JP2002505888A - 唾液分析による新生物の検出 - Google Patents

唾液分析による新生物の検出

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JP2002505888A JP2000535774A JP2000535774A JP2002505888A JP 2002505888 A JP2002505888 A JP 2002505888A JP 2000535774 A JP2000535774 A JP 2000535774A JP 2000535774 A JP2000535774 A JP 2000535774A JP 2002505888 A JP2002505888 A JP 2002505888A
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シドランスキー,デイヴィッド
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ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー スクール オブ メディシン
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Abstract

(57)【要約】 唾液検体中の標的変異核酸の分析を利用した、癌等の細胞増殖性障害の検出方法を開示する。標的変異核酸の存在は、肺又は頭部及び頸部の新生物障害の存在を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の背景 1.発明の分野 本発明は一般的には標的核酸配列の検出に関し、具体的には被験体からの唾液
検体における標的突然変異核酸配列の分析による被験体の前新生物または癌の早
期検出に関する。
【0002】2.関連技術 ヒトの癌の誘発における原因として重要な肉体的徴候は体細胞突然変異の増加
である。これらの体細胞突然変異は、以前には正常であった細胞のゲノム内に蓄
積し、その後、そのうちのいくらかは悪性増殖に関連した表現型を示す。そのよ
うな腫瘍形成性突然変異は、DNA構造において多くの異なる型の変化を含む。そ のような変化としては、欠失、転座、および単一のヌクレオチドの変化が挙げら
れる。後者は、点突然変異としても知られており、しばしば発癌に関与し、種々
の変異原性化学物質がそのような突然変異を誘発する。さらに、そのような突然
変異は、DNA複製における誤りの結果として自然に起こることもある。
【0003】 組換えDNA技術の進歩により、増殖、発生、分化を制御する正常細胞遺伝子(癌
原遺伝子および腫瘍抑制遺伝子)が発見されてきた。特定の状況下においては、 これらの遺伝子の調節が変化し、正常細胞が新生物的な増殖の特徴を呈する原因
となる。現在までに、40を超える癌原遺伝子および抑制遺伝子が知られており、
その機能的特徴によって様々なカテゴリーに分けられている。これらのものとし
ては、(1)増殖因子および増殖因子受容体、(2)細胞質と核との間などの細胞内シ
グナル伝達経路のメッセンジャー、(3)遺伝子発現およびDNA複製に影響する調節
タンパク質、などが挙げられる。
【0004】 点突然変異は、多くのヒト腫瘍の原因に直接的に関与してきた。いくつかの腫
瘍は、ras遺伝子ファミリーの癌遺伝子を担持しており、それらは、これらの遺 伝子の限られた数の部位のうちの1つにおける点突然変異の存在により、それら
の正常細胞の等価物である癌原遺伝子とは異なる。同様に、p53などの腫瘍抑制 遺伝子の重要な領域における点突然変異が、しばしば腫瘍細胞において検出され
る。これらの突然変異は、腫瘍細胞ゲノムにおいて質的な変化を示し、これらの
細胞と正常細胞とを区別することができ、研究下での腫瘍の遺伝的起源の診断の
ための基礎となる。活性な癌遺伝子を生み出した突然変異の同定は、腫瘍の発生
の重要な診断的および予後的糸口を提供することができる。例えば、いくつかの
突然変異がras癌遺伝子の12番目のコドンを変化させることがわかってきており 、それは正常に存在するグリシンが多くの別のアミノ酸残基のいずれかに置換さ
れる原因となる。そのようなアミノ酸置換は、強力なトランスフォーミング対立
遺伝子を生み出す。従って、特定のヌクレオチド置換の存在は、腫瘍細胞の振る
舞い(例えば、その増殖速度、侵入性など)の有力な決定因子であり得る。結果と
して、癌遺伝子突然変異のためのDNAプローブは、臨床腫瘍学における診断薬と して有望である。
【0005】 種々の新生物の型の中で、肺において見出されるものの多くは、癌遺伝子の突
然変異に関連している。肺癌は西欧諸国における癌に関連する死因の筆頭である
。肺癌を有する患者の予後は、臨床診断の時点での腫瘍のステージに主に依存す
る。現在、全ての肺腫瘍のうちの25〜40%のみが初期の評価時点で切除可能であ
ると考えられている。ステージIの腫瘍を有すると早期に診断された患者の外科 的切除後の生存率は、40〜70%である。年3回の唾液細胞診断および年1回の胸
部X線診断による肺癌のスクリーニングにおける試みは肺癌の早期検出にとって は不十分であることが証明された。あるいは、腫瘍は癌遺伝子の点突然変異など
の一連の明確な遺伝的変化を通して進行するという知見は、肺の新生物をより正
確に検出できるさらなる非侵襲的な試験を開発する努力を奨励してきた。例えば
、米国特許第5,561,041号および米国特許第5,726,223号は、喀痰サンプルの分析
による肺の新生物の検出を記載している。これらの特許は、その全体が参照とし
て本明細書に組み入れられるものとする。
【0006】 他の深刻な癌は、頭部および頸部の癌である。頭部および頸部の癌は、依然と
して恐ろしく、しばしば致命的な疾患である。大きな腫瘍容積および腫瘍の拡大
は、局所的な再発の前兆であり、克服し難い。手術の許容範囲の周りにある目に
見えない新生物細胞の検出は、局所的な再発の有力な前兆であり、総体的な生存
率を有意に減少させる。
【0007】 DNAは、中程度および高度の繰り返しDNA配列が点在したユニークな配列を含む
。ミニサテライト(または可変回数直列型繰り返し配列(variable number tandem
repeat))DNA配列およびマイクロサテライト(または可変単純繰り返し配列(vari
able simple sequence repeat))DNA配列などの繰り返し配列エレメントにおける
変異は、染色体同定、1次遺伝子マッピング、および連鎖解析に有用であった。
マイクロサテライトDNA配列は、特に一般的であり、高度な多型クラスのヒトゲ ノムの遺伝的エレメントである。繰り返し配列の変異を使用する利点の1つは、
ユニークな遺伝子配列の変異と比較して遺伝子集団に存在する対立遺伝子数がよ
り多いことである。別の利点は、多くのDNAサンプルの迅速で安価な分析のため にポリメラーゼ連鎖反応を用いて配列の長さの変異を容易に検出できることであ
る。
【0008】 腫瘍は、一連の遺伝子突然変異を通して進行する。これらの遺伝子突然変異を
、癌の検出のための特異的マーカーとして使用することができる。癌の存在を検
出するのに使用できる1組の遺伝子突然変異は、染色体の欠損である。ヒトなど
の2倍体生物は、染色体セットの各メンバーにつき1対の染色体を有する。腫瘍
細胞は、その特徴として染色体を欠損しており、染色体セットの各メンバーにつ
き1対の染色体というよりむしろ単一の染色体になっている。染色体の欠失およ
び付加は、新生物の進行の不可欠な部分であり、ほとんどの種の癌において説明
されてきた。1つの遺伝子座につき2つの対立遺伝子を有する1対の染色体は、
その座に関してヘテロ接合性であり、従って、そのヘテロ接合性は1対の染色体
を有する細胞に相関する。長年、これらの染色体の欠損または増幅は、ヘテロ接
合性の消失を通して検出された。
【0009】 癌の存在を検出するために使用される遺伝子突然変異の別のものは、遺伝子の
不安定性である。遺伝子組換えは、DNAが相同である(DNAが高度の配列類似性を 有する)染色体領域で最も頻繁に起こる傾向がある。DNA配列が繰り返している場
合、そのDNAの相同性はより大きくなる。DNAの相同は、他の染色体対上の同じ遺
伝子座だけでなく、同じ染色体上の他の遺伝子座または同じ遺伝子座でも起こる
。正常(非腫瘍)細胞は、この遺伝子組換えを抑制する傾向がある。しかし、腫瘍
細胞が受ける遺伝子組換えは増加するという特徴がある。DNA配列が繰り返して いる場合、遺伝子組換えは、ある遺伝子座での繰り返しDNA配列の欠損または繰 り返しDNA配列の獲得をもたらす可能性がある。
【0010】 マイクロサテライトDNAの不安定性は、ヒトの癌において説明されてきた。マ イクロサテライトDNAの不安定性は、遺伝性の非ポリープ性結腸癌の患者由来の 腫瘍の重要な特徴である(Peltomakiら、Science, 260:810(1993); Aaltonenら、
Science, 260:812(1993); Thibodeauら、Science, 260:816(1993))。繰り返しエ
レメントの伸長または欠失によるマイクロサテライトDNAの不安定性もまた、結 腸、子宮内膜、乳房、胃、膵臓、および膀胱の新生物組織において報告されてき
た(Risingerら、Cancer Res., 53:5100(1993); Hadら、Cancer Res., 53:5087 (
1993);Peltomakiら、Cancer Res., 53:5853(1993);Gonzalez-Zuluetaら、Canc
er Res., 53:5620(1993))。
【0011】 前新生物または癌の早期検出は、そのような疾患を治療する確率を増大させる
のに重要である。非侵襲的で単純なスクリーニング試験は、早期診断または予後
スクリーニングを実施するためのツールを医療関係者に提供するであろう。
