JP2002517183A - Multiparametric fluorescence in-situ hybridization - Google Patents

Multiparametric fluorescence in-situ hybridization

Info

Publication number
JP2002517183A
JP2002517183A JP2000552136A JP2000552136A JP2002517183A JP 2002517183 A JP2002517183 A JP 2002517183A JP 2000552136 A JP2000552136 A JP 2000552136A JP 2000552136 A JP2000552136 A JP 2000552136A JP 2002517183 A JP2002517183 A JP 2002517183A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluorophore
probes
chromosome
probe
label
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000552136A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
シー. ウォード,デビッド
スパイヒャー,ミヒャエル
グウィン バラード,スティーブン
ティー. ウィルソン,ジョン
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.)
Yale University
Original Assignee
Yale University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US09/088,845 external-priority patent/US6007994A/en
Application filed by Yale University filed Critical Yale University
Publication of JP2002517183A publication Critical patent/JP2002517183A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6841In situ hybridisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/689Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for bacteria
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/70Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • C12Q1/701Specific hybridization probes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156Polymorphic or mutational markers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、(i)組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組であって、その各成員が、(i)上記組のいずれかの他の成員の標識から区別されることができる所定の標識をもち、及び(ii)所定の染色体又は核酸分子と物理的にハイブリダイズすることができるものに、そして単独での又は核酸増幅方法に呼応した、そのような分子の使用に、関する。   (57) [Summary] The present invention provides (i) a combinatorially labeled oligonucleotide probe set, wherein each member has (i) a predetermined label that can be distinguished from the label of any other member of the above set. And (ii) those that can physically hybridize to a given chromosome or nucleic acid molecule, and to the use of such molecules alone or in response to nucleic acid amplification methods.

Description

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

【0001】 産業上の利用分野 本発明は、核酸化学、特に染色体および染色体断片の多重像分析を成し遂げるた
めの試薬および方法に関する。本発明は、染色体異常、感染性作因等を診断する
ために用い得る。本発明は、一部、政府基金を用いて成された。政府は、本発明
に一定の権利を有する。
[0001] The present invention relates to reagents and methods for accomplishing nucleic acid chemistry, in particular, multiplex image analysis of chromosomes and chromosomal fragments. The present invention can be used to diagnose chromosomal abnormalities, infectious agents, and the like. This invention was made, in part, with a government fund. The government has certain rights in the invention.

【0002】 関連出願の引用 本出願は、米国特許第08/577,622号(1995年12月22日提出)の一部継続出願で
ある米国特許第08/580,717号(1995年12月29日提出)の一部継続出願である米国
特許第08/640,657号出願(1996年5月1日提出)の一部継続出願であって、これら
の出願はすべて、その記載内容が参照により本明細書中に含まれる。 発明の背景 生物試料中の染色体および染色体断片の存在および状態の確定は、疾患の診断
において計り知れない重要性を有する。伝統的に、このような確定は、特徴的分
染パターンを明示するために特殊染色で処理した中期染色体標本を検査すること
により手作業で成されてきた。残念ながら、このような分染パターンの解釈には
実質的熟練を要し、技術的に難しい。それゆえ、染色体の存在および整列を分析
する代替的方法が探し求められてきた。染色体同定の問題への代替的アプローチ
の1つには、間期染色体の反復配列を標識するための標識化染色体特異的オリゴ
ヌクレオチドプローブの使用が含まれた(Cremer, T. et al., Hum. Genet. 74:
346-352(1986); Cremer, T. et al., Exper. Cell Res. 176:119-220(1988)
)。このような方法は、ダウン症候群の出生前診断に、ならびに腫瘍細胞株に関
連した染色体異常の検出に有用であることが知られている。染色体の別個の亜領
域に限局される反復DNAの染色体特異的プローブは、しかしながら、多数の種
類の染色体異常(例えば、転座または欠失)の分析に適していない。
[0002] This application is a pending application of US Patent No. 08 / 580,717, filed December 29, 1995, which is a continuation-in-part of US Patent Application No. 08 / 577,622, filed December 22, 1995. No. 08 / 640,657, filed May 1, 1996, which is a continuation-in-part application of which is incorporated herein by reference in its entirety. included. BACKGROUND OF THE INVENTION Determining the presence and status of chromosomes and chromosome fragments in biological samples is of immense importance in diagnosing disease. Traditionally, such determinations have been made manually by examining metaphase chromosome specimens that have been treated with special stains to reveal characteristic staining patterns. Unfortunately, the interpretation of such dyeing patterns requires substantial skill and is technically difficult. Therefore, alternative methods of analyzing chromosome presence and alignment have been sought. One alternative approach to the problem of chromosome identification has involved the use of labeled chromosome-specific oligonucleotide probes to label repeats of interphase chromosomes (Cremer, T. et al., Hum. . Genet. 74:
346-352 (1986); Cremer, T. et al., Exper. Cell Res. 176: 119-220 (1988).
). Such methods are known to be useful for prenatal diagnosis of Down syndrome, as well as for detecting chromosomal abnormalities associated with tumor cell lines. Chromosome-specific probes of repetitive DNA confined to distinct subregions of the chromosome, however, are not suitable for the analysis of many types of chromosomal abnormalities (eg, translocations or deletions).

【0003】 Ward, D.C, 等(PCT出願WO/05789。参照により本明細書中に含まれる)は、染
色体異常の認識を可能にする方法で選定された哺乳類染色体を特異的に標識する
ための染色体in-situ抑圧(「CISS」)ハイブリッド形成法を開示する。そ
の方法では、試料DNAを変性させ、高遺伝的複雑度を有する蛍光標識染色体特
異的プローブと非標識化非特異的競合体プローブとの混合物とハイブリダイズさ
せる。Manuelidis, L.等(Chromosoma 96:397-410(1988)。参照により本明細
書中に含まれる)が記載したように、染色体像が得られた。該方法は、個々の哺
乳類染色体の迅速且つ高特異的査定を提供する。該方法は、適切なプローブおよ
び/または標識の賢明な選択により、標本中の染色体のいくつかまたはすべての
亜領域の視覚化を可能にする。例えば、標的染色体の亜領域に各々特異的な1つ
より多いプローブを用いることにより、該方法は、その染色体上のいくつかの亜
領域の同時分析を可能にする。利用可能なフルオロフォアの数は、同時可視化さ
れ得る染色体または染色体亜領域の数を限定する。
[0003] Ward, DC, et al. (PCT application WO / 05789, incorporated herein by reference) provide for the specific labeling of selected mammalian chromosomes in a manner that allows recognition of chromosomal abnormalities. A method for chromosome in-situ suppression ("CISS") hybridization is disclosed. In that method, the sample DNA is denatured and hybridized with a mixture of a fluorescently labeled chromosome-specific probe of high genetic complexity and an unlabeled non-specific competitor probe. Chromosomal images were obtained as described by Manuelidis, L. et al. (Chromosoma 96: 397-410 (1988); incorporated herein by reference). The method provides a rapid and highly specific assessment of individual mammalian chromosomes. The method allows for the visualization of some or all sub-regions of chromosomes in a specimen with judicious choice of appropriate probes and / or labels. For example, by using more than one probe each specific to a subregion of a target chromosome, the method allows for the simultaneous analysis of several subregions on that chromosome. The number of available fluorophores limits the number of chromosomes or chromosomal subregions that can be visualized simultaneously.

【0004】 PCT出願WO/05789に記載されているように、CISS法の「組合せ」変法を用
い得る。最も簡単な場合には、2個の蛍光団が3個の異なる染色体または染色体
亜領域を同時可視化させる。この変法では、ハイブリダイゼーションプローブ混
合物は、各々別々に異なるフルオロフォアで標識された2つの半分から成るプロ
ーブ配列の単一組から作られる。ハイブリダイゼーション時に、2個のフルオロ
フォアは、個々のフルオロフォアの色とは光学的に区別可能な3個の蛍光信号を
生じる。n個のフルオロフォアのブール組合せへのこのアプローチの拡張は、2 n −1個の染色体の標識化を可能にする。
As described in PCT application WO / 05789, a “combination” variant of the CISS method is used.
Can be. In the simplest case, two fluorophores have three different chromosomes or chromosomes
Simultaneous visualization of subregions. In this variant, the hybridization probe mix
The compound consists of two halves, each separately labeled with a different fluorophore.
The array is made from a single set of arrays. Upon hybridization, two fluoro
The fore emits three fluorescent signals that are optically distinguishable from the color of the individual fluorophore.
Occurs. An extension of this approach to a Boolean combination of n fluorophores is 2 n -Allows labeling of one chromosome.

【0005】 Ried, T等(Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)89:1388-1392(1992)。この
記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)は、3個のフルオロフォアを用
いた7個のプローブとの同時in-situハイブリッド形成法から得られる蛍光パタ
ーンを「擬似彩色」するためのデジタル映像カメラおよびコンピューターソフト
ウェアを装備したエピ−蛍光顕微鏡の使用を記載する。波長選択フィルターの使
用により、各フルオロフォアの別個のグレースケール像の単離および収集が可能
になる。これらの像は、その後、適切なソフトウェアを介して併合される。CC
Dカメラの感度および直線性は、カラーフィルムベースの顕微鏡写真に固有の技
術的難しさを克服する。
[0005] Ried, T. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 1388-1392 (1992), which is incorporated herein by reference) describes three fluorophores. Describes the use of an epi-fluorescence microscope equipped with a digital video camera and computer software to "pseudo-color" the fluorescence pattern obtained from the simultaneous in-situ hybridization with 7 probes using FT. The use of a wavelength selective filter allows for the isolation and collection of a separate grayscale image of each fluorophore. These images are then merged via appropriate software. CC
The sensitivity and linearity of D-cameras overcome the technical difficulties inherent in color film-based micrographs.

【0006】 このような努力は、in-situハイブリッド形成法を用いて同時検出および分析
され得る染色体の数を増大したが、しかし、多数の異なる染色体および染色体亜
領域の同時検出および分析を可能にする区別可能発光スペクトルを有するフルオ
ロフォア組を限定することが非常に望ましい。本発明は、このような試薬ならび
にそれらの使用のための方法および装置を提供する。
[0006] Such efforts have increased the number of chromosomes that can be simultaneously detected and analyzed using in-situ hybridization techniques, but have enabled the simultaneous detection and analysis of many different chromosomes and chromosomal subregions. It is highly desirable to limit the set of fluorophores having distinct emission spectra. The present invention provides such reagents and methods and devices for their use.

【0007】 本発明の要約 本発明は、全22本のヒト常染色体およびヒトXおよびY染色体またはそれらの
限定亜領域の可視化および同時同定を可能にするのに十分な核酸プローブの組合
せ標識化のための試薬および方法に関する。全染色体またはそれらの限定亜領域
のこのような特異的標識化は、「彩色」と呼ばれる。本発明はさらに、臨床また
は非臨床標本中に存在し得る細菌、ウイルスおよび/または下等真核生物の特性
化を可能にするのに十分な核酸プローブの組合せ標識化のための試薬および方法
に関する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides for the combined labeling of nucleic acid probes sufficient to allow visualization and simultaneous identification of all 22 human autosomes and the human X and Y chromosomes or their restricted subregions. And reagents and methods for the same. Such specific labeling of whole chromosomes or their restricted subregions is called "coloring". The present invention further relates to reagents and methods for combinatorial labeling of nucleic acid probes sufficient to allow characterization of bacteria, viruses and / or lower eukaryotes that may be present in clinical or non-clinical specimens. .

【0008】 詳細には、本発明は、第一および第二亜組のプローブから成る一組の組合せ的
標識化オリゴヌクレオチドプローブであって、 (A)第一亜組のプローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のプローブ
のあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されてお
り、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体の一つと特異的にハ
イブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の第一亜組がヒト核型の各常染色体または性染色体を少なく
とも一つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分な成員を有し、そして (B)第二亜組のプローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のあらゆる
他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており、そして
(ii)ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の染色体外ポリヌクレオ
チドコピーの一つと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを
包含する プローブに関する。
In particular, the present invention provides a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes consisting of first and second sub-sets of probes, wherein (A) each member of the first sub-set of probes comprises: (I) linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second subset of probes, and (ii) one of the predetermined autosomal or sex chromosomes of the human karyotype. A plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing with each other, wherein the first subset of the probe set is sufficient to specifically hybridize each autosomal or sex chromosome of the human karyotype with at least one member. (B) each member of the probes of the second sub-set is linked or conjugated to a predetermined label which is distinguishable from the label of any other member of the first or second sub-set. Ori (Ii) a probe comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to one of the extrachromosomal polynucleotide copies of a predetermined region of a human karyotype autosome or sex chromosome.

【0009】 本発明はさらに、第一亜組の遺伝子型プローブおよび第二亜組の表現型プロー
ブから成る一組の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブであって、 (A)第一亜組の遺伝子型プローブの各成員が、(i)第一または第二亜組の
プローブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合
されており、そして(ii)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の核酸
の領域と特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の第一亜組が予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を
他の細菌、ウイルスまたは下等真核生物と区別し得るのに十分な成員を有し、そ
して (B)第二亜組の表現型プローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のあ
らゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており、
そして(ii)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物が予備選定表現型を
示すか否かの確定を可能にするために、予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核
生物の染色体の予定ポリヌクレオチド領域またはその染色体外コピーと特異的に
ハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含する プローブに関する。
[0009] The present invention further provides a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes consisting of a first subset of genotype probes and a second subset of phenotypic probes, wherein (A) the first subset of genes Each member of the type probe is linked or conjugated to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second subset of probes, and (ii) the preselected bacteria, virus Or a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to a region of a lower eukaryotic nucleic acid, wherein the first sub-set of the probe set comprises a pre-selected bacterium, virus or Have sufficient members to be distinguishable from a virus or lower eukaryote, and (B) each member of the phenotypic probe of the second sub-set comprises (i) any other member of the first or second sub-set. The members of the sign Linked or conjugated to a predetermined label that is distinguishable,
And (ii) the predetermined polymorphism of the chromosome of the preselected bacterium, virus or lower eukaryote to enable determination of whether the preselected bacterium, virus or lower eukaryote exhibits the preselected phenotype. The present invention relates to a probe comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing with a nucleotide region or an extrachromosomal copy thereof.

【0010】 本発明はさらに、ヒト核型を有する個々の常染色体および性染色体を同時に同
定および区別する方法であって、以下の: (I)核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で、一本鎖
形態の染色体の標本を、第一および第二亜組のプローブから成る一組の組合せ的
標識化オリゴヌクレオチドプローブであって、 (A)第一亜組のプローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のプローブ
のあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されてお
り、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体の一つと特異的にハ
イブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の第一亜組がヒト核型の各常染色体または性染色体を少なく
とも一つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分な成員を有し、そして (B)第二亜組のプローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のあらゆる
他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており、そして
(ii)ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の染色体外ポリヌクレオ
チドコピーの一つと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを
包含する プローブと接触させ、 (II)第一亜組のプローブの一成員とハイブリダイズされた標本の各染色体
に関して、その成員の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同
一性を、その成員が特異的にハイブリダイズするヒト核型の常染色体または性染
色体の同一性と相関させて、それによりその成員とハイブリダイズされた染色体
を同定し、 (III)ヒト核型の常染色体および性染色体の各々が標本中に同定されるま
で、工程(II)を反復し、 (IV)常染色体または性染色体の領域の予定染色体外ポリヌクレオチドコピ
ーとハイブリダイズされたプローブの第二亜組の各成員に関して、その成員の予
定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性を、その成員が特異
的にハイブリダイズするヒト核型の常染色体または性染色体の同一性と相関させ
て、それによりその成員とハイブリダイズされた常染色体または性染色体の領域
を同定し、 (V)第二亜組のプローブの各成員に関して、工程(IV)を反復する 工程から成る方法に関する。
The present invention further provides a method for simultaneously identifying and differentiating individual autosomes and sex chromosomes having a human karyotype, comprising: (I) under conditions sufficient to cause nucleic acid hybridization. A single-stranded form of the chromosome sample is provided by a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes consisting of first and second sub-sets of probes, wherein (A) each member of the first sub-set of probes comprises: (I) linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second subset of probes; and (ii) one of the predetermined autosomal or sex chromosomes of the human karyotype. A plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing with each other, wherein the first subset of the probe set specifically hybridizes each autosomal or sex chromosome of the human karyotype with at least one member. A predetermined label that has sufficient members to rediscover and (B) each member of the probes of the second subgroup is (i) distinguishable from the label of any other member of the first or second subgroup. And (ii) comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to one of the extrachromosomal polynucleotide copies of the predetermined region of the autosomal or sex chromosome of the human karyotype. (II) for each chromosome of the specimen hybridized to a member of the first sub-set of probes, detecting and identifying the member's intended label, and identifying the identity of the member's label with the member's specificity. Correlating with the identity of the autosomal or sex chromosomes of the human karyotype to specifically hybridize, thereby identifying the chromosome hybridized to its members; Repeating step (II) until each of the autosomal and sex chromosomes of the karyotype is identified in the specimen; and (IV) a probe hybridized with a predetermined extrachromosomal polynucleotide copy of an autosomal or sex chromosomal region. For each member of the second sub-group of members of the group, the expected label of that member is detected and identified, and the identity of the label of that member is compared to the autosomal or sex chromosome of the human karyotype to which that member specifically hybridizes. Identifying the region of the autosomal or sex chromosome that correlated with the identity and thereby hybridized to that member; and (V) repeating step (IV) for each member of the second subset of probes. To a method comprising:

【0011】 本発明はさらに、予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を他の細菌、ウ
イルスまたは下等真核生物と同時に同定および区別する方法であって、以下の: (I)in-situ核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で
、予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を含有すると疑われる標本を、第
一亜組の遺伝子型プローブおよび第二亜組の表現型プローブから成る一組の組合
せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブであって、 (A)第一亜組の遺伝子型プローブの各成員が、(i)第一または第二亜組
のプローブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結
合されており、そして(ii)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の核
酸の領域と特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の第一亜組が予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を
標本中に存在する他の細菌、ウイルスまたは下等真核生物と区別し得るのに十分
な成員を有し、そして (B)第二亜組のプローブの各成員が、(i)第一または第二亜組のあらゆ
る他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており、そし
て(ii)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物が予備選定表現型を示す
か否かの確定を可能にするために、予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物
の核酸の予定ポリヌクレオチド領域またはその染色体外コピーと特異的にハイブ
リダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含する プローブと接触させ、 (II)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の染色体の一領域とハイ
ブリダイズされた第一亜組のプローブの各成員に関して、その成員の予定標識を
検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性を、その成員が特異的にハイ
ブリダイズする細菌、ウイルスまたは下等真核生物の同一性と相関させて、それ
によりその成員とハイブリダイズされた細菌、ウイルスまたは下等真核生物を同
定し、 (III)プローブの第一亜組の各成員に関して、工程(II)を反復し、 (IV)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の染色体の予定ポリヌク
レオチド領域あるいはその染色体外コピーとハイブリダイズされたプローブの第
二亜組の各成員に関して、その成員の予定標識を検出および同定し、そしてその
成員の標識の同一性を予定領域の同一性と相関させて、それにより予備選定細菌
、ウイルスまたは下等真核生物の染色体上の予定領域の存在を同定し、 (V)第二亜組のプローブの各成員に関して、工程(IV)を反復する 工程から成る方法に関する。
The invention further provides a method of identifying and distinguishing a preselected bacterium, virus or lower eukaryote simultaneously with another bacterium, virus or lower eukaryote, comprising: (I) in- A sample suspected of containing a preselected bacterium, virus or lower eukaryote under conditions sufficient to allow for in situ nucleic acid hybridization, the genotype probe of the first sub-set and the phenotype of the second sub-set A set of combinatorially labeled oligonucleotide probes consisting of a probe, wherein (A) each member of the first set of genotype probes comprises (i) any other member of the first or second set of probes. And (ii) capable of specifically hybridizing to a region of the nucleic acid of the preselected bacterium, virus or lower eukaryote, wherein the plurality is linked to or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of The first subset of the probe set is sufficient to distinguish the preselected bacteria, virus or lower eukaryote from other bacteria, viruses or lower eukaryotes present in the specimen. (B) each member of the second sub-set of probes is linked or conjugated to a predetermined label that is distinguishable from (i) the label of any other member of the first or second sub-set. And (ii) the nucleic acid of the preselected bacterium, virus or lower eukaryote to enable determination of whether the preselected bacterium, virus or lower eukaryote exhibits the preselected phenotype. Contacting with a probe comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to the predetermined polynucleotide region or extrachromosomal copy thereof, (II) staining of preselected bacteria, viruses or lower eukaryotes For each member of the first subset of probes hybridized to a region of the body, the member's intended label is detected and identified, and the member's label identity specifically hybridizes to the member's label identity. Correlating with the identity of the bacterium, virus or lower eukaryote, thereby identifying the bacterium, virus or lower eukaryote hybridized to the member; (III) each of the first sub-set of probes Repeating (II) for members, (IV) each of a second subset of probes hybridized to a predetermined polynucleotide region of a chromosome of a preselected bacterium, virus or lower eukaryote or an extrachromosomal copy thereof. For a member, detecting and identifying the member's intended label, and correlating the member's label identity with the identity of the intended region, thereby pre-selecting bacteria To identify the presence of regions for on a chromosome of a virus or lower eukaryotes, it relates to a method comprising the step of repeating (V) for each member of the second sub-set of probes, step (IV).

【0012】 本発明は特に、前記組のプローブの成員がフルオロフォアで検出可能的に標識
され、そしてその組の少なくとも1つの成員がフルオロフォアFITC、Cy3、Cy3.5
、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択される1、2、3、4または5個の
フルオロフォアで組合せ的に標識され、そしてその組の各成員がフルオロフォア
群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される実施態様を意図
する。
The invention is particularly directed to a method wherein said members of said set of probes are detectably labeled with a fluorophore and at least one member of said set is a fluorophore FITC, Cy3, Cy3.5.
, Cy5, Cy5.5, and Cy7 are labeled in combination with one, two, three, four, or five fluorophores selected from the group consisting of: Embodiments that are labeled with one fluorophore are contemplated.

【0013】 本発明はさらに、一組の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブであって
、その各成員が(i)その組の他のあらゆる成員の標識と区別可能な予定標識を
有し、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体のテロメア領域と
特異的にハイブリダイズし得るプローブの組であって、ヒト核型の常染色体また
は性染色体の各々を少なくとも1つの成員と特異的にハイブリダイズし得るのに
十分な成員を有する組を提供する。
The invention further relates to a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes, each member of which (i) has a predetermined label that is distinguishable from the labels of any other member of the set; ii) a set of probes capable of specifically hybridizing to the expected autosomal or sex chromosome telomere region of a human karyotype, wherein each of the human karyotype autosomes or sex chromosomes specifically binds to at least one member. Provide a set with sufficient members to be able to hybridize.

【0014】 本発明はさらに、ヒト核型の個々の常染色体および性染色体を同時に同定およ
び区別する方法であって、以下の: (a)核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で、一本鎖
形態の染色体の標本を、一組の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブであ
って、その各成員が、(i)その組のあらゆる他の成員の標識と区別可能な予定
標識を有し、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体のテロメア
領域と特異的にハイブリダイズし得るし、その組がヒト核型の各常染色体または
性染色体の各々を少なくとも一つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分
な成員を有する組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブと接触させ、接触が
それにより標本の常染色体または性染色体の各々の少なくとも1つをその組のプ
ローブの少なくとも1つの成員とハイブリダイズするようにさせて、 (b)その組のプローブの一成員とハイブリダイズした標本の各染色体に関し
て、その成員の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性を
、その成員が特異的にハイブリダイズするヒト核型の常染色体または性染色体の
同一性と相関させて、それによりその成員とハイブリダイズした染色体を同定し
、そして (c)ヒト核型の常染色体および性染色体の各々が標本中に同定されるまで、
工程(b)を反復する 工程を包含する方法を提供する。
The present invention further provides a method for simultaneously identifying and distinguishing individual autosomes and sex chromosomes of a human karyotype, comprising: (a) under conditions sufficient to cause nucleic acid hybridization, A sample of the single-stranded form of the chromosome is obtained by combining a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes, each member of which has (i) a predetermined label that can be distinguished from the label of any other member of the set. And (ii) specifically hybridize to a telomere region of the intended autosomal or sex chromosome of the human karyotype, wherein the set is specific for each autosomal or sex chromosome of the human karyotype to at least one member. Contact with a combinatorially labeled oligonucleotide probe having sufficient members to hybridize specifically, whereby contact of each of the autosomal or sex chromosomes of the specimen with Causing at least one to hybridize to at least one member of the set of probes; (b) detecting, for each chromosome in the specimen, hybridized to a member of the set of probes, a prospective marker for that member And identify, and correlate, the identity of the label of the member with the identity of an autosomal or sex chromosome of the human karyotype to which the member specifically hybridizes, thereby displacing the chromosome hybridized to the member. And (c) until each of the autosomal and sex chromosomes of the human karyotype is identified in the specimen.
Providing a method comprising repeating step (b).

