at an optimum temperature for each probe of the present invention. Therefore, in the present invention, the quantitativeness is significantly improved.

【0057】本発明においては、前記した本発明の核酸
測定用の核酸プローブまたはデバイスを使用すること
で、少なくとも一種以上の標的核酸が存在する測定系に
おいて、標的核酸を短時間で、簡便かつ特異的に測定す
ることができる。以下に測定法を述べる。本発明の測定
方法において、先ず、測定系に本発明の核酸測定用の標
的核酸に対応する核酸プローブを標的核酸の種の数と少
なくとも同数の種の数あて添加し、標的核酸にハイブリ
ダイズさせる。その方法は、通常の既知方法で行なうこ
とができる(Analytical Biochemistry、 183巻、 231
〜244頁、 1989年; NatureBiotechnology、 14巻、 303
〜308頁、 1996年; Applied and Environmental Microb
iology、 63巻、 1143-1147頁、 1997年)。例えば、ハ
イブリダイゼーションの条件は、塩濃度が0〜2モル濃
度、好ましくは0.1〜1.0モル濃度、pHは6〜
8、好ましくは6.5〜7.5である。
In the present invention, by using the nucleic acid probe or device for nucleic acid measurement of the present invention described above, a target nucleic acid can be easily and specifically identified in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present. Can be measured. The measurement method is described below. In the measurement method of the present invention, first, a nucleic acid probe corresponding to the target nucleic acid for nucleic acid measurement of the present invention is added to the measurement system at least as many as the number of species of the target nucleic acid, and hybridized to the target nucleic acid. . The method can be carried out by a commonly known method (Analytical Biochemistry, 183, 231).
244, 1989; NatureBiotechnology, 14, 303
308, 1996; Applied and Environmental Microb
iology, 63, 1143-1147, 1997). For example, hybridization conditions are such that the salt concentration is 0 to 2 molar, preferably 0.1 to 1.0 molar, and the pH is 6 to
8, preferably 6.5 to 7.5.

【0058】反応温度は、本発明の核酸測定用の核酸プ
ローブが標的核酸の特異的部位にハイブリダイズして得
られる核酸ハイブリッド複合体のTm値±10℃の範囲
内であるのが好ましい。このようにすることにより非特
異的なハイブリダイゼーションを防止することができ
る。Tm−10℃未満のときは、非特異的ハイブリダイ
ゼーションが起こり、Tm+10℃を越えるときは、ハ
イブリダイゼーションが起こらない。尚、Tm値は本発
明の核酸測定用の核酸プローブを設計するのに必要な実
験と同様にして求めることができる。すなわち、本発明
の核酸測定用の核酸プローブとハイブリダイズする(当
該核酸プローブに対して相補する塩基配列の)オリゴヌ
クレオチドを前記の核酸合成機等で化学合成し、当該核
酸プローブとの核酸ハイブリッド複合体のTm値を通常
の方法で測定する。測定系に複数の標的核酸が存在する
ときは複数の核酸ハイブリット複合体の平均値を採用し
てもよいし、最も重要視している標的核酸のものを採用
してもよい。
The reaction temperature is preferably in the range of Tm ± 10 ° C. of the nucleic acid hybrid complex obtained by hybridizing the nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention to a specific site of the target nucleic acid. By doing so, non-specific hybridization can be prevented. When the temperature is lower than Tm-10 ° C, non-specific hybridization occurs. When the temperature exceeds Tm + 10 ° C, no hybridization occurs. The Tm value can be determined in the same manner as in the experiment necessary for designing the nucleic acid probe for measuring a nucleic acid of the present invention. That is, an oligonucleotide (having a base sequence complementary to the nucleic acid probe) that hybridizes with the nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention is chemically synthesized using the nucleic acid synthesizer or the like, and the nucleic acid hybrid complex with the nucleic acid probe is synthesized. The body Tm value is measured in the usual way. When a plurality of target nucleic acids are present in the measurement system, an average value of a plurality of nucleic acid hybrid complexes may be employed, or a target nucleic acid which is most regarded as important may be employed.

【0059】また、その反応時間は1秒間〜180分
間、好ましくは5秒間〜90分間である。1秒間未満の
ときは、ハイブリダイゼーションにおいて未反応の本発
明の核酸プローブが多くなる。また、反応時間を余り長
くしても特に意味がない。なお、反応時間は核酸種、す
なわち、核酸の長さ、あるいは塩基配列によって大きく
影響を受ける。前記のようにして、本発明の核酸測定用
の核酸プローブを標的核酸にハイブリダイズさせる。そ
して、ハイブリダイゼーションの前後で、ハイブリダイ
ゼーション反応系の蛍光強度を、添加した核酸測定用プ
ローブの種の数と少なくとも同数の種の数の波長で蛍光
光度計で測定し、各波長におけるその減少量を計算す
る。その減少量の大きさは標的核酸の濃度と比例するの
で、標的核酸の濃度を求めることができる。
The reaction time is 1 second to 180 minutes, preferably 5 seconds to 90 minutes. When the time is shorter than 1 second, the number of unreacted nucleic acid probes of the present invention in hybridization increases. Further, it is meaningless if the reaction time is too long. The reaction time is greatly affected by the nucleic acid species, that is, the length of the nucleic acid or the base sequence. As described above, the nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention is hybridized to the target nucleic acid. Before and after hybridization, the fluorescence intensity of the hybridization reaction system is measured with a fluorometer at at least the same number of wavelengths as the number of species of the added nucleic acid measurement probe, and the amount of decrease at each wavelength is measured. Is calculated. Since the magnitude of the decrease is proportional to the concentration of the target nucleic acid, the concentration of the target nucleic acid can be determined.

【0060】反応液中の標的核酸の濃度:0.1〜1
0.0nMであるのが好ましい。反応液中の本発明の核
酸プローブの濃度:1.0〜25.0nMであるが好ま
しい。検量線を作成する場合は、標的核酸に対して、本
発明の核酸プローブを1.0〜2.5の比率で用いるの
が望ましい。
The concentration of the target nucleic acid in the reaction solution: 0.1 to 1
Preferably it is 0.0 nM. The concentration of the nucleic acid probe of the present invention in the reaction solution is preferably 1.0 to 25.0 nM. When preparing a calibration curve, it is desirable to use the nucleic acid probe of the present invention at a ratio of 1.0 to 2.5 with respect to the target nucleic acid.

【0061】実際、試料中の未知濃度の標的核酸を測定
する場合、上記の条件で先ず、検量線を作成する。標的
核酸が複数の場合は、標的核酸に対応した本発明の各核
酸プローブの各測定波長ついて検量線を作成する。そし
て、複数の濃度に対応する本発明の核酸プローブを試料
に添加して、それぞれ蛍光強度値の減少を測定する。そ
して、測定された蛍光強度の減少値のうちの最大なもの
に対応するプローブ濃度を好ましいプローブ濃度とす
る。好ましい濃度のプローブで測定された蛍光強度の減
少値をもって、検量線から標的核酸の定量値を求めるこ
とになる。
In practice, when measuring an unknown concentration of a target nucleic acid in a sample, a calibration curve is first prepared under the above conditions. When there are a plurality of target nucleic acids, a calibration curve is created for each measurement wavelength of each nucleic acid probe of the present invention corresponding to the target nucleic acid. Then, the nucleic acid probe of the present invention corresponding to a plurality of concentrations is added to the sample, and the decrease in the fluorescence intensity value is measured. Then, the probe concentration corresponding to the largest one of the measured decrease values of the fluorescence intensity is set as a preferable probe concentration. The quantitative value of the target nucleic acid is determined from the calibration curve based on the decrease in the fluorescence intensity measured with the probe at the preferred concentration.

【0062】本発明の第4発明は、本発明は各種の核酸
測定方法、例えば、FISH方法、PCR方法、LCR
方法、SD方法, 競合的ハイブリダイゼーション方法、
TAS方法、 などに適用する発明である。
The fourth invention of the present invention is directed to a method for measuring various nucleic acids, for example, a FISH method, a PCR method, and an LCR method.
Method, SD method, competitive hybridization method,
The invention is applied to the TAS method, and the like.

【0063】以下にその例を記す。 a)FISH方法に適用した場合 即ち、本発明は色々の種類の微生物が混在するか、もし
くは一種類以上の微生物が動物や植物由来の細胞と共に
混在していて、相互に単離できない微生物系(複合微生
物系、共生微生物系)の細胞内もしくは細胞のホモジネ
ート等の核酸測定に好適に適用できる。ここでいう微生
物とは一般的にいう微生物のことで、特に限定されるも
のではない。例えば、真核微生物、原核微生物、その
他、マイコプラズマ、ウイルス、リッケチャ等を挙げる
ことができる。そして、この系でいう標的核酸とは、こ
れらの微生物系において、例えば、どのように活躍して
いるのか調べたい菌株の細胞に特異性を有する塩基配列
をもつ核酸のことである。例えば、特定菌株の5SrR
NA、16SrRNAもしくは23SrRNAまたはそ
れらの遺伝子DNAの特定配列である。
An example is described below. a) When applied to the FISH method. That is, the present invention relates to a microorganism system in which various types of microorganisms are mixed or one or more types of microorganisms are mixed with cells derived from animals or plants and cannot be isolated from each other. The present invention can be suitably applied to nucleic acid measurement of intracellular or homogenate of cells in complex microbial systems and symbiotic microbial systems). The microorganism here is a microorganism generally referred to, and is not particularly limited. For example, eukaryotic microorganisms, prokaryotic microorganisms, mycoplasmas, viruses, rickettsies, and the like can be mentioned. The target nucleic acid in this system is, for example, a nucleic acid having a base sequence having specificity for cells of a bacterial strain to be examined for its activity in these microorganism systems. For example, 5SrR of a specific strain
Specific sequence of NA, 16S rRNA or 23S rRNA or their gene DNA.

【0064】本発明の核酸プローブを複合微生物系また
は共生微生物系に添加し、特定菌株の5SrRNA、1
6SrRNAもしくは23SrRNAまたはそれらの遺
伝子DNAの量を測定することにより、当該系における
特定菌株の存在量を測定することできる。尚、複合微生
物系または共生微生物系のホモジネートに前記核酸プロ
ーブを添加して、ハイブリダイゼーション前後における
蛍光色素の発光の減少量を測定して特定菌株の存在量を
測定する方法も、本発明の技術的範囲内とする。
The nucleic acid probe of the present invention is added to a complex microbial system or a symbiotic microbial system to obtain 5S rRNA,
By measuring the amount of 6S rRNA or 23S rRNA or their gene DNA, the abundance of a specific strain in the system can be measured. In addition, a method of adding the nucleic acid probe to a homogenate of a complex microbial system or a symbiotic microbial system, measuring the amount of decrease in luminescence of a fluorescent dye before and after hybridization, and measuring the abundance of a specific strain is also disclosed in the present invention. Within the target range.

【0065】前記の測定方法は、例えば、以下の如くで
ある。即ち、本発明の核酸プローブを添加する前に、複
合微生物系または共生微生物系の温度、塩濃度、pHを
前記の条件に調整する。複合微生物系または共生微生物
系における特定菌株は、細胞数として107〜1012
/ml、好ましくは109〜1010個/mlに調整する
ことが好適である。それは希釈、または遠心分離等によ
る濃縮等で行うことができる。細胞数が107個/ml
未満のときは、蛍光強度が弱く、測定誤差が大きくな
る。1012個/mlを超えるときは、複合微生物系また
は共生微生物系の蛍光強度が強すぎるため、特定微生物
の存在量を定量的に測定することができなくなる。
The above measuring method is, for example, as follows. That is, before adding the nucleic acid probe of the present invention, the temperature, salt concentration and pH of the complex microorganism system or symbiotic microorganism system are adjusted to the above-mentioned conditions. The specific strain in the complex microbial system or the symbiotic microbial system is adjusted to a cell number of 10 7 to 10 12 cells / ml, preferably 10 9 to 10 10 cells / ml. It can be carried out by dilution or concentration by centrifugation or the like. Number of cells is 10 7 cells / ml
When it is less than the above, the fluorescence intensity is weak and the measurement error becomes large. When it exceeds 10 12 cells / ml, the fluorescence intensity of the complex microorganism system or the symbiotic microorganism system is too strong, so that the abundance of the specific microorganism cannot be quantitatively measured.