【0012】発明の概要 本発明は、肺の新生物または頭部および頸部の癌に関連する突然変異ヌクレオ
チド配列を有する核酸が、肺の新生物または頭部および頸部の癌を有するかまた
は有する危険のある患者由来の唾液検体において検出可能なレベルで存在すると
いう予期せぬ知見から生まれた。
【0013】 この発見の結果として、本発明は、肺の新生物または頭部および頸部の新生物
に関連する突然変異ヌクレオチド配列の非侵襲的、迅速、および正確な検出方法
を提供することにより、組織生検などの技術に著しい進歩をもたらす。本発明の
DNA増幅に基づく手法により、大過剰(10,000個を超える)の正常細胞の中で突然 変異遺伝子を担持する1個の細胞を同定することが可能になる。この知見に基づ
き、他の病態に関連する種々の他の標的核酸を検出することが今や可能になった
。本発明により提供される方法を用いて、ハイリスク集団をスクリーニングして
新生物または癌を検出したり、化学的予防または化学療法を受けているハイリス
クの患者をモニターすることができる。
【0014】 第1の実施形態において、本発明は、被験体における頭部および頸部または肺
の新生物疾患を検出する方法を提供する。該方法は、被験体からの唾液検体由来
の核酸サンプルを提供すること、および標的突然変異核酸配列の存在を検出する
ことを含む。唾液中の標的核酸配列の存在は、頭部および頸部または肺の新生物
疾患を示す。好ましくは、該被験体はヒトである。
【0015】発明の説明 本発明は、唾液中に存在する突然変異ヌクレオチド配列を有する核酸を分析す
ることにより、被験体における前新生物もしくは新生物疾患または癌を検出する
方法に関し、ここで、突然変異した、または変化した核酸配列の存在は、肺また
は頭部および頸部の新生物または前新生物に関連する。
【0016】 その最も広い意味において、本発明は、診断的または治療的に妥当な任意の標
的核酸配列について任意の器官の任意の新生物疾患の検出を可能にする。ここで
、該標的核酸配列は唾液中に存在する。従って、該標的ヌクレオチド配列は、例
えば、突然変異ヌクレオチド、制限断片長多型(RFLP)、ヌクレオチド欠失、ヌク
レオチド置換、または任意の他の目的の哺乳動物の核酸配列であってよい。
【0017】 さらに、本質的には、唾液検体において任意の型の対立遺伝子不均衡を検出す
ることができる。用語「対立遺伝子不均衡」とは、腫瘍細胞に特徴的な染色体の
欠損または獲得を指す。ヒトなどの2倍体生物は、染色体セットの各メンバーに
つき1対の染色体を有する。腫瘍細胞は染色体を欠損していることを特徴とし、
しばしば1つの染色体セットの各メンバーにつき1対の染色体というよりむしろ
単一の染色体になる。腫瘍細胞はまた、時には染色体を獲得し、染色体セットの
各メンバーにつき1対の染色体というよりむしろ2つ以上の染色体になる。
【0018】 染色体上の遺伝子座が各染色体上に異なるDNA配列を有する場合、2倍体生物 はその遺伝子座に2つの対立遺伝子を有することになる。1つの遺伝子座につき
2つの対立遺伝子を有する1対の染色体はヘテロ接合性である。被験体の遺伝子
座がヘテロ接合性であるか否かについては、被験体の正常(非腫瘍)細胞由来のDN
Aサンプルを分析することにより容易に決定することができる。マイクロサテラ イトDNAは多型性であるので、マイクロサテライトDNAを含有する遺伝子座は、ヘ
テロ接合性であることが多い。腫瘍細胞が染色体を欠損するかまたは獲得する場
合、結果として該細胞は対立遺伝子の1つのさらなるコピーを欠損するかまたは
獲得することになり、それにより対立遺伝子不均衡または「ヘテロ接合性の消失
」(LOH)が引き起こされる。LOHの検出方法は、同時係属中の米国特許出願第08/9
68,733号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み入れられるも
のとする。
【0019】 本発明の方法において、標的核酸における突然変異を同定することができ、種
々の癌をスクリーニングするのに用いることができる。「突然変異」とは、ある
生物の遺伝物質に質的または構造的な変化が起こる過程である。突然変異は、表
現型を変化させるような遺伝物質の恒久的変化である。突然変異は、単一の遺伝
子のヌクレオチド配列の修飾、遺伝子または全染色体の塊を含んでいてもよい。
単一の遺伝子における変化は、DNA配列内の単一のヌクレオチド塩基の欠失、付 加、または置換を含む点突然変異の結果であってもよく、または多数のヌクレオ
チドの挿入もしくは欠失を含む変化の結果であってもよい。全染色体の修飾は、
染色体異常に関与する数的または構造的変化またはその双方を含む。数的な染色
体突然変異は、「倍数性」と呼ばれる複数の完全な核型を含んでもよく、または
「異数性」と呼ばれる正常な染色体数からの逸脱を含んでもよい。突然変異は、
DNA複製の正確性における誤り、またはゲノム内の転位性遺伝因子の移動などの 事象の結果として自然に起こり得る。それらは化学的または物理的変異原に曝露
した後にも誘発される。そのような突然変異誘発剤としては、イオン化放射線、
紫外線、およびアルキル化剤、多環芳香族炭水化物などの様々な範囲の化合物が
あり、その全てが核酸と直接的にも間接的にも(一般的には何らかの代謝性生体 内変換の後に)相互作用することができる。そのような環境作用物質により誘発 されたDNA損傷は、影響を受けたDNAが複製されるかまたは修復されるときに塩基
配列の修飾を誘導し、従って、突然変異を誘発する。
【0020】 ヒトの癌の誘発における原因として重要な肉体的徴候は体細胞突然変異の増加
である。これらの体細胞突然変異は、以前には正常であった細胞のゲノム内に蓄
積し、その後、そのうちのいくらかは悪性増殖に関連した表現型を示す。そのよ
うな腫瘍形成性突然変異は、DNA構造において多くの異なる型の変化を含む。そ のような変化としては、欠失、転座、および単一のヌクレオチドの変化が挙げら
れる。後者は、点突然変異としても知られており、しばしば発癌に関与し、種々
の変異原性化学物質がそのような突然変異を誘発する。さらに、そのような突然
変異は、DNA複製における誤りの結果として自然に起こることもある。本明細書 で用いる用語「突然変異または突然変異した」は、標的新生物のヌクレオチド配
列に対して適用され、限定されるものではないが突然変異、制限断片長多型、核
酸の欠失、または核酸の置換などを含むと理解されるべきである。点突然変異は
、例えば、G残基がT残基に変化するといったDNA鎖の単一の塩基の変化からなる 。そのような突然変異は、コドンの同一性を変化させ、それによりミスセンス変
異またはナンセンス変異を生み出す。トランジション変異は、DNA中の1個のプ リンの別のプリンによる置換、または1個のピリミジンの別のピリミジンによる
置換、すなわちGによるAの置換およびその逆、またはCによるTの置換およびその
逆を含む。トランスバージョンは、ピリミジンによるプリンの置換およびその逆
を含む。ミスセンス変異は、あるコドンが特定の位置で正常に見出されるもの以
外のアミノ酸をコードするコドンに変化するような点突然変異である。ナンセン
ス変異は、アミノ酸を特定するコドンを、翻訳終止コドンに変換する任意の突然
変異である。スプライシング変異は、正しいRNAスプライシングに変化をもたら すことにより遺伝子発現に変化をもたらす任意の突然変異である。スプライシン
グ変異は、スプライス部位を変化させるイントロン−エキソンの境界での突然変
異によることもある。
【0021】 ポリアデニル化部位突然変異体は、未成熟mRNAの破壊を引き起こす、成熟mRNA
の3’末端へのポリAの付加に必須のコンセンサス配列の突然変異である。挿入と
は、遺伝子へのヌクレオチドまたはヌクレオチド伸長鎖の挿入により生じる任意
の突然変異である。例えば、自然に起こる挿入突然変異は、転位性遺伝因子の転
位の結果でありうる。
【0022】 体細胞で起こる突然変異は、有性生殖によって生まれた子孫に伝承されない。
しかし、このような体細胞突然変異は子孫の娘細胞に伝達し、ある特定の遺伝子
の突然変異は癌に関与している。癌原遺伝子と呼ばれる、一連の正常遺伝子の1 つ以上に突然変異が起きた場合、突然変異により癌が誘導されるということは現
在明らかである。癌原遺伝子は、種々の突然変異の変化により改変され、癌を引
き起こす癌遺伝子(40種以上が同定されている)を生じうる。癌原遺伝子は、細
胞増殖および分化の制御に重要な役割を果たしており、突然変異が起きて該遺伝
子の正常活性が中断されることによって、癌細胞で観察される異常増殖特性が導
かれる。
【0023】 突然変異が起きて癌遺伝子に変換しうる、または癌遺伝子を活性化しうる癌原
遺伝子の存在は、癌誘発の環境作用因子(放射線および化学物質)に晒す役割を
示唆している。他の遺伝子型(腫瘍抑制遺伝子すなわちアンチオンコジーン)も
あるが、それらは不活性化または欠失した場合のみ癌発症に寄与する。このよう
な遺伝子の正常形態は、腫瘍の発生を抑制するように思われるが、突然変異形態
のみが存在する場合には腫瘍が発生しうる。抑制遺伝子(すなわちp53またはRb )の機能的コピーを欠損する多くの腫瘍は、2つの同じ突然変異(すなわちホモ 接合)対立遺伝子を提示するので、このような遺伝子が同定されたが、影響を受
けない組織は1つの突然変異腫瘍抑制対立遺伝子および1つの野生型対立遺伝子を
有する事が示されうる。従って、腫瘍細胞の特定の染色体領域におけるヘテロ接
合性の消失(loss of heterozygosity:LOH)は、(同じ個体からの体細胞と比 較して)一般的に、これらの領域に位置する腫瘍抑制遺伝子における突然変異の
存在を明らかとする証拠とみなされる。
【0024】 更に、「サイレント突然変異」と呼ばれる、検出可能な表現型の変化には至ら
ないDNA配列の変化もまた構造遺伝子で起こる。構造遺伝子における突然変異は 、挿入されたアミノ酸に変化がない場合、またはタンパク質機能に影響を及ぼさ
ない残基の置換が生じる場合に、サイレントである。サイレント突然変異はまた