【0015】 好ましい実施態様の説明 A.本発明の概説 蛍光in-situハイブリッド形成法(FISH)は、研究および臨床的診断の種々の
領域で用いられる(Gray, J.W. et al., Curr Opin Biotech 3:623-631(1992)
; Xing, Y. et al., In:The Causes and Consequences of Chromosomal Aberrat
ions. I.R. Kirsch Ed. CRC Press, Boca Raton, page3-28(1993))。細胞核
の染色体および超染色体構築の研究に関しては、それはなくてはならない道具で
ある(Cremer, T. et al., In:Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative
Biology, Volume LVIII, pp. 777-792, Cold Spring Harbor Laboratory Press,
NY(1994))。最も重要なのは、FISHはマルチパラメーター識別のための能力
を提供することである。これは、組合せ(Nederlof, P.M. et al., Cytometry 1
0:20-27(1989); Nederlof, P.M. et al., Cytometry 11:126-131(1990); Ri
ed, T. et al., Proc Natl Acad Sci(U.S.A.)89:1388-1392(1992a); Ried,
T. et al., Hum Mol Genet 1:307-313(1992b); Lengauer, C. et al., Hum Mo
l Genet 2:505-512(1993); Popp, S. et al., Human Genetics 92:527-532(1
993); Wiegant, J. et al., Cytogenet Cell Genet 63:73-76(1993))または
比率標識化(Dauwerse, J.G. et al., Hum Mol Genet 1:593-598(1992); Nede
rlof, P.M. et al., Cytometry 13:839-845(1992); du Manoir, S. et al., H
um Genet 90:590-610(1993);)戦略の何れかを用いて、いくつかのDNAプロ
ーブの同時可視化を可能にする。12個までのDNAプローブが可視化されている
(Dauwerse, J.G. et al., Hum Mol Genet 1:593-598(1992))。その結果とし
て、24の異なる色という目標が長い間探し求められてきた(Ledbetter, D.H., H
um Mol Genet 5:297-299(1992))。24の異なる色は、それらが22の常染色体お
よび両方の性染色体の同時可視化を可能にするために、重要な閾値である。核型
分析の改良の他に、24の異なる且つ区別可能なDNAプローブを動じハイブリダ
イズする可能性は、多数の重要な生物学的問題の処理を可能にする。しかしなが
ら、今までに公表された多色系は24色への拡張のための多用性を欠いており、原
理照明実験だけがいつも発表された。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Overview of the Invention Fluorescence in-situ hybridization (FISH) is used in various areas of research and clinical diagnosis (Gray, JW et al., Curr Opin Biotech 3: 623-631 (1992)).
; Xing, Y. et al., In: The Causes and Consequences of Chromosomal Aberrat
ions. IR Kirsch Ed. CRC Press, Boca Raton, page 3-28 (1993)). It is an indispensable tool for studying the chromosome and superchromosome construction of cell nuclei (Cremer, T. et al., In: Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative
Biology, Volume LVIII, pp. 777-792, Cold Spring Harbor Laboratory Press,
NY (1994)). Most importantly, FISH provides the ability for multi-parameter identification. This is due to the combination (Nederlof, PM et al., Cytometry 1
0: 20-27 (1989); Nederlof, PM et al., Cytometry 11: 126-131 (1990); Ri
ed, T. et al., Proc Natl Acad Sci (USA) 89: 1388-1392 (1992a); Ried,
T. et al., Hum Mol Genet 1: 307-313 (1992b); Lengauer, C. et al., Hum Mo
l Genet 2: 505-512 (1993); Popp, S. et al., Human Genetics 92: 527-532 (1
993); Wiegant, J. et al., Cytogenet Cell Genet 63: 73-76 (1993)) or ratio labeling (Dauwerse, JG et al., Hum Mol Genet 1: 593-598 (1992); Nede
rlof, PM et al., Cytometry 13: 839-845 (1992); du Manoir, S. et al., H
um Genet 90: 590-610 (1993);), allowing simultaneous visualization of several DNA probes using any of the strategies. Up to 12 DNA probes have been visualized (Dauwerse, JG et al., Hum Mol Genet 1: 593-598 (1992)). As a result, the goal of 24 different colors has long been sought (Ledbetter, DH, H
um Mol Genet 5: 297-299 (1992)). The 24 different colors are important thresholds because they allow the simultaneous visualization of 22 autosomes and both sex chromosomes. In addition to improved karyotyping, the possibility of moving and hybridizing 24 different and distinguishable DNA probes allows for the treatment of a number of important biological problems. However, the multicolor systems published to date lack the versatility for expansion to 24 colors, and only principle lighting experiments have always been published.

【0016】 本発明は、一部は、組合せ標識化戦略を用いて24の異なる遺伝子標的の同時可
視化を達成するためのマルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成法の
実現から生じる。この戦略は、スペクトル的区別可能標識より多くの標的配列間
の識別を可能にする。このような標識化を実行するための最も簡単な方法は、簡
易「ブール」組合せを用いることであり、即ち蛍光団は完全に存在しない(即ち
「0」という値が割り当てられる)か、単位量(1という値)で存在する。単一
蛍光団Aに関しては唯一の有用な組合せ(A=1)が存在し、そして2つの蛍光
団AおよびBに関しては、3つの有用な組合せ(A=1/B=0;A=0/B=
1;A=1/B=1)が存在する。3つの蛍光団の7つの組合せ、4つの蛍光団
の15の組合せ、5つの蛍光団の31の組合せ、6つの蛍光団の63の組合せが、そし
て以後同様に(n個のフルオロフォアは2n−1の染色体の標識化させる)存在
する。したがって、染色体彩色プローブ組を用いてヒトゲノムにおける24の染色
体型すべてを独自に同定するためには、5つの区別可能な蛍光団が必要なだけで
ある(全部で31の組合せ)。各プローブ組が、組合せ方式で5つのスペクトル的
に異なるフルオロフォアのうちの1つ又はそれ以上で標識化される場合には、簡
単なブール組合せを用いて、そのフルオロフォア組成により指図されるスペクト
ル特性により各DNAプローブを同定し得る(Speicher, M.R. et al., Nature
Genet. 12:368-375(1996)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれ
る))。
The present invention results, in part, from the realization of a multiparametric fluorescence in-situ hybridization method to achieve simultaneous visualization of 24 different gene targets using a combinatorial labeling strategy. This strategy allows discrimination between more target sequences than spectrally distinguishable labels. The simplest way to perform such labeling is to use a simple "Boolean" combination, ie, the fluorophore is completely absent (ie, assigned a value of "0") or has a (Value of 1). There is only one useful combination for a single fluorophore A (A = 1), and for two fluorophores A and B, three useful combinations (A = 1 / B = 0; A = 0 / B =
1; A = 1 / B = 1). Seven combinations of three fluorophores, fifteen combinations of four fluorophores, 31 combinations of five fluorophores, 63 combinations of six fluorophores, and so on (n fluorophores are 2 n -1 chromosome). Thus, to uniquely identify all 24 chromosome types in the human genome using a chromosome coloring probe set, only five distinguishable fluorophores are needed (31 combinations in total). If each probe set is labeled with one or more of the five spectrally distinct fluorophores in a combinatorial fashion, then using a simple Boolean combination, the spectrum dictated by the fluorophore composition Each DNA probe can be identified by its characteristics (Speicher, MR et al., Nature
Genet. 12: 368-375 (1996), the contents of which are incorporated herein by reference.

【0017】 B.本発明の用語 本発明は、一組の組換え的標識化オリゴヌクレオチドプローブであって、その
各成員が(i)その組のあらゆるその他の成員の標識と区別可能な予定標識を有
し、そして(ii)ヒト核型の一予定常染色体または性染色体と特異的にハイブ
リダイズし得るプローブに関する。最も好ましい実施態様では、その組は前記の
ヒト核型の常染色体または性染色体の各々を少なくとも1つの成員と特異的且つ
区別可能的にハイブリダイズし得るのに十分な数の成員を有する。本明細書中で
用いる場合、「核型」という用語は、正常または異常細胞中に見出される染色体
の補集合を意味する。正常細胞では、染色体の数は46で、22対の常染色体と2つ
の性染色体(2X染色体(女性の場合)またはXとY染色体(男性の場合))か
ら成る。標識は、その組のいずれかの成員の特定の標識(その成員の同一性)が
その組の他のいずれかの成員の特定の標識および同一性と異なる場合に区別可能
であるといわれる。プローブ成員は各々、唯一の染色体(または亜染色体領域)
と特異的にハイブリダイズし得るため、そして標識およびプローブの同一性は予
め分かっているため、非同定化染色体領域に関連した特定の標識の検出は、その
標識を保有するプローブが非同定化染色体領域とハイブリダイズされるようにな
ったことを意味する。そのプローブが特異的にハイブリダイズする染色体は分か
っているため、区別可能標識の検出は染色体領域の同定を可能にする。
B. Terms of the Invention The present invention relates to a set of recombinantly labeled oligonucleotide probes, each member of which has (i) a predetermined label that is distinguishable from the labels of any other members of the set; (Ii) a probe capable of specifically hybridizing to a predetermined autosome or sex chromosome of a human karyotype. In a most preferred embodiment, the set has a sufficient number of members to specifically and distinguishably hybridize each of the human karyotype autosomes or sex chromosomes with at least one member. As used herein, the term "karyotype" refers to the complement of chromosomes found in normal or abnormal cells. In normal cells, the number of chromosomes is 46 and consists of 22 pairs of autosomes and two sex chromosomes (2X chromosomes (for females) or X and Y chromosomes (for males)). A sign is said to be distinguishable if the particular sign (identity of that member) of any member of the set is different from the particular sign and identity of any other member of the set. Each probe member is a unique chromosome (or subchromosomal region)
Because of the ability to specifically hybridize to and the identity of the label and the probe being known in advance, the detection of a particular label associated with an unidentified chromosomal region requires that the probe bearing that label be identified by the unidentified chromosome. It means that it has become hybridized with the region. Since the chromosomes to which the probe hybridizes specifically are known, detection of a distinguishable label allows identification of a chromosomal region.

【0018】 より特に本発明は、このようなプローブがマルチパラメトリック蛍光in-situ
ハイブリドーマ形成に用いられ得るよう、オリゴヌクレオチドプローブを標識す
るために用いられ得る。本明細書中で用いる場合、「蛍光団」または「フルオロ
フォア」とは、励起時に検出可能蛍光信号を発光し得る試薬である。最も好まし
くは、蛍光団はプローブのヌクレオチドのピリミジンまたはプリン環に直接結合
される(Ried, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)89:1388-1392(1
992)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる);米国特許第4,687
,732号、第4,711,955号、第5,328,824号および第5,449,767号(これらの記載内
容は、参照により本明細書中に含まれる))。あるいは、蛍光団は、例えば修飾
ヌクレオチド残基に結合し得る配位子と蛍光団をコンジュゲートさせることによ
り、ヌクレオチドに間接的に結合され得る。この目的のための最も好ましい配位
子は、アビジン、ストレプタビジン、ビオチン−結合抗体およびジゴキシゲニン
−結合抗体である。このようなコンジュゲーションの実行方法は、Pinkel, D. e
t al., Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)83:2934-2938(1986)(この記載内
容は、参照により本明細書中に含まれる)により記載されている。
More particularly, the present invention relates to such a probe, wherein the multiparametric fluorescence in-situ
It can be used to label oligonucleotide probes as can be used for hybridoma formation. As used herein, a "fluorophore" or "fluorophore" is a reagent that can emit a detectable fluorescent signal upon excitation. Most preferably, the fluorophore is directly attached to the pyrimidine or purine ring of the probe nucleotide (Ried, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 1388-1392 (1
992) (the contents of which are incorporated herein by reference); US Pat. No. 4,687.
Nos., 732, 4,711,955, 5,328,824 and 5,449,767, the contents of which are incorporated herein by reference. Alternatively, the fluorophore can be indirectly attached to the nucleotide, for example, by conjugating the fluorophore with a ligand capable of binding to the modified nucleotide residue. The most preferred ligands for this purpose are avidin, streptavidin, biotin-conjugated antibodies and digoxigenin-conjugated antibodies. The method of performing such a conjugation is described in Pinkel, D. e.
Natl. Acad. Sci. (USA) 83: 2934-2938 (1986), the contents of which are incorporated herein by reference.

【0019】 「マルチパラメトリック蛍光」という用語は、同一染色体または亜染色体断片
を同時に標識するための多重蛍光団の組合せ的使用、ならびにそれらの検出およ
び特性化を意味する。染色体または亜染色体断片は、それらが、各々の染色体特
異的プローブを別々にその標的染色体とハイブリダイズさせるのに十分な条件下
で、単一より多い染色体特異的プローブに曝露される場合に、同時標識されると
いわれる。本明細書中で用いる場合、したがって、このようなハイブリダイゼー
ション反応すべてが同時に開始しそして完了する必要はない。本発明により可能
になる同時標識化は、したがって、染色体が唯一の染色体特異的プローブに一時
に曝露されるプロトコールと対照をなす。
The term “multiparametric fluorescence” refers to the combined use of multiple fluorophores to simultaneously label the same chromosome or subchromosomal fragment, and their detection and characterization. Chromosomes or sub-chromosomal fragments can co-localize when exposed to more than a single chromosome-specific probe under conditions sufficient to hybridize each chromosome-specific probe separately to its target chromosome. It is said to be labeled. As used herein, therefore, not all such hybridization reactions need to be initiated and completed simultaneously. The co-labeling enabled by the present invention is therefore in contrast to protocols where chromosomes are exposed at one time to only one chromosome-specific probe.

【0020】 本発明により可能になる同時検出および特性化は、最初の染色体の検出後にさ
らに試薬またはプローブを付加するいかなる必要もなしに、試料中の多数の(そ
して最も好ましくはすべての)常染色体および/または性染色体を検出する能力
を意味する。 最も簡単な実施態様では、用いた各々のフルオロフォアに関して染色体のデジ
タル像が得られ、それにより各フルオロフォアおよび各染色体に関連した一連の
グレースケール蛍光強度を提供する。各染色体に関する配合化グレースケール強
度を擬似彩色することにより、最終像が得られる。
[0020] The simultaneous detection and characterization enabled by the present invention allows for the multiple (and most preferably all) autosomes in a sample without any need to add additional reagents or probes after the detection of the first chromosome. And / or the ability to detect sex chromosomes. In the simplest embodiment, a digital image of the chromosome is obtained for each fluorophore used, thereby providing a series of grayscale fluorescence intensities associated with each fluorophore and each chromosome. By pseudo-coloring the compounded gray scale intensity for each chromosome, the final image is obtained.

【0021】 本発明は、したがって、ヒト核型の個々の常染色体および性染色体を同時に同
定し且つ区別する方法であって、それを一本鎖形態にさせるために予め処理され
た染色体の標本を、核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下
で、前記組の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドと接触させることを包含する方
法を提供する。
The present invention is therefore a method for simultaneously identifying and differentiating individual autosomal and sex chromosomes of the human karyotype, comprising the steps of: And contacting said set of combinatorially labeled oligonucleotides under conditions sufficient to effect nucleic acid hybridization.

【0022】 このような処理は、標本の各常染色体または性染色体の少なくとも1つが前記
の組のプローブの少なくとも1つの成員とハイブリダイズするようにさせる。そ
の組のプローブの成員とハイブリダイズした標本の各染色体に関して、次にその
成員の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性をその成員
が特異的にハイブリダイズする前記のヒト核型の常染色体または性染色体の同一
性と相関させる。この工程は、その成員とハイブリダイズされる染色体を同定す
る。ヒト核型の各々または所望数の常染色体または性染色体が標本中に同定され
るまで、この最終工程を反復する。
Such treatment causes at least one of each autosome or sex chromosome of the specimen to hybridize to at least one member of the set of probes. For each chromosome in the specimen that has hybridized to a member of the set of probes, the human is then detected and identified with the member's intended label, and the member's label identity specifically hybridizes to the member. Correlate with karyotype autosomal or sex chromosome identity. This step identifies chromosomes that hybridize to that member. This final step is repeated until each of the human karyotypes or the desired number of autosomal or sex chromosomes has been identified in the specimen.

【0023】 本発明の方法にしたがって用いられるオリゴヌクレオチドプローブは、2つの
一般的特徴の何れかを有するものである。一実施態様では、このようなプローブ
は染色体または亜染色体特異的である(即ち、それらは他の染色体のDNAとよ
りも低いc01/2で特定の染色体のDNAとハイブリダイズする; c01/2
、プローブの初期濃度(c0)の半分がその相補体とハイブリダイズするのに要
する時間である)。あるいは、このようなプローブは、特徴(例えば、テロメア
、セントロメア等)特異的である。テロメアに近位であるこのようなプローブは
、そうでなければ潜在性であるほど染色体末端に近い可能性がある転座を限定し
且つ同定し得る。
The oligonucleotide probes used according to the method of the invention have one of two general characteristics. In one embodiment, such probes are chromosome or subchromosome specific (ie, they hybridize to a particular chromosomal DNA at a lower c 0 t 1/2 than DNA of other chromosomes; c 0 t 1/2 is the time required for half the initial concentration (c 0 ) of the probe to hybridize to its complement). Alternatively, such probes are feature-specific (eg, telomeres, centromeres, etc.). Such probes that are proximal to the telomeres can limit and identify translocations that might otherwise be potentially latent near chromosome ends.

【0024】 両種類のプローブは、所望により用い得る。このようなプローブ源は、Americ
an Type Culture Collectionならびに同様の寄託所から入手可能である。 本発明の方法にしたがって用いられるオリゴヌクレオチドプローブは、プロー
ブ侵入を可能にし、そしてリアニーリングハイブリダイゼーションを最適化する
のに十分なサイズを有する。概して、長さが500ヌクレオチドより小さい標識化
DNA断片、さらに好ましくは約150〜250ヌクレオチド長のプローブが用いられ
る。このような長さのプローブは、合成または半合成手段により作製され得るか
、あるいは制限エンドヌクレアーゼまたはDNA分子を断片化するのに適したそ
の他の技法を用いて、より長いポリヌクレオチドから得られる。あるいは、より
長いプローブ(例えばポリヌクレオチド)が用いられ得る。
[0024] Both types of probes can be used if desired. Such probe sources are available from American
Available from the An Type Culture Collection and similar depositories. Oligonucleotide probes used in accordance with the methods of the present invention are of sufficient size to allow probe entry and to optimize rear annealing hybridization. Generally, labeled DNA fragments of less than 500 nucleotides in length, more preferably probes of about 150-250 nucleotides in length, are used. Probes of such length can be made by synthetic or semi-synthetic means, or obtained from longer polynucleotides using restriction endonucleases or other techniques suitable for fragmenting DNA molecules. Alternatively, longer probes (eg, polynucleotides) can be used.

【0025】 最も好ましくは、オリゴヌクレオチドプローブは、ビオチニル化またはそうで
なければ修飾化ヌクレオチド残基を含有するよう合成される。このようなビオチ
ニル化または修飾を達成するための方法は、米国特許第4,687,732号、第4,711,9
55号、第5,328,824号および第5,449,767号に記載されている(これらの記載内容
は各々、参照により本明細書中に含まれる)。ビオチニル化ヌクレオチドおよび
プローブは、Enzo Biochem、Boehringer Mannheim、Amershamおよびその他の会
社から得られる。要するに、このようなビオチニル化またはそうでなければ修飾
化ヌクレオチドは、水銀化ヌクレオシドまたはヌクレオチド誘導体を生成するの
に十分な環境下で、ヌクレオシドまたはヌクレオチドを第二水銀塩と反応させる
ことにより生成される。水銀化物質を次に、パラジウム触媒の存在下で、反応性
末端基を有し、そして3またはそれ以上の炭素原子を包含する部分(例えばビオ
チン基)と反応させる。この反応は、その部分を、ヌクレオシドまたはヌクレオ
チドのプリンまたはピリミジン環に付加する。
Most preferably, oligonucleotide probes are synthesized to contain biotinylated or otherwise modified nucleotide residues. Methods for achieving such biotinylation or modification are described in U.S. Pat.Nos. 4,687,732, 4,711,9
Nos. 55, 5,328,824 and 5,449,767, each of which is incorporated herein by reference. Biotinylated nucleotides and probes are obtained from Enzo Biochem, Boehringer Mannheim, Amersham and other companies. In essence, such biotinylated or otherwise modified nucleotides are produced by reacting a nucleoside or nucleotide with a mercuric salt in an environment sufficient to produce a mercurated nucleoside or nucleotide derivative. . The mercurated material is then reacted in the presence of a palladium catalyst with a moiety having a reactive end group and containing three or more carbon atoms (eg, a biotin group). This reaction adds that moiety to the purine or pyrimidine ring of the nucleoside or nucleotide.

【0026】 非常に好ましい実施態様では、このような修飾化プローブは、Ward等(WO90/0
5789)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)により記載された
方法で、競合体DNAと一緒に用いられる。競合体DNAは、ヒトおよびその他
の哺乳類DNA中に存在する遍在反復配列からのハイブリダイゼーション信号を
抑制するよう作用するDNAである。ヒトDNAの場合、 Ward等(WO90/05789
)に記載されているように、aluまたはkpn断片が用いられ得る。最初に、相補的
配列を有する分子間にハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で
、検出可能標識を保有するプローブDNAおよび競合体DNAを併合する。本明
細書中で用いる場合、2つの配列は、それらが相補的であり、したがって安定し
た逆平行二本鎖核酸構造を形成し得る場合、互いにハイブリダイズし得るといわ
れる。このような二本鎖構造の形成に適した核酸ハイブリダイゼーションの条件
は、Maniatis, T.等(Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring
Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, NY(1982))により、Haymes, B.D
.等(Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washin
gton, DC(1985))により、そしてRied, T.等(Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.
A.)89:1388-1392(1992))により記載されている。本発明の目的のためには、
配列は厳密な相補性を示す必要はないが、しかし安定した二本鎖構造を形成し得
るのに十分に配列が相補的であることだけを要する。したがって、完全相補性か
らの逸脱は、このような逸脱がハイブリダイゼーションおよび二本鎖構造の形成
を完全に阻むのに十分でない限りは、許される。
In a highly preferred embodiment, such modified probes are described by Ward et al. (WO 90/0
5789) (this description is incorporated herein by reference) in conjunction with competitor DNA in the manner described. Competitor DNA is DNA that acts to suppress hybridization signals from ubiquitous repeats present in human and other mammalian DNA. In the case of human DNA, Ward et al. (WO90 / 05789
Alu or kpn fragments can be used, as described in First, the probe DNA bearing the detectable label and the competitor DNA are combined under conditions sufficient to cause hybridization between molecules having complementary sequences. As used herein, two sequences are said to be capable of hybridizing to each other if they are complementary and thus can form a stable antiparallel double-stranded nucleic acid structure. Conditions for nucleic acid hybridization suitable for forming such a double-stranded structure are described in Maniatis, T. et al. (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring
Harbor Laboratories, Cold Spring Harbor, NY (1982)), Haymes, BD
(Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washin
gton, DC (1985)) and Ried, T. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (US
A.) 89: 1388-1392 (1992)). For the purposes of the present invention,
The sequences need not show strict complementarity, but need only be sufficiently complementary to be able to form a stable double-stranded structure. Thus, deviations from perfect complementarity are permissible unless such deviations are sufficient to completely prevent hybridization and formation of a double-stranded structure.

【0027】 競合体DNAと併合されるプローブDNAの量は、染色体標的の相対DNA含
量を反映するよう調整される。例えば、Ward等(WO90/05789)により開示されて
いるように、第1染色体は第21染色体中に存在する約5.3倍のDNAを含有す
る。したがって、第1染色体特異的プローブを用いる場合には、比較的により高
いプローブ濃度が用いられる。
[0027] The amount of probe DNA that is combined with the competitor DNA is adjusted to reflect the relative DNA content of the chromosomal target. For example, as disclosed by Ward et al. (WO90 / 05789), chromosome 1 contains about 5.3 times the DNA present in chromosome 21. Thus, when using a chromosome 1 specific probe, a relatively higher probe concentration is used.

【0028】 次に、その結果生じるハイブリダイゼーション混合物を処理して存在するDN
Aを変性し、そして約37℃で、部分再アニーリングを促すのに十分な時間、イン
キュベートする。同定される染色体DNAを含有する試料も加熱して、プローブ
とハイブリダイズしやすくする。次に、ハイブリダイゼーションを起こさせるに
十分な条件下で、ハイブリダイゼーション混合物と試料を併合する。その後、下
記の方法の何れかでのプローブのフルオロフォア標識を検出することにより、ハ
イブリッド化物質の検出および分析を実行する。
Next, the resulting hybridization mixture is processed to remove any DN present
Denature A and incubate at about 37 ° C. for a time sufficient to promote partial reannealing. The sample containing the chromosomal DNA to be identified is also heated to facilitate hybridization with the probe. Next, the hybridization mixture and the sample are combined under conditions sufficient for hybridization to occur. Thereafter, detection and analysis of the hybridizing substance is performed by detecting the fluorophore label of the probe in any of the following methods.