【0066】添加する本発明の核酸プローブの濃度は、
複合微生物系または共生微生物系における特定菌株の細
胞数に依存する。細胞数1×108/mlに対して0.
1〜10.0nM濃度、好ましくは0.5〜5nM濃
度、より好ましくは1.0nM濃度である。0.1nM
未満のときは、特定微生物の存在量を正確に反映したデ
ータにならない。しかし、最適な本発明の核酸プローブ
の量は、細胞内の標的核酸量に依存するために一概には
いえない。
The concentration of the nucleic acid probe of the present invention to be added is
It depends on the cell number of a particular strain in a complex or commensal microbial system. 0.1 for a cell count of 1 × 10 8 / ml.
The concentration is 1 to 10.0 nM, preferably 0.5 to 5 nM, more preferably 1.0 nM. 0.1 nM
If the value is less than 1, the data does not accurately reflect the abundance of the specific microorganism. However, the optimal amount of the nucleic acid probe of the present invention cannot be determined unconditionally because it depends on the amount of the target nucleic acid in the cell.

【0067】次に本発明において前記核酸プローブと特
定菌株の5SrRNA、16SrRNAもしくは23S
rRNAまたはその遺伝子DNAにハイブリダイズさせ
るときの反応温度は、前記した条件と同様である。ま
た、その反応時間も前記の条件と同様である。前記のよ
うな条件で本発明の核酸プローブを特定菌株の5SrR
NA、16SrRNAもしくは23SrRNAまたはそ
れの遺伝子DNAにハイブリダイズさせ、ハイブリダイ
ゼーション前後の複合微生物系または共生微生物系の蛍
光色素の発光の減少量を測定する。
Next, in the present invention, the nucleic acid probe and 5S rRNA, 16S rRNA or 23S rRNA of a specific strain are used.
The reaction temperature when hybridizing to rRNA or its gene DNA is the same as the above-mentioned conditions. The reaction time is also the same as the above conditions. Under the above conditions, the nucleic acid probe of the present invention is
The DNA is hybridized to NA, 16S rRNA or 23S rRNA or its gene DNA, and the amount of decrease in the emission of the fluorescent dye of the complex microorganism or the symbiotic microorganism before and after hybridization is measured.

【0068】前記のようにして測定された蛍光色素の発
光の減少量は、複合微生物系または共生微生物系におけ
る特定菌株の存在量と比例する。それは5SrRNA、
16SrRNAもしくは23SrRNAまたはそれらの
遺伝子DNAの量と特定菌株の存在量とが比例するから
である。
The amount of decrease in the emission of the fluorescent dye measured as described above is proportional to the amount of the specific strain present in the complex microorganism system or the symbiotic microorganism system. It is 5S rRNA,
This is because the amount of 16S rRNA or 23S rRNA or their gene DNA is proportional to the amount of the specific strain.

【0069】なお、本発明において、複合微生物系また
は共生微生物系における微生物以外の成分は、本発明の
核酸プローブと特定菌株の5SrRNA、16SrRN
Aもしくは23SrRNAまたはそれらの遺伝子DNA
とのハイブリダイゼーションを阻害しない限り、また、
本発明の核酸プローブの蛍光色素の発光を阻害をしない
限り、特に限定されない。例えば、KH2PO4、K2HPO4、Na
H2PO4、Na2HPO4等のリン酸塩、硫安、硝安、尿素等の無
機窒素類、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、カル
シウムイオン等の金属イオンの各種塩類、マンガン、亜
鉛、鉄、コバルトイオン等の微量金属イオンの硫酸塩、
塩酸塩、炭酸塩等の各種塩類、更にビタミン類等が適当
に含まれていてもよい。もし、上記の阻害が観察される
場合は、遠心分離等の操作で複数の微生物が混在する細
胞系から細胞を分離し、再び緩衝液系等に懸濁すればよ
い。
In the present invention, the components other than the microorganism in the complex microbial system or the symbiotic microbial system are the nucleic acid probe of the present invention and 5SrRNA or 16SrRN of a specific strain.
A or 23S rRNA or their gene DNA
Unless it inhibits hybridization with
The nucleic acid probe of the present invention is not particularly limited as long as it does not inhibit the emission of the fluorescent dye. For example, KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , Na
Phosphates such as H 2 PO 4 and Na 2 HPO 4 ; inorganic nitrogens such as ammonium sulfate, ammonium nitrate and urea; various salts of metal ions such as magnesium, sodium, potassium and calcium ions; manganese, zinc, iron and cobalt ions Sulfates of trace metal ions such as
Various salts such as hydrochloride and carbonate, and vitamins may be appropriately contained. If the above-mentioned inhibition is observed, cells may be separated from a cell line in which a plurality of microorganisms are mixed by an operation such as centrifugation and suspended again in a buffer solution or the like.

【0070】上記の緩衝液としては、リン酸緩衝液、炭
酸緩衝液、トリス・塩酸緩衝液、トリス・グリシン緩衝
液、クエン酸緩衝液、グット緩衝液等の各種緩衝液をも
用いることができる。緩衝液の濃度は、ハイブリダイゼ
ーション、FRET現象、蛍光色素の発光を阻害しない濃度
である。その濃度は緩衝液の種類に依存する。緩衝液の
pHは4〜12、好ましくは5〜9である。
As the above buffer, various buffers such as a phosphate buffer, a carbonate buffer, a Tris / HCl buffer, a Tris / glycine buffer, a citrate buffer, and a Goodt buffer can also be used. . The concentration of the buffer is a concentration that does not inhibit the hybridization, the FRET phenomenon, and the emission of the fluorescent dye. The concentration depends on the type of buffer. The pH of the buffer is 4-12, preferably 5-9.

【0071】b)PCR方法に適用する場合 PCR方法であればどのような方法でも適用できるので
あるが、リアルタイム定量的PCR方法に適用する場合
を以下に記す。即ち、リアルタイム定量的PCR方法に
おいて、本発明の核酸測定用の核酸プローブを用いてP
CRを行い、反応前後の反応系の蛍光強度の減少をリア
ルタイムで測定するものである。本発明のPCRとは各
種方法のPCRを意味するものである。例えば、RT−
PCR、RNA−primed PCR、Stretch PCR、逆
PCR、Alu配列を利用したPCR、多重PCR、混
合プライマーを用いたPCR、PNAを用いたPCR法
等をも含む。また、定量的とは、本来の定量測定の他
に、検出程度の定量測定をも意味するのは前記同様であ
る。
B) When applied to the PCR method Any method can be applied as long as it is a PCR method. The case where the method is applied to a real-time quantitative PCR method is described below. That is, in a real-time quantitative PCR method, the nucleic acid probe for nucleic acid measurement of the present invention is used
The CR is performed, and the decrease in the fluorescence intensity of the reaction system before and after the reaction is measured in real time. The PCR of the present invention means PCR by various methods. For example, RT-
It also includes PCR, RNA-primed PCR, Stretch PCR, inverse PCR, PCR using Alu sequence, multiplex PCR, PCR using mixed primers, PCR using PNA, and the like. Further, the term “quantitative” means quantitative measurement of the degree of detection in addition to the original quantitative measurement, as described above.

【0072】前記のとおり、標的核酸とは、存在量を測
定する核酸のことを云う。精製の有無を問わない。ま
た、濃度の大小も問わない。各種の核酸が混在していて
もよい。例えば、複合微生物系(複数微生物のRNAも
しくは遺伝子DNAの混在系)または共生微生物系(複
数の動植物および/または複数微生物のRNAもしくは
遺伝子DNAの混在系)における増幅目的の特定核酸で
ある。尚、標的核酸の精製が必要な場合は従来公知の方
法で行うことができる。例えば、市販されている精製キ
ット等を使用して行うことができる。
As described above, the target nucleic acid refers to a nucleic acid whose amount is to be measured. With or without purification. Also, the magnitude of the concentration does not matter. Various nucleic acids may be mixed. For example, a specific nucleic acid to be amplified in a complex microbial system (mixed system of RNA or gene DNA of multiple microorganisms) or a symbiotic microbial system (mixed system of RNA or gene DNA of multiple animals and plants and / or multiple microorganisms). If the target nucleic acid needs to be purified, it can be performed by a conventionally known method. For example, it can be performed using a commercially available purification kit or the like.

【0073】従来公知の定量的PCR方法はdATP、
dGTP、dCTP、dTTPもしくはdUTP、標的
核酸(DNAまたはRNA)、Taqポリメラーゼ、プ
ライマー、ならびに蛍光色素で標識した核酸プローブも
しくはインターカレーターを用いてMgイオンの存在下
に、温度を低温、高温を繰り返しつつ標的核酸を増幅
し、増幅過程の蛍光色素の発光の増加量をリアルタイム
でモニタリングするものである(実験医学、15巻、7
号、46〜51ページ、1997年、羊土社)。
Conventionally known quantitative PCR methods include dATP,
Using dGTP, dCTP, dTTP or dUTP, a target nucleic acid (DNA or RNA), Taq polymerase, a primer, and a nucleic acid probe or an intercalator labeled with a fluorescent dye, in the presence of Mg ions, the temperature is repeatedly reduced and increased. It amplifies a target nucleic acid and monitors the amount of increase in luminescence of a fluorescent dye in the amplification process in real time (Experimental Medicine, Vol. 15, 7).
No. 46-51, 1997, Youtosha).

【0074】本発明の定量的PCR方法は、少なくとも
一種以上の標的核酸を増幅させるに当たり、標的核酸の
種の数と、少なくとも同数の種の数の本発明の核酸プロ
ーブを用いて標的核酸を増幅させ、増幅過程において、
核酸プローブの種の数と少なくとも同数の種の数の波長
で反応系の蛍光強度の減少量を測定することを特徴とす
るものである。本発明の定量的PCRにおいて、本発明
の核酸測定用の核酸プローブは、どれでも好適に利用で
きるが、その塩基数は5〜50であり、好ましくは10
〜25、特に好ましくは15〜20で、PCRサイクル
中に標的核酸の増幅産物とハイブリダイズするものであ
れば、どのようなものでもよい。また、フォワード(fo
rward)型、リバース(reverse)型のどちらに設計して
もよい。
In the quantitative PCR method of the present invention, when amplifying at least one or more target nucleic acids, the target nucleic acids are amplified by using at least the same number of nucleic acid probes of the present invention as the number of target nucleic acid species. And in the amplification process,
The amount of decrease in the fluorescence intensity of the reaction system is measured at least as many wavelengths as the number of species of the nucleic acid probe. In the quantitative PCR of the present invention, any of the nucleic acid probes for nucleic acid measurement of the present invention can be suitably used, but the number of bases is 5 to 50, preferably 10 to 10.
-25, particularly preferably 15-20, as long as they hybridize with the amplification product of the target nucleic acid during the PCR cycle. Also, forward (fo
rward) type or reverse type.

【0075】そして、好ましい核酸プローブとしては、
以下のものを挙げることができる。 (1)核酸プローブが、標的核酸にハイブリダイゼーシ
ョンしたとき、ドナー色素標識部においてプローブ−核
酸ハイブリッドの複数塩基対が少なくとも一つのG(グ
アニン)とC(シトシン)のペアーを形成するように、
当該プローブの塩基配列が設計されていることである。
より好ましくは、 (2)前記(1)のうち、ドナー色素標識部位はG(グ
アニン)またはC(シトシン)塩基か、またはその塩基
を有するヌクレオチドのリン酸基、またはリボースのO
H基である。そして、アクセプター色素は3’末端塩基
を含まない3’末端部もしくは鎖中である。 (3)前記(2)のうち、アクセプター色素は鎖中で
も、ドナー色素標識部位に近い方に標識されている核酸
プローブである。
Preferred nucleic acid probes include:
The following can be mentioned. (1) When a nucleic acid probe hybridizes to a target nucleic acid, a plurality of base pairs of the probe-nucleic acid hybrid form at least one G (guanine) and C (cytosine) pair in the donor dye-labeled portion.
That is, the nucleotide sequence of the probe is designed.
More preferably, (2) In the above (1), the donor dye labeling site is a G (guanine) or C (cytosine) base, a phosphate group of a nucleotide having the base, or an O group of ribose.
H group. The acceptor dye is at the 3 'end or in the chain without the 3' terminal base. (3) In the above (2), the acceptor dye is a nucleic acid probe that is labeled closer to the donor dye labeling site in the chain.