、タンパク質コード領域の外にも位置しうる。中立突然変異は、生物の適応度に
全く影響しない表現型を生じる遺伝子的変化からなる。従って、置換によってポ
リペプチドに異なるアミノ酸の挿入が起こる場合(ミスセンス突然変異)でも、
そのアミノ酸は許容可能な置換体であり、ポリペプチドの活性におけるどんな有
意な変化にも至らない可能性がある。しかし、いくつかのミスセンスアミノ酸変
化は、ポリペプチド鎖の折りたたみに、または酵素の活性部位の立体構造に強力
な影響を及ぼしうる。他の塩基置換は、アミノ酸のトリプレットコードを3種の 終止シグナルの1つに変換しポリペプチド合成が早く終止するので、強力な影響 を及ぼしうる。通常このようなナンセンス変化は、遺伝子産物の機能の欠損によ
り起こる。
【0025】 自然または誘発突然変異が、有性生殖を行う生物の生殖細胞に存在する場合、
それらは子孫に伝承されうる。このような遺伝性の突然変異は、バックグラウン
ドに突然変異荷重を与え、それらは疾病および障害の一因となる。遺伝病は、染
色体異常および単一遺伝子の突然変異の両方により生じうるが、この2つのカテ ゴリーの観察される突然変異率への影響は一様ではない。
【0026】 突然変異によるヌクレオチド配列の変更に加えて、DNA多型の他の主要なタイ プは、ゲノム中の特定の位置における縦列反復配列数の変更である。該反復配列
は、10〜60のヌクレオチド長であることができ、この場合、縦列配列は「ミニサ
テライト」と呼ばれる。より短い反復配列(一つあたり2〜5ヌクレオチド)の群
は「マイクロサテライト」と呼ばれる。単純配列リピート(SSR)としても知ら れるマイクロサテライトは、多様な数の、縦列に配列した単純な、ジ−、トリ−
またはテトラ−ヌクレオチドリピートからなる、非常に多様な多型DNA配列であ る。一般にマイクロサテライトは、特定の染色体領域のどこにも局所化しないが
、他のゲノムDNAにランダムに散在する。癌におけるマイクロサテライトマーカ ーの検出法は、米国特許出願第08/854,727号に記載されており、その全文を参照
として本明細書に組み入れる。
【0027】 一つの実施形態において、本発明の方法を、良性新生物および悪性新生物(癌
)に関連する変異ヌクレオチド配列の検出に適用できる。好ましい実施形態では
、肺または頭部および頸部の新生物を検出するが、該方法を使用して、任意の新
生物の変異ヌクレオチド配列を、起源に拘わらず、該配列が唾液中に検出可能に
存在している限り検出することができる。例えば、頭部および頸部癌は唾液中に
癌細胞を放出し、それを検出することができる。本明細書で使用する「頭部およ
び頸部癌」という用語は、被験体の頭部および頸部領域の組織における任意の癌
腫を包含する。このような頭部および頸部癌腫には、例えば、口、食道、咽喉、
喉頭、甲状腺、舌、唇、唾液腺、鼻、副鼻腔、鼻咽頭、上鼻咽頭円蓋および上鼻
腔(superior nasal vault and sinus)の腫瘍、感覚神経芽腫、扁平上皮癌、悪
性黒色腫、副鼻腔(sinonasal)未分化癌腫SNUC)または血液新生物の癌腫が含ま れる。また、頸リンパ節、喉頭前リンパ節、肺食道傍リンパ節および顎下リンパ
節などの局部リンパ節の癌腫も含まれる(「ハリソンの内科学原理(Harrison’
s Principles of Internal Medicine)」Isselbacherら編、McGraw-Hill, Inc. 、第13版、p.1850-1853、1994)。
【0028】 異常遺伝子産物を産生する変異ヌクレオチド配列を有する多数の核酸が種々の
新生物に関与していると知られている。最も一般的な変異ヌクレオチド配列の中
には、結腸癌(DCC)、腺腫様結腸ポリポーシス(APC)、家族性腺腫様結腸ポリ
ポーシス(FAP)において欠失するK-ras突然変異癌遺伝子p16、およびp53などの
、癌遺伝子および腫瘍抑制遺伝子がある。本発明では、K-ras突然変異癌遺伝子p
16、p53腫瘍抑制遺伝子(Vogelstein、Nature、348:681、1990)、マイクロサテ
ライト遺伝子座およびLOH遺伝子座の検出が特に重要である。
【0029】 本発明の方法に従って唾液検体を分析するために、該検体中に存在する上皮細
胞を豊富にすることが望ましい。これは、該サンプルを、Dakopatts(Gestrop D
enmark)より入手可能なEBA−1またはBer−Ep4(Can. Res. 53:3455、1993)な どの上皮細胞に特異的なモノクローナル抗体と混合することにより行うことがで
きる。他の上皮細胞に特異的な抗体は当業者に公知であろう。
【0030】 検出前に変異ヌクレオチド配列を増幅することが望ましい場合、これは、増幅
用のプライマーであるオリゴヌクレオチドを用いて行うことができる。この独特
なオリゴヌクレオチドプライマーは、変異ヌクレオチド配列に隣接するフランキ
ング領域の同定に基づいていて、フランキング領域と実質的にハイブリダイズし
て増幅を進めさせる能力がある。例えばK−rasの場合、そのオリゴヌクレオチド
プライマーには以下のようなヌクレオチド配列: 5’−AGGAATTCATGACTGAATATAAACTTGT−3’(配列番号167)および/または 5’−ATCGAATTCTATGCATATTAAAACAAGATT−3’(配列番号168)、並びにこれら
の配列に相補的な配列が含まれる。p53の場合、該オリゴヌクレオチドプライマ ーには、フランキングヌクレオチド配列とハイブリダイズする能力のある配列が
含まれ、そのようなプライマーは: 5’−GTAGGAATTCACTTGTGCCCTGACTT−3’(配列番号169)および 5’−CATCGAATTCCACTGACAACCACCCTT−3’(配列番号170)(エキソン5〜6) および 5’−GTAGGAATTCCAAGGCGCACTGGCCTC−3’(配列番号171)および 5’−ACTGAATTCTTCGTCTCCTCCACCGC−3’(配列番号172)(エキソン7〜8)、
並びにこれらの配列に相補的な配列である。
【0031】 本発明の方法に従って用いることのできるプライマーは、標的核酸を含む有意
な数の核酸分子の重合を特異的に開始させるよう、十分に長く、適切な配列のオ
リゴヌクレオチドを包含する。この方法において、目的の核酸を含む特定の標的
核酸配列を選択的に増幅することが可能である。特に、本明細書で用いられる「
プライマー」という用語は、2つ以上、好ましくは少なくとも8つのデオキシリボ
ヌクレオチドまたはリボヌクレオチドを含む配列であり、プライマー伸長産物の
合成を開始する能力があって、標的核酸鎖と実質的に相補的な配列を意味する。
典型的に、オリゴヌクレオチドプライマーには15〜22またはそれ以上のヌクレオ
チドが含まれるが、それより少ないヌクレオチドが含まれるのでもよい。
【0032】 合成を促す実験的条件には、ヌクレオシド三リン酸、およびDNAポリメラーゼ などの重合用試薬の存在、並びに適切な温度およびpHが含まれる。プライマーは
、増幅で最も効率的である一本鎖が好ましいが、二本鎖でもよい。二本鎖の場合
、伸長産物の調製に用いる前に、最初にプライマーを処理して鎖を分離させる。
好ましくは、該プライマーはオリゴデオキシリボヌクレオチドである。該プライ
マーは、重合を誘導する試薬の存在下で、伸長産物の合成を開始させるよう十分
に長くなければならない。プライマーの正確な長さは、温度、バッファーおよび
ヌクレオチド組成を含む多くの因子に依存しうる。
【0033】 本発明の方法に従って用いるプライマーは、増幅すべき標的ヌクレオチド配列
のそれぞれの鎖と「実質的に」相補的に設計される。実質的に相補的とは、該プ
ライマーが、重合用試薬を機能させる条件下で、各々の鎖とハイブリダイズする
ように実質的に相補的でなければならないことを意味する。言い換えれば、該プ
ライマーがフランキング配列とハイブリダイズし、ヌクレオチド配列の増幅が可
能となるように、該フランキング配列と十分に相補性を有するべきである。好ま
しくは、伸長する該プライマーの3’末端が、相補的なフランキング鎖と完全に 塩基対合した相補性を有する。
【0034】 本発明に従って用いられるオリゴヌクレオチドプライマーを任意の増幅法で用
いて、標的核酸を増加量で産生させる。典型的には、一方のプライマーは変異ヌ
クレオチド配列の陰性(−)鎖に相補的であり、他方のプライマーは陽性(+)鎖に
相補的である。該プライマーを変性させた核酸にアニーリングした後、大きな断
片のDNAポリメラーゼI(Klenow)またはTaq DNAポリメラーゼなどの酵素および ヌクレオチドを用いて伸長させ、それにより標的核酸を含む+および−鎖が新し
く合成される。この新しく合成された核酸もまた鋳型となるので、変性、プライ
マーのアニーリングおよび伸長、のサイクルを繰り返すことにより、該プライマ
ーによって特定される領域(すなわち標的の変異ヌクレオチド配列)が指数関数
的に産生される。該増幅反応産物は、使用する特異的プライマーの末端に対応す
る末端を有する別個の核酸の二重鎖である。他の増幅法を知った当業者であれば
、その増幅法を使用して標的核酸のコピー数を増加させうるであろう。
【0035】 核酸ハイブリダイゼーション反応において、特定のレベルのストリンジェンシ
ーを達成するために用いられる条件は、ハイブリダイズされる核酸の特性に応じ
て変化しうる。例えば、核酸の、長さ、相補性の程度、ヌクレオチド配列組成(
例えば、GC含量対AT含量)、およびハイブリダイズする領域の核酸型(例えば、
RNA対DNA)を、ハイブリダイゼーション条件を選択する上で考慮することができ
る。更に考慮すべき問題として、核酸の1つが、例えばフィルター上に固定され るか否かがある。
【0036】 段階的に高いストリンジェンシー条件の一例は、以下の通りである:ほぼ室温
で2×SSC/0.1% SDS(ハイブリダイゼーション条件)、ほぼ室温で0.2×SSC/0.