【0029】 代替的実施態様では、Ried T.等(Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)89:1388
-1392)(1992)(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)の方法の
変法を用いる。したがって、プローブを直接(例えば、フルオレセインを用いて
)または間接的に(例えば、ビオチニル化ヌクレオチドまたはその他の種類の標
識を用いて)標識し、そして染色体DNAとハイブリダイズさせる。ハイブリダ
イゼーション後、ハイブリダイズ化複合体を、1つ又はそれ以上の蛍光団に接合
されたストレプトアビジンの存在下で、インキュベートする。ストレプトアビジ
ンはハイブリダイズ化複合体のビオチニル化プローブと結合し、それにより、下
記のように複合体の検出を可能にする。
In an alternative embodiment, Ried T. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 1388
(1392) (1992), a variation of the method of which is incorporated herein by reference. Thus, the probes are labeled directly (eg, with fluorescein) or indirectly (eg, with biotinylated nucleotides or other types of labels) and hybridized to chromosomal DNA. After hybridization, the hybridized complex is incubated in the presence of streptavidin conjugated to one or more fluorophores. Streptavidin binds to the biotinylated probe of the hybridized complex, thereby allowing detection of the complex as described below.

【0030】 C.本発明の好ましいフルオロフォア 2以上の蛍光団で、組合せて、標識することにより、利用可能な蛍光団より多
くの対象間を識別できる。このような標識化を実行するための最も簡単な方法は
、Boolean 組合せにより、即ち蛍光団は完全に存在しない(0)か、単位量(1
)で存在する。単一蛍光団Aに関しては唯一の有用な組合せ(A=1)が存在す
る。2つの蛍光団AおよびBに関しては、3つの有用な組合せ(A=1,B=0
;A=0,B=1;A=1,B=1)が存在する。3つの蛍光団A、B、Cに関
しては、の7つの組合せ(A=1,B=0,C=0;A=0,B=1,C=0;
A=0,B=0,C=1;A=1,B=1,C=0;A=1,B=0,C=1;
A=0,B=1,C=1;A=1,B=1,C=1)が存在する。4つの蛍光団
の15の組合せ、5つの蛍光団の31の組合せ、6つの蛍光団の63の組合せが、そし
て以後同様に存在する。
C. Preferred Fluorophores of the Invention Combination and labeling with two or more fluorophores allows for discrimination between more subjects than available fluorophores. The simplest way to perform such labeling is by Boolean combination, ie, the fluorophore is completely absent (0) or has a unit amount (1).
). For a single fluorophore A, there is only one useful combination (A = 1). For the two fluorophores A and B, three useful combinations (A = 1, B = 0
A = 0, B = 1; A = 1, B = 1). For the three fluorophores A, B and C, seven combinations of (A = 1, B = 0, C = 0; A = 0, B = 1, C = 0;
A = 0, B = 0, C = 1; A = 1, B = 1, C = 0; A = 1, B = 0, C = 1;
A = 0, B = 1, C = 1; A = 1, B = 1, C = 1). There are 15 combinations of 4 fluorophores, 31 combinations of 5 fluorophores, 63 combinations of 6 fluorophores, and so on.

【0031】 ヒトゲノムにおける24の染色体型すべてを独自にコードするためには、5つの
区別可能な組合せ蛍光団が必要である。5−蛍光団組に関しては、5つの蛍光団
のうちの4つの組合せを用いて、15の染色体が区別され得る。残りの9つの染色
体の標識化には、組合せ的に用いられる5つの蛍光団のすべてを要する。7つの
利用可能な5−蛍光団組合せは必要でない。したがって、解決が特に難しいこと
を立証し得るあらゆる5−蛍光団組合せを避けるために利用可能な一定量の許容
範囲が存在する。特に、第四または第五級組合せは回避され得る。
To uniquely encode all 24 chromosome types in the human genome, five distinct combinatorial fluorophores are required. For the 5-fluorophore set, 15 chromosomes can be distinguished using four combinations of the five fluorophores. Labeling of the remaining nine chromosomes requires all five fluorophores used in combination. No seven available 5-fluorophore combinations are required. Thus, there is a certain amount of tolerance available to avoid any 5-fluorophore combination that can prove particularly difficult to solve. In particular, quaternary or quinary combinations can be avoided.

【0032】 本発明の一局面は、励起−発光コントラスト(EEC)法により十分解明可能
な一組の7つの蛍光団の同定に関する。 前記のように、多重蛍光団組合せ標識化は、概して、各対象のスペクトル特性
の獲得および分析に、即ち構成成分蛍光団の相対計量係数を得ることによってい
る。混合蛍光団スペクトルの完全分光分析(例えば、インターフェロメトリーに
よる)は未だ十分に開発されていないため、選択された方法は、エピ−蛍光トリ
プレット、即ち励起フィルター、二色レフレクターおよび発光帯域フィルターを
用いた従来の帯幅制限広視野映像であった。映像に利用可能な限定スペクトル帯
幅(およそ380〜750 nm)および有機蛍光団のスペクトル間の広範な重複により
、映像化工程中の多重蛍光団の分光測光的分離が有意の技術試験となる。
One aspect of the present invention relates to the identification of a set of seven fluorophores that can be fully elucidated by excitation-emission contrast (EEC) techniques. As mentioned above, multiple fluorophore combinatorial labeling generally relies on the acquisition and analysis of the spectral properties of each subject, ie, by obtaining the relative metric coefficients of the constituent fluorophores. Since full spectroscopic analysis of mixed fluorophore spectra (eg, by interferometry) has not yet been fully developed, the method of choice was to use epi-fluorescent triplets, ie, excitation filters, dichroic reflectors and emission bandpass filters. It was a conventional wide-field-of-view image with limited bandwidth. The limited spectral bandwidth available for imaging (approximately 380-750 nm) and the broad overlap between the spectra of the organic fluorophores makes spectrophotometric separation of multiple fluorophores during the imaging process a significant technical test.

【0033】 実際にできるだけ真っ直ぐな光源像のソフトウェア分断をなすために、あらゆ
る所定の蛍光団と2つの隣接チャンネルとの間の<10%混線という目標数値を設
定した。コンピューターモデルは、DAPI+5つの組合せ蛍光団 FITC、Cy3、Cy3.
5、Cy5、Cy5.5に関して、このレベルのコントラストは、フィルター帯幅がどん
なに狭かろうと、励起選択または発光選択単独を用いて成し遂げ得ないことを示
した。したがって、励起選択および発光選択はともに、同時に惹起されねばなら
ない。これは、励起−発光コントラスト(EEC)として言及される。
In order to actually make the software segmentation of the light source image as straight as possible, a target value of <10% crosstalk between any given fluorophore and two adjacent channels was set. The computer model is DAPI + 5 combination fluorophores FITC, Cy3, Cy3.
For 5, Cy5, Cy5.5, this level of contrast showed that no matter how narrow the filter bandwidth, it could not be achieved using excitation or emission selection alone. Thus, both the excitation and emission selections must be triggered simultaneously. This is referred to as excitation-emission contrast (EEC).

【0034】 コントラスト比プロットを、蛍光団対その2つの隣接物の各々に関して、先ず
コンピューター処理した。これらのプロットは、対合コントラストが有用である
のに十分高い領域を示す。特に達成可能なコントラストにおける制約は、高コン
トラストの領域が一般にスペクトルの少なくとも1つの側面よりはるかに下、即
ち励起および/または発光がしっかりと亜最適である場所にあることである。さ
らに、必要程度の選択性を得るためには、5〜15 nm範囲の帯幅のフィルターを用
いることが必要である(「標準」フィルター組に関する約50 nmと比較)。同時
に、これらは重い感度ペナルティーを課す。10%最大混線の目標は、感度と選択
性との間の許容可能な実際的妥協を表す。
A contrast ratio plot was first computed for the fluorophore versus each of its two neighbors. These plots show areas where the pairing contrast is high enough to be useful. A constraint on the particularly achievable contrast is that the high contrast region is generally well below at least one side of the spectrum, i.e. where excitation and / or emission is tightly suboptimal. Furthermore, it is necessary to use a filter with a bandwidth in the range of 5 to 15 nm in order to obtain the required degree of selectivity (compared to about 50 nm for the "standard" filter set). At the same time, they impose a heavy sensitivity penalty. The goal of 10% maximum crosstalk represents an acceptable practical compromise between sensitivity and selectivity.

【0035】 基本不斉は、励起コントラストと発光コントラストとの間に存在する。冷却C
CDのような低ノイズ検出に関しては、励起帯幅の制限は、達成可能な像S/N
比にほとんど影響を及ぼさない。唯一のペナルティーは、長い曝露時間を要する
ことである。しかしながら、発光帯幅の制限は、フィルターにより遮断されるす
べての蛍光光子が蛍光団の不可逆的光化学的漂白を示すために、非常に望ましく
ない。この理由のために、最高実行可能コントラストは、励起側にもたらされた
。次に、適切な発光フィルターは、必要なEEC比を生じることが判明した。フ
ィルター選定は、各チャンネルが両隣接チャンネルを同時に適切に拒絶しなけれ
ばならず、一方の改良が他方を有意に分解し得るという事実により、付加的に強
要される。良好なコントラストは、周縁的であるCy5.5/Cy5対以外のすべての蛍
光団に関して、実際に達成可能であった。この理由のために、Cy7を後にCy5.5の
代わりに用いた。フィルターの選択に関するその他の考察を以下に挙げる: 1.商業的狭帯干渉フィルターは、上面と底面との間に多量の楔止め、即ち非
並列体を有し得る。これは、大型像シフト(数ミクロンまでの等価物)を生じる
。シフトは、各フィルターに特徴的なベクトルおよびエピキューブでのその配向
である。したがって、像置換のための自動補償は、プロセッシングソフトウェア
の必要部分である。
The basic asymmetry exists between the excitation contrast and the emission contrast. Cooling C
For low noise detection, such as CD, the limitation of the excitation bandwidth is the achievable image S / N
Has little effect on the ratio. The only penalty is a long exposure time. However, emission bandwidth limitations are highly undesirable because all fluorescent photons blocked by the filter exhibit irreversible photochemical bleaching of the fluorophore. For this reason, the highest viable contrast was brought to the excitation side. A suitable emission filter was then found to produce the required EEC ratio. Filter selection is additionally imposed by the fact that each channel must properly reject both adjacent channels at the same time, and one improvement can significantly resolve the other. Good contrast was indeed achievable for all fluorophores except the peripheral Cy5.5 / Cy5 pair. For this reason, Cy7 was later used instead of Cy5.5. Other considerations regarding filter selection are: Commercial narrow band interference filters can have a large amount of wedges, or non-parallel, between the top and bottom surfaces. This results in a large image shift (equivalent to several microns). The shift is the vector characteristic of each filter and its orientation in the epicube. Therefore, automatic compensation for image replacement is a necessary part of the processing software.

【0036】 2.ピーク波長での数nmの製造変動およびFWHM規格は、EEC比に有意の作用
を及ぼし得る。長い波長に対するフィルター誤差は傾斜により微調整され得るが
、しかしこの見解は、像異常増大およびピクセルシフト悪化のために、発光フィ
ルターの場合にはひどく削減される。短波長誤差を補償する等価法はない。 3.アーク灯により発光される赤外線が検出器に達しないようにする必要性。
ケイ素CCDはこの領域で非常に感受性である。青および中可視性蛍光団のため
のフィルター組は、付加的IR遮断を必要としないことが判明したが、しかし偽
IRによる像コントラストの損失は、赤−赤外−近IR蛍光団に関して重大な問
題であることが判明した。顕微鏡にルーチンに用いられる熱フィルター(例えば
、Schott BG-38ガラス)は、この問題を軽減するには全く不適切である。したが
って、広範な付加的遮断を要した。しかしながら、赤外遮断フィルター用の市販
干渉フィルターは近UVでも不十分に送波し、したがって励起経路に挿入され得
ない。その代わりに、発光経路にIR遮断フィルターを置くことが必要であるこ
とが判明した。像経路中のこれらのフィルターの挿入による像の質の損失を最小
限にするために、それらは、窓の真正面のCCDカメラの内側に置かれる。実際
に、Cy5、Cy5.5に関する使用のためのもの(Oriel #58893; 740 nmカットオフ)
とCy7に関する使用のためのもの(Oriel 58895; 790 nmカットオフ)の、2つの
交換可能フィルターが選択された。
[0036] 2. Manufacturing variations of several nm at the peak wavelength and FWHM specifications can have a significant effect on the EEC ratio. Filter error for long wavelengths can be fine-tuned by tilt, but this view is severely reduced in the case of emission filters due to increased image anomalies and worsened pixel shift. There is no equivalent method to compensate for short wavelength errors. 3. The need to keep the infrared light emitted by the arc lamp from reaching the detector.
Silicon CCDs are very sensitive in this area. The filter set for the blue and medium visible fluorophores was found not to require additional IR blocking, but the loss of image contrast due to false IR was significant for the red-infrared-near-IR fluorophores. Turns out to be a problem. Thermal filters routinely used in microscopes (eg, Schott BG-38 glass) are completely inappropriate to alleviate this problem. Therefore, extensive additional blocking was required. However, commercial interference filters for infrared blocking filters transmit poorly even at near UV and therefore cannot be inserted into the excitation path. Instead, it has been found necessary to place an IR blocking filter in the emission path. To minimize the loss of image quality due to the insertion of these filters in the image path, they are placed inside the CCD camera directly in front of the window. Indeed, for use with Cy5, Cy5.5 (Oriel # 58893; 740 nm cutoff)
Two interchangeable filters were selected, one for use with and one for Cy7 (Oriel 58895; 790 nm cutoff).

【0037】 蛍光団組の第一成員は対比染色DAPIであって、これは弱G様分染パターン
を生じる。残り6つの蛍光団のうちの5つは、全ヒト染色体組を着色するために
組合せて用いられ得る。すべてが、アビジン接合体として利用可能である(ビオ
チニル化プローブライブラリーの二次検出のために)か、またはdUTPに直接
連結される(直接標識化のために)。
The first member of the set of fluorophores is a counterstained DAPI, which produces a weak G-like staining pattern. Five of the remaining six fluorophores can be used in combination to color the entire human chromosome set. All are available as avidin conjugates (for secondary detection of biotinylated probe libraries) or directly linked to dUTP (for direct labeling).

【0038】 したがって、一組の6つの蛍光団およびスペクトル間隔350〜750 nmを隔てて
置かれる対応する光学フィルターを同定したが、これは考え得るすべての蛍光団
対間の高識別を達成する。これらの蛍光団は、本発明の好ましい蛍光団を包含す
る。それらを以下に挙げる:4’−6−ジアミジノ2−フェニルインドール(DA
PI)、フルオレセイン(FITC)および新世代シアニン染料であるCy3、Cy3.5、Cy
5、Cy5.5およびCy7。これらのうち、Cy3、Cy3.5、Cy5およびCy7が特に好ましい
。それぞれの蛍光団に関する吸光および発光最大は以下の通りである:DAPI(吸
光最大:350 nm;発光最大:456 nm)、FITC(吸光最大:490 nm;発光最大:520
nm )、Cy3(吸光最大:554 nm;発光最大:568 nm )、Cy3.5(吸光最大:581 n
m;発光最大:588 nm )、Cy5(吸光最大:652 nm;発光最大:672 nm )およびCy
7(吸光最大:755 nm;発光最大:778 nm )。選定蛍光標識試薬の完全特性は、W
aggoner, A.(Methods in Enzymology 246:362-373(1995))(この記載内容は
、参照により本明細書中に含まれる)により提供されている。前記にかんがみて
、適切なスペクトル分離度を有するその他のフルオロフォアおよびフィルターの
組合せが、本発明の方法にしたがって代替的に用いられ得ることは容易に明らか
になる。
Thus, we identified a set of six fluorophores and corresponding optical filters, spaced 350-750 nm apart, which achieves high discrimination between all possible fluorophore pairs. These fluorophores include the preferred fluorophores of the present invention. They are listed below: 4'-6-diamidino 2-phenylindole (DA
PI), fluorescein (FITC) and the new generation cyanine dyes Cy3, Cy3.5, Cy
5, Cy5.5 and Cy7. Of these, Cy3, Cy3.5, Cy5 and Cy7 are particularly preferred. The absorption and emission maxima for each fluorophore are as follows: DAPI (absorption max: 350 nm; emission max: 456 nm), FITC (absorption max: 490 nm; emission max: 520)
nm), Cy3 (absorption maximum: 554 nm; emission maximum: 568 nm), Cy3.5 (absorption maximum: 581 n)
m; emission maximum: 588 nm), Cy5 (extinction maximum: 652 nm; emission maximum: 672 nm) and Cy
7 (extinction maximum: 755 nm; emission maximum: 778 nm). The complete characteristics of the selected fluorescent labeling reagent are W
aggoner, A. (Methods in Enzymology 246: 362-373 (1995)), the contents of which are incorporated herein by reference. In light of the foregoing, it will be readily apparent that other combinations of fluorophores and filters having appropriate spectral resolution can be alternatively used in accordance with the methods of the present invention.

【0039】 D.蛍光in-situハイブリッド形成の検出方法 1.蛍光検出の理論 部位特異的標識化におけるコントラスト生成のための種々の方法のうち、その
高絶対感度およびマルチパラメーター識別能力のために、蛍光が間違いなく最も
強力である。高数値口径顕微鏡対物レンズと組合せて用いられるモデム電子カメ
ラおよび当業界の光学フィルターの状態は、ピクセル当たり10〜100という少な
い蛍光団分子で標識化された構造を映像化し得る。したがって、数百塩基という
小サイズの蛍光団タッグ化単一コピーDNA配列が望ましい条件下で検出可能で
ある。スペクトル的識別可能蛍光団族の利用可能性は、直接的に、あるいは組合
せまたはアナログ多重法により、同一検体中のいくつかの異なる標的の同時映像
化を可能にする。原則として、多蛍光団識別は、蛍光団の示差励起、示差発光、
蛍光寿命差、あるいはより複雑ではあるが依然として分析可能なオブザーバブル
、例えば蛍光異方性を基礎にし得る。この考察は、エピ映像化幾何学を想定する
。表1は、蛍光の理論的考察に関連した記号および演算子を説明する。
D. Method for detecting fluorescent in-situ hybridization 1. Theory of Fluorescence Detection Of the various methods for contrast generation in site-specific labeling, fluorescence is arguably the most powerful because of its high absolute sensitivity and multi-parameter discrimination ability. Modem electronic cameras and state of the art optical filters used in combination with high numerical aperture microscope objectives can image structures labeled with as few as 10-100 fluorophores per pixel. Thus, fluorophore-tagged single copy DNA sequences as small as several hundred bases can be detected under desirable conditions. The availability of spectrally identifiable fluorophores allows the simultaneous imaging of several different targets in the same analyte, either directly or by combination or analog multiplexing. In principle, multifluorophore identification is based on differential excitation, differential emission,
It can be based on fluorescence lifetime differences, or more complex but still analyzable observables, such as fluorescence anisotropy. This discussion assumes epi-imaging geometry. Table 1 describes the symbols and operators relevant to the theoretical considerations of fluorescence.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】 ピクセル位置pでの所定の励起率が所定の積分区間で許容可能な蛍光信号/ノ
イズ比(S/N=[信号平均]/[全ノイズ源による分散]と定義される)を生
じるか否かは、p内の蛍光団分子の数、それらの量子収量および光化学的安定性
、ならびに検出器の量子効率およびノイズ性能によっている。 弱励起(Ψ(λ)・σF(λ)<<τ-1)の限界では、対象空間におけるピクセルp
内のフッ素FのN個の分子の励起速度は、
A predetermined excitation rate at a pixel location p produces an acceptable fluorescence signal / noise ratio (defined as S / N = [signal average] / [variance due to all noise sources]) in a predetermined integration interval. Whether or not it depends on the number of fluorophore molecules in p, their quantum yield and photochemical stability, and the quantum efficiency and noise performance of the detector. In the limit of weak excitation (Ψ ( λ ) · σF ( λ ) << τ −1 ), the pixel p in the target space
The excitation rate of N molecules of fluorine F in

【0043】[0043]

【数1】 (Equation 1)

【0044】 である。Ψ5(λ)は、顕微鏡の焦点平面を通過する励起光のスペクトル分布であ
る(光子 nm-1・cm-2・s-1)。それは、ΨS (λ)・φS・f1(λ)・R(λ)
・α2・μ(ここで、α=瞳孔に入る対物レンズの直径/集光レンズからの平行
光線の直径)によって大体示される。積分は、蛍光団が非ゼロ吸光横断面σF(
λ)を有する帯幅(i)全体を取り扱うが、これは方程式:
Is as follows. Ψ5 ( λ ) is the spectral distribution of the excitation light passing through the focal plane of the microscope (photon nm -1 · cm -2 · s -1 ). It is Ψ S ( λ ) · φ S · f1 (λ) · R (λ)
· Α 2 · μ (wherein, alpha = diameter of the collimated light from the diameter / condensing lens of the objective lens entering the pupil) indicated generally by. The integration is based on the non-zero extinction cross section σF (
Treating the entire band (i) with λ), this involves the equation:

【0045】[0045]

【数2】 (Equation 2)

【0046】 により、モル吸光係数εF(λ)に関連づけられる。 実際上、∫iΨ5(λ,p)・dλは、ボロメーター検出器、例えば対物レンズの焦
点平面に、またはその付近に配置される検量マイクロ熱電対列で測定し得る。 完全無ノイズ検出器および非漂白可能蛍光団に関しては、各ピクセルのS/N
は、(検出された光子)1/2として無期限に増大する。以下に迅速にS/Nが増
大するかは励起強度によっているが、しかしS/Nと用量との間の関係はそうで
はない。非ゼロ漂白定数の作用は、t1/2関数を、漂白メカニズムによる形態で
ある漸近関数に変えることである。しかしながら、漂白速度および信号強度は線
状に関連するため、漸近線は励起速度に全くよらないが、しかし漸近線へのアプ
ローチの速度はそれによっている。有限カメラノイズが光漂白に付加された場合
、S/Nは最大値に上昇し、次に蛍光団が排出されると、低下する、ということ
が判明する。ここでは、動力学およびピークS/Nはともに励起速度によってお
り、概して、励起が早いほど、最大達成可能S/Nは高い。しかしながら、同時
冷却CCDカメラに関しては、暗ノイズは非常に遅いので、漂白の時間目盛(典
型的には2〜3分)ではほとんど無視し得る。最終的S/Nの確定に際してより
重要な因子は、迷光バックグラウンド(特に、非特異的ルミネセンスおよび励起
光の漏洩からの)である。
Is related to the molar extinction coefficient εF (λ) by In practice, ∫ i Ψ 5 ( λ , p) · dλ may be measured with a bolometer detector, eg, a calibration microthermocouple array located at or near the focal plane of the objective lens. For a perfect noise-free detector and a non-bleachable fluorophore, the S / N of each pixel
Increases indefinitely as (detected photons) 1/2 . The rapid increase in S / N below depends on the excitation intensity, but not the relationship between S / N and dose. The effect of the non-zero bleaching constant is to turn the t 1/2 function into an asymptotic function that is in the form of a bleaching mechanism. However, since the bleaching rate and signal intensity are linearly related, the asymptote does not depend at all on the excitation rate, but the speed of the approach to the asymptote does. It can be seen that if finite camera noise is added to the photobleaching, the S / N rises to a maximum and then drops when the fluorophore is ejected. Here, both the kinetics and the peak S / N are dependent on the excitation rate; generally, the faster the excitation, the higher the maximum achievable S / N. However, for a co-cooled CCD camera, the dark noise is so slow that it is almost negligible on the bleaching timescale (typically a few minutes). A more important factor in determining the final S / N is the stray light background (particularly from non-specific luminescence and leakage of excitation light).