【0076】本発明の核酸プローブのうち、(1)ドナ
ー色素が核酸プローブの5’末端部塩基もしくは5’末
端塩基を標識しているときに、アクセプター色素が核酸
プローブの鎖中もしくは3’末端部の塩基を標識してい
る核酸プローブはプライマーとして利用できるようにし
てあるものである。
Among the nucleic acid probes of the present invention, (1) when the donor dye labels the 5 ′ terminal base or 5 ′ terminal base of the nucleic acid probe, the acceptor dye is in the nucleic acid probe chain or at the 3 ′ terminal. The nucleic acid probe labeling a part of bases is one that can be used as a primer.

【0077】このプライマーとして利用するとき、標的
核酸の塩基配列から、どうしても3’もしくは5’末端
がGまたはCに設計できない場合は、標的核酸の塩基配
列から設計したプライマーであるオリゴヌクレオチドの
5’末端に、5’−グアニル酸もしくはグアノシンまた
は5’−シチジル酸もしくはシチジンを付加しても、本
発明の目的は好適に達成できる。3’末端に5’−グア
ニル酸または5’−シチジル酸を付加しても、本発明の
目的は好適に達成できる。よって、本発明において、
3’または5’末端の塩基がGまたはCになるように設
計した核酸プローブとは、標的核酸の塩基配列から設計
したプローブの他に、当該のプローブの5’末端に5’
−グアニル酸もしくはグアノシンまたは5’−シチジル
酸もしくはシチジンを付加してなるプローブ、ならびに
当該のプローブの5’末端に5’−グアニル酸または
5’−シチジル酸を付加してなるプローブを含むものと
定義する。
When used as this primer, if the 3 ′ or 5 ′ end cannot be designed to be G or C from the base sequence of the target nucleic acid, the 5 ′ of the oligonucleotide designed as a primer based on the base sequence of the target nucleic acid must be used. Even if 5'-guanylic acid or guanosine or 5'-cytidylic acid or cytidine is added to the terminal, the object of the present invention can be suitably achieved. Even if 5'-guanylic acid or 5'-cytidylic acid is added to the 3 'end, the object of the present invention can be suitably achieved. Therefore, in the present invention,
A nucleic acid probe designed so that the base at the 3 ′ or 5 ′ end is G or C is a probe designed from the base sequence of a target nucleic acid, as well as a 5 ′ at the 5 ′ end of the probe.
A probe comprising guanylic acid or guanosine or 5'-cytidylic acid or cytidine, and a probe comprising 5'-guanylic acid or 5'-cytidylic acid at the 5 'end of the probe. Define.

【0078】また、本発明の核酸プローブのうち、
(2)ドナー色素が核酸プローブの3’末端部塩基
(3’末端塩基を含む。)または3’末端のリボース若
しくはデオキシリボースを標識しているときに、アクセ
プター色素が核酸プローブの鎖中もしくは5’末端部の
塩基を標識している核酸プローブはプライマーとして利
用されないように設計したものである。FRET現象を用い
るリアルタイム定量的PCR方法において使用する(蛍
光色素で標識した)二つのプローブの代わりに、一つの
本発明の核酸プローブを用いてPCRを行うものであ
る。PCRの反応系に当該プローブを添加し、PCRを
行う。核酸伸長反応時、標的核酸もしくは増幅標的核酸
にハイブリダイズしていた当該プローブがポリメラーゼ
により分解され、核酸ハイブリッド複合体から分解除去
される。このときの反応系または核酸変性反応が完了し
た反応系の蛍光強度値を測定する。また、標的核酸もし
くは増幅した増幅標的核酸が当該プローブとハイブリダ
イズしている反応系(アニーリング反応、もしくはポリ
メラーゼにより当該プローブが核酸ハイブリッド複合体
から除かれるまでの核酸伸長反応時の反応系)の蛍光強
度値を測定する。そして、前者からの蛍光強度値の減少
率を算出することにより増幅された核酸を測定する。当
該プローブが標的核酸もしくは増幅標的核酸から、核酸
変性反応により完全に解離するか、または核酸伸長時に
ポリメラーゼにより当該プローブと標的核酸もしくは増
幅標的核酸との核酸ハイブリッド複合体から分解除去さ
れたときは蛍光強度値は大きい。しかし、当該プローブ
が標的核酸もしくは増幅標的核酸に十分にハイブリダイ
ズしているアニーリング反応が完了している反応系もし
くは核酸伸長反応時にポリメラーゼにより当該プローブ
と標的核酸もしくは増幅標的核酸との核酸ハイブリッド
複合体から分解除去されるまでの反応系の蛍光強度値は
前者より減少している。蛍光強度値の減少は増幅された
核酸量に比例する。
Further, among the nucleic acid probes of the present invention,
(2) When the donor dye labels the 3 ′ terminal base (including the 3 ′ terminal base) or the 3 ′ terminal ribose or deoxyribose of the nucleic acid probe, the acceptor dye may be in the nucleic acid probe chain or 5 ′. 'The nucleic acid probe labeling the base at the terminal is designed so as not to be used as a primer. PCR is performed using one nucleic acid probe of the present invention instead of two probes (labeled with a fluorescent dye) used in the real-time quantitative PCR method using the FRET phenomenon. The probe is added to the PCR reaction system, and PCR is performed. During the nucleic acid extension reaction, the probe hybridized to the target nucleic acid or the amplified target nucleic acid is decomposed by the polymerase and decomposed and removed from the nucleic acid hybrid complex. At this time, the fluorescence intensity value of the reaction system or the reaction system in which the nucleic acid denaturation reaction is completed is measured. In addition, the fluorescence of a reaction system in which the target nucleic acid or the amplified target nucleic acid is hybridized with the probe (reaction system during an annealing reaction or a nucleic acid extension reaction until the probe is removed from the nucleic acid hybrid complex by a polymerase). Measure the intensity value. Then, the amplified nucleic acid is measured by calculating the decrease rate of the fluorescence intensity value from the former. Fluorescence when the probe is completely dissociated from the target nucleic acid or amplified target nucleic acid by a nucleic acid denaturation reaction or when degraded and removed from the nucleic acid hybrid complex of the probe and the target nucleic acid or amplified target nucleic acid by polymerase during nucleic acid extension The intensity values are large. However, a nucleic acid hybrid complex between the probe and the target nucleic acid or the amplified target nucleic acid by a polymerase during an annealing reaction or a nucleic acid extension reaction in which the annealing reaction is completed or the probe is sufficiently hybridized to the target nucleic acid or the amplified target nucleic acid The fluorescence intensity value of the reaction system until it is decomposed and removed from is lower than the former. The decrease in the fluorescence intensity value is proportional to the amount of the amplified nucleic acid.

【0079】この場合、当該プローブが標的核酸とハイ
ブリダイズしたときのその核酸ハイブリッド複合体のT
mが、プライマーの核酸ハイブリッド複合体のTm値の
±15℃、好ましくは±5℃の範囲になるように、
(2)のプローブの塩基配列が設計されることが望まし
い。プローブのTm値が、プライマーのTm値−5℃、
特に−15℃未満であると、プローブがハイブリダイズ
しないために、蛍光色素の発光の減少は起こらない。反
対にプライマーのTm値+5℃、特に+15℃を超える
と、プローブが標的核酸以外の核酸ともハイブリダイズ
するので、プローブの特異性が失われる。
In this case, when the probe is hybridized with the target nucleic acid, the T
m is in the range of ± 15 ° C., preferably ± 5 ° C. of the Tm value of the nucleic acid hybrid complex of the primer,
It is desirable that the nucleotide sequence of the probe (2) be designed. The Tm value of the probe is the Tm value of the primer −5 ° C.
In particular, when the temperature is lower than −15 ° C., since the probe does not hybridize, the emission of the fluorescent dye does not decrease. Conversely, if the Tm value of the primer exceeds + 5 ° C., especially + 15 ° C., the probe hybridizes to nucleic acids other than the target nucleic acid, and the specificity of the probe is lost.

【0080】上記(2)以外のプローブ、特に(1)の
プローブは、プライマーとしてPCRの反応系に添加す
るものである。蛍光色素で標識されたプライマーを用い
るPCR方法は本発明以外未だ知られていない。PCR
の反応が進むに従い、増幅された核酸は本発明の実施に
有用な蛍光色素で2次標識される。それで、核酸変性反
応が完了している反応系の蛍光強度値は大きいが、アニ
ーリング反応が完了しているかもしくは核酸伸長反応時
の反応系においては、反応系の蛍光強度は前者の蛍光強
度より減少する。
Probes other than the above (2), particularly the probe (1), are added to the PCR reaction system as primers. A PCR method using a primer labeled with a fluorescent dye has not yet been known except for the present invention. PCR
As the reaction proceeds, the amplified nucleic acid is secondarily labeled with a fluorescent dye useful for practicing the present invention. Therefore, the fluorescence intensity value of the reaction system in which the nucleic acid denaturation reaction is completed is large, but in the reaction system in which the annealing reaction is completed or the nucleic acid extension reaction is performed, the fluorescence intensity of the reaction system is lower than the former fluorescence intensity. I do.

【0081】PCRの反応は通常のPCR方法と同様の
反応条件で行うことができる。それで、Mgイオン濃度
が低濃度(1〜2mM)である反応系で標的核酸の増幅
を行うことができる。勿論、従来公知の定量的PCRに
おいて使用されている高濃度(2〜4mM)のMgイオ
ン存在下の反応系でも本発明は実施できる。
The PCR reaction can be performed under the same reaction conditions as in the ordinary PCR method. Thus, the target nucleic acid can be amplified in a reaction system in which the Mg ion concentration is low (1-2 mM). Of course, the present invention can also be carried out in a reaction system in the presence of a high concentration (2 to 4 mM) of Mg ions used in conventionally known quantitative PCR.

【0082】尚、本発明のPCR方法において、本発明
のPCRを行い、使用した本発明プローブの種の数と少
なくとも同数の種の数の波長でその増幅産物について核
酸の融解曲線を分析を行って標的核酸のTm値を求める
ことができる。この方法は新規な核酸の融解曲線の分析
方法である。本方法において本発明のPCR方法に用い
た核酸プローブまたはプライマーとして用いた本発明の
核酸プローブが好適に利用できる。この場合、本発明の
核酸プローブの塩基配列を、SNP(スニップ;一塩基
置換多型)を含む領域と相補的な配列にすることで、P
CR終了後、その核酸の本発明の核酸プローブから解離
曲線を解析することにより、その解離曲線の違いからS
NPの検出ができる。本発明の核酸プローブの配列とし
てSNPを含む配列と相補的な塩基配列を使用すれば、
プローブ配列とSNPを含む配列との解離曲線より得ら
れるTm値は、SNPを含まない配列との解離曲線から
得られるTm値より高くなる。
In the PCR method of the present invention, the PCR of the present invention is carried out, and the nucleic acid melting curve of the amplification product is analyzed at least at the same number of wavelengths as the number of species of the probe of the present invention used. To determine the Tm value of the target nucleic acid. This method is a novel method for analyzing a melting curve of a nucleic acid. In the present method, the nucleic acid probe used in the PCR method of the present invention or the nucleic acid probe of the present invention used as a primer can be suitably used. In this case, by making the base sequence of the nucleic acid probe of the present invention a sequence complementary to a region containing SNP (snip; single nucleotide substitution polymorphism),
After completion of the CR, the dissociation curve of the nucleic acid from the nucleic acid probe of the present invention is analyzed, whereby S
NP can be detected. If a nucleotide sequence complementary to a sequence containing SNP is used as the sequence of the nucleic acid probe of the present invention,
The Tm value obtained from the dissociation curve between the probe sequence and the sequence containing SNP is higher than the Tm value obtained from the dissociation curve between the probe sequence and the sequence containing no SNP.

【0083】本発明の第5発明は、前記のリアルタイム
定量的PCR方法ので得られるデータを解析する方法の
発明である。リアルタイム定量的PCR方法は、現在、
PCRを行わせる反応装置、蛍光色素の発光を検出する
装置、ユーザーインターフェース、即ち、データ解析方
法の各手順をプログラム化して、それを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体(別称:Sequence Detec
tion Software System)、およびそれらを制御し、デ
ータ解析するコンピュータから構成される装置で、リア
ルタイムで測定されている。それで、本発明の測定もこ
のような装置で行われる。
The fifth invention of the present invention is a method for analyzing data obtained by the above-mentioned real-time quantitative PCR method. Real-time quantitative PCR methods are currently
A reaction device for performing PCR, a device for detecting luminescence of a fluorescent dye, a user interface, that is, a computer-readable recording medium (separate name: Sequence Detec) in which each procedure of the data analysis method is programmed and recorded.
Measurement Software System) and a device consisting of a computer that controls them and analyzes data, and is measured in real time. Thus, the measurement according to the invention is also performed with such a device.