1% SDS(低ストリンジェンシー条件)、約42℃で0.2×SSC/0.1% SDS(中程度ス
トリンジェンシー条件)、および約68℃で0.1×SSC(高ストリンジェンシー条件
)。これらの条件のうちの一つのみ(例えば、高ストリンジェンシー条件)を用
いて洗浄を行うことができる。または各条件を用いて、例えば各10〜15分間で、
上に挙げた順に、上に挙げた任意のまたは全てのステップを繰り返して、洗浄を
行うことができる。しかし上述のように、最適条件は行われる特定のハイブリダ
イゼーション反応によって変化し、経験に基づいて決定しうる。
【0037】 本発明で使用するオリゴヌクレオチドプライマーを、従来のリン酸トリエステ
ルおよびリン酸ジエステル法またはそれらの自動化法などの、任意の適当な方法
を用いて調製することができる。このような自動化法の一つでは、ジエチルホス
ホロアミダイトを出発物質として用いて、Beaucageら(Tetrahedron Letters, 2 2 :1859-1862, 1981)が記載のように合成することができる。改良された固体支 持体上でオリゴヌクレオチドを合成する方法の一つに、米国特許第4,458,066号 に記載のものがある。本発明で用いることのできる増幅法の一つに、米国特許第
4,683,202号および第4,683,195号に記載されているポリメラーゼ連鎖反応(PCR )がある。
【0038】 任意の唾液検体の核酸を、精製されたまたは未精製の形態で1種以上の出発核 酸として使用して、該核酸が標的核酸を含有する特異的核酸配列を含む、または
含むと推測されることを示しうる。従って、該方法は、例えばDNAまたはRNA(メ
ッセンジャーRNAなど)で実施され、また該DNAまたはRNAは一本鎖または二本鎖 でありうる。RNAを鋳型として用いるべき場合、該鋳型をDNAに逆転写するために
最適な酵素および/または条件を使用しうる。更に、それぞれの一つの鎖を含む
DNA−RNAハイブリッドを用いてもよい。核酸の混合物もまた使用することができ
、または本明細書で上述した増幅反応で、同じまたは異なるプライマーを用いて
産生された核酸を使用してもよい。増幅すべき変異ヌクレオチド配列は、より大
きな分子の一部分でもよく、または最初は分離した分子として存在することがで
き、それにより特異的な配列が核酸全体を構成する。増幅すべき配列が最初に純
粋な形態で存在する必要はなく、それはヒトDNA全体に含まれるような、小さい 部分の複合体混合物であってもよい。
【0039】 前記サンプルの標的の変異ヌクレオチド配列が2本の鎖を含む場合、該核酸鎖 を鋳型として使用しうる前に分離する必要がある。鎖の分離を、分離ステップで
、またはプライマー伸長産物の合成と同時に、実施することができる。この鎖の
分離を、物理的、化学的または酵素的手段などの、種々の適切な変性条件を用い
て行いうる。「変性」という用語にはそのような手段がすべて含まれる。核酸鎖
を分離するための物理的方法の一つには、変性するまで核酸を加熱することが含
まれる。典型的な熱変性には、約1〜10分間、約80℃〜105℃の温度が含まれうる
。また鎖の分離を、DNAを変性すると知られているリボATPの存在下で、ヘリカー
ゼとして知られる酵素クラスからの酵素で、またはヘリカーゼ活性を有する酵素
RecAで誘導しうる。ヘリカーゼを用いる核酸鎖の分離に適切な反応条件は、Kuhn
Hoffmann-Berling(CSH−Quantitative Biology, 43:63, 1978)により記載さ れ、またRecAを用いる方法はC. Radding(Ann. Rev. Genetics, 16:405-437, 19
82)により総説として記載されている。
【0040】 増幅すべき標的核酸を含む核酸が一本鎖である場合、その相補体を1または2種
のオリゴヌクレオチドプライマーを添加して合成する。単一プライマーを使用す
る場合、プライマー、重合用試薬および以下に記載する4種のヌクレオシド三リ ン酸の存在下で、プライマー伸長産物を合成する。該産物は一本鎖核酸に相補的
であり、一本鎖核酸とハイブリダイズして二重鎖の不均等な長さの鎖を形成し、
続いてそれは一本鎖に分離して2本の相補的な分離した一本鎖となりうる。ある いは、2種のプライマーを一本鎖核酸に添加し、反応を記載のように実施しうる 。
【0041】 核酸または核酸群の相補鎖が分離すると、該核酸が本来二本鎖または一本鎖で
あったかにかかわらず、分離した鎖を更なる核酸鎖合成のための鋳型としてすぐ
に使用できる。この合成はプライマーの鋳型へのハイブリダイゼーションが生じ
得るような条件下で実施する。一般に合成は、緩衝水溶液内、好ましくはpH 7〜
pH 9、最も好ましくは約pH 8で起こる。好ましくは、モル過剰(ゲノム核酸につ いては、通常プライマー:鋳型が約108:1)の2種のオリゴヌクレオチドプライマ
ーを、分離した鋳型鎖を含有する緩衝液に添加する。しかし、本発明の方法を診
断に応用するために使用する場合は、相補鎖の量が分からない場合があるので、
相補鎖の量に対するプライマーの量を確実に決定することができないことは理解
されよう。しかし実際のところは、添加するプライマーの量は一般的に、増幅し
ようとする配列が複雑な長鎖核酸鎖の混合物中に含まれるときは、相補鎖(鋳型
)の量に対してモル過剰である。大幅なモル過剰は該方法の効率を改善するのに
好ましい。
【0042】 いくつかの増幅の実施形態においては、基質、例えばデオキシリボヌクレオチ
ド三リン酸dATP、dCTP、dGTPおよびdTTPを、合成のための混合物にプライマーと
別々にまたは一緒に適量添加し、得られた溶液を約90℃〜100℃で約1〜10分間 、好ましくは1〜4分間加熱する。この加熱期間の後、この溶液を室温まで冷却 させる。これはプライマーのハイブリダイゼーションのために好ましい。冷却し
た混合物にプライマー伸長反応を生じさせるための適切な試薬を加え(本明細書
中では、「重合剤」と称する)、当技術分野で公知の条件で反応を生じさせる。
耐熱性であれば重合剤もその他の試薬と一緒に添加してもよい。この合成(また
は増幅)反応は、室温から、その温度を超えると重合剤がもはや機能しなくなる
温度まで起こり得る。従って、例えば試薬としてDNAポリメラーゼを使用した場 合は、該温度は一般的に約40℃以下である。反応が室温で起こるのが最も都合が
よい。
【0043】 重合剤は、機能してプライマー伸長産物の合成を達成するどんな化合物または
系でもよく、酵素も含まれる。この目的に適する酵素としては、例えば、大腸菌
DNAポリメラーゼI、Taq ポリメラーゼ、大腸菌DNAポリメラーゼIのクレノー断片
、T4DNAポリメラーゼ、その他利用可能なDNAポリメラーゼ、ポリメラーゼ突然 変異タンパク質、逆転写酵素、リガーゼ、および耐熱酵素(すなわち、変性を生
ずるのに十分な温度上昇下においた後に、プライマーの伸長を行う酵素)を含む
その他の酵素が挙げられる。適切な酵素は、各変異ヌクレオチド鎖に相補的なプ
ライマー伸長産物を形成するのに適当な方法で、ヌクレオチドの組合わせを促進
するであろう。一般的に、合成は各プライマーの3’末端から開始して、合成が
終了するまで鋳型鎖にそって5'の方向に進行し、異なる長さの分子を産生する。
しかし、上記と同様の方法を使用し、5'末端から合成を開始して反対方向に進行
させる重合剤も存在し得る。いずれにしても、本発明の方法は、本明細書に記載
した増幅の実施形態に限定されない。
【0044】 新たに合成した変異ヌクレオチド鎖およびこれに相補的な核酸鎖は、上記のハ
イブリダイゼーション条件下で二本鎖分子を形成し、このハイブリッドをこの方
法における後の段階で使用する。次の段階では、新たに合成した二本鎖分子を上
記のいずれかの方法を用いて変性条件下に置き、一本鎖分子を準備する。
【0045】 上記の処理を一本鎖分子において繰り返す。必要であれば、追加の重合剤、ヌ
クレオシドおよびプライマーを上記で定めた条件下で反応を進行させるために加
える。再び、合成が各オリゴヌクレオチドプライマーの一方の末端から開始し、
鋳型の一本鎖に沿って進行し、更なる核酸を産生する。この段階の後において、
伸長産物の半分は2種のプライマーが結合した特定の核酸配列からなるであろう 。
【0046】 変性および伸長産物合成の段階を必要な回数繰り返して、検出のために必要な
程度まで標的の変異ヌクレオチド配列を増幅することができる。産生される変異
ヌクレオチド配列の量は、指数関数的に増大する。
【0047】 増幅された産物は、放射性プローブを使用しないサザンブロットによって解析
することによって検出し得る。このような方法においては、例えば非常に低レベ
ルの変異ヌクレオチド配列を含むDNAの少量のサンプルを増幅し、サザンブロッ ト技術により解析する。高レベルの増幅されたシグナルによって、非放射性プロ
ーブまたは非放射性標識の使用は容易になる。
【0048】 本発明の方法で検出された変異を有する核酸を、溶液中または固体支持体に結
合させたあとで、特定のDNA配列を検出するために通常利用されるいずれかの方 法、例えばPCR、オリゴマー制限(Saikiら、Bio/Technology, 3:1008-1012, 1985