【0047】 顕微鏡対物レンズは励起光線を圧縮するが、しかし非共焦点顕微鏡では、ある
点にそれを集中せず、そこで蛍光像分解能(非干渉エミッター)に無関係である
、ということに留意されたい。 蛍光顕微鏡用の最も一般的な励起源は高圧短水銀アークで、そのスペクトルは
、より弱い熱連続体上に重ねられるUVから可視スペクトルの中間領域まで(主
波長は334.1 nm、365.6 nm、404.7 mm、435.8 nm、546.1 nm、577.9 nmである)
の圧−拡大線から成る。多数のフルオロフォアは、許容可能程度に、一方または
他方の水銀線を重複する励起スペクトルを有する。他の(最もよく知られている
のはFITCである)ものは有さないが、しかし十分広い励起帯幅が用いられる場合
には、連続体により適切に励起され得る。別の一般的光源は、高圧キセノン短ア
ークで、これは約300 nmから900 nmを超えるまでの、ほぼ均一の連続体を生じる
。しかしながら、パワー/nmは、ほとんどどこでも、同一アークワット数に関し
て水銀連続体未満である。構造を伴わない高強度光が必要とされる場合(例えば
、蛍光比率映像化のため)、高CWパワーまたはパルス化石英ハロゲン灯は約45
0 nmより以上ではキセノンより性能が優れている。ある種の蛍光団は、レーザー
励起によく適合する(例えば、FITCに関してはAr+@488 nm、Cy5に関しては
He−Ne@632.8 nm、Cy5.5に関しては半導体ダイオード−励起YAG@680 n
m)。
It should be noted that the microscope objective compresses the excitation beam, but non-confocal microscopes do not focus it at a point and are therefore independent of the fluorescence image resolution (non-interfering emitter). . The most common excitation source for fluorescence microscopy is the high pressure short mercury arc, whose spectrum extends from the UV to the middle region of the visible spectrum superimposed on a weaker thermal continuum (dominant wavelengths of 334.1 nm, 365.6 nm, 404.7 mm , 435.8 nm, 546.1 nm, 577.9 nm)
Pressure-expansion line. Many fluorophores have an excitation spectrum that acceptably overlaps one or the other mercury line. It has nothing else (the best known is FITC), but can be suitably excited by a continuum if a sufficiently wide excitation bandwidth is used. Another common light source is a high pressure xenon short arc, which produces a nearly uniform continuum from about 300 nm to over 900 nm. However, power / nm is almost everywhere below mercury continuum for the same arc wattage. When high intensity light without structure is required (eg, for fluorescence ratio imaging), high CW power or pulsed quartz halogen lamps can be about 45
Above 0 nm, the performance is better than xenon. Certain fluorophores are well suited for laser excitation (eg, Ar + Ar488 nm for FITC, He-Ne@632.8 nm for Cy5, semiconductor diode-excited YAG @ 680 n for Cy5.5).
m).

【0048】 単一蛍光団映像化では、利用可能スペクトル帯幅の使用は、厳重であることは
めったにない。励起フィルターF1および二色性ビームスプリッターDB1は、
通常は、光源スペクトルと蛍光団励起スペクトルとの間に適切な重複を生じるよ
う選択され得る。アーク線が利用可能である場合、F1帯域はその線より広い必
要はない。そうでない場合、そして熱連続体の一部を用いなければならない場合
には、F1帯域が広いほど、利用可能励起線束は大きくなる。しかしながら、低
ノイズ積分検出器を用いる場合、高励起効率の目標は、一般的に、発光経路から
励起光を排除する必要性に派生する。これは、励起および発光帯域が互いにどれ
だけ近くに置かれ得るかを制限し、それゆえ励起帯幅を束縛する。小ストークス
シフトを有する蛍光団に関しては、極急勾配のスカートを有する高品質フィルタ
ーを要する。励起フィルターは長波長側で厳密に「遮断」されねばならず、そし
て縁周囲にピンホール、掻き傷または光漏れを有さない。
In single fluorophore imaging, the use of available spectral bandwidth is rarely strict. The excitation filter F1 and the dichroic beam splitter DB1
Usually, it can be chosen to produce an appropriate overlap between the source spectrum and the fluorophore excitation spectrum. If an arc line is available, the F1 band need not be wider than that line. If not, and if a portion of the thermal continuum must be used, the wider the F1 band, the larger the available excitation flux. However, when using low noise integrating detectors, the goal of high excitation efficiency generally derives from the need to exclude excitation light from the emission path. This limits how close the excitation and emission bands can be to each other, thus constraining the excitation bandwidth. For fluorophores with small Stokes shifts, high quality filters with steep skirts are required. The excitation filter must be strictly "blocked" on the long wavelength side and has no pinholes, scratches or light leakage around the edges.

【0049】 二色性ビームスプリッターは、一般に、帯域干渉フィルターより「進化」して
いるとは考えられず、これは、それらの透過<−>反射転移の勾配が稀少ノッチ
フィルターのスカート勾配よりはるかに小さく、そしてそれらが部分反射率と透
過率の中間状態の間で揺れる場合には大スペクトル間隔が存在し得ることを意味
する。二色性ビームスプリッターの主な目的は、計器の波長応答を限定すること
よりむしろ、励起および発光の併合効率を改良することである。
Dichroic beam splitters are generally not considered to be “evolving” over bandpass interference filters, since the slope of their transmission <−> reflection transitions is much greater than the skirt slope of rare notch filters. Small, and if they fluctuate between intermediate states of partial reflectivity and transmittance, it means that large spectral intervals can exist. The primary purpose of a dichroic beam splitter is to improve the combined efficiency of excitation and emission, rather than limiting the wavelength response of the instrument.

【0050】 映像化顕微鏡における重複蛍光団の分解可能性は、臨界的には、達成され得る
励起コントラストの程度によっている(下記のC参照)。2つの蛍光団の吸光係
数の比の波長を伴う変動が、励起コントラストスペクトルである。それは、デジ
タル化吸光スペクトルから容易に算出され得る。吸光の重複によって、それらの
比率スペクトルは異なるピークを示すか、または無限に大きく成長し得る。いず
れかの場合、通常は、有用程度(3〜4倍の因子から100またはそれ以上まで)
に別のものよりある蛍光団を好む励起波長を選択できる。高コントラスト多蛍光
団像を得る場合のいくつかの難しさを以下に挙げる: a.高コントラスト映像化に要する励起波長は、しばしば、吸光ピークとは異
なる。したがって、他の蛍光団に対する高信号コントラストを得るためには、高
度の強度交換が生じ得る。
The resolvability of overlapping fluorophores in an imaging microscope is critically dependent on the degree of excitation contrast that can be achieved (see C below). The variation with wavelength of the ratio of the extinction coefficients of the two fluorophores is the excitation contrast spectrum. It can be easily calculated from the digitized absorption spectrum. Due to the overlapping of the absorptions, their ratio spectra show different peaks or can grow indefinitely. In any case, usually useful (from a factor of 3-4 times up to 100 or more)
One can select an excitation wavelength that favors one fluorophore over another. Some difficulties in obtaining high contrast multifluorophore images are: a. The excitation wavelength required for high contrast imaging often differs from the absorption peak. Therefore, a high degree of intensity exchange can occur to obtain high signal contrast to other fluorophores.

【0051】 b.前記から、標準フィルター組は用いられない。 c.単一蛍光団を励起するために有用なアーク光源スペクトル線は、隣接蛍光
団に対する高コントラスト識別を示さない。 d.広帯光源、またはアーク光源の連続対スペクトルを用いる場合、狭励起帯
幅の必要性は励起線束を問題となる低レベルに低減し得る。より有効な励起のた
めに励起波長における束縛を、時として緩めることができる。
B. From the above, no standard filter set is used. c. Arc source spectral lines useful for exciting a single fluorophore do not show high contrast discrimination for adjacent fluorophores. d. When using a broadband light source, or a continuous pair spectrum of an arc light source, the need for a narrow excitation bandwidth can reduce the excitation flux to a problematic low level. The constraint on the excitation wavelength can sometimes be relaxed for more effective excitation.

【0052】 Fの蛍光を収集し、それを高効率で検出器上に映像化することは、発光光学素
子の主な計画目標である。操作上、効率的励起経路より効率的な発光経路を有す
ることがより重要でさえある。その理由は、非効率的励起は非効率的光漂白を引
き起こすからである。唯一のペナルティーは、長い像積分時間である(低ノイズ
検出器を想定)。一方、検出器へのその途中のあらゆる蛍光損失は、像の情報含
量の付随的増加を伴わない光漂白を表す。
Collecting F fluorescence and imaging it with high efficiency on a detector is a major planning goal for light emitting optics. Operationally, it is even more important to have a more efficient emission path than an efficient excitation path. The reason is that inefficient excitation causes inefficient photobleaching. The only penalty is a long image integration time (assuming a low noise detector). On the other hand, any fluorescence loss on its way to the detector is indicative of photobleaching without a concomitant increase in the information content of the image.

【0053】 検出器ピクセルpは、ある比率で信号(検出光子)を蓄積する:The detector pixel p accumulates the signal (detected photons) at a certain ratio:

【0054】[0054]

【数3】 (Equation 3)

【0055】 積分は、検出器量子収率φd(λ)>0である帯幅(ii)に亘る。Gは、光
学素子が蛍光を集め、それを検出器に透過する効率を表す;それは、最初のオー
ダーとは無関係の波長であると仮定され得る。Gの主因子は、対物レンズの開口
数(NA)であり、これは結像径により収集される等方的放射蛍光の分画を確定
する(§=1/π・sin-1(θ)=1/π・sin-1(NA/n)。ここで、θは、
その焦点から対物レンズにより境界される角度の半分である。油浸レンズに関し
ては、NA=1.3;n=1,515;§=0.328)。NAはさらに、それが検体平面に
おける点光源により像平面に生成されるフラウンホーファーの回析パターンの寸
法を測るため、顕微鏡の空間分解能を確定する。2つの隣接対物レンズのAiry円
板のどれだけ多くの重複が解像度の閾値を構成するとみなされるかによって、レ
ンズの分解能を特定するために、いくつかの「規則」が採用中である。一般的に
用いられるレイリー判定基準は、r=1.22λ/2NA(例えば、500 nmで作動す
る前記のNA=1.3レンズに関しては、r=0.24μ)である。
The integration spans the bandwidth (ii) where the detector quantum yield φd (λ)> 0. G represents the efficiency with which the optical element collects the fluorescence and transmits it to the detector; it can be assumed to be a wavelength independent of the first order. The main factor of G is the numerical aperture (NA) of the objective lens, which determines the fraction of isotropically emitted fluorescence collected by the imaging diameter (§ = 1 / π · sin −1 (θ) = 1 / π · sin -1 (NA / n), where θ is
It is half the angle bounded by the objective lens from its focal point. For oil immersion lenses, NA = 1.3; n = 1,515; § = 0.328). The NA further determines the spatial resolution of the microscope as it measures the dimensions of the Fraunhofer diffraction pattern generated in the image plane by a point source in the specimen plane. Several "rules" are being adopted to specify the resolution of a lens, depending on how much overlap of the Airy disks of two adjacent objective lenses constitutes a resolution threshold. A commonly used Rayleigh criterion is r = 1.22λ / 2NA (eg, r = 0.24μ for the above NA = 1.3 lens operating at 500 nm).

【0056】 無ノイズ検出器に関しては、pでの像「ノイズ」は、時間間隔△tで検出され
る蛍光光子の数S(p)の統計学的分散により確定される。これに関するあらゆ
る指示を有する唯一の検出器特性がその量子効率φd(λ)である。 光漂白の非存在(破壊の確立/ヒット Πb=0)下では、S(p)=F(p
)・△t、分散S(P)1/2、即ち、S/N= S(P)1/2。したがって、像質
は、△tに伴って、しかし漸減速度で、無限に増大する。
For a noise-free detector, the image “noise” at p is determined by the statistical variance of the number S (p) of fluorescent photons detected at the time interval Δt. The only detector property that has any indication in this regard is its quantum efficiency φd (λ). In the absence of photobleaching (establishment of destruction / hit Πb = 0), S (p) = F (p
) · △ t, variance S (P) 1/2 , that is, S / N = S (P) 1/2 . Thus, the image quality increases infinitely with Δt, but at a gradual rate.

【0057】 光漂白の存在下では(Πb≠0)、S(p)は次式の積分である:In the presence of photobleaching (Πb ≠ 0), S (p) is the integral of:

【0058】[0058]

【数4】 (Equation 4)

【0059】 (式中、f(t)は光漂白崩壊関数である)。S/Nは、多少複雑な経路に沿っ
て、蛍光団の総排出量に対応する漸近値に上昇する。一分子光漂白工程の場合に
関しては、これは指数関数であって、即ち、 N(p,t)=N0(1−exp−[kb/Σk]・t) (式中、kb=Πb -1は光漂白定数であり、Σkは、Fの励起状態が奪活される
他のすべての工程を表す)。一次系における標準化漸近線はkb/Σkにのみよ
っており、そして励起の強度とは無関係であることに留意されたい。したがって
、漂白の程度は、蓄積励起用量と指数的に関連するが、しかしその経路とは無関
係である。しかしながら、実際は、溶液中の蛍光団の漂白は機械論的および運動
論的には非常に複雑であり得る。一般的メカニズムは、例えば、12またはO2 2 - による蛍光団励起状態の過酸化後の開環を包含する。この種の漂白は厳密な脱
酸素化により、または酸素ラジカルスカベンジャー(即ち、褪色防止剤)、例え
ば第三アミン(p−フェニレンジアミンまたはDABCO)の使用により、かな
り遅くさせれ得る。それでも、他の(未だ十分には特性化されていない)不可逆
的工程、例えば不純物との反応を含めて、排除されない。
(Where f (t) is the photobleaching decay function). S / N follows a somewhat complicated path
The asymptotic value corresponding to the total emission of the fluorophore. For single-molecule photobleaching
For this, it is an exponential function, ie, N (p, t) = N0(1-exp- [kb/ Σk] · t) (where kb= Πb-1Is the photobleaching constant, Δk is the excited state of F
Represents all other steps). The standardized asymptote in the first order system is kbOnly for / Σk
Note that the intensity is independent of the intensity of the excitation. Therefore
, The extent of bleaching is exponentially related to the accumulated excitation dose, but independent of the pathway.
I am in charge. However, in practice, bleaching of fluorophores in solution is mechanistic and kinetic.
Theoretically, it can be very complex. Common mechanisms are, for example,1OTwoOr OTwo Two - Ring opening after peroxidation of the excited state of the fluorophore. This type of bleaching requires strict
By oxygenation or by oxygen radical scavengers (ie anti-fading agents), for example
Tertiary amines (p-phenylenediamine or DABCO)
Can be slowed down. Still, other (not yet fully characterized) irreversible
It is not excluded, including, but not limited to, reactive steps, such as reaction with impurities.

【0060】 非理想的検出器は多数の種類のノイズに関与しており、その詳細な分析は処理
が難しい。最も簡単なノイズ構成成分は、いわゆる「暗電流」、即ち検出器内の
熱的励起担体の流れの揺らぎである。このノイズが無作為であると仮定すると、
それは、RMS方式で、光子ショットノイズに付加する。したがって、平均光生
成性信号がFs-1であり、そして平均暗計数がDs-1である場合、時間△t後の
S/NはF(△t)1/2/(F+D)1/2であり、S/Nは(△t)1/2である場
合は依然として増大するが、しかし無ノイズ検出器の場合より遅い。しかしなが
ら、光漂白が存在する場合、状況は全く異なる。この場合には、S/Nは(△t
1/2のときは最初は上昇するが、しかし何らかの点で浅最大に達し、次に蛍光
信号が低減すると再び低下し始めるが、しかし熱ノイズ力は依然として一定であ
る。この場合、像のS/Nを連続的にモニタリングし、ピークに達したら終結す
るのが原則的に望ましい。ほとんどの商業的デジタル映像化システムは、このた
めの準備をしない。幸いに、当業界の冷却CCDカメラの状態はピクセル当たり
の暗ノイズが非常に少なく(典型的には逆時計回りで<0.01電子/s)、したが
って、蛍光団がほぼ完全に排出されるまで、S/Nは低下し始めない。実際自動
蛍光および迷光優位系性能は、CCDのノイズ閾値が達成される前に適切である
Non-ideal detectors are involved in many types of noise, and their detailed analysis is difficult to process. The simplest noise component is the so-called "dark current", ie the fluctuation of the flow of the thermally excited carrier in the detector. Assuming this noise is random,
It adds to the photon shot noise in an RMS manner. Thus, if the average light producing signal is Fs −1 and the average dark count is Ds −1 , then the S / N after time Δt is F (Δt) 1/2 / (F + D) 1/2 in and, S / N is increased still if a (△ t) 1/2, but slower than the case of no noise detector. However, when light bleaching is present, the situation is quite different. In this case, the S / N is (△ t
At 1/2 , it rises initially, but at some point reaches a shallow maximum, then begins to fall again when the fluorescence signal decreases, but the thermal noise power remains constant. In this case, it is in principle desirable to continuously monitor the S / N of the image and terminate when the S / N reaches a peak. Most commercial digital imaging systems do not provide for this. Fortunately, the state of the art cooled CCD cameras have very low dark noise per pixel (typically <0.01 electrons / s counterclockwise), and therefore, until the fluorophore is almost completely exhausted. S / N does not start to decrease. In fact, autofluorescence and stray light dominant performance is adequate before the noise threshold of the CCD is achieved.

【0061】 単一蛍光団映像化系に関する主計画目標は、以下の通りである: 1.蛍光団(F)の励起の適切速度を達成すること。 2.Fの蛍光を収集し、それを、高効率および必要な空間解像度で検出器上に
映像化すること。 3.反射および/または散乱励起光が検出器に達するのを防止すること。
The main planned goals for a single fluorophore imaging system are as follows: Achieving the appropriate rate of fluorophore (F) excitation. 2. Collect F fluorescence and image it on a detector with high efficiency and the required spatial resolution. 3. Preventing reflected and / or scattered excitation light from reaching the detector.

【0062】 単一蛍光団のための発光チャンネルの設計は、分かり易い。二色性ビームスプ
リッター転移波長は、例えば20 nmで励起通過帯域の赤に特定される。これは、
検体および/または顕微鏡光学素子から反射および/または散乱された励起光の
高レベル拒絶を保証する。発光フィルターカットオンは、通常は二色性縁よりか
なり急勾配であり、したがって実際にはそれと同時に配置され得る。最も有効な
発光フィルターは、ロングパス素子である。この種の好ましいフィルターはスコ
ットガラスで、これは全蛍光の90%以上をそのカットオンの赤に透過するが、一
方、他の光(特に二色性ビームスプリッターを通しているあらゆる励起光)を非
常に高オーダーで、典型的には>105に拒絶する。しかしながら、特に、そこで高
感度を示すケイ素検出器を用いて、発光チャンネルを近赤外に「広く開口した」
ままにしておくのは、通常は賢明でない。
The design of the emission channel for a single fluorophore is straightforward. The dichroic beam splitter transition wavelength is specified for example in the excitation passband red at 20 nm. this is,
High level rejection of excitation light reflected and / or scattered from the specimen and / or microscope optics is assured. The emission filter cut-on is usually much steeper than the dichroic edge, and thus can actually be placed at the same time. The most effective emission filter is a long-pass element. A preferred filter of this type is Scott glass, which transmits more than 90% of the total fluorescence to its cut-on red, while transmitting very much other light (especially any excitation light passing through a dichroic beam splitter). High order, typically rejects> 10 5 . However, in particular, the emission channel was "widely open" in the near-infrared using a silicon detector that showed high sensitivity there.
It is usually not wise to leave it.

【0063】 本発明のマルチパラメトリック映像化は、観察下でのシステムについての情報
のスループットを増大し、生物学的物質の使用をより効率よくするだけでなく、
そうでなければ確立するのが確実に難しい空間的且つ時間的相関も明示し得る。
多数の異なる対象を視覚化しなければならない場合には、スペクトル的に識別可
能な標識の場合よりも多くの対象型間の識別を可能にする2またはそれ以上の標
識を組合せて用い得る。多蛍光団映像化のいくつかの例を以下に挙げる: a.微小管網目構造のような構造中のタンパク質の同時分布は、異なる蛍光団
に連結された免疫標識を用いて容易に可視化し得る。
The multiparametric imaging of the present invention not only increases the throughput of information about the system under observation, makes the use of biological materials more efficient,
Spatial and temporal correlations that would otherwise be difficult to establish could be specified.
If a large number of different objects must be visualized, two or more labels can be used in combination that allow discrimination between more object types than with spectrally identifiable labels. Some examples of multifluorophore imaging are as follows: a. Co-distribution of proteins in structures such as microtubule networks can be easily visualized using immunolabels linked to different fluorophores.

【0064】 b.多重遺伝子を、蛍光in-situハイブリッド形成法(FISH)により単一中期
染色体展開に同時にマッピングし得る。このような信号は、通常は強度単独を基
礎にして確実に識別できず、通常は形態学的には同一である(回析限界点)。し
かしながら、別個のまたは組合せた多蛍光団標識化により、それらは容易に識別
される。
B. Multiple genes can be mapped simultaneously to a single metaphase chromosome spread by fluorescence in-situ hybridization (FISH). Such signals are usually indistinguishable on the basis of intensity alone and are usually morphologically identical (diffraction limit). However, they are easily identified by separate or combined multifluorophore labeling.

【0065】 c.同一染色体転座の同定は、単独でまたは組合せて用いられる分離可能蛍光
団に連結された染色体特異的DNAプローブライブラリーを用いた彩色により、
最も容易になされる。 d.形態学的に同一の細菌の混合集団の分析は、分離可能蛍光団と結合した種
特異的DNAまたはリボソームRNAプローブを用いても達成し得る。
C. Identification of the same chromosomal translocation is accomplished by coloring using a chromosome-specific DNA probe library linked to a separable fluorophore used alone or in combination.
Most easily done. d. Analysis of a mixed population of morphologically identical bacteria can also be achieved using a species-specific DNA or ribosomal RNA probe conjugated to a separable fluorophore.

【0066】 多蛍光団映像化機(単一蛍光団映像化機のためのものに加えて)の主計画目標
は、あらゆるピクセル位置の蛍光を各蛍光団に対応する構成成分にスペクトル分
解することである。蛍光顕微鏡像における複合信号をスペクトル分解するための
方法を以下に略記する。 複合信号をスペクトル分解するためには、即ち蛍光団が所定ピクセル位置の蛍
光に関与することを確定するためには、いくつかの方法がある。最も一般的な方
法は、原則的に、x、y軸に直交する第三の軸に沿って2D像をスペクトル分散
する方法である。これは要するに、z軸上の各位置に、小スペクトル帯幅λ+△
λのみを含有する像x、yが存在するような多量の染色体異常を伴う光学系によ
り映像化するということである。次に、非常に小さい視野深度を有する面積検出
器(例えば、空間的濾波共焦点映像化機)をz軸に沿って漸増的に動かして、各
々がそれ自体、小スペクトル間隔を含有する一群の像を得る。所定のx、yで像
を通るトレースは、そのピクセルに関する発光スペクトルを構成する。残念なが
ら、このような計画の実行は、技術的に非常に難しい。
The main goal of the multi-fluorophore imager (in addition to that for a single fluorophore imager) is to spectrally decompose the fluorescence at every pixel location into components corresponding to each fluorophore. It is. A method for spectrally decomposing a composite signal in a fluorescence microscope image is briefly described below. There are several ways to spectrally resolve the composite signal, ie, to determine that the fluorophore is responsible for the fluorescence at a given pixel location. The most common method is in principle to spectrally disperse the 2D image along a third axis orthogonal to the x, y axes. This basically means that at each position on the z-axis, a small spectral bandwidth λ + λ
That is, imaging is performed by an optical system having a large amount of chromosomal abnormalities such that images x and y containing only λ exist. Next, an area detector having a very small depth of field (eg, a spatially filtered confocal imager) is incrementally moved along the z-axis to a group of each containing a small spectral interval itself. Get an image. The trace through the image at a given x, y constitutes the emission spectrum for that pixel. Unfortunately, implementing such a plan is technically very difficult.

【0067】 像内の少数の対象のみのスペクトルが必要とされる(望遠鏡像中の個々の星の
ような)場合には、解決法はプローブ(例えば繊維光学素子)を用いて各対象に
対応する光を抽出し、それを映像化分光写真機を用いて一次元アレイ検出器上に
分散することである。顕微鏡で有用であるためには、このような用具は、視野に
任意に配置可能出なければならず、調整可能受容領域を有する。
If a spectrum of only a small number of objects in the image is required (such as individual stars in a telescope image), the solution is to use probes (eg fiber optics) to address each object. Extracting light and dispersing it on a one-dimensional array detector using an imaging spectrograph. In order to be useful in a microscope, such a device must be arbitrarily positionable in the field of view and has an adjustable receiving area.