【0084】以下に、先ず、リアルタイム定量的PCR
の解析装置から説明する。本発明において用いる装置
は、PCRをリアルタイムでモニタリングできる装置で
あればどのような装置でもよいが、例えば、ABI PRISM
TM 7700 塩基配列検出システム(Sequence Detection S
ystem SDS 7700)(パーキン・エルマー・アプライド・バ
イオシステム社(Perkin Elmer Applied Biosytems社、
USA))、ライトサイクラーTM システム(ロシュ・ダイア
グノスティックス株式会社、ドイツ)等を特に好適なも
のとして挙げることができる。
Hereinafter, first, real-time quantitative PCR
The analysis device will be described first. The device used in the present invention may be any device as long as it can monitor PCR in real time. For example, ABI PRISM
TM 7700 Sequence Detection System
ystem SDS 7700) (Perkin Elmer Applied Biosytems, Inc.
USA)) and LightCycler system (Roche Diagnostics, Germany).

【0085】尚、前記のPCR反応装置は、標的核酸の
熱変性反応、アニーリング反応、核酸の伸長反応を繰り
返し行う装置(例えば、温度を95℃、60℃、72℃
に繰り返し行うことができる。)である。また、検出シ
ステムは、蛍光励起用アルゴンレーザー、スペクトログ
ラフならびにCCDカメラからなっている。更に、デー
タ解析方法の各手順をプログラム化して、それを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュー
タにインストールされて使用され、コンピュータを介し
て上記のシステムを制御し、検出システムから出力され
たデータを解析処理するプログラムを記録したものであ
る。
The above-mentioned PCR reaction apparatus is an apparatus for repeatedly performing a thermal denaturation reaction, an annealing reaction, and an elongation reaction of a target nucleic acid (for example, at a temperature of 95 ° C., 60 ° C., 72 ° C.).
Can be repeated. ). The detection system is composed of an argon laser for fluorescence excitation, a spectrograph, and a CCD camera. Further, each procedure of the data analysis method is programmed, and a computer-readable recording medium recording the program is installed and used in a computer, controls the above system via the computer, and is output from the detection system. It records a program for analyzing and processing data.

【0086】コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記
録されているデータ解析用プログラムは、サイクルごと
の蛍光強度を測定する過程、測定された蛍光強度を、サ
イクルの関数として、すなわちPCRのamplification
plotとしてコンピュータのデスプレー上に表示する過
程、蛍光強度が検出され始めるPCRサイクル数(thre
shold cycle number:Ct)を算出する過程、Ct値から
試料核酸のコピー数を求める検量線を作成する過程、前
記各過程のデータ、プロット値を印字する過程、からな
っている。PCRが指数的に進行している場合、PCR
開始時の標的核酸のコピー数のLog値と、Ctとの間
には直線関係が成り立つ。従って標的核酸の既知量のコ
ピー数を用いて検量線を作成し、未知コピー数の標的核
酸を含有するサンプルのCtを検出することにより、標
的核酸のPCR開始時のコピー数を計算できる。
The data analysis program recorded on the computer-readable recording medium is a process for measuring the fluorescence intensity for each cycle, and measures the measured fluorescence intensity as a function of the cycle, that is, PCR amplification.
The process of displaying a plot as a plot on a computer display, the number of PCR cycles (thre
(shold cycle number: Ct), a step of preparing a calibration curve for obtaining the copy number of the sample nucleic acid from the Ct value, and a step of printing data and plot values of each step. If the PCR is progressing exponentially,
A linear relationship holds between the Log value of the copy number of the target nucleic acid at the start and Ct. Therefore, by preparing a calibration curve using a known number of copies of the target nucleic acid and detecting the Ct of the sample containing the unknown number of copies of the target nucleic acid, the copy number of the target nucleic acid at the start of PCR can be calculated.

【0087】c)前記PCR方法で得られるデータを解
析する方法、解析装置およびその解析をコンピュータに
実行させるための解析手順をプログラムとして記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体などデータ解析方法等
のPCR関連発明は、前記のようなリアルタイム定量的
PCR方法で得られたデータを解析する方法である。以
下に各特徴について記す。第一の特徴は、リアルタイム
定量的PCR方法で得られたデータを解析する方法にお
いて、各サイクルにおける増幅した核酸が蛍光色素と結
合したとき、あるいは増幅した核酸が本発明の核酸プロ
ーブとハイブリダイズしたときの反応系の蛍光強度値
を、各サイクルにおける前記の蛍光色素と核酸が結合し
たもの、すなわち蛍光色素−核酸複合体、あるいは前記
本発明の核酸プローブと標的核酸がハイブリダイズした
もの、すなわち核酸ハイブリッド複合体が解離したとき
の反応系の蛍光強度値により補正する演算処理過程、即
ち、補正演算処理過程である。
C) A method for analyzing data obtained by the PCR method, an analyzing apparatus, and a computer-readable recording medium on which an analysis procedure for causing a computer to execute the analysis is recorded as a program. The present invention is a method for analyzing data obtained by the real-time quantitative PCR method as described above. Each feature is described below. The first feature is that, in a method for analyzing data obtained by a real-time quantitative PCR method, when the amplified nucleic acid in each cycle binds to a fluorescent dye, or the amplified nucleic acid hybridizes with the nucleic acid probe of the present invention. The fluorescence intensity value of the reaction system at the time, the fluorescent dye and nucleic acid bound in each cycle, namely, a fluorescent dye-nucleic acid complex, or the nucleic acid probe of the present invention and the target nucleic acid hybridized, that is, nucleic acid This is an arithmetic processing step of correcting with the fluorescence intensity value of the reaction system when the hybrid complex is dissociated, that is, a correction arithmetic processing step.

【0088】「増幅した標的核酸が蛍光色素と結合した
とき、あるいは増幅した標的核酸が本発明の核酸プロー
ブとハイブリダイズしたときの反応系」とは、具体的に
例示すると、PCRの各サイクルにおける40〜85
℃、好ましくは50〜80℃の反応温度を有する核酸伸
長反応あるいはアニーリングのときの反応系を挙げるこ
とができる。そして、反応が完了した反応系を意味す
る。実際の温度は増幅した核酸の長さに依存する。ま
た、「前記の蛍光色素−核酸複合体、あるいは前記の核
酸ハイブリッド複合体が解離したときの反応系」とは、
PCRの各サイクルにおける核酸の熱変性の反応系、具
体的には、反応温度90〜100℃、好ましくは94〜
96℃のときのもので、反応が完了した系を例示でき
る。
The “reaction system when the amplified target nucleic acid binds to a fluorescent dye or when the amplified target nucleic acid hybridizes with the nucleic acid probe of the present invention” is specifically exemplified by a reaction system in each cycle of PCR. 40-85
And a reaction system at the time of nucleic acid extension reaction or annealing having a reaction temperature of 50 ° C, preferably 50 to 80 ° C. And, it means a reaction system in which the reaction is completed. The actual temperature depends on the length of the amplified nucleic acid. Further, "the reaction system when the fluorescent dye-nucleic acid complex or the nucleic acid hybrid complex is dissociated"
A reaction system for heat denaturation of nucleic acid in each cycle of PCR, specifically, a reaction temperature of 90 to 100 ° C., preferably 94 to 100 ° C.
At a temperature of 96 ° C., a system in which the reaction is completed can be exemplified.

【0089】補正演算処理過程の補正演算処理としては
本発明の目的に合致するものであればどのようなもので
もよいが、具体的には、次の〔数式1〕あるいは〔数式
2〕による処理過程を含むものを例示することができ
る。 fn=fhyb,n/fden,n 〔数式1〕 fn=fden,n/fhyb,n 〔数式2〕 〔式中、 fn:〔数式1〕あるいは〔数式2〕により算出された
n次サイクルにおける補正演算処理値、 fhyb,n:n次サイクルにおける、増幅した核酸が蛍光
色素と結合したとき、あるいは増幅した核酸が本発明の
核酸プローブとハイブリダイズしたときの反応系の蛍光
強度値、 fden,n:n次サイクルにおける、前記の蛍光色素−核
酸複合体、あるいは核酸ハイブリッド複合体が解離した
ときの反応系の蛍光強度値〕 尚、本過程においては、上記の処理で得られた補正演算
処理値をコンピュータのデスプレー上に表示および/ま
たは当該値を各サイクル数の関数としてグラフの形で同
様に表示および/または印字するサブステップを含むも
のである。
The correction calculation process in the correction calculation process may be any process as long as it meets the object of the present invention. Specifically, the process according to the following [Formula 1] or [Formula 2] An example including a process can be exemplified. f n = f hyb, n / f den, n [Formula 1] f n = f den, n / f hyb, n [Formula 2] [where, f n : calculated by [Formula 1] or [Formula 2] F hyb, n : the reaction system when the amplified nucleic acid binds to the fluorescent dye or when the amplified nucleic acid hybridizes with the nucleic acid probe of the present invention in the nth cycle Fden, n : the fluorescence intensity value of the reaction system when the above-described fluorescent dye-nucleic acid complex or nucleic acid hybrid complex is dissociated in the nth cycle] It includes a sub-step of displaying the corrected arithmetic processing value obtained in the processing on a computer display and / or similarly displaying and / or printing the value in the form of a graph as a function of the number of cycles.

【0090】第二の特徴は、各サイクルにおける〔数式
1〕あるいは〔数式2〕による補正演算処理値を次の
〔数式3〕あるいは〔数式4〕に代入し、各サンプル間
の蛍光変化割合あるいは蛍光変化率を算出し、それらを
比較するデータ解析方法である。
The second feature is that the correction operation value obtained by [Equation 1] or [Equation 2] in each cycle is substituted into the following [Equation 3] or [Equation 4], and the fluorescence change ratio between the samples or This is a data analysis method that calculates the rate of change in fluorescence and compares them.

【0091】Fn=fn/fa 〔数式3〕 Fn=fa/fn 〔数式4〕 〔式中、 Fn:n次サイクルにおける、〔数式3〕あるいは〔数
式4〕により算出された蛍光変化割合あるいは蛍光変化
率、 fn:n次サイクルにおける〔数式1〕あるいは〔数式
2〕による補正演算処理値 fa:〔数式1〕あるいは〔数式2〕による補正演算処
理値で、fnの変化が観察される以前の任意のサイクル
数のものであるが、通常は、例えば、10〜40サイク
ルのもの、好適には15〜30サイクルのもの、より好
適には20〜30サイクルのものが採用される。〕 尚、本過程においては、上記処理で得られた算出値コン
ピュータのデスプレー上に表示および/または印字す
る、または比較値もしくは当該値を各サイクル数の関数
としてグラフの形で同様に表示および/または印字する
サブステップを含むものであるが、〔数式1〕あるいは
〔数式2〕による補正演算処理値については、上記サブ
ステップを適用しても、しなくともよい。
F n = f n / f a [Equation 3] F n = f a / f n [Equation 4] where F n is calculated by [Equation 3] or [Equation 4] in the nth cycle. Calculated fluorescence change rate or fluorescence change rate, f n : correction calculation processing value by [Equation 1] or [Equation 2] in the nth cycle f a : correction calculation processing value by [Equation 1] or [Equation 2] but those of the previous number of any cycle the change in f n is observed, usually, for example, those of 10 to 40 cycles, preferably those of 15 to 30 cycles, more preferably 20 to 30 cycles Is adopted. In this process, the calculated value obtained in the above process is displayed and / or printed on a computer display, or the comparison value or the value is similarly displayed and / or graphed as a function of each cycle number. Alternatively, it includes a sub-step of printing, but the above-described sub-step may or may not be applied to the correction operation processing value by [Equation 1] or [Equation 2].