)、対立遺伝子特異的オリゴヌクレオチド(ASO)プローブ解析(Connerら、Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 80:278(1983))、オリゴヌクレオチド連結アッセイ(OLA
s)(Landegrenら、Science, 241:1077, 1988)などによって、さらに評価、検出
、クローン化、配列決定などを実施することができる。DNA解析のための分子的 技術が概説されている(Landegrenら、Science, 242:229-237, 1988)。従って 、検出しようとする変異ヌクレオチド配列がK-rasである場合の好ましい実施形 態においては、以下の配列:5'-TTGCCTACGCCAACAGCTCC-3'(Val12)(配列番号 17
3)、5'-TTGCCTACGCCATCAGCTCC-3'(Asp12)(配列番号174)、5'-TTGCCTACGCCACTAGC
TCC-3'(Ser12)(配列番号175)、または5'-TTGCCTACGCCACAAGCTCC -3'(Cys12)(配 列番号176)およびこれらに相補的な配列を含む、変異ヌクレオチド配列とハイブ
リダイズし得るハイブリダイゼーションプローブを使用する。検出しようとする
変異ヌクレオチド配列がp53である場合、次の配列:5'-CACAAACATGCACCTCAA-3'(
His273)(配列番号177)または5'-TGCGCCGGCCTCTCCCA-3'(Gly281)(配列番号178)お
よびこれらに相補的な配列を含む、変異ヌクレオチド配列にハイブリダイズし得
るハイブリダイゼーションプローブを使用する。野生型K-rasおよび野生型p53は
それぞれ、次の配列:5'-TTGCCTACGCCACCAGCTCC-3'(配列番号179)および5'-CCG
GTTCATGGCGCCCAT-3'(配列番号180)を含むヌクレオチド配列とハイブリダイズす
る、ヌクレオチドプローブにハイブリダイズさせることによって検出する。
【0049】 本発明の方法に従って使用できるin vitro増幅方法の1つに、米国特許第4,68
3,202号および第4,683,195号に記載されるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)がある。
用語「ポリメラーゼ連鎖反応」は、DNAの塩基配列を、耐熱性DNAポリメラーゼお
よび2種のオリゴヌクレオチドプライマー(一方が増幅しようとする配列の片方 の末端において(+)鎖と相補的であり、他方がもう片方の末端において(-)鎖と相
補的である)を用いて増幅する方法をいう。新たに合成したDNA鎖は実質的に同 じプライマー配列に対する追加の鋳型として機能するので、プライマーアニーリ
ング、鎖の伸長および解離の連続した繰り返しにより、所望の配列が急速にかつ
非常に特異的に増幅される。ポリメラーゼ連鎖反応を用いてマイクロサテライト
DNAサンプル内の一定の配列の存在を検出する。多くのポリメラーゼ連鎖反応が 当業者に知られており、本発明の方法において使用し得る。例えば、DNAを次の ようにサーモサイクラーにおいて、増幅サイクルに30〜35回かけることができる
。該サイクルは、95℃で30秒、52℃〜60℃で1分、そして72℃で1分であり、72℃
で5分の最後の伸長段階をともなう。別の例として、サーモサイクラーにおいて 変性温度95℃で30秒、続いて54℃〜58℃の範囲にわたる異なるアニーリング温度
で1分、伸長段階は70℃で1分および70℃の最後の伸長段階からなる35回のポリメ
ラーゼ連鎖反応サイクルにDNAをかけることができる。
【0050】 相補的なオリゴヌクレオチドプライマーがハイブリダイズする、本発明の典型
的は標的ヌクレオチド配列として、以下の配列が挙げられる。
【0051】 その他のプライマーを以下に一覧する。これらがハイブリダイズする標的の配
列は当業者であれば容易に決定できる。
【0052】 本発明の典型的なオリゴヌクレオチドプライマーとして以下のものが挙げられ
るが、いずれの意味においても限定することを意図しない。当業者であれば、増
幅すべきその他の遺伝子座を同定し、唾液から核酸を増幅するための適切なプラ
イマーを同様に設計することができる。
【0053】 当業者であれば、標的核酸のコピー数を増やすためにも使用できる様々な増幅
方法論を知っているであろう。本発明の方法で検出されたマイクロサテライトDN
A配列を、溶液中または固体支持体に結合させたあとで、特定のDNA配列を検出す
るために通常利用されるいずれかの方法、例えば別のポリメラーゼ連鎖反応、オ
リゴマー制限(Saikiら、Bio/Technology,3:1008-1012 (1985))、対立遺伝子特異
的オリゴヌクレオチド(ASO)プローブ解析(Connerら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA
80:278(1983))、オリゴヌクレオチド連結アッセイ(OLAs)(Landegrenら、Scie
nce,241:1077, 1988)などによって、さらに評価、検出、クローン化、配列決定
などを実施することができる。DNA解析のための分子的技術が概説されている(L
andegrenら、Science, 242:229-237, 1988)。DNA増幅に続いて、反応産物を放 射性プローブを使用しないサザンブロット分析によって検出し得る。このような
方法においては、例えば非常に低レベルのマイクロサテライトDNAヌクレオチド 配列を含むDNAの少量のサンプルを増幅し、サザンブロット技術によって解析す る。高レベルの増幅されたシグナルによって、非放射性プローブまたは非放射性
標識の使用が容易になる。本発明の好ましい実施形態においては、1種のヌクレ オシド三リン酸を放射能標識し、それによってオートラジオグラフィーによる増
幅産物の直接的な可視化が可能になる。別の実施形態においては、増幅プライマ
ーを蛍光標識し、電気泳動システムに流す。増幅産物をレーザー検出の後、コン
ピューターを使ってグラフィック表示することによって可視化する。
【0054】 本発明の一実施形態においては、10〜50塩基対の介在配列またはオリゴヌクレ
オチド配列を含む精製した核酸断片を放射能標識する。標識した調製物を用いて
サザンハイブリダイゼーション技術によって唾液から核酸を探しだす。増幅後ま
たは増幅前における唾液由来のヌクレオチド断片を、ゲル電気泳動によって異な
る分子量を有する断片に分離し、核酸を結合するフィルターにトランスファーす
る。標的の核酸配列を含むヌクレオチド断片にハイブリダイズする標識プローブ
に暴露したあと、放射性プローブの標的核酸断片への結合をオートラジオグラフ
ィーによって同定する(Genetic Engineering, 1,ed. Robert Williamson, Acad
emic Press,(1981), 72-81参照)。あるいは、唾液由来の核酸を、放射性プロー ブによって、目的とする特定の配列を有する核酸を選択的に結合するようなフィ
ルターに直接結合させることができ、結合の程度を放射性発光を直接計数するこ
とによって定量する。
【0055】 標的核酸を増幅しないときは、適切なハイブリダイゼーションプローブを用い
る検出を、分離した哺乳動物核酸に対して直接実施してもよい。標的核酸を増幅
する場合は、適切なハイブリダイゼーションプローブを用いる検出は、増幅後に
実施する。
【0056】 本発明のプローブは、検出された特定の断片の分布、ならびに特定の強く結合
する(ハイブリダイズする)配列が生じたかどうかを調べるためのプローブ結合
の定量的(相対的)な程度を調査するために使用することもでき、これは個体の
肺癌などの腫瘍性疾患に対する危険性が高いか低いかの可能性を示す。さらにク
ローニングは、突然変異ヌクレオチド(すなわち突然変異細胞)数の明確な評価
を可能にし、腫瘍性疾患が発病する危険性を正確に判定することができる。
【0057】 大部分は、該プローブを原子または無機ラジカルで、もっとも一般的には放射
性核種、しかしまたおそらくは重金属を使用して標識する。放射性標識を使用す
るのが都合がよい。放射性標識には32P、125I、3H、14Cなどがある。十分な
シグナルを提供し、十分な半減期を有するのであれば、どんな放射性標識を使用
してもよい。その他の標識としては、標識したリガンドに対する特定の結合ペア
のメンバーとして機能できるリガンドなどが含まれる。免疫アッセイにおいては
広範な標識が使用されており、本発明のアッセイにおいて容易に使用することが
できる。標識の選択は、その標識がハイブリダイゼーション速度およびプローブ
の変異ヌクレオチド配列への結合に及ぼす影響によって決定される。標識が、ハ
イブリダイゼーションに利用できる変異ヌクレオチド配列の量を検出するのに十
分な感度を提供することが必要である。他にはプローブの合成が容易であること
、既に利用できる装置の存在、自動化能、利便性などが考慮される。
【0058】 標識のプローブへの結合様式は、標識の性質に依存して異なる。放射性標識に