【0068】 顕微鏡での完全スペクトル分析のための最も合理的な方法は、可変性狭帯フィ
ルターを通して映像化することである。像を各波長で記録する。そのシリーズを
通しての所定ピクセル位置での強度値は、構成成分蛍光団の既知のスペクトルの
線状組合せに適合され得る計量発光スペクトルを表す。計数は、励起波長でのそ
れらの吸光計数およびそれらの蛍光量子収率とのその蛍光団の相対モル量の積で
ある。最後の2つが分かれば、適合度から最初の物が得られる。概して、いくつ
かの励起波長でのいくつかのこのような像組を得て、独自の適合度を出す必要が
ある。十分に反復すると、この方法は励起および発光波長の両方の関数としての
強度値を有する3D表面を生じる。これは、ピクセルの完全スペクトル特性を包
含し、その構成成分蛍光団の相対量に関する非常に高度に束縛された解法を出す
。適切な擬似色コード化を用いて像のx、y座標上にモル比をマッピングし戻す
と、「組成地図」が得られる。この一般的(且つ定量的)方法は、多くの技術的
な難しさを有するが、しかしその何れもが克服できないものではない。第一は、
単一顕微鏡視野を評価するのに多数の像を要することである。映像化時間は長く
、そして蛍光団の広範な示差光漂白はスペクトルデータとの自己矛盾のない「適
合」を達成できなくする。計器安定性も、特に、その出力スペクトルがそれらの
寿命を通じて変わるアーク光源を用いた場合には問題である。最後に、組成地図
を作るのに必要な計算の量は、実際的に、分析を小像領域のみに限定する。
The most rational method for full spectrum analysis under a microscope is to image through a tunable narrow band filter. Images are recorded at each wavelength. The intensity values at a given pixel location throughout the series represent a metric emission spectrum that can be fitted to a linear combination of known spectra of the constituent fluorophores. The count is the product of their extinction coefficient at the excitation wavelength and their fluorescence quantum yield and the relative molar amount of the fluorophore. Knowing the last two gives the first one from the fitness. In general, it is necessary to obtain several such image sets at several excitation wavelengths to achieve a unique fit. With sufficient repetition, the method yields a 3D surface with intensity values as a function of both excitation and emission wavelength. This encompasses the full spectral properties of the pixel and yields a very highly constrained solution for the relative amounts of its constituent fluorophores. Mapping the molar ratio back onto the x, y coordinates of the image using the appropriate pseudo-color coding gives a "composition map". This general (and quantitative) method has many technical difficulties, but none of them is insurmountable. The first is
It takes multiple images to evaluate a single microscope field. Imaging times are long, and extensive differential photobleaching of the fluorophore makes it impossible to achieve a self-consistent "fit" with the spectral data. Instrument stability is also a problem, especially when using arc light sources whose output spectrum varies over their lifetime. Finally, the amount of computation required to generate a composition map effectively limits the analysis to only small image areas.

【0069】 ほとんどの用途に関して、分析される蛍光団は予め分かっているため、完全吹
込スペクトル分析能力を全く要しない。したがって、どの蛍光団がどれであるか
を同定し、そして多重映像化に関して、存在する各々の相対量を確認し得ること
だけが必要である。この分野の問題に対する好ましいアプローチは、各構成成分
蛍光団の高度の選択的励起および可視化を達成するフィルター組の使用を包含す
る。この種の理想的システムは、好ましくは、各フルオロフォアを、即ち「一像
−一蛍光団」を単離し、そして強度計数のマトリックス中のオフダイアゴナル素
子がゼロである。しかしながら、典型的フルオロフォアのスペクトルは全利用可
能帯幅の10〜30%であり、発光フィルターは使用可能量の光を通すための有意の
帯幅を有さねばならないという事実は、スペクトル単離の達成可能度に厳しい制
限を付ける。それでも、残留漏話が数値的に除去され得るように適切に選定され
た蛍光団間の有用レベルのコントラストを達成するのは難しくない。
For most applications, the fluorophores to be analyzed are known in advance, and do not require any full blown spectral analysis capability. Thus, it is only necessary to be able to identify which fluorophore is which and, for multiple imaging, be able to ascertain the relative amounts of each present. A preferred approach to the problem in this field involves the use of filter sets to achieve a high degree of selective excitation and visualization of each component fluorophore. An ideal system of this kind preferably isolates each fluorophore, i.e. "one image-one fluorophore", and has zero off-diagonal elements in the matrix of intensity counts. However, the fact that the spectrum of a typical fluorophore is 10-30% of the total available bandwidth, and the fact that the emission filter must have a significant bandwidth to allow a usable amount of light, is due to the spectral isolation. Place strict limits on the achievability of Nevertheless, it is not difficult to achieve useful levels of contrast between fluorophores that are properly selected such that residual crosstalk can be numerically eliminated.

【0070】 励起−発光コントラスト(EEC)アプローチは、原則的に、像S/N、なら
びに示差漂白率および光源不安定性の制限を条件として、モル分画の細目分布を
示す多数の蛍光団を包含する像(例えば蛍光比映像化)の分析に適用可能である
。しかしながら、それは、蛍光団が厳密にブール方式(存在=1または非存在=
0)で多重化される組合せ標識化の限定例に関しては特に簡単である。この場合
、1と0との間を確実に識別し得ることだけが必要であり、任意の蛍光団とその
隣接物との間の強度比は10:1で十分である。しかしながら、多数の有用な蛍光団
に関しては、これは、励起コントラストまたは発光コントラスト単独を基礎にし
てでは、達成可能ではない。励起および発光の両方に基づいた同時選択が必要で
ある。
The Excitation-Emission Contrast (EEC) approach, in principle, involves a large number of fluorophores exhibiting a fine distribution of molar fractions, subject to limitations in image S / N and differential bleaching rate and light source instability. The present invention can be applied to the analysis of an image (eg, fluorescence ratio imaging). However, it is possible that the fluorophore is strictly Boolean (presence = 1 or non-presence =
The limitation of the combination labeling multiplexed in 0) is particularly simple. In this case, it is only necessary to be able to reliably discriminate between 1 and 0, and an intensity ratio between any fluorophore and its neighbors of 10: 1 is sufficient. However, for many useful fluorophores, this is not achievable on the basis of excitation or emission contrast alone. Simultaneous selection based on both excitation and emission is required.

【0071】 いくつかの場合には、例えば直接観察および/またはカラービデオレコーディ
ングのために、いくつかの蛍光団を同時に励起し、映像化する必要がある。波長
選択性を有さない励起および発光光学素子は、検出器中に散乱される励起光が数
等級の大きさで蛍光を圧倒するために、用いることができない。一解決法は、用
いられる特定組の蛍光団のために意図された多帯域フィルターを用いることであ
る。励起フィルターは、蛍光団励起スペクトルを重複する狭帯域を限定する。発
光フィルターは、励起帯間に入り込み、蛍光団発光スペクトルを重複する同様の
帯域を限定する(最赤蛍光団はロングパスフィルターを用い得る)。二色性ビー
ムスプリッターは、反射(励起帯域を重複)と透過(発光帯域を重複)間で交番
する。
In some cases, it is necessary to excite and image several fluorophores simultaneously, for example, for direct viewing and / or color video recording. Excitation and emission optics without wavelength selectivity cannot be used because the excitation light scattered in the detector overwhelms the fluorescence by several orders of magnitude. One solution is to use a multi-band filter intended for the particular set of fluorophores used. The excitation filter defines a narrow band that overlaps the fluorophore excitation spectrum. The emission filter penetrates between the excitation bands and defines a similar band that overlaps the fluorophore emission spectrum (the reddest fluorophore may use a long pass filter). Dichroic beam splitters alternate between reflection (overlapping excitation bands) and transmission (overlapping emission bands).

【0072】 多路フィルター組の使用は、多色可視化が必要でない場合でも、即ち、いくつ
かの発光帯域を通過する信号間の幾何学的置換(ピクセルシフト)が存在しない
場合でも、有益である。しかしながら、グレースケール映像化系とともに用いる
場合には、グレースケール信号がどの蛍光団に対応するかを確定するために、励
起フィルターまたは発光フィルターを切り換え可能にする必要がある。好ましい
選択は、これが像置換を引き起こさないために、励起フィルターを切り換えるこ
とである。
The use of a multi-pass filter set is beneficial even when multi-color visualization is not required, ie, when there is no geometric permutation (pixel shift) between signals passing through several emission bands. . However, when used with a grayscale imaging system, it is necessary to be able to switch the excitation or emission filter to determine which fluorophore the grayscale signal corresponds to. A preferred choice is to switch the excitation filter so that this does not cause image replacement.

【0073】 第二の理論的解決法は、蛍光団がすべて吸収する波長で励起させることである
。これは、多数の蛍光団が中間UVで光子を用いてS1より高い状態に励起可能
であるために、しかし、内部緩和工程が「正常」蛍光を生じるために、しばしば
可能である。例えば、多数のレーザー染料は、青色のそれらの可視吸光度には遠
い、337 nmの窒素レーザー波長で励起され得る。それは、全蛍光を同時に検出器
に到達させながら、ロングパスフィルター(例えば、380 nm)を用いて、発光経
路からのこのような励起光を遮断するために真っ直ぐに向けられる。UV励起の
使用に対する欠点としては、蛍光団の光化学的分解速度の増大、そして適切なU
V光学素子が高価であることが挙げられる。したがって、本方法は、広範な用途
を見出していない。
A second theoretical solution is to excite at a wavelength that all the fluorophores absorb. This is often possible because a large number of fluorophores can be excited to a higher state than S1 with photons at mid-UV, but because the internal relaxation step results in "normal" fluorescence. For example, many laser dyes can be excited with a nitrogen laser wavelength of 337 nm, far from their visible absorbance of blue. It is directed straight to block such excitation light from the emission path using a long-pass filter (eg, 380 nm) while allowing all the fluorescence to reach the detector simultaneously. Disadvantages to the use of UV excitation include an increased rate of photochemical degradation of the fluorophore and the
V optical elements are expensive. Therefore, the method has not found wide application.

【0074】 多帯域法は、3つより多い蛍光団間の適切なコントラストを生じる多帯域素子
の構築が非常に難しいという制限を有する。一般的により強力なアプローチは、
各蛍光団に対する最適化フィルター組を構築し、必要な場合にはそれらを切り換
えることである。単一蛍光団の場合には、励起側の主目標は、明るい像を生じる
ための高励起線束である。しかしながら、多蛍光団を結蔵する場合、これは、蛍
光団間の高コントラストを達成するという目標に派生するようになる。弱重複制
限では、単一蛍光団組と同じ判定基準を用いて(但し、ロングパス発光フィルは
、最長波長蛍光団以外のすべてに関して禁止される)設計されたフィルターを結
果的に切り換えることにより、蛍光団が映像化され得る。数%の漏話は、通常は
許容可能であり、必要な場合には、数値的に補償され得る。さらに一般的には、
やはり、蛍光団間の適切なコントラストの生成は強選択性の励起および発光の両
方を必要とする。最適波長は、隣接蛍光団のスペクトルを比率で示すことにより
見出され得る。これらの波長は、励起最大からは遠く、これは信号の明度とコン
トラストとの間の有意の取引を暗示する。標準フィルター組は、用いられ得ない
。厳密に配置された励起の必要性は、強励起線が利用可能であり、そして連続体
光源から利用可能な線束を低減するというようなことを少なくする。広帯光源(
アークまたはフィラメント灯)を一時的に非常に高い出力レベルにパルス化し、
またはそれをレーザー光源で補足することが必要である。
The multi-band method has the limitation that it is very difficult to construct a multi-band device that produces adequate contrast between more than three fluorophores. A generally stronger approach is
Build optimized filter sets for each fluorophore and switch them if necessary. In the case of a single fluorophore, the primary target on the excitation side is a high excitation flux to produce a bright image. However, when integrating multiple fluorophores, this comes down to the goal of achieving high contrast between the fluorophores. The weak overlap restriction results in a fluorescent switch by eventually switching a filter designed using the same criteria as a single fluorophore set, except that longpass emission filters are prohibited for all but the longest wavelength fluorophore. The troupe can be imaged. A few percent crosstalk is usually acceptable and can be compensated numerically if necessary. More generally,
Again, the creation of adequate contrast between the fluorophores requires both highly selective excitation and emission. The optimum wavelength can be found by indicating the spectrum of the adjacent fluorophore as a ratio. These wavelengths are far from the excitation maximum, which implies a significant trade-off between signal brightness and contrast. Standard filter sets cannot be used. The need for tightly-located excitation reduces the likelihood of strong excitation lines being available and reducing the available flux from the continuum source. Broadband light source (
Arc or filament lamp) temporarily to a very high power level,
Or it is necessary to supplement it with a laser light source.

【0075】 連続的映像化に伴う主な技術的問題は、フィルターを変えた場合の像置換、即
ち、像シリーズの個々の成員の座標系が厳密な表示で存在しないことである。こ
の問題は、発光チャンネル光学素子における非理想性から生じる。2つの置換構
成成分が、同定され得る: i.各フィルター組に独特の再現可能性オフセット。この構成成分は、固定ベ
クトルであって、主に、発光帯域フィルターの上および底面間の不完全平行性(
即ち楔止め)から生じる。二色性ビームスプリッターにおける楔止めによる小構
成成分も存在するが、しかしこの素子は非常に薄いために、作用は小さい。楔止
めベクトルは各フィルター組に関して一定であるため、それはコンピューター中
で自動的に除去され得る。オフセットのサイズは、高度の平行性に関して発光フ
ィルターを選択することにより、例えばレーザーオートコリメーターでの測定に
より、非常に小さい値(<0.1μ)に低減され得る。
A major technical problem with continuous imaging is image replacement when changing filters, ie, the coordinate system of the individual members of the image series does not exist in exact representation. This problem arises from non-ideality in the emission channel optics. Two replacement components can be identified: i. Unique repeatability offset for each filter set. This component is a fixed vector, mainly due to the imperfect parallelism between the top and bottom of the emission bandpass filter (
I.e. wedging). There is also a small component due to wedging in the dichroic beam splitter, but the effect is small since this element is so thin. Since the wedging vector is constant for each filter set, it can be automatically removed in the computer. The size of the offset can be reduced to very small values (<0.1μ) by choosing the emission filter for a high degree of parallelism, for example by measuring with a laser autocollimator.

【0076】 ii.フィルター切り換えメカニズムにおける波動およびヒステリシスによる
無作為構成成分。ノイズの大きさは、フィルター切り換えメカニズムによってい
る。最悪なのは、特に非補償力を用いてそれらをオペレーターが作動する場合の
、手動プッシュプルスライダーである。最もよいのは、すべての機械的トルクが
顕微鏡本体に対して作用する電動式フィルターカセットである。
Ii. Random components due to wave and hysteresis in the filter switching mechanism. The magnitude of the noise depends on the filter switching mechanism. The worst are manual push-pull sliders, especially when they are operated by the operator using uncompensated forces. Best is a motorized filter cassette in which all mechanical torque acts on the microscope body.

【0077】 像オフセットノイズの一定および無作為構成成分の両方が、最高可能倍率の対
物レンズ、ならびにカメラ映写光学素子における最小量の倍率を用いることによ
り最小限にされるということに留意されたい。光学顕微鏡の場合の像置換は、線
状ベクトルだけである。回転またはスケール(倍率)の有意の変化に関する証拠
は認められない。
It should be noted that both constant and random components of image offset noise are minimized by using the highest possible magnification objective lens, and the least amount of magnification in the camera projection optics. Image replacement in the case of an optical microscope is only a linear vector. There is no evidence for significant changes in rotation or scale.

【0078】 多重複蛍光団の高コントラスト映像化のための設計問題は、励起チャンネルに
関してすでに略記したものと同様である。各蛍光団の発光スペクトル対その隣接
物のスペクトルの比を算出することにより、狭帯フィルターを用いて限定され得
る高コントラストのスペクトル領域を同定することができる。高コントラストは
、しばしば、有意量の蛍光(90%以上)を無駄に費やす経費で達成可能である。
蛍光チャンネルにおける非効率は、励起非効率より像S/Nに対する損害が多い
。したがって、可能な場合には、選択的励起は、多重蛍光団間のコントラストを
達成する好ましい方法である。しかしながら、難しい場合には、励起および発光
コントラストの両方を必要とする。
The design issues for high contrast imaging of multiple overlapping fluorophores are similar to those already outlined for the excitation channel. By calculating the ratio of the emission spectrum of each fluorophore to the spectrum of its neighbors, it is possible to identify high-contrast spectral regions that can be limited using narrowband filters. High contrast is often achievable at the expense of wasting significant amounts of fluorescence (greater than 90%).
Inefficiencies in the fluorescence channel are more damaging to the image S / N than excitation inefficiencies. Thus, where possible, selective excitation is the preferred method of achieving contrast between multiple fluorophores. However, in difficult cases, both excitation and emission contrast are required.

【0079】 2.光学的フィルター 前記のように、本発明の好ましい実施態様では、蛍光団の検出は、Ried, T.等
(Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)89:1388-1392(1992))(この記載内容は
、参照により本明細書中に含まれる)の方法の変法で、光学的フィルターを用い
て成し遂げられる。
2. Optical Filters As mentioned above, in a preferred embodiment of the invention, the detection of the fluorophore is performed by Ried, T. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 1388-1392 (1992)). The description is effected using optical filters, in a variant of the method described herein, which is incorporated herein by reference.

【0080】 DAPI映像化 4’,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI)は、染色体の富
AT領域に優先的に挿入して、弱G型分染パターンを生じる一般的に用いられる
DNA対比染料である。それは非常に明るい蛍光団(347 nmでε=3.3 X 104 M- 1 cm-1。二本鎖DNAの小溝に挿入されると、蛍光量子収率は約20倍増強)であ
り、相対的に光漂白に耐性である。以下の点が、その隣接物に対して高コントラ
ストを有するDAPIの映像化に関連する: a.DAPIは、非常に広い励起および発光スペクトルを有し、そして非常に
大きいストークスシフトを有する。したがって、DAPI励起最大(347 nm)は
カスケードブルー(CB)の青色になり、DAPIピークの蛍光はカスケードブ
ルーの赤色になり、そして実際に、FITCと非常に強く重複する。
DAPI Imaging 4 ', 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) is a chromosome rich
Commonly used to preferentially insert into the AT region to produce a weak G-type staining pattern
DNA counterstain. It is a very bright fluorophore (ε = 3.3 x 10 at 347 nmFour M- 1 cm-1. When inserted into the minor groove of double-stranded DNA, the fluorescence quantum yield is increased by about 20 times).
And is relatively resistant to light bleaching. The following points are the high contra
Related to imaging DAPI with strikes: a. DAPI has a very broad excitation and emission spectrum, and
Has a large Stokes shift. Therefore, the DAPI excitation maximum (347 nm) is
The color of the cascade blue (CB) becomes blue, and the fluorescence of the DAPI peak is
Lou turns red and, in fact, overlaps very strongly with FITC.

【0081】 b.DAPIに関する通常励起波長(Hg 366 nm線)は、DAPIおよびCB
に関してほとんど等吸収的で、したがって励起コントラストを生じないために、
この用途には用いられない。 c.DAPI/CB励起コントラストスペクトルのピークは320 nmであって、
これは顕微鏡光学素子を通過するには、UVに遠すぎる。許容可能な妥協は、顕
微鏡が約30%効率で透過するHg 334.1 nm線を用いて励起することである。Ealin
g 35-2989干渉フィルターは、適切な帯域を有する。334.1 nmでのDAPI/C
Bに関する励起コントラスト比は、4.0の絶対値を有する。
B. Normal excitation wavelengths (Hg 366 nm line) for DAPI are DAPI and CB
Is almost absorptive with respect to, and thus produces no excitation contrast,
Not used for this purpose. c. The peak of the DAPI / CB excitation contrast spectrum is 320 nm,
This is too far to UV to pass through the microscope optics. An acceptable compromise is that the microscope is excited with a Hg 334.1 nm line that is transmitted with about 30% efficiency. Ealin
g 35-2989 interference filter has the appropriate band. DAPI / C at 334.1 nm
The excitation contrast ratio for B has an absolute value of 4.0.

【0082】 d.DAPI/CB選択性をさらに増大するためには、発光コントラストが、
励起コントラストに加えて用いられなければならない。DAPIは多量のその蛍
光をCBの赤色に発光する、ということに留意されたい。DAPI対CBとFI
TCの両方に関する最大発光コントラストの波長は、490 nmである。適切な結像
等級フィルターは、Omega 485DF22である。その帯域内に水銀線は認められず、
したがって低フレアを有する良好なDAPI像が予測される。DAPIとカスケ
ードブルーおよびFITCの両方との算出発光コントラストは6.8である。それ
ゆえ、DAPI対カスケードブルーに関して達成可能な全体的コントラストは約
27倍である。DAPI対FITCの全体的コントラストはこれより非常に高く、
それはDAPI励起波長では、FITCの励起がゼロに近づくからである。Omeg
a 450DRLP02二色性ビームスプリッターは、提唱された励起および発光フィルタ
ーに非常によく適合される。
D. To further increase the DAPI / CB selectivity, the emission contrast
Must be used in addition to the excitation contrast. Note that DAPI emits a large amount of its fluorescence in the red of the CB. DAPI vs. CB and FI
The wavelength of maximum emission contrast for both TCs is 490 nm. A suitable imaging grade filter is Omega 485DF22. No mercury rays were found in that zone,
Therefore, a good DAPI image with low flare is expected. The calculated emission contrast between DAPI and both Cascade Blue and FITC is 6.8. Therefore, the overall achievable contrast for DAPI versus Cascade Blue is about
27 times. The overall contrast of DAPI vs FITC is much higher than this,
This is because at the DAPI excitation wavelength, the excitation of FITC approaches zero. Omeg
a 450DRLP02 dichroic beam splitter is very well adapted to the proposed excitation and emission filters.

【0083】 カスケードブルー映像化 カスケードブルー(CB)は、DAPIを広範に重複するが、しかし赤色側の
その隣接物(FITC)を重複しない広範な2−ピーク励起スペクトルを有する
。CBに関するストークスシフトは非常に小さく、即ち、その励起および発光ス
ペクトル間に非常に広範な重複が認められる。これらの因子は、問題のDAPI
の存在下で、併合して映像化CBを作る。要約すると以下のようになる: a.CB/DAPI励起コントラストスペクトルのピークは、396〜404 nmで
ある。しかしながら、CBの非常に小さいストークスシフトのために、これは、
発光コントラストピーク(408 nm)に非常に近い。像S/Nが高効率で発光を収
集することが高効率で励起することより重要であるため、400〜410 nm領域がC
B蛍光のために取っておかれる。CB励起のための最良の妥協はOmega 38OH15で
あって、これは、良好な励起強度を提供するのに十分なHg 366 nm線と重複する
Cascade Blue Imaging Cascade Blue (CB) has a broad 2-peak excitation spectrum that overlaps DAPI extensively, but not its neighbor on the red side (FITC). The Stokes shift for CB is very small, ie there is a very wide overlap between its excitation and emission spectra. These factors are the DAPI in question
To create a visualized CB in the presence of In summary: a. The peak of the CB / DAPI excitation contrast spectrum is at 396 to 404 nm. However, due to the very small Stokes shift of the CB, this
Very close to the emission contrast peak (408 nm). Since it is more important for the image S / N to collect light emission with high efficiency than to excite it with high efficiency, the region of 400 to 410 nm
Reserved for B fluorescence. The best compromise for CB excitation is Omega 38OH15, which overlaps with a sufficient Hg 366 nm line to provide good excitation intensity.

【0084】 b.全部対DAPIで任意の発光コントラストを達成するためには、発光フィ
ルターは狭くなければならず、そして非常に注意深く配置される。適切なフィル
ターは、Omega 405DF10であるが、しかし理論的最大コントラストは2.5に過ぎな
い。したがって、映像化CBは、DAPIを排除する一方で、周辺的であると予
測される。
B. In order to achieve any emission contrast, all-over-DAPI, the emission filter must be narrow and placed very carefully. A suitable filter is Omega 405DF10, but the theoretical maximum contrast is only 2.5. Therefore, the imaging CB is expected to be peripheral while eliminating DAPI.

【0085】 c.カスケードブルーは、FITCに対して高励起コントラストを示す(Omeg
a 38OHT15フィルターによるコントラスト比=6)。 d.CB/FITCに関する発光コントラストは、490以下の非常に大きい値
になり、405DF10フィルターの位置では本質的に無限である。 前記の考察は、DAPIまたはカスケードブルーを用いることは可能であるが
、しかしDAPI対比染色が弱いのでなければ、両方一緒には用いないことを示
す。カスケードブルーは、FITCおよび本明細書中で考察したその他の5つの
組合せ蛍光団から十分分離可能である。
C. Cascade blue shows high excitation contrast to FITC (Omeg
a Contrast ratio by 38OHT15 filter = 6). d. The emission contrast for CB / FITC is very large, less than 490, and is essentially infinite at the location of the 405DF10 filter. The above discussion indicates that it is possible to use DAPI or Cascade Blue, but not both together unless the DAPI counterstain is weak. Cascade Blue is well separable from FITC and the other five combination fluorophores discussed herein.

【0086】 FITC映像化 以下の点が、FITCの高コントラスト映像化に関連する: a.FITCの励起スペクトルは、カスケードブルーのスペクトルと非有意の
重複を有する(FITC/CBに関するコントラストパラメーターRbは、420
nmを超えて非常に大きくなる)。これは、その吸光度の高頻度肩でのFITCの
励起を可能にさせて、したがってCy3の明らかな励起を避ける。
FITC Imaging The following points relate to high contrast imaging of FITC: a. The excitation spectrum of FITC has a non-significant overlap with the spectrum of Cascade Blue (contrast parameter Rb for FITC / CB is 420
very large beyond nm). This allows excitation of FITC at the high frequency shoulder of its absorbance, thus avoiding apparent excitation of Cy3.