【0092】第三の特徴は、(3.1)〔数式3〕ある
いは〔数式4〕により算出された蛍光変化割合あるいは
蛍光変化率のデータを用いて、〔数式5〕、〔数式6〕
あるいは〔数式7〕による演算処理する過程、 logb(Fn)、ln(Fn) 〔数式5〕 logb{(1−Fn)×A}、ln{(1−Fn)×A} 〔数式6〕 logb{(Fn−1)×A}、ln{(Fn−1)×A} 〔数式7〕
The third characteristic is that (3.1) [Expression 5] and [Expression 6] are obtained by using the fluorescence change rate or the data of the fluorescence change rate calculated by [Equation 3] or [Equation 4].
Alternatively, a process of performing an arithmetic processing by [Equation 7], log b (F n ), ln (F n ) [Equation 5] log b {(1-F n ) × A}, ln {(1-F n ) × A } [Equation 6] log b {(F n -1) × A}, ln {(F n -1) × A} [Equation 7]

【0093】〔式中、 A、b:任意の数値、好ましくは整数値、より好ましく
は自然数である。そして、A=100、b=10のとき
は、{(Fn−1)×A}は百分率(%)で表わされ
る。 Fn:〔数式3〕あるいは〔数式4〕により算出された
nサイクルにおける蛍光変化割合あるいは蛍光変化
率〕、(3.2)前記(3.1)の演算処理値が一定値
に達したサイクル数を求める演算処理過程、(3.3)
既知濃度の核酸試料におけるサイクル数と反応開始時の
標的核酸のコピー数の関係式を計算する演算処理過程、
(3.4)未知試料におけるPCR開始時の標的核酸の
コピー数を求める演算処理過程、を有するデータ解析方
法である。そして、(3.1)→(3.2)→(3.
3)→(3.4)の順からなる過程が好適である。
[Wherein, A and b are arbitrary numerical values, preferably integer values, and more preferably natural numbers. When A = 100 and b = 10, {(F n −1) × A} is expressed as a percentage (%). F n : Fluorescence change rate or fluorescence change rate in n cycles calculated by [Equation 3] or [Equation 4]; Arithmetic process for calculating a number, (3.3)
An arithmetic processing step of calculating the relational expression between the number of cycles in the nucleic acid sample of known concentration and the number of copies of the target nucleic acid at the start of the reaction,
(3.4) A data analysis method including an arithmetic processing step of calculating the copy number of a target nucleic acid at the start of PCR in an unknown sample. Then, (3.1) → (3.2) → (3.
A process consisting of the order of 3) → (3.4) is preferred.

【0094】前記(3.1)〜(3.3)の各過程は、
それぞれの処理で得られた演算処理値をコンピュータの
デスプレー上に表示および/または当該値を各サイクル
数の関数としてグラフの形で前記同様に表示および/ま
たは印字するサブステップを含むものであってもよい。
前記(3.4)の過程で得られた演算処理値は、少なく
とも印字される必要があるので、当該過程は印字するサ
ブステップを含む。前記(3.4)で得られた演算処理
値を更にコンピュータのデスプレイ上に表示してもよ
い。尚、〔数式1〕あるいは〔数式2〕による補正演算
処理値、〔数式3〕あるいは〔数式4〕による算出処理
値を、各サイクル数の関数としてグラフの形でコンピュ
ータのデスプレー上に表示および/または印字しても、
しなくてもよいので、それらの表示および/または印字
のサブステップは必要に応じて追加すればよい。
The steps (3.1) to (3.3) are as follows:
A sub-step of displaying and / or printing the calculated values obtained in each process on a computer display and / or displaying the values in the form of a graph as a function of the number of cycles in the same manner as above. Is also good.
Since the operation processing value obtained in the process (3.4) needs to be printed at least, the process includes a sub-step of printing. The operation processing value obtained in (3.4) may be further displayed on a display of a computer. In addition, the correction calculation processing value according to [Equation 1] or [Equation 2] and the calculation processing value according to [Equation 3] or [Equation 4] are displayed on a computer display in the form of a graph as a function of each cycle number and / or. Or even if printed,
The display and / or printing sub-steps may be added as necessary.

【0095】前記データ解析方法は、リアルタイム定量
的PCR方法が蛍光色素の発光の減少量を測定するもの
である場合に特に有効である。その具体例として、前記
の本発明のリアルタイム定量的PCR方法である。
The above data analysis method is particularly effective when the real-time quantitative PCR method is to measure the decrease in the emission of a fluorescent dye. A specific example is the aforementioned real-time quantitative PCR method of the present invention.

【0096】第四の特徴は、リアルタイム定量的PCR
の解析装置において、前記本発明のリアルタイム定量的
PCR方法のためのデータ解析方法を実行する演算およ
び記憶手段を有するリアルタイム定量的PCRの測定お
よび/または解析装置である。
The fourth feature is real-time quantitative PCR.
Is a real-time quantitative PCR measurement and / or analysis device having an operation and storage means for executing the data analysis method for the real-time quantitative PCR method of the present invention.

【0097】第五の特徴は、リアルタイム定量的PCR
の解析装置を用いてPCRを解析するデータ解析方法の
各手順をプログラム化して、そのプログラムを記録した
コンピュータ読取可能な記録媒体において、前記本発明
のデータ解析方法の各手順をコンピュータに実行させる
ことができるようにしたプログラムを記録したコンピュ
ータ読取可能な記録媒体である。
The fifth characteristic is real-time quantitative PCR.
The respective steps of the data analysis method for analyzing PCR using the analysis device of the present invention are programmed, and the computer executes the respective steps of the data analysis method of the present invention on a computer-readable recording medium on which the program is recorded. Is a computer-readable recording medium on which is recorded a program capable of being executed.

【0098】第六の特徴は、前記の本発明の核酸の融解
曲線の分析方法、即ち、本発明のPCR方法を行って核
酸のTm値を求める方法によって得られるデータを解析
する方法である。即ち、本発明のPCR法により増幅さ
れた核酸について、低い温度から核酸が完全に変性する
まで、温度を徐々に上げる過程(例えば、50〜95
℃)、この過程において、短い時間間隔(例えば、0.
2〜0.5℃の温度上昇に相当する間隔)で蛍光強度を
測定する過程、測定結果を時間の関数としてデスプレー
上に表示する過程、即ち、核酸の融解曲線を表示する過
程、この融解曲線を微分して微分値(−dF/dT、
F:蛍光強度、T:時間)を得る過程、その値を微分値
としてデスプレー上に表示する過程、その微分値から変
曲点を求める過程からなる、解析方法である。本発明に
おいては、蛍光強度は温度が上がるごとに増加する。本
発明においては、各サイクルにおける核酸伸長反応時、
好ましくはPCR反応終了時の蛍光強度値を熱変性反応
時の蛍光強度値を用いて割る演算処理する過程を上記の
過程に追加することにより、より好ましい結果が得られ
る。
A sixth feature is a method for analyzing the melting curve of a nucleic acid of the present invention, that is, a method for analyzing data obtained by a method for obtaining a Tm value of a nucleic acid by performing a PCR method of the present invention. That is, for nucleic acids amplified by the PCR method of the present invention, a process of gradually increasing the temperature from a low temperature until the nucleic acid is completely denatured (for example, 50 to 95)
C.) in this process, for short time intervals (for example, 0.
Measuring the fluorescence intensity at intervals corresponding to a temperature rise of 2 to 0.5 ° C.), displaying the measurement results on a display as a function of time, ie, displaying the melting curve of the nucleic acid, and this melting curve. Is differentiated to obtain a differential value (−dF / dT,
F: fluorescence intensity, T: time), a process of displaying the value on a display as a differential value, and a process of obtaining an inflection point from the differential value. In the present invention, the fluorescence intensity increases as the temperature increases. In the present invention, during the nucleic acid extension reaction in each cycle,
Preferably, a more preferable result is obtained by adding, to the above-mentioned process, a step of performing a calculation process of dividing the fluorescence intensity value at the end of the PCR reaction using the fluorescence intensity value at the time of the thermal denaturation reaction.

【0099】前記の本発明の新規なPCR方法のデータ
解析方法に、本発明の核酸の融解曲線の分析をする方法
を追加してなる本発明のリアルタイム定量的PCRの測
定および/または解析装置も本発明の技術的範囲内であ
る。
An apparatus for measuring and / or analyzing real-time quantitative PCR of the present invention obtained by adding a method for analyzing a melting curve of a nucleic acid of the present invention to the data analysis method of the novel PCR method of the present invention. It is within the technical scope of the present invention.

【0100】更に、第七の特徴は、本発明の核酸の融解
曲線の分析をする方法の各手順をコンピュータに実行さ
せることができるようにしたプログラムを記録したコン
ピュータ読取可能な記録媒体、また、前記本発明のPC
R方法のデータ解析方法の各手順をコンピュータに実行
させることができるようにしたプログラムを記録したコ
ンピュータ読取可能な記録媒体において、本発明の核酸
の融解曲線の分析をする方法の各手順をコンピュータに
実行させることができるようにしたプログラムを追加し
て記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
Further, a seventh feature is that a computer-readable recording medium on which a program for causing a computer to execute each procedure of the method for analyzing a melting curve of a nucleic acid of the present invention, and The PC of the present invention
On a computer-readable recording medium on which a program that enables a computer to execute each procedure of the data analysis method of the R method is used, the procedure of the method for analyzing a melting curve of a nucleic acid of the present invention is executed by a computer. It is a computer-readable recording medium in which a program that can be executed is additionally recorded.

【0101】本発明の前記のデータ解析方法、装置、お
よび記録媒体は、医学、法医学、人類学、古代生物学、
生物学、遺伝子工学、分子生物学、農学、植物育種学等
の各種の分野で利用できる。また、複合微生物系、共生
微生物系と云われ、色々の種類の微生物が混在するかも
しくは少なくとも一種類の微生物が他の動物、植物由来
の細胞と共に混在していて相互に単離できない微生物系
等に好適に利用できる。ここで云う微生物とは一般的に
云う微生物のことで、特に限定されるものではない。例
えば、真核微生物、原核微生物、その他マイコプラズ
マ、ウイルス、リッケチャ等を挙げることができる。
The data analysis method, apparatus, and recording medium of the present invention include medicine, forensic medicine, anthropology, ancient biology,
It can be used in various fields such as biology, genetic engineering, molecular biology, agriculture, and plant breeding. Also referred to as a complex microbial system, a symbiotic microbial system, a microbial system in which various types of microorganisms are mixed or at least one type of microorganism is mixed with cells derived from other animals or plants and cannot be isolated from each other. It can be used suitably. The microorganism referred to here is a microorganism generally referred to, and is not particularly limited. For example, eukaryotic microorganisms, prokaryotic microorganisms, other mycoplasmas, viruses, rickets and the like can be mentioned.

【0102】また、本発明の前記データ解析方法、装置
および記録媒体の一つまたはそれ以上を用いて、複合微
生物系または共生微生物系における特定菌株の5SrR
NA、16SrRNAもしくは23SrRNAまたはそ
れらの遺伝子DNAのコピー数を定量することにより、
当該系における特定菌株の存在量を測定することができ
る。それは、5SrRNA、16SrRNAもしくは2
3SrRNAの遺伝子DNAのコピー数は菌株よって一
定であるからである。本発明においては、複合微生物系
または共生微生物系のホモジネートを用いて、本発明の
リアルタイム定量的PCRを行い、特定菌株の存在量を
測定することが可能である。この方法も、本発明の技術
的範囲内とする。
Further, using one or more of the data analysis method, apparatus and recording medium of the present invention, 5SrR of a specific strain in a complex microorganism system or a symbiotic microorganism system
By quantifying the copy number of NA, 16S rRNA or 23S rRNA or their gene DNA,
The amount of the specific strain in the system can be measured. It can be 5S rRNA, 16S rRNA or 2
This is because the copy number of the 3S rRNA gene DNA is constant depending on the strain. In the present invention, it is possible to measure the abundance of a specific strain by performing the real-time quantitative PCR of the present invention using a complex microbial or symbiotic microbial homogenate. This method is also within the technical scope of the present invention.

【0103】[0103]

【実施例】次に実施例および比較例を挙げて本発明を更
に具体的に説明する。 実施例1核酸プローブの合成: 標的核酸Aの塩基配列をオリゴデ
オキシリボヌクレオチドからなる(5')tgc cat ccc ctc
aat gg(3')として、本発明の核酸プローブの合成を次の
順序で行った。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Example 1 Synthesis of Nucleic Acid Probe: The base sequence of target nucleic acid A is composed of oligodeoxyribonucleotide (5 ′) tgc cat ccc ctc
The nucleic acid probe of the present invention was synthesized in the following order as aat gg (3 ′).