対しては、非常に多様な技術が使用できる。一般的に使用されるのは、32P-dNTP
を用いるニックトランスレーションまたはγ32P-ATPおよびT4ポリヌクレオチド キナーゼを使用する放射性32Pでの末端標識である。あるいは、存在する要素を
1以上放射性同位体で、例えば水素をトリチウムで置き換えて、ヌクレオチドを 合成することができる。所望であれば、相補的に標識した鎖をプローブとして使
用して、ハイブリダイズした標識の濃度を増大させることができる。
【0059】 その他の放射性核種標識が含まれる場合は、様々な結合基を使用できる。末端
水酸基は無機酸(例えば32Pリン酸)、または14C有機酸でエステル化することが
でき、さもなければエステル化して標識に結合する基を提供することができる。
あるいは、中間体塩基を活性化し得る連結基と置換して、その後標識に連結させ
ることができる。
【0060】 レポーター基としての目的の酵素は、主に加水分解酵素、特にエステラーゼ およびグリコシダーゼ、または酸化還元酵素、特にぺルオキシダーゼである。蛍
光化合物としては、フルオレセインおよびその誘導体、ローダミンおよびその誘
導体、ダンシル、ウンベリフェロンなどが挙げられる。化学発光物としては、ル
シフェリン、および2,3-ジヒドロフタルアジンジオン(例えばルミノール)が挙
げられる。
【0061】 該プローブは、水不溶性多孔質支持体に付着したヌクレオチド配列にハイブリ
ダイズさせるために使用することができる。核酸の起源に依存して、核酸が支持
体に付着する方法は異なり得る。当業者であれば、本発明の方法において使用で
きる異なる支持体を知っているかまたは容易に確認できる。
【0062】 唾液中に存在するどんな哺乳動物細胞も、その核酸を放出させるために処理す
る。変異ヌクレオチドを含む標的の配列をPCRまたはその他前掲の技術によって 増幅する。唾液検体由来の増幅した核酸をフィルターにスポットするかまたは播
き、個々の部位を多数提供する。フィルターは、不活性な多孔質性の固体支持体
(例えばニトロセルロース)である。細胞溶解および核酸変性ならびにそれに続
く洗浄を適切な溶液を用いて十分な時間行って、細胞を溶解させ核酸を変性する
ことができる。細胞溶解のために、唾液溶解緩衝液について上述したように、化
学的溶解を便宜に使用する。その他の変性剤としては、温度上昇、有機試薬(例
えばアルコール、アミド、アミン、尿素、フェノールおよびスルホキシド)また
はある種の無機イオン(例えばチオシアン酸塩および過塩素酸塩)が含まれる。
【0063】 好ましい実施形態においては、変異ヌクレオチドを含む増幅した核酸を、増幅
プライマー内に含まれる5'制限部位を用いてベクター(例えば、プラスミド、コ
スミド、バクテリオファージ)中にクローン化する。各クローンは増幅した標的 配列のコピーを1つ含む。該クローンを上記のようにフィルターにトランスファ ーし、その後変性させる。変異ヌクレオチドに特異的なオリゴヌクレオチドとの
ハイブリダイゼーションにより、1塩基対において異なる10,000個の正常なヌク レオチドのなかから1つの変異ヌクレオチドを検出することが可能になる。
【0064】 変性後、フィルターをTrisなどの水性緩衝溶液、一般的にpHが約6〜8、通常pH
7のもので洗浄する。1種以上の洗浄を含んでいてもよく、細胞溶解および変性 のために使用したのと同じ方法を使用するのが便利である。細胞溶解、変性およ
び洗浄が終了した後、核酸をスポットしたフィルターを一般的には約50℃〜70℃
に温度を上げて乾燥させる。この手順において、該核酸の位置が固定され都合の
良い時にプローブでアッセイできる。
【0065】 フィルターを完全に湿らせるために、フィルターをプローブを含まないハイブ
リダイゼーション溶液と共に温度を穏やかに上昇させて、十分な時間インキュベ
ーションすることによって、プレハイブリダイゼーションを達成させることがで
きる。容積で約20%〜60%、好ましくは30%の不活性極性有機溶媒を含む、様々
なハイブリダイゼーション溶液を使用し得る。一般的なハイブリダイゼーション
溶液には約50%のホルムアミド、約0.5〜1Mの塩化ナトリウム、約0.05〜0.1Mの
クエン酸ナトリウム、約0.05〜0.2%のドデシル硫酸ナトリウムおよび少量のEDT
A、フィコール(約300〜500kD)、ポリビニルピロリドン(約250〜500kD)および
血清アルブミンを使用する。約0.5〜5mg/mlの超音波変性DNA(例えば仔ウシ胸腺
またはサケ精子)および任意に約0.5〜2%wt/volのグリシンもまた、一般的に ハイブリダイゼーション溶液に含まれる。約100〜1,000kDで、ハイブリダイゼー
ション溶液に対して8〜15重量%の量の硫酸デキストランなど、その他の添加物 が含まれていてもよい。
【0066】 特定のハイブリダイゼーション技術は本発明には必須ではない。その他のハイ
ブリダイゼーション技術が、GallおよびPardue, Proc. Natl. Acad. Sci. 63:37
8, 1969; およびJohnら, Nature, 223:582, 1969に記載されている。ハイブリダ
イゼーション技術における改良がなされるのと平行して、それらは直ちに本発明
の方法に適用され得る。
【0067】 ハイブリダイゼーション溶液中に存在する標識プローブの量は、標識の性質、
フィルターにほどよく結合し得る標識プローブの量、およびハイブリダイゼーシ
ョンのストリンジェンシーに依存して大きく異なる。一般に、化学量論的濃度に
対して実質的に過剰量のプローブは、固定化した標的核酸に対する該プローブの
結合率を増大させるために用いられる。
【0068】 ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは様々な程度で用いられ得る。
条件が厳しいほど、二重鎖形成のための該プローブと一本鎖標的核酸配列との間
のハイブリダイゼーションに必要な相補性もより高い。条件の厳しさは、温度、
プローブ濃度、プローブの長さ、イオン強度、時間などによって調節することが
できる。都合のよいことには、このハイブリダイゼーションのストリンジェンシ
ーは、ホルムアミドの濃度を20%〜50%の範囲で操作することによって反応溶液
の極性を変化させることで変えることができる。使用する温度は通常約20℃〜80
℃の範囲内であり、大抵は30℃〜75℃の範囲内である(一般的には、Current Pr
otocols in Molecular Biology, Ausubel編, Wiley & Sons, 1989を参照のこと )。
【0069】 フィルターを、ハイブリダイゼーションを引き起こすのに十分な時間にわたっ
て中程度の温度でハイブリダイゼーション溶液と接触させた後、ハイブリダイゼ
ーション溶液に同程度の濃度の塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウムおよびドデ
シル硫酸ナトリウムを添加して含ませた第2の溶液中に該フィルターを入れる。
該フィルターを第2の溶液中に保持する時間は、5分間〜3時間あるいはそれ以
上までさまざまであり得る。第2の溶液は、交差二重鎖および短い相補配列を分
解するようにストリンジェンシーを決定する。該フィルターをクエン酸ナトリウ
ム-塩化ナトリウム希釈溶液を用いて室温で洗い流した後、今度は標識の性質に 従い二重鎖の存在について該フィルターをアッセイする。標識が放射性である場
合、該フィルターを乾燥し、X線フィルムに露光する。
【0070】 また標識は蛍光部分を用いても標識することができ、その蛍光部分は後に特異
的抗蛍光抗体によってプローブされ得る。この抗体に結合されるのは、例えば化
学発光反応を触媒することのできる西洋ワサビペルオキシダーゼ酵素である。次
いで光発生をフィルムに対する急速露光において見ることができる。
【0071】 本発明のアッセイに用いられる物質は、キットの製造に適していることが理想
的である。かかるキットは、バイアル、チューブ等のような1つ以上の容器手段
を密閉して収納するために区画化されている運搬手段を含み、該容器手段の各々
は本方法にて用いられる個別の構成要素の内の一つを含んでいる。
【0072】 一般に、該容器手段のうち1つは、検出可能に標識されているかまたは標識さ
れている可能性があるハイブリダイゼーションプローブを含み得る。2つ目の容
器は唾液/上皮細胞溶解バッファーを含み得る。また該キットには、標的核酸配
列の増幅のためのヌクレオチドを含む容器、および/またはレポーター分子(酵
素、蛍光、または放射性核種の標識など)に結合したビオチン結合タンパク質(
アビジンまたはストレプトアビジンなど)のようなレポーター手段を含む容器も
含めることができる。
【0073】 本発明の方法は、唾液検体中の標的突然変異核酸配列の検出に有用なキットの
基礎となるものを提供する。唾液中の標的突然変異核酸配列の存在は、(例えば
頭部および頚部または肺の)新生物性疾患の存在を示す。該キットは、1つ以上
の容器をその中に収納するために区画されている運搬手段を含む。例えば第1の