【0087】 b.FITし励起スペクトルとよく重複する水銀線は認められない。したがっ
て、単一蛍光団映像化の場合と同様に、この蛍光団を励起させるために連続対を
用いる必要がある。FITCとCBとの間のギャップは、非常に広い励起フィル
ターの使用を可能にする。Omega 455DF70は、この機能によく適している。 c.Omega 455DF70帯域は、FITC/Cy3に関する励起コントラスト比に
おける最大にも偶発的に対応する(460 nm:絶対励起比Ra=8.8)。
B. No mercury line which is well overlapped with the excitation spectrum by FIT is observed. Therefore, as in the case of single fluorophore imaging, it is necessary to use a continuous pair to excite this fluorophore. The gap between FITC and CB allows the use of very wide excitation filters. Omega 455DF70 is well suited for this function. c. The Omega 455DF70 band also coincidentally corresponds to the maximum in the excitation contrast ratio for FITC / Cy3 (460 nm: absolute excitation ratio Ra = 8.8).

【0088】 d.FITCの発光スペクトルは、Cy3(赤側)、ならびにDAPIおよび
CB(青側)のスペクトルを評価可能程度に重複する。しかしながら、FITC
励起に関して限定される条件がDAPIまたはカスケードブルーを全く励起しな
いために、それらは関連がない。FITC/Cy3発光コントラスト比は、540
nm以下で比所に高い値になる。したがって、Omega 530DF30フィルターは、非常
に高い発光コントラストを生じ、これは、455DF70により示されるFITC対C
y3に関する高励起コントラスト比(8.8)と折り合う。したがって、非常には
っきりとFITCを映像化し得ると考えられる。
D. The emission spectrum of FITC overlaps the Cy3 (red side), and the DAPI and CB (blue side) spectra to an appreciable extent. However, FITC
They are irrelevant because the limited conditions for excitation do not excite DAPI or Cascade Blue at all. FITC / Cy3 emission contrast ratio is 540
The value is relatively high below nm. Thus, the Omega 530 DF30 filter produces a very high emission contrast, which is the FITC vs. C
Compatible with high excitation contrast ratio (8.8) for y3. Therefore, it is considered that FITC can be imaged very clearly.

【0089】 Cy3映像化 以下の点が、Cy3の高コントラスト映像化に関連する: a.Cy3の吸光ピークは551 nmで、この波長ではFITCの励起は本質的に
ゼロである(コントラストパラメーターRbは、525 nmの赤方向に、非常に高い
値に跳ね上がる)。
Cy3 Imaging The following points are relevant for high contrast imaging of Cy3: a. The absorption peak of Cy3 is 551 nm, at which wavelength the excitation of FITC is essentially zero (the contrast parameter Rb jumps to very high values in the red direction at 525 nm).

【0090】 b.Cy3励起ピークはHg 546.1 nm線と強く重複する。 c.Cy3/Cy3.5に関する励起コントラストはどこでも小さく、そして波
長とともに弱く変化する。551 nmでは、Cy3対Cy3.5に関する励起コントラ
ストの絶対値は2未満であり、それは、Cy3級高度が非常に低く、そしてFI
TC吸光度が高い場合に青にたいして有意に離れて上昇するだけである。実際、
約460〜470 nmというRaの見掛けの上昇は、その領域におけるスペクトルの低絶
対精度の人工産物であり得る。前記の考察から、Cy3対Cy3.5に関して利用
可能な励起コントラストは低すぎて有用でない、ということが明らかである。
B. The Cy3 excitation peak strongly overlaps with the Hg 546.1 nm line. c. The excitation contrast for Cy3 / Cy3.5 is small everywhere and varies weakly with wavelength. At 551 nm, the absolute value of the excitation contrast for Cy3 vs. Cy3.5 is less than 2, because the Cy3 class altitude is very low and FI
It only rises significantly away from blue when the TC absorbance is high. In fact,
An apparent increase in Ra of about 460-470 nm may be a low absolute accuracy artifact of the spectrum in that region. From the above discussion, it is clear that the available excitation contrast for Cy3 versus Cy3.5 is too low to be useful.

【0091】 d.Cy3/Cy3.5に関する発光コントラスト比は、570 nm以下で不意に上
昇する。Cy3蛍光の567 nmピークでは、Saの絶対値は約6である。これは、
励起コントラストパラメーター中の因子2と組合わされて、Cy3とCy3.5と
の間の10倍識別の目標をほぼ適えるはずである。Ealin 35-3722狭帯干渉フィル
ターが適しているが、しかしそれはHg 577/579線を有意に重複する。546DF10フ
ィルターを通して入ってくるこの線からのあらゆる迷光は、しかしながら、選定
された二色性Omega 560DRLP02により十分遮断されると予測される。
D. The emission contrast ratio for Cy3 / Cy3.5 increases unexpectedly below 570 nm. The 567 nm peak of Cy3 fluorescence, the absolute value of S a is about 6. this is,
Combined with a factor of 2 in the excitation contrast parameter, it should almost meet the goal of a 10-fold discrimination between Cy3 and Cy3.5. The Ealin 35-3722 narrow band interference filter is suitable, but it significantly overlaps the Hg 577/579 line. Any stray light from this line coming through the 546DF10 filter, however, is expected to be well blocked by the selected dichroic Omega 560DRLP02.

【0092】 e.Cy3対Cy3.5を示差的に励起させることの不可能性は、Cy3の映像
化中のCy3.5の不経済な漂白を意味する。 Cy3.5映像化 以下の点が、この染料による高コントラスト映像化を要約する: a.Cy3.5とCy3との間の励起コントラスト比は、約565 nmより上で、非
常に高い値に上昇する。この領域は、Cy3.5励起スペクトルのピークを含む。
E. The inability to differentially excite Cy3 versus Cy3.5 implies uneconomical bleaching of Cy3.5 during Cy3 imaging. Cy3.5 Imaging The following points summarize the high contrast imaging with this dye: a. The excitation contrast ratio between Cy3.5 and Cy3 rises to very high values above about 565 nm. This region contains the peak of the Cy3.5 excitation spectrum.

【0093】 b.577/579 nmでの水銀アーク線は、Cy3.5級高度のピークとほぼ正確に一
致する。この波長では、励起コントラスト比は約25であって、即ちCy3と比較
してCy3.5の非常に強い選択的励起が可能である。この目的のための理想的フ
ィルターは、Ealing 35-3763である。高コントラストは主にHg線位置の結果であ
って、フィルター帯域ではない、ということに留意されたい。
B. The mercury arc line at 577/579 nm almost exactly coincides with the Cy3.5 class peak. At this wavelength, the excitation contrast ratio is about 25, ie very strong selective excitation of Cy3.5 compared to Cy3 is possible. The ideal filter for this purpose is Ealing 35-3763. Note that high contrast is primarily a result of the Hg line position, not the filter band.

【0094】 c.Hg 577/579励起波長では、Cy3と比較してCy3.5に関する励起コント
ラスト比も非常に大きい(絶対値約8.0)。 d.Cy3.5対Cy3に関する発光コントラストパラメーターは全波長で小さ
く、この場合、Cy3.5発光は有用に強く、即ち、Cy3からのCy3.5の単離は
主に励起コントラストによらねばならない。
C. At the Hg 577/579 excitation wavelength, the excitation contrast ratio for Cy3.5 is also much higher than Cy3 (absolute value about 8.0). d. The emission contrast parameter for Cy3.5 vs. Cy3 is small at all wavelengths, in which case the Cy3.5 emission is usefully strong, ie, the isolation of Cy3.5 from Cy3 must mainly depend on the excitation contrast.

【0095】 e.Cy3.5対Cy5に関する発光コントラストも、かなりのスペクトル間隔
に亘って大きい(そして640 nm以下では非常に高い値に上がる)。これは、使用
される相当に広帯なフィルターがCy3.5を映像化するのを可能にする。適切な
素子は、Omega 615DF45である。Cy3.5チャンネルへのCy3またはCy5の表
面にじみは、励起および発光条件の前記の組合せを用いて、ほとんど予測されな
い。
E. The emission contrast for Cy3.5 vs. Cy5 is also large over significant spectral spacing (and rises to very high values below 640 nm). This allows the considerably broader filters used to image Cy3.5. A suitable device is Omega 615DF45. Surface bleeding of Cy3 or Cy5 into the Cy3.5 channel is hardly predicted using the above combination of excitation and emission conditions.

【0096】 f.Omega 590DRLP02は、このチャンネルのための適切な二色性物である。 Cy5映像化 以下の点がこの染料を用いた映像化に関連がある: a.600 nmより上では、Cy5対Cy3.5に関する励起コントラスト比は非常
に大きくなり、即ち、Cy3.5と比較して非常に高い励起コントラストが考え得
る。
F. Omega 590DRLP02 is a suitable dichroic for this channel. Cy5 Imaging The following points are relevant for imaging with this dye: a. Above 600 nm, the excitation contrast ratio for Cy5 to Cy3.5 is very large, ie a very high excitation contrast compared to Cy3.5 is conceivable.

【0097】 b.Cy5励起の配置は、Cy3.5よりむしろCy5.5と比較した励起比により
確定される。Cy5/Cy5.5励起コントラストパラメーターは、650 nmで2.25
という数値でピークに達する。したがって、Cy3/Cy3.5対と同様に、Cy
5/Cy5.5に関する励起コントラストは不十分である。 c.Cy5の励起に利用可能なHg線はない。したがって、アーク光源を用いて
、FITC励起と同様に、連続体が用いられなければならない。この方法でCy
5を励起させるための「公認」フィルターは、Omega 640DF20であって、これは
約1.8のCy5による励起コントラストを生じる。
B. The configuration of the Cy5 excitation is determined by the excitation ratio compared to Cy5.5 rather than Cy3.5. The Cy5 / Cy5.5 excitation contrast parameter is 2.25 at 650 nm.
The peak is reached with the numerical value. Therefore, like the Cy3 / Cy3.5 pair, Cy3
The excitation contrast for 5 / Cy5.5 is insufficient. c. No Hg line is available for excitation of Cy5. Thus, with an arc light source, a continuum must be used, similar to FITC excitation. Cy in this way
A "certified" filter for exciting 5 is the Omega 640DF20, which produces an excitation contrast with Cy5 of about 1.8.

【0098】 d.Cy5を励起するための非常に明るい光源は、He−Neレーザー(632.
8 nm)である。しかしながら、それは、Cy5.5に対する励起コントラストを改
良しない。 e.Cy5対Cy3.5に関する発光コントラストは、673 nmでピークに達し、
蛍光強度ピークの赤側である。最も近い利用可能なフィルターは、Omega 660DF3
2で、この場合、発光コントラスト比は約3.1である。これはCy5対Cy3に関
する非常に高い励起コントラストと折り合う。
D. A very bright light source for exciting Cy5 is a He-Ne laser (632.
8 nm). However, it does not improve the excitation contrast for Cy5.5. e. The emission contrast for Cy5 versus Cy3.5 peaked at 673 nm,
The red side of the fluorescence intensity peak. The closest available filter is the Omega 660DF3
In this case, the emission contrast ratio is about 3.1. This trades off with the very high excitation contrast for Cy5 versus Cy3.

【0099】 f.Cy5対Cy5.5に関する発光コントラストは、675 nmより短い波長で非
常に大きくなる。Omega 660DF32フィルターは理想的に調節されて、この全利点
を受け取る。残念ながら、それは不快に640DF20励起器に近く、したがって反射
/散乱励起光からの多少のフレアが予測される。He−Neレーザーの使用は、
この問題を除去する。
F. The emission contrast for Cy5 vs. Cy5.5 becomes very large at wavelengths shorter than 675 nm. Omega 660DF32 filters are ideally tuned and receive this full benefit. Unfortunately, it is unpleasantly close to the 640DF20 exciter, so some flare from the reflected / scattered excitation light is expected. The use of He-Ne laser
Eliminate this problem.

【0100】 g.Cy5結合のための最良の利用可能二色性ビームスプリッターは、特にH
e−Neが励起光源として用いられる場合には、Omega 645DRLP02である。 Cy5.5映像化 Cy5.5は、その組の最後から2番目の染料であって、Cy7から非常によく分
離される。したがって、Cy5と比較したそのコントラストのみを、詳細に考察
する必要がある: a.Cy5.5/Cy5対に関するコントラストパラメーターRbは、670 nmの赤
方向に大きい値に上がる。したがって、蛍光団のこの対(Cy3.5/Cy3と同
様に)に関する非常に高い励起コントラストを達成することができる。
G. The best available dichroic beamsplitters for Cy5 coupling are especially H
When e-Ne is used as the excitation light source, it is Omega 645DRLP02. Cy5.5 Imaging Cy5.5 is the penultimate dye in the set and is very well separated from Cy7. Therefore, only its contrast compared to Cy5 needs to be considered in detail: a. The contrast parameter Rb for the Cy5.5 / Cy5 pair increases to a large value in the red direction at 670 nm. Thus, very high excitation contrast for this pair of fluorophores (as well as Cy3.5 / Cy3) can be achieved.

【0101】 b.Cy5の場合と同様に、HgアークはCy5.5を励起するには不十分な光
源である。最良の利用可能光源は、680 nmダイオード−励起頻度二倍化YAGマ
イクロレーザー(Amoco)であり、これはCy5.5級高度のピークと一致する。68
0 nmでは、Cy5.5/Cy5に関する励起コントラスト比は5.1である。適切な励
起フィルターは、Ealing 35-4068である。
B. As with Cy5, the Hg arc is an insufficient light source to excite Cy5.5. The best available light source is a 680 nm diode-excitation frequency doubled YAG microlaser (Amoco), which is consistent with the Cy5.5 class peak. 68
At 0 nm, the excitation contrast ratio for Cy5.5 / Cy5 is 5.1. A suitable excitation filter is Ealing 35-4068.

【0102】 c.Cy5.5とCy5との間の発光コントラスト比は、Cy5.5強度曲線の赤方
向に約3 nmの750 nmでピークに達する。この点でのSbに関する数値は、4であ
る。Omega 700EFLPロングパス発光フィルターが用いられる場合には、約3(800
nmまでの平均)のコントラスト比が予測される。これは、高励起コントラストと
組合せて。Cy5.5の映像化を非常にきれいにする。
C. The emission contrast ratio between Cy5.5 and Cy5 peaks at 750 nm, approximately 3 nm in the red direction of the Cy5.5 intensity curve. Figures for S b at this point is 4. If an Omega 700EFLP longpass emission filter is used, approximately 3 (800
A contrast ratio of (average to nm) is expected. This is combined with high excitation contrast. Makes the picture of Cy5.5 very beautiful.

【0103】 d.わずかに低い発光コントラスト(これは有意でない)および強度の多少の
損失に経費が掛かる場合、Ealing 35-6345のような帯域フィルターをOmega 700E
FLPの代わりに用い得る。考え得る利点は、赤外バックグラウンドの低減、即ち
、像コントラストの全体的改良である。 Cy7映像化 Cy7は、この組の最も赤い染料である。励起および発光スペクトルは、Cy
5.5からよく分離され、Omega 740DF25/770DRLPO2/780EFLPトリプレットとよく適
合する。Oriel 58895はCy7のための適切なIR遮断体である。
D. If a slightly lower emission contrast (which is not significant) and some loss of intensity is costly, a bandpass filter such as Ealing 35-6345 can be used with an Omega 700E
Can be used instead of FLP. A possible advantage is the reduction of the infrared background, ie the overall improvement of the image contrast. Cy7 Imaging Cy7 is the reddest dye in this set. The excitation and emission spectra are Cy
Well separated from 5.5 and well compatible with Omega 740DF25 / 770DRLPO2 / 780EFLP triplets. Oriel 58895 is a suitable IR blocker for Cy7.

【0104】 DAPI、FITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5、Cy7蛍光団組を
映像化するために選択されるフィルターを、以下の表2に要約する。狭帯励起お
よび蛍光検出は十分なコントラストを達成するために必須であるので、これらの
フィルター組のうち、従来の蛍光顕微鏡のメーカーにより供給されたフィルター
組に対応するものはない。
The filters selected for imaging the DAPI, FITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, Cy7 fluorophore set are summarized in Table 2 below. Since narrow band excitation and fluorescence detection are essential to achieve sufficient contrast, none of these filter sets correspond to those provided by conventional fluorescence microscope manufacturers.

【0105】[0105]

【表3】 [Table 3]

【0106】 顕微鏡システムの特徴は、Ballard S.G.等(J. Histochem. Cytochem. 41:175
5-1759(1993))(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)により
詳細に記載されている。そのほぼ一定のスペクトルパワー分布のために、高圧75
W DCキセノンアーク(XBO)を励起光源として用いた。冷却CCDカメラ(P
hotometrics CH250)を装備したZeiss Axioskop顕微鏡ワークステーションを用
いた。対物レンズは、高開口数を有する「計画」であり且つアポクロクロマート
である63x 1.25NA Plan Neofluarであった。選定したフィルター組は、最大コン
トラストで6つの蛍光団間を識別できた(表2)。フルオロフォア間の漏話を最
小限にするために、最大光子スループットよりむしろ最大スペクトル識別を基礎
にしてフィルター組を選択した。像曝露時間を変えて、光子束差および線束励起
横断面を調整した。狭帯励起および蛍光検出は、十分なコントラストを達成する
ために必須である。適切な励起および発光フィルター組を用いて、これらの蛍光
団を光学的に識別した(表2)。
The features of the microscope system are described in Ballard SG et al. (J. Histochem. Cytochem. 41: 175
5-1759 (1993)), the contents of which are incorporated herein by reference. Due to its nearly constant spectral power distribution, high pressure 75
W DC xenon arc (XBO) was used as the excitation light source. Cooled CCD camera (P
A Zeiss Axioskop microscope workstation equipped with hotometrics CH250) was used. The objective was a 63x1.25 NA Plan Neofluar, a "plan" with high numerical aperture and apochromat. The selected filter set was able to distinguish between the six fluorophores with maximum contrast (Table 2). To minimize crosstalk between fluorophores, the filter set was selected based on maximum spectral discrimination rather than maximum photon throughput. The photon flux difference and the flux excitation cross section were adjusted by changing the image exposure time. Narrow band excitation and fluorescence detection are essential to achieve sufficient contrast. Using appropriate excitation and emission filter sets, these fluorophores were optically distinguished (Table 2).

【0107】 組合せ標識化戦略は、各フルオロフォアに関する強度値の正確な測定によって
いる。重要な特徴は、異なる像の正確なアラインメント、染色体異常の矯正およ
び各フルオロフォアの特異的定量である。簡単な手動像操作はこれらの要求を実
現できなかったため、新規のソフトウェアを我々の実験室で開発した。このプロ
グラムは、以下の工程を順次包含する:(1)幾何学的像シフトの補正;(2)
DAPI分節マスクの計算;(3)各組合せ蛍光団に関する、バックグラウンド
強度値の計算および引き算、閾値の計算および分節マスクの作製;(4)各プロ
ーブの「ブール」特性を確立するための各蛍光団のこの分節マスクの使用;(5
)各染色体に関する、DAPI像の隣の染色体物質の表示;(6)合成グレー値
像の作製。この場合、各標識化対象は独自のグレー値でコードされる;(7)各
グレー値を特定の色に割り当てるルックアップテーブル(LUT)を用いた結果
の最終提示。
The combinatorial labeling strategy relies on accurate measurement of intensity values for each fluorophore. Key features are accurate alignment of the different images, correction of chromosomal abnormalities, and specific quantification of each fluorophore. Since simple manual image manipulation failed to fulfill these requirements, new software was developed in our lab. This program sequentially includes the following steps: (1) correction of geometric image shift; (2)
Calculation of DAPI segmentation masks; (3) calculation and subtraction of background intensity values, calculation of thresholds and creation of segmentation masks for each combined fluorophore; (4) each fluorescence to establish a "Boolean" property of each probe. Use of this segmental mask of the group; (5
) Display of chromosomal material next to the DAPI image for each chromosome; (6) Preparation of composite gray value image. In this case, each labeling object is coded with a unique gray value; (7) Final presentation of the results using a look-up table (LUT) that assigns each gray value to a specific color.

【0108】 マッキントッシュQuadra 900(商標)で実行される像分析パッケージ(BDS
像)を基礎にして、前記のプログラムを開発した。Waggoner, A.等(Methods Ce
ll Biol 30:449-478(1989))により記載された手法、および変法(du Manoir,
S. et al., Cytometry 9:4-9(1995); du Manoir, S. et al., Cytometry 9:2
1-49(1995))(これらの記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)によ
る各像中の単一染色体の重力中心(質量中心)のアラインメントにより、光学的
および機械的欠陥により引き起こされる像シフトを補正した。DAPI像を用い
て、各染色体の形態学的境界を限定した。トップハットフィルターを通して像を
予備濾過することにより、正確な染色体分節を達成した(Smith, T.G., et al.,
J. Neurosci Methods 26:75-81(1988); du Manoir, S. et al., Cytometry 9
:4-9(1995)の変法; du Manoir, S. et al., Cytometry 9:21-49(1995))。
トップハット濾過DAPI像のグレーレベルヒストグラムの方式を閾値として用
いた。各蛍光団に関して、像から平均染色体間蛍光強度を差し引いて、バックグ
ラウンドを排除した。染色体蛍光強度の平均を用いて、各蛍光団の個々の分節マ
スクに関して閾値を計算した。個々のDNA標的を、各プローブの「ブール」特
性、即ち、このDNAプローブを標識するために用いられる蛍光団の組合せによ
って、異なるグレー値に割り当てた。最終工程では、ルックアップテーブルを用
いて、このグレー値によって、表示のために各DNA標的に擬似色を割り当てた
An image analysis package (BDS) running on the Macintosh Quadra 900 ™
The above program was developed on the basis of the image). Waggoner, A. et al. (Methods Ce
ll Biol 30: 449-478 (1989)), and modifications (du Manoir,
S. et al., Cytometry 9: 4-9 (1995); du Manoir, S. et al., Cytometry 9: 2
1-49 (1995)), the contents of which are incorporated herein by reference, due to the alignment of the center of gravity (center of mass) of a single chromosome in each image, due to optical and mechanical defects. The induced image shift was corrected. The morphological boundaries of each chromosome were defined using DAPI images. Precise chromosome segmentation was achieved by pre-filtering the image through a top-hat filter (Smith, TG, et al.,
J. Neurosci Methods 26: 75-81 (1988); du Manoir, S. et al., Cytometry 9
: 4-9 (1995); du Manoir, S. et al., Cytometry 9: 21-49 (1995)).
The method of the gray level histogram of the top hat filtered DAPI image was used as the threshold. For each fluorophore, background was excluded by subtracting the average interchromosomal fluorescence intensity from the image. The average of the chromosomal fluorescence intensities was used to calculate a threshold for each segment mask of each fluorophore. Individual DNA targets were assigned different gray values depending on the "Boolean" characteristics of each probe, ie, the combination of fluorophores used to label this DNA probe. In the final step, a pseudo-color was assigned to each DNA target for display by this gray value using a look-up table.

【0109】 励起および発光経路でのフィルター組の切り換え、ならびに二色性鏡を手動で
実行したが、しかしコンピューター制御電子機械的解決は、手法の自動化を可能
にする。 3.光学的コーム(Combs) 代替的実施態様では、多重蛍光団の選択的励起および蛍光スペクトル特性の分
析は、波長選択性透過フィルターよりむしろ分散光学素子を用いて実行され得る
。このような光学素子を用いて、任意の帯域特徴、例えばショートパス、ロング
パス、単一帯域および多帯域機能を有するフィルターを作製し得る。この方法で
は、分散素子(プリズムまたは格子)は、波長選択的空間フィルターとともに用
いられて、所望のスペクトル応答を生じる。組合せは、本明細書中では「コーム
フィルター」と呼ばれる。コームフィルターを用いて、多重蛍光団の最適同時励
起のために励起光のスペクトル分布を誂え得る。励起のために用いられる波長の
みをCCDカメラから選択的に遮断するために、逆コームフィルターも用い得る
。残りの波長間隔(コームの歯の間のギャップに対応する)は、蛍光団により発
光される蛍光のスペクトル分析に利用可能である。この分析は、スペクトル特性
を構成する。
The switching of the filter sets in the excitation and emission paths, and the dichroic mirror were performed manually, but the computer-controlled electromechanical solution allows the automation of the procedure. 3. Optical Combs In an alternative embodiment, selective excitation and analysis of fluorescence spectral properties of multiple fluorophores can be performed using dispersive optics rather than wavelength-selective transmission filters. Using such an optical element, a filter having any band characteristics, such as short-pass, long-pass, single-band and multi-band functions, can be produced. In this method, a dispersive element (prism or grating) is used with a wavelength selective spatial filter to produce the desired spectral response. The combination is referred to herein as a "comb filter." Comb filters can be used to tailor the spectral distribution of the excitation light for optimal simultaneous excitation of multiple fluorophores. An inverse comb filter can also be used to selectively block from the CCD camera only the wavelengths used for excitation. The remaining wavelength spacing (corresponding to the gap between the teeth of the comb) is available for spectral analysis of the fluorescence emitted by the fluorophore. This analysis constitutes a spectral characteristic.