【0104】核酸プローブのデザイン:標的核酸の塩基
配列が前記の通りであるから核酸プローブの塩基配列は
簡単にオリゴデオキシリボヌクレオチドからなる(5')cc
a ttg agg gga tgg ca(3')と設計できた。また本発明の
核酸プローブを以下のようにデザインした。5’末端の
リン酸にドナー色素BODIPY FL(Molecular Probes社、US
A)を、5’末端から4番目のチミンの塩基環の6位Cの
OH基にアクセプター色素BODIPY 581/591(Molecular
Probes社、D-2228、USA)を標識するものとした(BODIPY
FL-(5')cca (BODIPY 581/591)ttg agg gga tgg ca(3')
なるデザイン:核酸プローブ1)。
Design of Nucleic Acid Probe: Since the base sequence of the target nucleic acid is as described above, the base sequence of the nucleic acid probe can be simply composed of oligodeoxyribonucleotide (5 ′) cc.
Designed as a ttg agg gga tgg ca (3 '). The nucleic acid probe of the present invention was designed as follows. A donor dye BODIPY FL (Molecular Probes, US
A) is attached to the acceptor dye BODIPY 581/591 (Molecular
Probes, D-2228, USA) (BODIPY
FL- (5 ') cca (BODIPY 581/591) ttg agg gga tgg ca (3')
Design: Nucleic acid probe 1).

【0105】5'Amino-Modifier C6キット(Glen Resear
ch社、米国)を用いてチミジル酸のリン酸基をリンカー
−(CH2)6-SHで修飾した。Amino-Modifier C2dTキット
(Glen Research社、米国)を用いてチミジンの塩基環
の6位CのOH基をリンカー-(CH2)7-NH2で修飾した。
これらの修飾チミジル酸およびチミジンを用いて、DN
A合成機(ABI394)(株式会社パーキンエルマージャパ
ンアプライド)を用いて、次の塩基配列を有するオリゴ
ヌクレオチドを合成した。すなわち、HS-(CH2)6-(5')cc
a (H2N-(CH2)7-)ttg agg gga tgg ca(3')の塩基配列を
もつデオキシリボオリゴヌクレオチドで、5’末端のリ
ン酸基が前記リンカー-(CH2)6-SHで、また5’末端から
4番目チミンの塩基環の6位CのOH基がリンカー-(CH
2)7-NH2で修飾されている。なお、DNAの合成はβ−
シアノエチルフォスフォアミダイト(2-cyanoethylphos
phoramidite)法で5’末端TrONで行った。合成し
た後、保護基の脱離は28%アンモニア水で55℃、5
時間で行った。
The 5'Amino-Modifier C6 kit (Glen Resear
ch Inc., a phosphate group thymidylate using USA) linker - modified with (CH 2) 6 -SH. The OH group at position 6 of the base ring of thymidine was modified with a linker-(CH 2 ) 7 -NH 2 using an Amino-Modifier C2dT kit (Glen Research, USA).
Using these modified thymidylates and thymidine, DN
An oligonucleotide having the following base sequence was synthesized using an A synthesizer (ABI394) (Perkin Elmer Japan Applied). That is, HS- (CH 2 ) 6- (5 ′) cc
a (H 2 N- (CH 2 ) 7 -) ttg agg gga tgg ca ' in deoxyribooligonucleotide having the base sequence of, 5 (3)' phosphate group of terminal the linker - (CH 2) 6 -SH And the OH group at the 6-position C of the base ring of the fourth thymine from the 5 'end is a linker-(CH
Are modified with 2) 7 -NH 2. The synthesis of DNA is β-
Cyanoethylphosphamidite (2-cyanoethylphos
phoramidite) method with TrON at the 5 'end. After synthesis, elimination of the protecting groups was carried out at 55 ° C. and 5% with 28% aqueous ammonia.
Went on time.

【0106】合成物の精製:前記で得られた合成オリゴ
ヌクレオチドを乾固し乾固物を得た。それを0.5M NaHCO
3/Na2CO3緩衝液(pH9.0)に溶解した。当該溶解物をNAP
-10カラム(ファルマシア社製)でゲルろ過を行い、未
反応物を除去した。
Purification of synthesized product: The synthetic oligonucleotide obtained above was dried to obtain a dried product. 0.5M NaHCO
3 / Na 2 CO 3 buffer (pH 9.0). NAP the lysate
Gel filtration was performed using a -10 column (manufactured by Pharmacia) to remove unreacted substances.

【0107】アクセプター色素の標識:前記濾過物を乾
固し、150μLの滅菌水に溶解した(オリゴヌクレオチド
A溶液)。1mgのBODIPY 581/591-NHS(Molecular Probes
社、USA)を100μLのDMF(ジメチルホルムアミド)に溶
解し、前記オリゴヌクレオチドA溶液、1M NaHCO3/Na2C
O3バファー150μLを加え、撹拌後、室温で1晩反応させ
た。
Labeling of acceptor dye: The filtrate was dried and dissolved in 150 μL of sterilized water (oligonucleotide
A solution). 1 mg BODIPY 581 / 591-NHS (Molecular Probes
USA, USA) was dissolved in 100 μL of DMF (dimethylformamide), and the oligonucleotide A solution, 1M NaHCO 3 / Na 2 C
150 μL of O 3 buffer was added, and the mixture was stirred and reacted at room temperature overnight.

【0108】合成物の精製:前記反応物をNAP-25(ファ
ルマシア社製)でゲルろ過を行い、未反応物を除去し
た。次いで、2%TFAで保護基を脱離した。SEP-PAC C18
ラムを用いる逆相HPLCを行い、前記オリゴヌクレオチド
のリンカー-(CH2)7-NH2にアクセプター色素BODIPY 581/
591を結合せた目的物を分画した。分画物をNAP-10(フ
ァルマシア社製)でゲル濾過した。
Purification of synthesized product: The reaction product was subjected to gel filtration with NAP-25 (manufactured by Pharmacia) to remove unreacted products. Then, the protecting group was eliminated with 2% TFA. Reverse-phase HPLC using a SEP-PAC C18 column was performed, and the linker-(CH 2 ) 7 -NH 2 of the oligonucleotide was used as an acceptor dye BODIPY 581 /
The target compound to which 591 was bound was fractionated. The fraction was subjected to gel filtration with NAP-10 (Pharmacia).

【0109】ドナー色素の標識:前記ゲル濾過物を乾固
し、150μLの滅菌水に溶解した(オリゴヌクレオチドB
溶液)。1mgのBODIPY FL-Chloride(Molecular Prob
es社、USA)を100μLのDMFに溶解し、前記オリゴヌクレ
オチドB溶液、1M NaHCO3/Na2CO3バファー150μLを加
え、撹拌後、室温で1晩反応させ、5’末端のリンカー
-(CH2)6-SHにドナー色素BODIPY FLを結合させた。
Labeling of Donor Dye: The gel filtrate was dried and dissolved in 150 μL of sterile water (oligonucleotide B).
solution). 1mg BODIPY FL-Chloride (Molecular Prob
es, USA) in 100 μL of DMF, add the above oligonucleotide B solution, 150 μL of 1 M NaHCO 3 / Na 2 CO 3 buffer, stir, react at room temperature overnight, and react with the 5′-end linker.
The donor dye BODIPY FL was bound to-(CH 2 ) 6 -SH.

【0110】合成物の精製:前記反応物をNAP-25(ファ
ルマシア社製)でゲルろ過を行い、未反応物を除去し
た。前記同様の逆相HPLCを行い、5’末端より4番目の
チミン塩基に前記アクセプター色素BODIPY 581/591を結
合させたオリゴヌクレオチドで、かつ5’末端にドナー
色素BODIPY FLを付加した本発明の核酸プローブ、すな
わち、ドナー色素とアクセプター色素で標識された本発
明の核酸プローブ1を得た。なお、本発明の核酸プロー
ブは前記アクセプター色素を結合させたオリゴヌクレオ
チドより遅れて溶出された。
Purification of synthesized product: The reaction product was subjected to gel filtration with NAP-25 (manufactured by Pharmacia) to remove unreacted products. A nucleic acid of the present invention obtained by performing reverse phase HPLC in the same manner as described above, which is an oligonucleotide in which the acceptor dye BODIPY 581/591 is bound to the thymine base at the fourth position from the 5 ′ end, and the donor dye BODIPY FL is added to the 5 ′ end. A probe, that is, the nucleic acid probe 1 of the present invention labeled with a donor dye and an acceptor dye was obtained. The nucleic acid probe of the present invention was eluted later than the oligonucleotide to which the acceptor dye was bound.

【0111】本発明の核酸プローブの定量は、分光光度
計で260nmの値を測定することにより行った。ま
た、当該プローブについて、分光光度計を用いて650
〜220nmの吸光度のスカンニグを行った結果、BODI
PY FL、BODIPY 581/591、DNAの吸収があることを確
認した。さらに、前記同様の逆相HPLCで精製物の純
度検定を行った結果、シングルピークであることを確認
した。
The nucleic acid probe of the present invention was quantified by measuring a value at 260 nm with a spectrophotometer. The probe was measured for 650 using a spectrophotometer.
Scanning at ~ 220nm absorbance resulted in a BODI
It was confirmed that PY FL and BODIPY 581/591 had DNA absorption. Further, the purity of the purified product was determined by reverse phase HPLC as described above, and as a result, it was confirmed that the product was a single peak.

【0112】なお、上記の逆相クロマトグラフィーの条
件は次の通りである: 溶出ソルベントA:0.05N TEAA 5%CH3CN 溶出ソルベントB(グラジエント(gradient)用):0.
05N TEAA 40%CH3CN カラム:SEP-PAK C18;6×250mm 溶出速度:1.0ml/min 温度:40℃ 検出:254nm
The conditions for the above reverse phase chromatography are as follows: Elution solvent A: 0.05N TEAA 5% CH 3 CN Elution solvent B (for gradient): 0.
05N TEAA 40% CH 3 CN column: SEP-PAK C18; 6 × 250 mm Elution rate: 1.0 ml / min Temperature: 40 ° C. Detection: 254 nm

【0113】実施例2アクセプター色素BODIPY 581/591のみ標識したプローブ
((5')cca (BODIPY 581/591)ttg agg gga tgg ca
(3'))(核酸プローブ2)の合成: 5’末端のリン酸基
にドナー色素BODIPY FLで標識する操作を除く以外は核
酸プローブ1と同様な操作で合成した。 実施例3ドナー色素BODIPY FLのみ標識したプローブ((BODIPY
FL)(5')cca ttg agg ggatgg ca(3'))(核酸プローブ
3)の合成: 5’末端のリン酸基にアクセプター色素BO
DIPY 581/591で標識する操作を除く以外は核酸プローブ
1と同様な操作で合成した。
Example 2 Probe Labeled Only with Acceptor Dye BODIPY 581/591
((5 ') cca (BODIPY 581/591) ttg agg gga tgg ca
(3 ′)) Synthesis of (Nucleic Acid Probe 2): Synthesis was performed in the same manner as for nucleic acid probe 1, except that the phosphate group at the 5 ′ end was labeled with donor dye BODIPY FL. Example 3 A probe labeled only with the donor dye BODIPY FL ((BODIPY
FL) (5 ') cca ttg agg ggatgg ca (3')) (Nucleic acid probe
Synthesis of 3): The acceptor dye BO is added to the 5'-terminal phosphate group.
Synthesis was performed in the same manner as in the nucleic acid probe 1 except that the operation of labeling with DIPY 581/591 was excluded.

【0114】実施例4標的核酸の合成: 前記のオリゴヌクレオチドの合成と同
様にして、(5')tgc cat ccc ctc aat gg(3')なる塩基
配列のオリゴヌクレオチドを合成して、本発明の標的核
酸とした。
Example 4 Synthesis of Target Nucleic Acid: An oligonucleotide having the nucleotide sequence of (5 ′) tgc cat ccc ctcaat gg (3 ′) was synthesized in the same manner as in the synthesis of the above oligonucleotide, and The target nucleic acid was used.