容器は、標的核酸にハイブリダイズする核酸ハイブリダイゼーションプローブを
含む。例えば、該プローブがハイブリダイズする標的核酸は、以下の配列からな
る群より選択される: 5'-TTGCCTACGCCAACAGCTCC-3'(配列番号7) 5'-TTGCCTACGCCATCAGCTCC-3'(配列番号8) 5'-TTGCCTACGCCACTAGCTCC-3'(配列番号9) 5'-TTGCCTACGCCACAAGCTCC-3'(配列番号10) 5'-CACAAACATGCACCTCAA-3'(配列番号11) 5'-TGCGCCGGCCTCTCCCA-3'(配列番号12) 5'-TTGCCCACGCCACCAGCTCC-3'(配列番号13)および 5'-CCGGTTCATGGCGCCCAT-3'(配列番号14)。
【0074】 その他の標的核酸配列は当業者により決定することができ、また限定するもの
ではないが、癌抑制遺伝子(例えばp53、p16)、癌遺伝子(例えばK-ras)、マ イクロサテライトマーカーなどの配列が含まれる。さらに該キットは、標的核酸
とのプローブのハイブリダイゼーションを検出するための手段を入れた第2の容
器を含み得る。そういったレポーター手段としては、レポーター分子(酵素、蛍
光、または放射性核種の標識など)と結合したアビジンまたはストレプトアビジ
ンなどのビオチン結合タンパク質が挙げられる。その他のレポーター手段および
標識も当技術分野では周知である。該キットは増幅ポリメラーゼおよびデオキシ
リボヌクレオチドも含み得る。該キットは更に核酸増幅バッファーを含み得る。
好ましくは、非メチル化シトシンを修飾する試薬は重亜硫酸塩である。本発明の
キットは、本明細書に記載したように核酸のハイブリダイゼーション分析を行う
ために必要な試薬を提供することが意図されている。
【0075】 通常、唾液を得るための方法は、吸引、または口内のどこかに置いたかもしく
は噛んだ材料への吸収による回収、あるいは口からの排出となる任意の方法に基
づいている。唾液回収は、試験用に液が十分な量で得られるように被験体からサ
ンプルを単離できる任意の手段によって、行うことができる。かかる方法には、
例えば滅菌済吸収性綿棒(例えば、体液または細胞の回収に用いるためにデザイ
ンされたのこぎり状のエッジを有するもの)を使用することが含まれる。その綿
棒頭部はマイクロ遠心分離用チューブ中にうまくはまるように設計することがで
き、または小型バイアル移送システムと組み合わせることができる。この装置は
さらに、プラグ-ガスケット-フィルターからなるアッセンブリの一端に装着した
プラスティック性シリンダーからなる。該フィルターは典型的には、微粒子を排
除する一方清澄な試験液を容器中に通過させ得る適切な細孔サイズを有する。好
ましくは、唾液サンプルは生理食塩水(例えば約0.9%のNaCl溶液)中に回収す る。
【0076】 口腔すすぎおよび唾液を得るその他の方法を、本発明の方法において利用する
ことができる。歯科関係者および他の医療または非医療従事者を含むさまざまな
関係者は、本明細書に記載の更なる分析のために唾液サンプルを集めることがで
きる。唾液回収の例は、本明細書の実施例1に記載される。
【0077】 Omni-SALは、サンプルの完全性を維持するために設計された、苦痛がなく非侵
襲性の唾液回収システムである。血液または尿の代わりとなる唾液は、最小限の
訓練でどんな場所でも回収することができる。このシステムは、特許を受けてい
る量適切性表示器および安定化バッファーを含む輸送チューブを備えた、無菌回
収装置からなる。
【0078】 上記開示は本発明について一般的に記載した。以下の特定の実施例を参照する
ことにより、より完全な理解が得られるが、これら実施例は例示の目的でのみ本
明細書に提示されるものであって、本発明の範囲を限定することを意図したもの
ではない。
【0079】実施例 実施例1 唾液回収プロトコール 唾液は数多くの方法により被験者から得ることができ、口腔すすぎ、綿棒ぬぐ
い、吸引などを含むそれらの方法は当業者には明らかであろう。以下は被験者か
らの唾液採収の具体例であるが、限定的なものではないことが意図されている。
【0080】 1.手術前口腔すすぎ- 患者または対照被験者はうがいをし、そして25ccの滅
菌0.9% NaClで15秒間すすぐ。サンプルを手術中に回収しなければならない場合
は、仰向けに寝て麻酔をかけられた患者の口腔内に生理食塩水を注入し、吸引ト
ラップを用いて回収する。
【0081】 2.手術中の腫瘍ぬぐい- 外科医は滅菌済先端綿アプリケーターまたはパウダ
ーフリーの手袋をはめた指で、上皮病変の表面をぬぐう。剥げ落ちた細胞を25cc
の滅菌0.9% NaCl中に回収する。患者を外科的に処置しない場合は、この検体は
診療室で回収する。
【0082】 3.手術中の非特定口腔ぬぐい- 外科医は滅菌済先端綿アプリケーターまたは
パウダーフリーの手袋をはめた指で、口腔および中咽頭(ぬぐうことができるだ
けの下咽頭も含む)をぬぐう。剥げ落ちた細胞を25ccの滅菌0.9% NaCl中に回収
する。患者を外科的に処置しない場合は、この検体は診療室で回収する。
【0083】 4.研究者は、該すすぎ検体を50mlのSarstedt円錐型遠心分離用チューブに入
れ、2500rpmで15分間回転させる。上清を静かに捨て、沈殿をDNA抽出のために用
いる。
【0084】実施例2 唾液サンプルから、米国特許第5,561,041号および米国特許第5,726,223号に記
載されたような標準法により、DNAを抽出した。それらの方法は本明細書に参照 により組み入れられる。
【0085】 マイクロサテライト分析は当技術分野で公知の標準的PCR技術を用いて行った 。例示的な実験は以下のようなものである。
【0086】 1.プライマーの末端標識 1.5ml チューブ(小) 10μl ddH20 5μl プライマー(FまたはR) 2μl バッファー(T4バッファー) 1μl T4キナーゼ 2μl p32γATP ----- 総量 20μl 37℃にて30分間のインキュベーション。
【0087】 2.PCR室におけるPCR分析のためのチューブ/ウェルの準備 ゲノムDNA(分析する各サンプルに対する正常および腫瘍DNA)を使用濃度
10ng/μlに希釈する。
【0088】 各サンプルに対するNおよびT(を標識し)、2.5μlを対応するチューブ/
ウェル中に入れる。
【0089】 3.反応/ウェルの数に対応した、各PCR反応のための反応混合液を調製する 。
【0090】 使用するストック/希釈物として100ng/μlに希釈したプライマーFおよび
R。
【0091】 4.反応混合物を7.5μl取って工程2で調製した鋳型チューブに加え、反応総
量を10μlにする。
【0092】 5.ミネラルオイル一滴を各チューブの水面に加える。
【0093】 6.PCRブロックにチューブ/ウェルを配置しPCR反応を行う。
【0094】 95℃で1分間 最適化温度 50〜58℃で1分間 72℃で1分間 35サイクル 72℃ 1サイクル 7.PCR反応を完了させ、4μlの停止バッファーで希釈する。
【0095】 8.7Mホルムアミド変性ゲル上に反応混合液3μlをロードし、その産物のサイ
ズに応じて2〜5時間にわたり電気泳動する。
【0096】 9.3mmのワットマンペーパー上にゲルを移し、カセットに入れる。
【0097】 10.ゲル上にフィルムを載せ、-80℃で8〜10時間経た後に現像する。
【0098】結果(N=32) 1.研究番号1: 8個のマイクロサテライトマーカーのパネルを用いて、剥 げ落ちた上皮性細胞サンプルの全てに腫瘍特異的なマイクロサテライトの変化が
検出されたケース:14/18(77%)。
【0099】 a. シフトマーカーにより検出されたケース:10/18(55%) b. LOHマーカーにより検出されたケース:7/18(38%) c. シフトマーカーおよびLOHマーカーの両方により検出されたケース:3/
14(21%) 2.研究番号2: 21個のマイクロサテライトマーカーのパネルを用いて、剥
げ落ちた上皮性細胞サンプルの全てに腫瘍特異的なマイクロサテライトの変化が
検出されたケース:12/14(86%)。
【0100】 a. シフトマーカーにより検出されたケース:9/14(64%) b. LOHマーカーにより検出されたケース:4/14(29%) c. シフトマーカーおよびLOHマーカーの両方により検出されたケース:2/
14(14%) 3.2つの試験的研究を組み合わせた検出率(n=32):26/32(81%)マイクロサテライト分析の概要 マイクロサテライトDNAマーカーは、原発腫瘍における遺伝的変化を精密に検 出するために一般的に用いられてきた。口腔、咽頭粘膜、喉頭粘膜の公知の新生
物性病変を有する22人の患者に由来する唾液を、本明細書に記載の方法を用いた
マイクロサテライト分析により分子的に分析した。8個の有益な4ヌクレオチド
マイクロサテライトマーカーを使用すると、22人のうち15人(68%)の患者が唾液
中にマイクロサテライト変化を示し、その変化は各腫瘍でみられる変化と一致し