【0110】 4.干渉計 前記の光学的フィルターを用いる代わりに、干渉計を、エピ蛍光顕微鏡ととも
に用い得る。干渉性(例えばアルゴンレーザー)または非干渉性(例えば水銀ア
ーク灯)である蛍光の励起のための光源が用いられ得る。その強水銀線ならびに
広キセノン可視および赤外連続体により、水銀−キセノン混合ガスアーク灯が好
ましい。
[0110] 4. Interferometer Instead of using the optical filters described above, an interferometer can be used with an epi-fluorescence microscope. A light source for excitation of the fluorescence, which may be coherent (eg, an argon laser) or incoherent (eg, a mercury arc lamp), may be used. Due to its strong mercury line and wide xenon visible and infrared continuum, mercury-xenon mixed gas arc lamps are preferred.

【0111】 種々の干渉計デザインの何れか(例えばMichelson干渉計)を用い得るが、し
かしSagnac干渉計の使用が好ましい。Sagnac干渉計は、同様のMichelson干渉計
より大きい受入角、大きいentendueを有し、そしてアラインメント、振動および
温度変動に対する感度が低い。 Sagnac干渉計は、共通路干渉計である。干渉計は、2またはそれ以上の光の干
渉ビームから成る。共通路干渉計では、各々同一経路を、しかし反対方向に走行
する2本のビームが存在する。光学的経路は、例えばビームスプリッターを通る
光を反射することにより生成される。
[0111] Any of a variety of interferometer designs (eg, a Michelson interferometer) can be used, but the use of a Sagnac interferometer is preferred. Sagnac interferometers have larger acceptance angles, larger entendues than similar Michelson interferometers, and are less sensitive to alignment, vibration and temperature fluctuations. Sagnac interferometer is a common path interferometer. An interferometer consists of two or more interfering beams of light. In a common path interferometer, there are two beams, each traveling on the same path, but in opposite directions. The optical path is created, for example, by reflecting light through a beam splitter.

【0112】 多重ビーム干渉計は、光源からの光学的エネルギーを2つの実質的に等しい光
のビームに分けることにより作動する。光の2つのビームは、一方が試料を通過
させられた後に併合されて、干渉パターン(2つのビームの干渉により引き起こ
される併合光の強度の変化)が検出される。 Sagnac干渉計では、光源も2つの実質的に等しい部分に分けられる。ビームス
プリッター上の入射光の角度を変える(干渉計の回転、または光学素子、例えば
干渉計内の検流計駆動鏡の回転により)と、光学路長が干渉計の1つの光学軸に
沿って変えられる。これは、検出器、例えばCCD検出器の1つの軸に沿ってフ
リンジパターンを生じる。検出器の他方の軸は、グレースケールをサンプリング
し得る。干渉計または鏡を回転することにより、光学路長を走査すると、フリン
ジパターンは各ピクセルで干渉像を生じる。この干渉像のフーリエ変換は、CC
Dのそのピクセルに降りかかる光のスペクトルを生じる。したがって、Sagnac干
渉計の利点は、それが、単一点よりむしろ視野全体の光学路差を生じるという点
である。
Multi-beam interferometers operate by splitting the optical energy from a light source into two substantially equal beams of light. The two beams of light are merged after one is passed through the sample, and an interference pattern (a change in the intensity of the merged light caused by the interference of the two beams) is detected. In a Sagnac interferometer, the light source is also divided into two substantially equal parts. Changing the angle of the incident light on the beam splitter (by rotation of the interferometer, or rotation of an optical element, such as a galvanometer drive mirror in the interferometer), causes the optical path length to be along one of the optical axes of the interferometer. be changed. This produces a fringe pattern along one axis of the detector, eg, a CCD detector. The other axis of the detector may sample grayscale. As the optical path length is scanned by rotating the interferometer or mirror, the fringe pattern produces an interference image at each pixel. The Fourier transform of this interference image is CC
D produces a spectrum of light falling on that pixel. Thus, an advantage of the Sagnac interferometer is that it produces an optical path difference across the field of view rather than a single point.

【0113】 光学素子の1つの小シフトのような変調は、同一方法で両ビームに作用し、そ
れゆえ測定値に影響を及ぼさない。この機械的安定性は、同様に、干渉計を温度
変化に対して相対的に不感性にする。したがって、共通路干渉計の別の利点は、
その固有の安定性である。Sagnac干渉計およびその使用は、周知である(例えば
、米国特許第3,924,952号、第4,410,275号、第4,529,312号、第4,637,722号、第
4,671,658号、第4,687,330号、第4,836,676号および第5,108,183号参照)。
Modulation, such as one small shift of the optics, affects both beams in the same way and therefore does not affect the measurements. This mechanical stability also makes the interferometer relatively insensitive to temperature changes. Therefore, another advantage of the common path interferometer is that
Its inherent stability. Sagnac interferometers and their use are well known (e.g., U.S. Patent Nos. 3,924,952, 4,410,275, 4,529,312, 4,637,722,
4,671,658, 4,687,330, 4,836,676 and 5,108,183).

【0114】 Sagnac干渉計の一実施(J. Bruce Rafert et al., "Monolithic Fourier-Tran
sform imaging spectrometer", Applied Optics, November 1995)では、干渉計
の受入角度は以下のように確定される:
One implementation of the Sagnac interferometer (J. Bruce Rafert et al., “Monolithic Fourier-Tran
In the "sform imaging spectrometer", Applied Optics, November 1995), the acceptance angle of the interferometer is determined as follows:

【0115】[0115]

【数5】 (Equation 5)

【0116】 (式中、w/a=tan30°であり、wは干渉計の開口幅であり、aは各足部の長
さであり、そしてnは干渉計ガラスの屈折率である)。干渉計への入射ビームは
平行にされる必要はない。 干渉パターンまたは干渉像は、512 x 512ピクセルまたはそれより大きくし得
るCCDカメラ(例えば、Princeton InstrumentsフレームトランスファーCC
Dカメラ)で検出するのが最も好ましい。Sagnac干渉計での干渉像は角度依存性
を有するため、CCD検出器の各ピクセルは干渉像の小間隔を測定する。干渉像
のフリンジ間隔は、CCD検出器上のピクセルが干渉像を適切にサンプリングし
得るよう設定される。ピクセルが計り得る光学路差(OPD)は、干渉像を適正
にサンプリングするために、以下の関係で示される:
Where w / a = tan30 °, w is the interferometer aperture width, a is the length of each foot, and n is the refractive index of the interferometer glass. The incident beam on the interferometer does not need to be collimated. The interference pattern or image can be a 512 × 512 pixel or larger CCD camera (eg, Princeton Instruments Frame Transfer CC).
D camera). Since the interference image in the Sagnac interferometer has an angle dependency, each pixel of the CCD detector measures a small interval of the interference image. The fringe interval of the interference image is set so that pixels on the CCD detector can appropriately sample the interference image. The optical path difference (OPD) that can be measured by a pixel is expressed by the following relationship in order to properly sample the interference image:

【0117】[0117]

【数6】 (Equation 6)

【0118】 (式中、λ最小は干渉計により測定されるスペクトルの最短波長である)。この
OPDピクセルは、干渉計の分解能の理論的限界を確定する。 OPDは回転鏡により変えられるので、干渉像はCCD検出器を通して動かさ
れ、したがって、最大光学路は以下の関係で示される:
(Where λ min is the shortest wavelength of the spectrum measured by the interferometer). This OPD pixel establishes the theoretical limit on the resolution of the interferometer. Since the OPD is changed by the rotating mirror, the interference image is moved through the CCD detector, and thus the maximum optical path is given by the following relationship:

【0119】[0119]

【数7】 (Equation 7)

【0120】 (式中、NはピクセルにおけるCCD検出器の線状寸法である)。干渉計ビーム
スプリッターにおける光の入射の各角度置換はその場合、1つまたはいくつかの
OPDピクセルに対応する。そして、CCD検出器の場合、CCDデータの1フ
レームはこの角度置換をサンプリングするために必要とされる。 最後に、各ピクセルは、ピクセルに降りかかる光のスペクトル、ピクセルに降
りかかる光の強度、ならびにピクセルのxおよびy座標についての情報をその中
に含有する干渉像を包含する。光のスペクトルは、コンピューターによるフーリ
エ変換算法の使用により干渉像から回収され得る。
(Where N is the linear dimension of the CCD detector at the pixel). Each angular displacement of the light incidence on the interferometer beam splitter then corresponds to one or several OPD pixels. And in the case of a CCD detector, one frame of CCD data is needed to sample this angular displacement. Finally, each pixel contains an interference image containing information about the spectrum of light falling on the pixel, the intensity of light falling on the pixel, and the x and y coordinates of the pixel. The spectrum of the light can be recovered from the interference image by use of a computerized Fourier transform algorithm.

【0121】 実際、CCDの限定動的範囲、典型的には約10,000:1のために、蛍光を励起す
るために用いられる光は、干渉計に入るのを遮断されねばならない。この励起光
は、しばしば、試料から発光される蛍光より108〜1012以上強い。光学的濾波の
使用により遮断しなければ、この励起光はCCDを飽和する。しかしながら、こ
のフィルターは、励起を遮断するよう二次加工する必要があるだけで、他の波長
はすべて通過させ得る。
In fact, due to the limited dynamic range of the CCD, typically around 10,000: 1, the light used to excite the fluorescence must be blocked from entering the interferometer. This excitation light is often 10 8 -10 12 or more intense than the fluorescence emitted from the sample. If not blocked by the use of optical filtering, this excitation light will saturate the CCD. However, this filter only needs to be fabricated to block the excitation, and can pass all other wavelengths.

【0122】 一実施態様では、紫外(UV)線を用いて蛍光プローブを励起させる。UV光
は、可視光および近赤外色を干渉計に通過させ得るロングパス干渉フィルターに
より、容易に遮断される。この実施態様は、UVが一般に使用されている蛍光染
料の多くを励起させる、という利点を有する。この実施態様は、干渉計への可視
蛍光の90%より多い良好な透過を可能にするという利点も有する。UVの欠点は
、それが可視光線より速く染料を光漂白することである。
In one embodiment, the fluorescent probe is excited using ultraviolet (UV) radiation. UV light is easily blocked by long-pass interference filters that can pass visible and near infrared colors through the interferometer. This embodiment has the advantage that UV excites many of the commonly used fluorescent dyes. This embodiment also has the advantage of allowing good transmission of visible fluorescence of more than 90% to the interferometer. A disadvantage of UV is that it photobleaches the dye faster than visible light.

【0123】 干渉計の入力および出力レンズともに、好ましくは極高効率カメラレンズであ
って、映像化の効率に有意に影響しない。干渉計内の像の焦点は、最も好ましく
は、ズーム接眼レンズの可変力に関して一定であるよう調整され、したがって無
限映像化距離という特徴を有する顕微鏡(例えば、オリンパスAX70顕微鏡)が好
ましい。
Both the input and output lenses of the interferometer are preferably extremely high efficiency camera lenses and do not significantly affect the efficiency of imaging. The focus of the image in the interferometer is most preferably adjusted to be constant with respect to the variable power of the zoom eyepiece, and therefore a microscope (eg, Olympus AX70 microscope) with the feature of infinite imaging distance is preferred.

【0124】 前記の干渉計は、光学フィルターを上回るある種の利点を有する。1つの重要
な利点は、蛍光により発光される光はすべて、理論的には検出に利用可能である
が、一方干渉フィルターの透過派生減される、ということである。別の利点は、
フィルターは変えなければならないというわけではないために、フィルターの比
平行性による像シフトはないということである。
The interferometer has certain advantages over optical filters. One important advantage is that all the light emitted by the fluorescence is theoretically available for detection, while the transmission through the interference filter is reduced. Another advantage is that
Since the filters do not have to be changed, there is no image shift due to the relative parallelism of the filters.

【0125】 E.本発明の用途 染色体異常、例えば転座、逆位、重複等を検出し且つ分析する本発明のFIS
H(蛍光in-situハイブリッド形成)法および試薬の能力は、多数の用途に用い
得る。 1.遺伝子疾患の細胞遺伝学的診断に関連した用途 本発明の主な用途には、疾患の分娩前または分娩後診断のような遺伝子疾患の
細胞遺伝学的診断、複合腫瘍各型分類、潜在性転座の分析(特にテロメア特異的
プローブの使用による)がある。それは、自動染色体同定および分析のための方
法を提供する。多数の疾患(分娩前疾患、癌(特にBRCA1またはBRCA2
関連乳癌)、白血病、ダウン症候群等)は、本発明の方法を用いて認識され得る
再配列およびその他の染色体異常を特徴とする。
E. Uses of the invention The FIS of the invention for detecting and analyzing chromosomal abnormalities such as translocations, inversions, duplications, etc.
The ability of the H (fluorescence in-situ hybridization) method and reagents can be used for a number of applications. 1. Uses Related to Cytogenetic Diagnosis of Genetic Disorders The main uses of the present invention include cytogenetic diagnosis of genetic disorders, such as prepartum or postpartum diagnosis of the disease, classification of multiple tumor types, There is an analysis of the locus, especially through the use of telomere specific probes. It provides a method for automatic chromosome identification and analysis. Numerous diseases (prepartum diseases, cancer (especially BRCA1 or BRCA2)
Associated breast cancer), leukemia, Down's syndrome, etc.) are characterized by rearrangements and other chromosomal abnormalities that can be recognized using the methods of the present invention.

【0126】 従来の細胞遺伝学的分染ほうによる染色体核型分類は、時間と費用の両方を要
し、自動化が容易でない。核型分類による固形腫瘍組織中の回帰性遺伝子変化の
検出は特に問題であるが、それは、十分な質および量の中期展開物のルーチン調
製における難しさ、ならびに多数の染色体変化の複雑性のために、分染パターン
のみを基礎にしたマーカー染色体同定が非常に難しくなるからである。実際、過
去20年間に亘る核型分析の自動化の試み(例えば、パターンマッチング、固有分
析)は、頑丈なコンピューター算法が、特に広範な再配列化染色体の、複雑な分
染パターンを確実に解読するよう開発されなかったために、失敗に終わった。
[0126] Chromosome karyotyping by conventional cytogenetic sorting involves both time and expense and is not easy to automate. The detection of recurrent gene changes in solid tumor tissue by karyotyping is particularly problematic because of the difficulty in routine preparation of metaphase spreads of sufficient quality and quantity, and the complexity of numerous chromosomal changes. Second, it is very difficult to identify marker chromosomes based only on the staining pattern. In fact, attempts to automate karyotyping (eg, pattern matching, proprietary analysis) over the past two decades have shown that robust computer algorithms can reliably decode complex dissemination patterns, especially on a wide variety of rearranged chromosomes. It failed because it was not developed.

【0127】 次世代の細胞遺伝学的技法は、異なる色で各々標識されるプローブまたはプロ
ーブ組のハイブリダイゼーションにより分子的に限定される帯を用いることによ
り、はるかに優れたものになると提唱された(Nederlof, P.M. et al., Cytomet
ry 11:126-131(1990); Nederlof, P.M. et al.,, Cytometry 13:839-845(199
2); Lengauer, C. et al., Hum Mol Genet 2:505-512(1993))。これは、高
多用性を提供し、染色体分染の導入および前中期における染色体の高分解能分析
に十分匹敵する素量急上昇を構成する。FISH核型の利点は、マーカー染色体
の染色体起源、DMおよび相同染色領域(「HSR」)の即時同定である。
The next generation of cytogenetic techniques has been proposed to be much better by using bands that are molecularly limited by hybridization of probes or probe sets, each labeled with a different color. (Nederlof, PM et al., Cytomet
ry 11: 126-131 (1990); Nederlof, PM et al. ,, Cytometry 13: 839-845 (199
2); Lengauer, C. et al., Hum Mol Genet 2: 505-512 (1993)). This provides a high versatility and constitutes a spike in the abundance that is well comparable to the introduction of chromosome segregation and high resolution analysis of chromosomes in the pre-metaphase. The advantage of the FISH karyotype is the immediate identification of the chromosomal origin of the marker chromosome, the DM and homologous staining regions ("HSR").

【0128】 「低品質」染色体展開物でも、評価し得る。所望により、特定の用途のための
、または特定の臨床的用途のための、例えば血液学的疾患、分娩前または分娩後
診断のためのプローブ組を設計し得る。潜在転座の同定のための染色体の特定領
域(例えば、テロメア領域)を染色する特異的プローブ組の開発は、全染色体彩
色プローブの制限を克服する。同様に、このようなプローブを用いて、個々の染
色体上に多色「バーコード」を生成し、それにより核型の自動分析を促し得る。
染色体の特定の腕に特異的で、それにより転座区切り点、組換えホットスポット
等の分子的特性化を可能にするプローブも設計し得る。ヒト染色体上での多色F
ISHのためのプロトコールは、予測通り、他の種での適用のために調整し得る
場合には、その他の用途として迅速進化的試験が含まれる。
“Low quality” chromosomal spreads can also be evaluated. If desired, probe sets can be designed for a particular use or for a particular clinical use, for example, for hematological disorders, pre- or postpartum diagnosis. The development of specific probe sets that stain specific regions of the chromosome (eg, telomere regions) for the identification of potential translocations overcomes the limitations of whole chromosome coloring probes. Similarly, such probes can be used to generate multicolor "barcodes" on individual chromosomes, thereby facilitating automated karyotyping.
Probes can also be designed that are specific to a particular arm of the chromosome, thereby permitting the molecular characterization of translocation breakpoints, recombination hotspots, and the like. Multicolor F on human chromosome
Protocols for ISH include, as expected, rapid evolutionary testing where other uses may be tailored for applications in other species.

【0129】 2.感染性作因の検出に関する用途 本発明の方法は、組織中の、あるいは血液または血液生成物中の感染性作因(
梅毒トレポネーマtreponema pallidum、リケッチア、ボレリア、肝炎ウイルス、
HIV、インフルエンザウイルス、ヘルペス、B群連鎖球菌、下痢を起こす作因
、急性髄膜炎を引き起こす病原体等)の存在または非存在を査定するためにも用
い得る。これは、このような作因に特異的な標識化プローブを用いることにより
成し遂げ得る。さらに、血清型特異的プローブを用いることにより、本発明の方
法は、このような剤の迅速血清型分類、あるいは任意のこのような剤が薬剤耐性
決定基を保有するか否かの確定を可能にする。本発明の方法を用いて、放射線へ
の曝露により引き起こされる染色体異常(例えば、核燃料プラントの放射能を曝
露された職員)を査定し得る。
[0129] 2. Uses for the Detection of Infectious Agents The methods of the present invention are useful for detecting infectious agents in tissues or in blood or blood products.
Treponema pallidum, Rickettsia, Borrelia, Hepatitis virus,
HIV, influenza virus, herpes, group B streptococci, agents causing diarrhea, pathogens causing acute meningitis, etc.). This can be achieved by using labeled probes specific for such agents. In addition, by using serotype-specific probes, the methods of the present invention allow for rapid serotyping of such agents, or for determining whether any such agents carry drug resistance determinants. To The methods of the present invention can be used to assess chromosomal abnormalities caused by exposure to radiation (eg, personnel exposed to nuclear fuel plant radioactivity).

【0130】 本発明の方法は、増殖させるのが難しい微生物(例えば、歯周病に関与する嫌
気性微生物)を定量するために用い得る。本発明の方法は、急性細菌性髄膜炎の
迅速診断のための手段を提供する。血清型特異的プローブを用いて血清学的分析
を実施し得るのとまさに同じように、特定の薬剤耐性決定基に特異的なプローブ
を用いて、それにより感染性作用因子の存在および同一性だけでなく、特定の抗
生物質に対するその感受性または耐性をも迅速に確定し得る。
The methods of the present invention can be used to quantify microorganisms that are difficult to grow (eg, anaerobic microorganisms involved in periodontal disease). The method of the present invention provides a means for rapid diagnosis of acute bacterial meningitis. Just as a serotype analysis could be performed with a serotype-specific probe, a probe specific to a particular drug resistance determinant could be used, thereby only the presence and identity of the infectious agent. But its susceptibility or resistance to a particular antibiotic can also be quickly determined.

【0131】 3.付加的用途 本発明の方法はさらに、多数の異なるDNAプローブの同時マッピングを可能
にする。本技法を用いると、個々の無傷細胞における染色体の数および構築物の
分析が容易にできるようになる。間期細胞遺伝学はすでに、小領域特異的プロー
ブ、例えばYAC−クローンを用いて可能になっている。このような分析の精度
は、レーザー走査顕微鏡、さらに好ましくは三次元(3−D)映像脱たたみ込み
ソフトウェアと連結させたZ軸ステッピングモーターを有するCCDカメラシス
テムを用いた三次元分析により増大され得る。適切な3−D映像脱たたみ込みソ
フトウェアは、Imstar Corp.(Paris, France)またはScanalytics, Inc.(Bost
on)から入手可能である。さらに、このような走査顕微鏡システムの使用は、結
局は、間期核における全染色体彩色プローブ、ならびにテロメア−または動原体
−特異的プローブ組すべてを可視化し得るし、そして発生状態、細胞周期または
疾患状態の一機能としての核内染色体構成に関連した問題を取り扱い得るように
する。最後に、間期核中の染色体構成についての異なるモデルを探索し得る。従
来のレーザー走査顕微鏡は一般に用いられたフルオロフォアのいくつかを励起さ
せないが、しかし、より適切な蛍光団または用具、例えば三次元脱たたみ込み映
像システムが用いられ得る。
[0131] 3. Additional Applications The method of the present invention further allows for the simultaneous mapping of many different DNA probes. This technique facilitates the analysis of chromosome numbers and constructs in individual intact cells. Interphase cytogenetics has already been enabled with small region specific probes, such as YAC-clones. The accuracy of such analysis can be increased by three-dimensional analysis using a laser scanning microscope, more preferably a CCD camera system with a Z-axis stepper motor coupled with three-dimensional (3-D) image deconvolution software. . Suitable 3-D video deconvolution software is available from Imstar Corp. (Paris, France) or Scanalytics, Inc. (Bost
on). In addition, the use of such a scanning microscope system can ultimately visualize all chromosome-colored probes in the interphase nucleus, as well as all telomere- or centromere-specific probe sets, and the developmental state, cell cycle or To address issues related to nuclear chromosome organization as a function of the disease state. Finally, different models for chromosomal organization in interphase nuclei can be explored. Conventional laser scanning microscopes do not excite some of the commonly used fluorophores, but more appropriate fluorophores or tools, such as three-dimensional deconvolution imaging systems, can be used.

【0132】 非分裂細胞に拡張すると、本発明の方法は、単一ハイブリダイゼーション実験
における核の染色体構築物を検査し、または染色体含量を定量するのを可能にす
る。したがって、発生状態、細胞周期または疾患状態の一機能としての核内染色
体構成に関連した問題を取り扱い得る。さらに、単一細胞中の多重mRNAまた
はタンパク質のレベルを定量的に査定し、またはそれらが異なる細胞内分布を示
すか否かを確定する能力は、無数の興味深い生物学的問題を取り扱う場合に非常
に有用であることが分かる。本発明のマルチパラメトリック映像化は、情報のス
ループットを増大するだけでなく、生物学的物質の使用をより効率よくする。し
たがって、それは、そうでなければ確実に確立するのが難しい空間的および時間
的相関、ならびに組織モザイクを明らかにし得る。mRNAおよびタンパク質の
細胞内分布は、核内染色体ドメインに関する場合と同様に、空間的に異なること
が推測的に分からないために、これらの実験に組換え標識化戦略を用いることが
できない。しかしながら、多数のmRNAおよびタンパク質光源は、スペクトル
分解し、n個の蛍光団を有する多重フォーマットを用いて検出し得る。したがっ
て、初めて、癌タンパク質または腫瘍抑制タンパク質の細胞内分布を、同一細胞
内で同時に確定し得る。
When extended to non-dividing cells, the methods of the invention allow one to examine nuclear chromosomal constructs or quantify chromosomal content in a single hybridization experiment. Thus, issues related to nuclear chromosome organization as a function of developmental state, cell cycle or disease state may be addressed. In addition, the ability to quantitatively assess the levels of multiple mRNAs or proteins in a single cell, or to determine whether they exhibit different subcellular distributions, is extremely difficult when dealing with a myriad of interesting biological problems. It is found to be useful. The multiparametric imaging of the present invention not only increases information throughput, but also makes more efficient use of biological material. Thus, it can reveal spatial and temporal correlations, as well as tissue mosaics, that are otherwise difficult to establish reliably. The recombination labeling strategy cannot be used in these experiments because the intracellular distribution of mRNA and proteins, as with the nuclear chromosomal domains, is not speculatively known to be spatially different. However, many mRNA and protein light sources can be spectrally resolved and detected using a multiplex format with n fluorophores. Thus, for the first time, the intracellular distribution of a cancer or tumor suppressor protein can be determined simultaneously in the same cell.