【0115】実施例5標的核酸に本発明のプローブをハイブリダイズさせた反
応系の蛍光強度測定: 石英セル(10mm×10mm)(容量4m
L)に500μL緩衝液(120mM NaCl(終濃度30mM)、120mM T
ris-HCl(終濃度30mM;pH=7.2)を添加し、次に1460μLの
滅菌蒸留水を添加し撹拌した。そこに、8.0μLの本発明
の核酸プローブ1または核酸プローブ2(10μM)溶液
を添加して(核酸プローブ終濃度40nM)撹拌した。30℃
に保温して蛍光波長をスキャンした(励起波長:490nm
(8nm幅))、測定蛍光波長:580nm(8nm幅)。つい
で、反応系を60℃に制御した後、10μM濃度の標的核酸
溶液32.0μLを添加し(標的核酸終濃度160nM)、撹拌し
た。そして蛍光波長をスキャンした。ついで、温度を3
0℃に制御して核酸プローブと標的核酸をハイブリダイ
ズさせ、蛍光波長をスキャンした。その結果を表1およ
び2に示した。なお、恒温セルホルダーとして、東京理
科機器(株)製晶析用プログラム低温循環装置PCC-7000
を使用してセルの温度(反応温度)を制御した。また、
蛍光測定はパーキンエルマー社製蛍光光度計LS50Bを使
用した。
Example 5 An antibody obtained by hybridizing a probe of the present invention to a target nucleic acid was prepared.
Fluorescence intensity measurement: quartz cell (10 mm x 10 mm) (capacity 4 m
L) in 500 μL buffer (120 mM NaCl (final concentration 30 mM), 120 mM T
ris-HCl (final concentration 30 mM; pH = 7.2) was added, and then 1460 μL of sterile distilled water was added and stirred. 8.0 μL of the nucleic acid probe 1 or nucleic acid probe 2 (10 μM) solution of the present invention was added thereto, and the mixture was stirred (final concentration of nucleic acid probe: 40 nM). 30 ℃
The fluorescence wavelength was scanned while keeping the temperature (excitation wavelength: 490 nm)
(8 nm width)), measured fluorescence wavelength: 580 nm (8 nm width). Next, after controlling the reaction system to 60 ° C., 32.0 μL of a 10 μM target nucleic acid solution was added (final target nucleic acid concentration: 160 nM), followed by stirring. Then, the fluorescence wavelength was scanned. Then, set the temperature to 3
The nucleic acid probe was hybridized with the target nucleic acid at 0 ° C., and the fluorescence wavelength was scanned. The results are shown in Tables 1 and 2. In addition, as a constant temperature cell holder, a crystallization program low temperature circulator PCC-7000 manufactured by Tokyo Scientific Instruments Co., Ltd.
Was used to control the cell temperature (reaction temperature). Also,
The fluorescence was measured using a fluorimeter LS50B manufactured by PerkinElmer.

【0116】 [0116]

【0117】 [0117]

【0118】表1においてはアクセプター色素BODIPY 5
81/591の蛍光強度を測定したものであり、表2において
はドナー色素の蛍光強度を測定したものである。 表1から次のことが分かる:すなわち、ハイブリダイゼ
ーション前のアクセプター色素の蛍光強度は、核酸プロ
ーブ1+標的核酸の実験系において、核酸プローブ2+
標的核酸の実験系のものに比較して極端に高いことがわ
かる。これは、核酸プローブ1においては、ドナー色素
であるBODIPY FLとアクセプター色素であるBODIPY 581/
591の間でFRET現象がおこり、アクセプター色素が発光
したことによるものである。一方核酸プローブ2では分
子内にドナー色素を有さないために、FRET現象が発生せ
ず、蛍光を発することがなかった。
In Table 1, the acceptor dye BODIPY 5
The fluorescence intensity of 81/591 was measured. In Table 2, the fluorescence intensity of the donor dye was measured. From Table 1, it can be seen that the fluorescence intensity of the acceptor dye prior to hybridization was higher than that of nucleic acid probe 2+
It turns out that it is extremely higher than that of the experimental system of the target nucleic acid. This is because, in the nucleic acid probe 1, the donor dye BODIPY FL and the acceptor dye BODIPY 581 /
This is because the FRET phenomenon occurred between 591 and the acceptor dye emitted light. On the other hand, since the nucleic acid probe 2 has no donor dye in the molecule, no FRET phenomenon occurred and no fluorescence was emitted.

【0119】ハイブリダイゼーション後において、核酸
プローブ1+標的核酸の実験系において、大きく減少し
た。核酸プローブ2+標的核酸の蛍光強度の実験系のも
のは、殆ど変化なかった。これは、核酸プローブ1と標
的核酸がハイブリダイズしたことにより、ドナー色素が
GC水素結合体に接近したために、エネルギーがGC水
素結合体の方に転移したためである。
After hybridization, there was a large decrease in the experimental system of nucleic acid probe 1 + target nucleic acid. In the experimental system of the fluorescence intensity of the nucleic acid probe 2 + the target nucleic acid, there was almost no change. This is because the energy was transferred to the GC hydrogen bond because the donor dye approached the GC hydrogen bond due to the hybridization between the nucleic acid probe 1 and the target nucleic acid.

【0120】表2からは次のことが分かる:ハイブリダ
イゼーション前のドナー色素の蛍光強度は、核酸プロー
ブ1+標的核酸の実験系において、核酸プローブ2+標
的核酸の実験系のものに比較して極端に高いことがわか
る。これは、核酸プローブ1においては、ドナー色素で
あるBODIPY FLとアクセプター色素であるBODIPY 581/59
1の間でFRET現象がおこり、ドナー色素のエネルギーが
アクセプター色素の方へ転移したことによるものであ
る。一方核酸プローブ3では分子内にアクセプター色素
を有さないために、FRET現象が発生せず、蛍光を発した
ことによる。
Table 2 shows that the fluorescence intensity of the donor dye before hybridization was extremely higher in the experimental system of nucleic acid probe 1 + target nucleic acid than in the experimental system of nucleic acid probe 2 + target nucleic acid. It turns out that it is high. This is because in the nucleic acid probe 1, the donor dye BODIPY FL and the acceptor dye BODIPY 581/59
This is due to the fact that the FRET phenomenon occurred between 1 and the energy of the donor dye was transferred to the acceptor dye. On the other hand, since the nucleic acid probe 3 does not have an acceptor dye in the molecule, the FRET phenomenon does not occur and fluorescence is emitted.

【0121】ハイブリダイゼーション後において、核酸
プローブ1+標的核酸の実験系において、僅かに減少し
たのみである。これは、標的核酸にハイブリダイズした
ことにより、ドナー色素がGC水素結合体に接近したた
めに、そのエネルギーがアクセプター色素からGC水素
結合体の方に転移したためである。一方、核酸プローブ
3+標的核酸の蛍光強度の実験系のものは、著しく減少
した。これは、標的核酸にハイブリダイズしたことによ
り、ドナー色素がGC水素結合体に接近したために、発
光に費やしていたエネルギーがGC水素結合体の方に転
移したためである。表1および2から分かるように、本
発明の核酸プローブは、標的核酸にハイブリダイズする
とドナー色素およびアクセプター色素の蛍光強度が共に
減少するように設計されたものである。
After hybridization, in the experimental system of nucleic acid probe 1 + target nucleic acid, there was only a slight decrease. This is because the energy was transferred from the acceptor dye to the GC hydrogen bond because the donor dye approached the GC hydrogen bond by hybridization to the target nucleic acid. On the other hand, in the case of the experimental system in which the fluorescence intensity of the nucleic acid probe 3 + the target nucleic acid was significantly reduced. This is because the energy used for light emission was transferred to the GC hydrogen bond because the donor dye approached the GC hydrogen bond by hybridization to the target nucleic acid. As can be seen from Tables 1 and 2, the nucleic acid probe of the present invention is designed such that when hybridized to a target nucleic acid, the fluorescence intensity of both the donor dye and the acceptor dye decreases.

【0122】実施例6 実施例1、2、3および4と同様にして、標的核酸B:
(5')aacgatgcca tggatttgg(3')なる塩基配列のオリゴデ
オキシリボヌクレオチドを合成した。また、前記実施例
と同様にして、アクセプター色素としてX−ローダミン
を、ドナー色素としてBODIPY FLを標識し、前記標的核
酸Bにハイブリダイズする本発明の核酸プローブ4を作
製した。核酸プローブ4は下記の構造を有した:BODIPY
FL-(5')ccaaat(X-Rhodamine)ccat ggcatca tt(3')。
Example 6 In the same manner as in Examples 1, 2, 3 and 4, the target nucleic acid B:
An oligodeoxyribonucleotide having a base sequence of (5 ′) aacgatgcca tggatttgg (3 ′) was synthesized. In the same manner as in the above example, X-rhodamine was labeled as an acceptor dye, and BODIPY FL was labeled as a donor dye, to prepare a nucleic acid probe 4 of the present invention which hybridizes to the target nucleic acid B. Nucleic acid probe 4 had the following structure: BODIPY
FL- (5 ') ccaaat (X-Rhodamine) ccat ggcatca tt (3').

【0123】標的核酸AおよびBが存在する測定系にに
本発明の核酸プローブ1および4を添加し標的核酸Aと
核酸プローブ1を、および標的核酸Bと核酸プローブ4
をハイブリダイズさせた反応系の蛍光強度測定:石英セ
ル(10mm×10mm)(容量4mL)に500μL緩衝液
(120mM NaCl(終濃度30mM)、120mM Tris-H
Cl(終濃度30mM;pH=7.2)を添加し、次に146
0μLの滅菌蒸留水を添加し撹拌した。そこに、8.0
μLの本発明の核酸プローブ1および核酸プローブ4
(10μM)溶液を添加して(核酸プローブ終濃度40n
M)撹拌した。45℃に保温して蛍光強度を測定した。
(プローブ1:蛍光測定波長、580nm(5nm幅);
プローブ4:測定波長、610nm(5nm幅); 励起波
長(共通):490nm(8nm幅))。ついで、表3に示
した各濃度について標的核酸AおよびBの各溶液32.
0μLを添加し、撹拌した。そして蛍光強度を測定し
た。その結果を表3に示した。なお、恒温セルホルダ
ー、蛍光測定装置等は前記実施例と同様なものを使用
し、方法も前記実施例と同様に行った。
In a measurement system in which target nucleic acids A and B are present,
The nucleic acid probes 1 and 4 of the present invention were added to
Nucleic acid probe 1 and target nucleic acid B and nucleic acid probe 4
Of fluorescence intensity of the reaction system in which was hybridized: 500 μL buffer (120 mM NaCl (final concentration: 30 mM), 120 mM Tris-H) in a quartz cell (10 mm × 10 mm) (capacity: 4 mL).
Cl (final concentration 30 mM; pH = 7.2) was added and then 146
0 μL of sterile distilled water was added and stirred. There, 8.0
μL of nucleic acid probe 1 and nucleic acid probe 4 of the present invention
(10 µM) solution (final concentration of nucleic acid probe 40n)
M) Stirred. The fluorescence intensity was measured while keeping the temperature at 45 ° C.
(Probe 1: fluorescence measurement wavelength, 580 nm (5 nm width);
Probe 4: measurement wavelength, 610 nm (5 nm width); excitation wavelength (common): 490 nm (8 nm width)). Then, for each concentration shown in Table 3, each solution of target nucleic acids A and B
0 μL was added and stirred. Then, the fluorescence intensity was measured. Table 3 shows the results. In addition, the same thermostat cell holder, fluorescence measuring device, and the like were used as in the above-described embodiment, and the method was performed in the same manner as in the above-described embodiment.

【0124】 [0124]

【0125】表3から分かるように、580nmおよび6
10nmにおける蛍光強度は、ハイブリダイゼーション後
は添加した標的核酸濃度に応じて減少している。励起光
490nmの場合、580nmの蛍光強度は本発明のプロ
ーブ1のものであり、610nmのものは本発明のプロー
ブ4のものである。このように、測定系に複数の標的核
酸が存在していても、本発明の核酸プローブとそれを用
いた核酸測定方法を用いることにより、複数の標的核酸
を同時にかつ簡便に測定できることが分かる。
As can be seen from Table 3, 580 nm and 6
The fluorescence intensity at 10 nm decreases after hybridization according to the concentration of the added target nucleic acid. In the case of the excitation light of 490 nm, the fluorescence intensity of 580 nm is that of the probe 1 of the present invention, and that of 610 nm is that of the probe 4 of the present invention. Thus, even if a plurality of target nucleic acids are present in the measurement system, it can be understood that a plurality of target nucleic acids can be simultaneously and simply measured by using the nucleic acid probe of the present invention and the nucleic acid measurement method using the same.