ていた。唾液中に遺伝的変化のみられた15人のうち4人(27%)の患者は、唾液お よび腫瘍DNAにおいてヘテロ接合体消失(LOH)を示した。15人のうち他の8人の患 者は唾液および腫瘍DNAにおいてマイクロサテライト不安定性を示し、3人の患者
はLOHおよびマイクロサテライト不安定性の両方を示した。15人の正常対照の唾 液DNAをこの分子的方法によって分析したが、マイクロサテライト不安定性を有 するものは見出されなかった。このデータは、シフト変化に感受性のある選択オ
リゴヌクレオチドマーカーのパネルを用いたPCRに基づくマイクロサテライト分 析が、頭部および頚部(例えば中咽頭)の新生物性病変の検出法および監視法と
して非常に感度が高いことを示している。
【0101】 図1〜3は、患者由来の唾液の分析、および唾液検体から得られる核酸中の突
然変異の同定の結果を示している。核酸中の突然変異の同定は、患者の頭部およ
び頚部または肺の腫瘍の同定と相関があった。
【0102】 以上は本発明の範囲を例示するものであって限定するものではないと意図され
る。実際、当業者であれば、本明細書の教示に基づいて、過度の実験を行うこと
なく、さらなる実施形態を容易に構想し生み出すことができる。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、いくらかの患者の一連のマイクロサテライト座を示す。
【図2】 図2は、シフトまたはLOHを有するマイクロサテライトマーカーのグラフであ る。
【図3】 図3は、シフト対LOHによる唾液中の腫瘍検出のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 4B024 AA12 CA01 CA09 HA12 4B063 QA01 QA12 QA13 QA19 QQ03 QQ08 QQ42 QR32 QR56 QR62 QS25 QS34

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被験者における癌の検出方法であって、 該被験者から採取した唾液検体から核酸を単離し、そして 癌に関連する遺伝的変異について核酸をアッセイする、 ことを含み、該変異の存在によって被験者における癌の存在が示されることを特
    徴とする、上記方法。
  2. 【請求項2】 標的核酸を検出前に増幅する、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 上記増幅が、標的核酸の隣接(flanking)領域にハイブリダ
    イズするオリゴヌクレオチドによるものである、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 標的核酸が、突然変異、制限的断片長多型、核酸欠失、また
    は核酸置換を含む、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 上記突然変異が新生物と関連するものである、請求項4に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 上記新生物が肺、又は頭部及び頸部のものである、請求項5
    に記載の方法。
  7. 【請求項7】 上記新生物が悪性のものである、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 上記新生物に関連する標的核酸が、癌遺伝子及び腫瘍抑制遺
    伝子からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 上記癌遺伝子がrasファミリーのメンバーである、請求項8 に記載の方法。
  10. 【請求項10】 上記癌遺伝子がK-rasである、請求項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 上記腫瘍抑制遺伝子がp53である、請求項8に記載の方法 。
  12. 【請求項12】 上記オリゴヌクレオチドがハイブリダイズする隣接領域の
    ヌクレオチド配列が 及びこれらに相補的な配列から選択される、請求項3に記載の方法。
  13. 【請求項13】 上記オリゴヌクレオチドが 及びこれらに相補的な配列である、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 上記標的核酸がヌクレオチドハイブリダイゼーションプロ
    ーブを用いて検出される、請求項1に記載の方法。
  15. 【請求項15】 上記ヌクレオチドハイブリダイゼーションプローブがハイ
    ブリダイズする標的核酸が、 及びこれらに相補的な配列から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 上記ヌクレオチドハイブリゼーションプローブが、 及びこれらに相補的な配列から選択される、請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 PCRによって検出する、請求項1に記載の方法。
  18. 【請求項18】 核酸ハイブリダイゼーションプローブによって検出する、
    請求項1に記載の方法。
  19. 【請求項19】 唾液検体からの標的核酸の検出のために有用なキットであ
    って、該標的核酸にハイブリダイズするハイブリダイゼーションプローブを含有
    する容器を含む、1以上の容器を収容する区画化されたキャリアー手段を含む、
    上記キット。
  20. 【請求項20】 上記標的核酸の増幅のためのオリゴヌクレオチドプライマ
    ーを含有する容器をさらに含む、請求項19に記載のキット。
  21. 【請求項21】 上記プローブが検出可能に標識されている、請求項19に
    記載のキット。
  22. 【請求項22】 被験者における頭部及び頸部又は肺の新生物障害又は癌を
    検出するための方法であって、 被験者の唾液検体から核酸サンプルを提供し、そして 標的変異ヌクレオチド配列の存在を検出する 方法であり、唾液中の標的ヌクレオチド配列の存在が頭部及び頸部又は肺の新生
    物障害を示す、上記方法。
  23. 【請求項23】 上記核酸を検出前に増幅する、請求項22に記載の方法。
  24. 【請求項24】 上記増幅を標的核酸の隣接領域にハイブリダイズするオリ
    ゴヌクレオチドによって行う、請求項23に記載の方法。
  25. 【請求項25】 上記標的核酸が突然変異、制限的断片長多型、核酸欠失、
    ヘテロ接合性の喪失(LOH)又は核酸置換を含む、請求項22に記載の方法。
  26. 【請求項26】 上記突然変異が新生物に関連する、請求項24に記載の方
    法。
  27. 【請求項27】 上記新生物が悪性のものである、請求項26に記載の方法
  28. 【請求項28】 新生物に関連する上記標的核酸が、癌遺伝子、マイクロサ
    テライトマーカー、腫瘍抑制遺伝子及びこれらの任意の組み合わせからなる群か
    ら選択される、請求項22に記載の方法。
  29. 【請求項29】 上記癌遺伝子がrasファミリーのメンバーである、請求項 28に記載の方法。
  30. 【請求項30】 上記癌遺伝子がK-rasである、請求項29に記載の方法。
  31. 【請求項31】 上記腫瘍抑制遺伝子がp53である、請求項28に記載の方 法。
  32. 【請求項32】 上記オリゴヌクレオチドがハイブリダイズする隣接領域の
    ヌクレオチド配列が、 から選択される、請求項24に記載の方法。
  33. 【請求項33】 上記オリゴヌクレオチドがハイブリダイズする隣接領域の
    ヌクレオチド配列が、 から選択される、請求項24に記載の方法。
  34. 【請求項34】 上記オリゴヌクレオチドが、 である、請求項33に記載の方法。
  35. 【請求項35】 上記標的核酸を核酸ハイブリゼーションプローブを用いて
    検出する、請求項22に記載の方法。
  36. 【請求項36】 上記核酸ハイブリダイゼーションプローブがハイブリダイ
    ズする標的核酸が、 から選択される、請求項35に記載の方法。
  37. 【請求項37】 上記核酸ハイブリダイゼーションプローブが、 から選択される、請求項36に記載の方法。
  38. 【請求項38】 頭部及び頸部の新生物障害を有するか、又は有するおそれ
    のある被験者の唾液検体から、唾液中のその存在が新生物障害を示すものである
    標的変異核酸配列を検出するために有用なキットであって、 からなる群から選択される標的核酸にハイブリダイズする核酸ハイブリダイゼー
    ションプローブを含有する第1の容器、及び該プローブの該標的核酸とのハイブ
    リダイゼーションを検出するための手段を有する第2の容器を含む、1以上の容
    器を密閉して収容する区画化されたキャリアー手段を含むことを特徴とする、上
    記キット。
  39. 【請求項39】 さらに増幅用ポリメラーゼ及びデオキシリボヌクレオチド
    を含む、請求項38に記載のキット。
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