【0126】[0126]

【発明の効果】前記のように本発明の核酸プローブは構
成されているので、標的核酸にハイブリダイズすると、
蛍光強度がハイブリダイゼーション前後で、ドナー色素
およびアクセプター色素の蛍光強度が共に顕著に減少す
るので、標的核酸を微量でしかも、正確かつ簡便、短時
間に測定できる。また、ドナー色素は、エネルギーがG
C水素結合体の方に転移できるものであるので、その種
類が限定されるが、アクセプター色素はそのような性質
がなくともよいので、エネルギー転移を受ける性質を有
していれば、種々の色素が利用できる。ということは、
本発明において一つのドナー色素(一つの励起波長)で
種々の蛍光色を発する(蛍光波長の異なる)核酸プロー
ブを製作できることになる。このことは、多種類の核酸
を測定する核酸測定装置において、励起用レーザー一種
類を備えておればよいので、励起するための光学系を単
純にする。すなわち核酸測定装置の設計・製作も容易に
なる。また、励起用レーザーが一波長しかない単純な核
酸測定装置でも多種類の核酸プローブを使用できるの
で、多種類の標的核酸を同時に測定できる。
As described above, the nucleic acid probe of the present invention is constituted, and when hybridized to a target nucleic acid,
Since the fluorescence intensity of the donor dye and the acceptor dye both decrease significantly before and after hybridization, the target nucleic acid can be measured in a very small amount, accurately, simply, and in a short time. The donor dye has an energy of G
Since it can be transferred to a C hydrogen bond, its type is limited. However, since the acceptor dye does not need to have such properties, various dyes may be used as long as they have the property of undergoing energy transfer. Is available. That means
In the present invention, nucleic acid probes that emit various fluorescent colors (different fluorescent wavelengths) with one donor dye (one excitation wavelength) can be manufactured. This simplifies the optical system for excitation, since a nucleic acid measuring apparatus for measuring various types of nucleic acids only needs to be provided with one type of excitation laser. That is, the design and manufacture of the nucleic acid measuring device are also facilitated. In addition, since various types of nucleic acid probes can be used even with a simple nucleic acid measuring device having only one wavelength of excitation laser, it is possible to simultaneously measure many types of target nucleic acids.

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/566 G01N 33/58 A 33/58 C12N 15/00 ZNAA (72)発明者 金川 貴博 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所 つくばセンター内 (72)発明者 鎌形 洋一 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所 つくばセンター内 (72)発明者 鳥村 政基 茨城県つくば市東1−1−1 独立行政法 人産業技術総合研究所 つくばセンター内 (72)発明者 蔵田 信也 東京都千代田区東神田1−9−8 環境エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 山田 一隆 東京都千代田区東神田1−9−8 環境エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 横幕 豊一 東京都千代田区東神田1−9−8 環境エ ンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 2G043 AA01 BA16 CA03 DA02 EA01 FA03 FA06 GA07 GB07 GB21 KA02 KA05 KA09 LA01 NA01 2G045 CB01 CB17 CB21 DA12 DA13 DA14 FA29 FB02 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 CA09 HA14 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR56 QS34 QS36 QX02──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/566 G01N 33/58 A 33/58 C12N 15/00 ZNAA (72) Inventor Takahiro Kanakawa Tsukuba, Ibaraki 1-1-1-1, Higashi-shi, Independent Administrative Law, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Tsukuba Center (72) Inventor Yoichi Kamagata 1-1-1, Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki, Japan Independent Administrative Law, Tsukuba Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Invention Person Masaki Torimura 1-1-1 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Independent Administrative Law, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Tsukuba Center (72) Inventor Shinya Kurata Inside 1-9-8 Higashikanda, Chiyoda-ku, Tokyo Environmental Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Kazutaka Yamada 1-9-8 Higashi Kanda, Chiyoda-ku, Tokyo Environmental Engineering Co., Ltd. 72) Inventor Toyoichi Yokomaku F-term (reference) 2G043 AA01 BA16 CA03 DA02 EA01 FA03 FA06 GA07 GB07 GB21 KA02 KA05 KA09 LA01 NA01 2G045 CB01 CB17 1-9-8 Higashikanda, Chiyoda-ku, Tokyo CB21 DA12 DA13 DA14 FA29 FB02 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 CA09 HA14 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR56 QS34 QS36 QX02

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 FRET現象を引き起こす蛍光色素ペアーす
なわちドナー色素になり得る蛍光色素(ドナー色素)と
アクセプター色素になり得る蛍光色素(アクセプター色
素)のペアーを少なくとも一ペアーを形成するように複
数の蛍光色素で標識された一本鎖の核酸プローブにおい
て、当該プローブが標的核酸にハイブリダイズしたとき
に、アクセプター色素の蛍光強度が減少するように塩基
配列が設計され、かつ前記色素が標識されていることを
特徴とする核酸測定用の新規核酸プローブ。
1. A plurality of fluorescent dyes which form at least one pair of a fluorescent dye pair causing a FRET phenomenon, ie, a fluorescent dye (donor dye) which can be a donor dye and a fluorescent dye (acceptor dye) which can be an acceptor dye. In a single-stranded nucleic acid probe labeled with a dye, when the probe hybridizes to a target nucleic acid, the base sequence is designed so that the fluorescence intensity of the acceptor dye is reduced, and the dye is labeled. A novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement, characterized in that:
【請求項2】 ドナー色素およびアクセプター色素の蛍
光強度が共に減少する請求項1に記載の核酸測定用の新
規核酸プローブ。
2. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 1, wherein the fluorescence intensity of both the donor dye and the acceptor dye decreases.
【請求項3】 ドナー色素となり得る蛍光色素がBODIPY
FL、BODIPY 493/503、5-FAM、Tetramethylrhodamine、
または6-TAMRAである請求項1または2に記載の核酸測
定用の新規核酸プローブ。
3. A fluorescent dye which can be a donor dye is BODIPY.
FL, BODIPY 493/503, 5-FAM, Tetramethylrhodamine,
3. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 1, which is 6-TAMRA.
【請求項4】 ドナー色素とアクセプター色素の一対の
色素ペアーを有する請求項1〜3のいずれか一項に記載
の核酸測定用の新規核酸プローブ。
4. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 1, which has a pair of a dye pair of a donor dye and an acceptor dye.
【請求項5】 核酸プローブが、その末端部においてド
ナー色素で標識されており、当該核酸プローブが当該末
端部において標的核酸にハイブリダイズしたとき、当該
プローブにハイブリダイズした標的核酸の末端塩基から
1ないし3塩基離れて、標的核酸の塩基配列にG(グア
ニン)が少なくとも1塩基存在するように、当該プロー
ブの塩基配列が設計されている請求項1〜4のいずれか
一項に記載の核酸測定用の新規核酸プローブ。
5. The nucleic acid probe is labeled at its terminal with a donor dye, and when the nucleic acid probe hybridizes to the target nucleic acid at the terminal, one nucleotide from the terminal base of the target nucleic acid hybridized to the probe. The nucleic acid measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the base sequence of the probe is designed such that at least one base G (guanine) is present in the base sequence of the target nucleic acid at a distance of 3 to 3 bases. New nucleic acid probe for
【請求項6】 核酸プローブが、標的核酸にハイブリダ
イゼーションしたとき、ドナー色素標識部においてプロ
ーブ−核酸ハイブリッドの複数塩基対が少なくとも一つ
のG(グアニン)とC(シトシン)のペアーを形成する
ように、当該プローブの塩基配列が設計されている請求
項1〜5のいずれか一項に記載の核酸測定用の新規核酸
プローブ。
6. When a nucleic acid probe is hybridized to a target nucleic acid, a plurality of base pairs of the probe-nucleic acid hybrid form at least one G (guanine) and C (cytosine) pair in the donor dye-labeled portion. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to any one of claims 1 to 5, wherein a base sequence of the probe is designed.
【請求項7】 ドナー色素が核酸プローブの5’末端部
(5’末端を含む。)を標識している請求項1〜6のい
ずれか一項に記載の核酸測定用の新規核酸プローブ。
7. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to any one of claims 1 to 6, wherein the donor dye labels the 5 ′ end (including the 5 ′ end) of the nucleic acid probe.
【請求項8】 ドナー色素が核酸プローブの3’末端部
(3’末端を含む。)を標識している請求項1〜7のい
ずれか一項に記載の核酸測定用の新規核酸プローブ。
8. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 1, wherein the donor dye labels the 3 ′ end (including the 3 ′ end) of the nucleic acid probe.
【請求項9】 核酸プローブの5’末端塩基がGまたは
Cで、かつ5’末端がドナー色素で標識されている請求
項7に記載の核酸測定用の新規核酸プローブ。
9. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 7, wherein the 5 ′ terminal base of the nucleic acid probe is G or C and the 5 ′ terminal is labeled with a donor dye.
【請求項10】 核酸プローブの3’末端塩基がGまた
はCで、かつ3’末端がドナー色素で標識されている請
求項8に記載の核酸測定用の新規核酸プローブ。
10. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to claim 8, wherein the 3 ′ terminal base of the nucleic acid probe is G or C and the 3 ′ terminal is labeled with a donor dye.
【請求項11】 少なくとも一種以上の標的核酸が存在
する測定系に、請求項1〜10の少なくともいずれか一
項に記載の核酸測定用の新規核酸プローブであって、当
該標的核酸にハイブリダイズする核酸測定用の新規核酸
プローブで、かつ標的核酸の種の数と少なくとも同数の
種の数でかつ発光蛍光色の異なる核酸測定用の新規核酸
プローブを存在させ、核酸測定用の新規核酸プローブと
標的核酸をハイブリダイズさせて、核酸測定用の新規核
酸プローブの種の数と少なくとも同数の種の数の波長
で、ハイブリダイゼーション前後における測定波長の蛍
光強度の減少量を測定することを特徴とする新規核酸測
定方法。
11. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to at least one of claims 1 to 10, which hybridizes to the target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present. A novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement, and a novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement having at least the same number of species as the target nucleic acid and having a different fluorescence color from the present nucleic acid. A novel method characterized in that a nucleic acid is hybridized and the amount of decrease in fluorescence intensity at the measurement wavelength before and after hybridization is measured at least as many wavelengths as the number of species of the novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement. Nucleic acid measurement method.
【請求項12】 少なくとも一種以上の標的核酸が存在
する測定系における標的核酸の濃度を測定するキットに
おいて、請求項1〜10の少なくともいずれか一項に記
載の核酸プローブを含有または付帯することを特徴とす
る核酸測定用キット。
12. A kit for measuring the concentration of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present, wherein the kit contains or accompanies the nucleic acid probe according to at least one of claims 1 to 10. Characteristic kit for nucleic acid measurement.
【請求項13】 少なくとも一種以上の標的核酸が存在
する測定系における標的核酸の多型(polymorphism)ま
たは/および変異(mutation)を解析もしくは測定する
方法において、請求項1〜10の少なくともいずれか一
項に記載の核酸測定用の新規核酸プローブであって、標
的核酸の種の数と少なくとも同数の種の数で、かつ発光
蛍光色の異なる核酸測定用の新規核酸プローブを測定系
に存在させ、標的核酸と核酸測定用の新規核酸プローブ
をハイブリダイズさせて、核酸測定用の新規核酸プロー
ブの種の数と少なくとも同数の種の数の波長で、ハイブ
リダイゼーション前後における測定波長の蛍光強度の減
少量を測定することを特徴とする標的核酸の多型または
/および変異を解析もしくは測定する方法。
13. A method for analyzing or measuring polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present, wherein at least one of the claims 1 to 10 is used. The novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to the section, the number of species at least as many as the number of species of the target nucleic acid, and the presence of a novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement of different fluorescent emission color in the measurement system, The target nucleic acid is hybridized with the novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement, and the amount of decrease in the fluorescence intensity at the measurement wavelength before and after hybridization is at least as many as the number of species of the novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement. A method for analyzing or measuring a polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid, wherein the method comprises:
【請求項14】 少なくとも一種以上の標的核酸が存在
する測定系の標的核酸の多型または/および変異を解析
もしくは測定する測定キットにおいて、請求項1〜10
の少なくともいずれか一項に記載の核酸測定用の新規核
酸プローブを含有または付帯することを特徴とする標的
核酸の多型または/および変異を解析もしくは測定する
ための測定キット。
14. A measurement kit for analyzing or measuring a polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid in a measurement system in which at least one or more target nucleic acids are present.
A measurement kit for analyzing or measuring a polymorphism and / or mutation of a target nucleic acid, comprising or accompanying the novel nucleic acid probe for nucleic acid measurement according to at least one of the above.
【請求項15】 請求項11または13に記載の核酸測
定方法において、標的核酸が、純粋分離して得た微生物
由来、または動物由来であることを特徴とする核酸測定
方法。
15. The nucleic acid measuring method according to claim 11, wherein the target nucleic acid is derived from a microorganism or animal obtained by pure isolation.
【請求項16】 標的核酸が、複合微生物系、または共
生微生物系の細胞内もしくは細胞のホモジネートに含ま
れる核酸である請求項11または13に記載の核酸測定
方法。
16. The nucleic acid measuring method according to claim 11, wherein the target nucleic acid is a nucleic acid contained in a cell of a complex microorganism system or a symbiotic microorganism system or in a homogenate of the cell.
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