【0133】 F.自動核型分析 本発明の一局面は、自動化、好ましくはコンピューター化核型分析に関する。
前記のように、本発明の一実施態様では、特定核型の染色体を擬似彩色し、それ
により染色体の割当、または転座、欠失等の認識を促す。その一亜実施態様では
、染色体のデジタル化像をコンピューター読取保存デバイス(例えば、磁気また
は光学ディスク)中に保存して、他の染色体像とのそれらの比較、またはそれら
の透過試験を促進する。これに関しては、擬似彩色染色体または染色体素子が細
胞遺伝学的分染パターン(例えば、患者の中期染色体の細胞遺伝学的分染パター
ン)を示す染色体像賭して研究者に表示されるように、転座特異的、あるいは亜
染色体素子または領域に特異的なプローブを用い得る。個々の帯の位置およびサ
イズは、好ましくは、染色体の像がコンピューターに保存され得るよう、デジタ
ル化され、そして保存される。同様に、任意の転座または他の核型異常の正確な
位置を認識し、保存し得る。
F. Automated karyotyping One aspect of the invention relates to automation, preferably computerized karyotyping.
As mentioned above, in one embodiment of the present invention, chromosomes of a particular karyotype are pseudo-colored, thereby promoting chromosome assignment or translocation, deletion, and the like. In one sub-embodiment, digitized images of the chromosomes are stored in a computer-readable storage device (eg, magnetic or optical disk) to facilitate their comparison with other chromosomal images, or their transmission testing. In this regard, the pseudochromosomes or chromosomal elements may be displayed in a chromosome image showing the cytogenetic staining pattern (eg, the cytogenetic staining pattern of a patient's metaphase chromosome) to a researcher. Locus-specific or subchromosomal element or region specific probes may be used. The position and size of each band is preferably digitized and stored so that the chromosome image can be stored on a computer. Similarly, the exact location of any translocation or other karyotypic abnormality may be recognized and preserved.

【0134】 したがって、本発明の方法は、従来実行可能であったよりも後半に且つ正確に
核型分析を実行可能にする。したがって本発明を用いて、核型異常と疾患または
症状とを体系的に相関させ得る。例えば、患者の核型と異なる疾患および症状に
対する彼または彼女の疾病素因との間に相関を見出すために、非症候性個体の核
型を得て、その後にあらゆる疾病(例えば、癌、アルツハイマー病等)または症
状(例えば、高血圧、アテローム性硬化等)にかんがみて評価し得る。同様に、
特定の核型と疾患または症状の将来的経過との間に相関を見出すために、診断済
疾患または症状を有する個体の核型を得て、疾患または症状のその後のあらゆる
進行または緩解の程度にかんがみて評価し得る。
Thus, the method of the present invention allows karyotyping to be performed later and more accurately than previously possible. Thus, the present invention can be used to systematically correlate karyotypic abnormalities with diseases or conditions. For example, to find a correlation between a patient's karyotype and his or her predisposition to a different disease and condition, the karyotype of a non-symptomatic individual is obtained, followed by any disease (eg, cancer, Alzheimer's disease). Etc.) or symptoms (eg, hypertension, atherosclerosis, etc.). Similarly,
To find a correlation between a particular karyotype and the future course of the disease or condition, the karyotype of the individual with the diagnosed disease or condition can be obtained to determine the degree of any subsequent progression or remission of the disease or condition. It can be evaluated by looking at it.

【0135】 さらに別の亜実施態様では、コンピューターまたはその他のデジタル信号分析
器を用いて、染色体像を配向および整列させ、ならびに染色体の核型を割り当て
、そして同定し得る。したがって、コンピューターまたはその他のデータ処理機
は、特定の染色体像が評価中の第7染色体の核型の像であるということを指定す
る場合に、相同体(例えば、患者の核型を有する第7染色体の第二の染色体)で
指定された染色体を群別し、そしてプリンター、モニターまたはその他の出力手
段を介して、染色体像の規則正しいアレイ(例えば、各常染色体がその相同体と
対合され、性染色体XおよびYが一緒に対合されたもの)を生成する。
In yet another sub-embodiment, a computer or other digital signal analyzer may be used to orient and align chromosomal images, and assign and identify chromosomal karyotypes. Thus, a computer or other data processor may specify that a particular chromosome image is an image of the karyotype of chromosome 7 being evaluated, and may therefore use a homologue (e.g., Group the chromosomes designated by the second chromosome of the chromosome, and, via a printer, monitor or other output means, an ordered array of chromosome images (eg, each autosome is paired with its homolog, Sex chromosomes X and Y are paired together).

【0136】 一亜実施態様では、このようなアレイの染色体像は、前記のような擬似彩色像
である。あるいは、このような擬似彩色は、染色体同一性の割当工程に内在的で
あり、コンピューターまたはデジタル信号分析器の出力に表示されない。むしろ
、この亜実施態様では、生成される出力は、その核型が評価されている患者の中
期染色体の光学顕微鏡可視性細胞遺伝学的分染パターンである。さらに別の亜実
施態様では、スケール(モルガン単位またHその他の適切な単位)は染色体像の
上にスーパーインポーズする。
In one sub-embodiment, the chromosomal image of such an array is a pseudo-color image as described above. Alternatively, such pseudocoloring is intrinsic to the chromosome identity assignment process and is not displayed on the output of the computer or digital signal analyzer. Rather, in this sub-embodiment, the output generated is a light microscopically visible cytogenetic pattern of metaphase chromosomes whose karyotype is being evaluated. In yet another sub-embodiment, the scale (Morgan units or H or other suitable units) is superimposed on the chromosome image.

【0137】 本発明を一般的に説明してきたが、以下の実施例を参照することにより本発明
はさらに容易に理解される。実施例は説明のために示したもので、別記しない限
り、本発明はそれらに限定されない。 実施例1 染色体の組合せ標識化 24色染色体彩色を生じるための実行可能性を調べるために、22本の常染色体
と2本の性染色体を表すプローブを用いた。使用したDNAプローブは、顕微解
剖により生成した。
Having generally described the present invention, the present invention can be more readily understood by reference to the following examples. The examples are given by way of illustration, and the invention is not limited thereto unless otherwise specified. Example 1 Combinatorial Labeling of Chromosomes Probes representing 22 autosomes and 2 sex chromosomes were used to examine the feasibility of generating 24-color chromosome coloring. The DNA probes used were generated by microdissection.

【0138】 顕微解剖プローブ(National Center for Human Genome Research, Bethesda,
MD)は、標的領域の非常に均一な標識化を生じる。顕微解剖およびPCR増幅
に関する詳細なプロトコールは、Telenius等(Telenius, H. et al., Genes, Ch
romosomes & Cancer 4:257-263(1992); Telenius, H. et al., Genomics 13:7
18-725(1992); Meltzer, P.S. et al., Nature Genetics 1:24-28(1992); G
uan, X.Y. et al., Hum Mol Genet 2:1117-1121(1993); Guan, X.Y. et al.,
Genomics 22:101-107(1994); Guan, X.Y. et al., Hum Genetics 95:637-640
(1995))(これらの記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)により記
載されている。いくつかの染色体、即ち、2、4、5、10、11、16、18
およびYに関しては、p−およびq−腕に関して異なるDNAプローブが利用可
能である。他の染色体に関しては、全染色体を彩色する顕微解剖プローブを用い
た。
A microdissection probe (National Center for Human Genome Research, Bethesda,
MD) results in a very uniform labeling of the target area. Detailed protocols for microdissection and PCR amplification are described in Telenius et al. (Telenius, H. et al., Genes, Ch.
romosomes & Cancer 4: 257-263 (1992); Telenius, H. et al., Genomics 13: 7
18-725 (1992); Meltzer, PS et al., Nature Genetics 1: 24-28 (1992); G
uan, XY et al., Hum Mol Genet 2: 1117-1121 (1993); Guan, XY et al.,
Genomics 22: 101-107 (1994); Guan, XY et al., Hum Genetics 95: 637-640.
(1995)), the contents of which are incorporated herein by reference. Some chromosomes, ie, 2, 4, 5, 10, 11, 16, 18
For Y and Y, different DNA probes are available for the p- and q-arms. For other chromosomes, a microdissection probe that colored all chromosomes was used.

【0139】 好ましい蛍光団組の第一の成員であるDAPIを、一般的DNA対比染料とし
て用いた。残りの蛍光団、即ちフルオレセイン、Cy3、Cy3.5(発光および
励起スペクトルはCy3とCy5の間)、Cy5(Mujumdar, R.B. et al., Cyt
ometry 10:11-19(1989))およびCy7(Cy5の赤方向に発光(Ernst, L.A.
et al., Cytometry 10:3-10(1989)))を用いて、異なるプローブを組換え的
標識した(表3)。これらの染料の弁別的特徴は、高励起計数、量子収率および
光安定性である。フルオレセインは、励起計数が約70,000 L/molで、最適緩衝液
中の量子収率は約0.7であるキサンテン染料である。シアニンに関するそれぞれ
の値は、1〜200,000および0.3である(Waggoner, A., Methods in Enzymology 2
46:362-373(1995))。
DAPI, the first member of the preferred fluorophore set, was used as a general DNA counter dye. The remaining fluorophores, fluorescein, Cy3, Cy3.5 (the emission and excitation spectra are between Cy3 and Cy5), Cy5 (Mujumdar, RB et al., Cyt.
10: 11-19 (1989)) and Cy7 (Cy5 emits light in the red direction (Ernst, LA)
et al., Cytometry 10: 3-10 (1989))), and the different probes were recombinantly labeled (Table 3). The distinguishing features of these dyes are high excitation count, quantum yield and photostability. Fluorescein is a xanthene dye with an excitation count of about 70,000 L / mol and a quantum yield in the optimal buffer of about 0.7. Respective values for cyanine are 1-200,000 and 0.3 (Waggoner, A., Methods in Enzymology 2
46: 362-373 (1995)).

【0140】 顕微解剖後、プローブにPCR増幅を施して、ニックトランスレーションによ
り標識した。フルオレセイン(Wiegant, J. et al., Nuc Acids Res 19:3237-32
41(1991))、Cy3およびCy5は、直接標識化のためにDUTPに直接連結
した。Cy3.5およびCy7は、ビオチニル化またはジゴキシゲニン化プローブ
の二次検出のためのアビジンまたは抗ジゴキシン複合体として利用可能であった
。従来のN−スクシンアミドエステルカップリング化学を用いて、それらを合成
した。各プローブに関しては、各々単一標識化蛍光団標識化三リン酸塩またはビ
オチンまたはジゴキシゲニンを用いた、1〜3つの別々のニックトランスレーシ
ョン反応が必要あった(表3)。
After microdissection, the probes were subjected to PCR amplification and labeled by nick translation. Fluorescein (Wiegant, J. et al., Nuc Acids Res 19: 3237-32
41 (1991)), Cy3 and Cy5 were directly ligated to DUTP for direct labeling. Cy3.5 and Cy7 were available as avidin or anti-digoxin conjugates for secondary detection of biotinylated or digoxigenylated probes. They were synthesized using conventional N-succinamide ester coupling chemistry. For each probe, one to three separate nick translation reactions were required, each using a single labeled fluorophore-labeled triphosphate or biotin or digoxigenin (Table 3).

【0141】[0141]

【表4】 [Table 4]

【0142】 予測通り、等量の異なる蛍光団で標識化したプローブは各蛍光団に関して等価
の信号強度を生じなかったが、これは、光子スループットよりむしろスペクトル
識別を最大にするようフィルター組を選択したという事実を反映している。信号
強度差を減少させるためには、多数の対照実験において、ハイブリダイゼーショ
ンミックスに関するプローブ濃度を注意深く確定しなければならなかった。これ
らの多重プローブに関して、ハイブリダイゼーション条件を最適化した。したが
って、37℃で2〜3夜、プローブを変性し、従来の50%ホルムアミドハイブリダイ
ゼーションカクテル中で中期染色体展開物とハイブリダイズさせた。50%ホルム
アミド/2 x SSC中で45℃で3回、その後60℃で0.1 x SSC中で3回、スラ
イドを洗浄して、余分のプローブを除去した。4 xSSC/3%ウシ血清アルブミ
ン中で37℃で30分間の遮断工程後、ビオチニル化プローブをアビジンCy3.5を
用いて、そしてdig標識化プローブを抗dig−Cy7を用いて検出した。フルオレ
セイン−dUTP、Cy3−dUTPおよびCy5−dUTPは、いかなる免疫
学的検出工程も必要でなかった。45℃で4 xSSC/0.1%トゥイーン20で3回最
後に洗浄後、培地を載せて、カバーガラスを適用し、表3に列挙したフィルター
組を用いて、各蛍光団からのハイブリダイゼーション信号を映像化した。
As expected, probes labeled with equal amounts of different fluorophores did not produce equivalent signal strength for each fluorophore, which was due to the choice of filter set to maximize spectral discrimination rather than photon throughput. Reflects the fact that To reduce signal intensity differences, the probe concentration for the hybridization mix had to be carefully determined in a number of control experiments. Hybridization conditions were optimized for these multiplex probes. Therefore, the probes were denatured and hybridized with a metaphase chromosomal spread in a conventional 50% formamide hybridization cocktail for 2-3 nights at 37 ° C. Slides were washed three times at 45 ° C. in 50% formamide / 2 × SSC at 45 ° C., then three times at 0.1 ° SSC at 60 ° C. to remove excess probe. After a 30 minute blocking step at 37 ° C. in 4 × SSC / 3% bovine serum albumin, the biotinylated probe was detected with avidin Cy3.5 and the dig-labeled probe with anti-dig-Cy7. Fluorescein-dUTP, Cy3-dUTP and Cy5-dUTP did not require any immunological detection steps. After a final 3 washes with 4 × SSC / 0.1% Tween 20 at 45 ° C., place the media, apply a coverslip, and image the hybridization signal from each fluorophore using the filter set listed in Table 3. It has become.

【0143】 図1は、本発明にしたがって用いられるCCDカメラおよび顕微鏡を説明する
図である。 図2は、骨髄患者(BM2486)からの染色体の核型分析からの生データを示す。
各光源像に隣接するのは、ソフトウェアプログラムにより生成される染色体「マ
スク」である。図2において、パネルAおよびBはDAPI像およびマスクであり;
パネルCおよびDはFITC像およびマスクであり;パネルEおよびFはCy3像およ
びマスクであり;パネルGおよびHはCy3.5像およびマスクであり;パネルIお
よびJはCy5像およびマスクであり;そしてパネルKおよびLはCy7像およびマス
クである。
FIG. 1 is a diagram illustrating a CCD camera and a microscope used according to the present invention. FIG. 2 shows raw data from karyotyping of chromosomes from a bone marrow patient (BM2486).
Adjacent to each light source image is a chromosome "mask" generated by a software program. In FIG. 2, panels A and B are DAPI images and masks;
Panels C and D are FITC images and masks; Panels E and F are Cy3 images and masks; Panels G and H are Cy3.5 images and masks; Panels I and J are Cy5 images and masks; Panels K and L are Cy7 images and masks.

【0144】 図3Aおよび3Bは、スペクトル特性による個々の染色体の同定を示す。図3
Aは、それがグレースケール擬似彩色されていること以外は、図2と同一写真で
ある。図3Bは、染色体の核型アレイを示す。本発明の方法の例外的力は、従来
の非染色体特異的核型分析と比較して、第5および8染色体の転座が図3Aおよ
び3Bで同定されることの容易さにより説明される。
FIGS. 3A and 3B show the identification of individual chromosomes by spectral characteristics. FIG.
A is the same photograph as FIG. 2, except that it is grayscale pseudo-colored. FIG. 3B shows a karyotype array of chromosomes. The exceptional power of the method of the present invention is illustrated by the ease with which translocations of chromosomes 5 and 8 can be identified in FIGS. 3A and 3B, as compared to conventional non-chromosome-specific karyotyping.

【0145】 前記の実験は、5つの蛍光団がスペクトルで識別されて、少なくとも24の異な
る色を生じることを実証する。組合せ標識化計画は、プローブ標識化のために5
つの蛍光団を用いる場合、9つだけの彩色プローブは3つという数の蛍光団を用
いて標識される必要があるために、従来考えられたような複合体である必要はな
い。プローブ標識化のための第六の蛍光団は、63までの考え得る蛍光団組合せを
可能にする。このような高い数値の異なる標的は、大半の用途には必要でないが
、しかし最良のスペクトル特性を有する組合せの選択を可能にする。これら前記
のプロトコールは、非常に信頼でき且つ再現可能な多色FISHを可能にする。
The above experiments demonstrate that five fluorophores are distinguished in the spectrum, resulting in at least 24 different colors. The combinatorial labeling scheme consists of 5 steps for probe labeling.
If one fluorophore is used, only nine colored probes need to be labeled with as many as three fluorophores and need not be a complex as previously thought. A sixth fluorophore for probe labeling allows for up to 63 possible fluorophore combinations. Such high numerical values of different targets are not necessary for most applications, but allow the selection of the combination with the best spectral properties. These aforementioned protocols allow for highly reliable and reproducible multicolor FISH.

【0146】 実施例2 マルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成法(M−FISH)を用
いた混合細胞集団における多経口細菌の迅速分析 in-situハイブリッド形成法は、培養の非存在下で個々の細菌細胞を分析する
手段としての考え得る用途を有すると認識されてきた。例えばDeLong, E.F.等(
Science 243:1360-1363(1989))は、原始細菌(Methanosarcina acetivorans
)を真正細菌であるバチルス属の巨大菌Bacillus megateriumおよびプロテウス
属のProteus vulgarisと弁別するために、16sリボソームRNA(rRNA)配
列と相補的なオリゴヌクレオチドプローブを用いた。Van Den Berg, F.M.等(J.
Clin. Pathol. 42:995-1000(1989))は、胃の組織中のキャンピロバクター属
のピロリ菌Campylobacter pyloriを検出するために、全ゲノムDNAを用いた。
Amann, R.等(Nature 351:161-164(1991))は、原生動物ゾウリムシのParamec
ium caudatumの大核中にHolospora obtusaを検出した。
Example 2 Rapid Analysis of Multi-Oral Bacteria in Mixed Cell Populations Using Multi-Parametric Fluorescence In-Situ Hybridization (M-FISH) The in-situ hybridization was performed for individual bacteria in the absence of culture. It has been recognized that it has a potential use as a means of analyzing cells. For example, DeLong, EF etc.
Science 243: 1360-1363 (1989)), a primordial bacterium (Methanosarcina acetivorans).
) Was distinguished from the eubacteria Bacillus megaterium and Proteus vulgaris, an oligonucleotide probe complementary to the 16s ribosomal RNA (rRNA) sequence. Van Den Berg, FM, etc. (J.
Clin. Pathol. 42: 995-1000 (1989)) used whole genomic DNA to detect Campylobacter pylori of Campylobacter in gastric tissue.
Amann, R. et al. (Nature 351: 161-164 (1991)) describe the protozoan paramecium Paramec.
Holospora obtusa was detected in the large nucleus of ium caudatum.

【0147】 しかしながら、本発明の前には、特に定量方式で、混合集団を用いて臨床検体
中の微生物を弁別するためのin-situハイブリッド形成法の使用は難しく且つ時
間が掛かった。これは、栄養的に面倒な増殖要件を有し、その培養方法が検体中
に存在する生物の小群の選択的濃厚化を生じ得る細菌について特に言えることで
ある。
However, prior to the present invention, the use of in-situ hybridization methods to discriminate microorganisms in clinical samples using mixed populations, especially in a quantitative manner, was difficult and time consuming. This is especially true for bacteria that have nutritionally troublesome growth requirements and whose culture method can result in the selective enrichment of a small group of organisms present in the specimen.

【0148】 A.非交差ハイブリダイズ微生物種の分析 本発明をさらに説明するために、本発明のM−FISH法を用いて、主要疾患
の微生物性病因に関与する細菌を種分けする。 主要疾患の微生物性病因論を確立するために、従来、いくつかの方法が用いら
れてきた。200種を優に超える細菌が、労働集約的培養法を用いて、一舌下プラ
ーク試料中で同定され得る(Dzink, J.L. et al., J. Clin. Periodont. 12:648
-659(1985); Moore, W.E.C.; J. Periodont. Res. 22:335-341(1987); Moor
e, W.E.C., Infect. Immunity 38:651-667(1987))。この相違点は、炎症性歯
周病の種々の形態および段階の病因における特定の微生物の関連を妨げてきた。
プラーク細菌の、定性的および定量的な両方の直接査定は、培養とそれに付随す
る困難の必要性を取り除く。DNAプローブ(French, C.K. et al., Oral Micr
obiol. Immunol. 2:58-62(1986))は、細菌査定のための直接的方法としてブ
ロットハイブリダイゼーションフォーマットで広範に用いられてきた。しかしな
がら、この方法は、細菌の直接可視化を可能にせず、あるいは複雑な混合物内の
特定の細菌の相対的多量に関する情報を提供しない。
A. Analysis of Non-Cross-Hybridizing Microbial Species To further illustrate the present invention, the M-FISH method of the present invention is used to isolate bacteria involved in the microbial pathogenesis of major diseases. Several methods have been used in the past to establish the microbial etiology of major diseases. Well over 200 bacteria can be identified in sublingual plaque samples using labor intensive culture methods (Dzink, JL et al., J. Clin. Periodont. 12: 648
-659 (1985); Moore, WEC; J. Periodont. Res. 22: 335-341 (1987); Moor
e, WEC, Infect. Immunity 38: 651-667 (1987)). This difference has prevented the association of certain microorganisms in the pathogenesis of various forms and stages of inflammatory periodontal disease.
Direct assessment of both qualitative and quantitative plaque bacteria eliminates the need for culture and the attendant difficulties. DNA probes (French, CK et al., Oral Micr
obiol. Immunol. 2: 58-62 (1986)) has been widely used in a blot hybridization format as a direct method for bacterial assessment. However, this method does not allow for direct visualization of the bacteria or provide information on the relative abundance of particular bacteria in complex mixtures.

【0149】 微生物株を種分けする本発明の能力をより簡単に説明するために、形態学的に
異なり、非交差ハイブリダイズする細菌の混合物を用いて、in-situハイブリッ
ド形成特異性に関する試験を実施する。このような混合物を用いると、正しい形
態と正しいプローブを相関させることにより非特異的結合を示すものと陽性ハイ
ブリダイゼーションとを直ちに弁別し得る。
To more simply illustrate the ability of the invention to seed microbial strains, tests for in-situ hybridization specificity were performed using a mixture of morphologically different, non-cross-hybridizing bacteria. carry out. Using such a mixture, one can immediately discriminate positive hybridization from those that show non-specific binding by correlating the correct form with the correct probe.

【0150】 したがって、フゾバクテリウム属のFusobacterium nucleatum(25586)、ポル
フィロモナス属のPorphyromonas gingivalis(33277)、エイケネラ属のEikenel
la corrodens(23834)、プレボテラ属のPrevotella intermedia(25611)、ア
クチノバチルス属のActinobacillus actinomycetemcomitans(29522)をAmerica
n Type Culture Collection (Bethesda, MD)から、そしてカプノシトファガ属
のC. ochracea(C25)およびC. gingivalis(DR2001)をNational Institute of
Dental Research, Bethesda, MDから得た。
Accordingly, Fusobacterium nucleatum (25586) of the genus Fusobacterium, Porphyromonas gingivalis (33277) of the genus Porphyromonas, and Eikenel of the genus Eikenella
La corrodens (23834), Prevotella intermedia (25611) of the genus Prevotella, Actinobacillus actinomycetemcomitans (29522) of the genus Actinobacillus to America
n Type Culture Collection (Bethesda, MD) and the capnositofaga C. ochracea (C25) and C. gingivalis (DR2001) from the National Institute of
Obtained from Dental Research, Bethesda, MD.

【0151】 Chassy, B.M.等(Appl. Environ Microbiol. 39:153-158(1980))による手
法のDonkersloot, J.A.等(J. Bacteriol. 162:1075-1078(1985))による変法
を用いて、F. nucleatum、P. gingivalis、E. corrodens、P. intermedia、A. a
ctinomycetemcomitans、C. gingivalisおよびC. ochraceaから全ゲノムDNAを
単離した。各DNAを32Pで標識し、ドットプロットハイブリダイゼーションに
よるその他のDNAの各々との交差ハイブリダイゼーションに関して検査した。
すべての場合に、全ゲノムDNAプローブは、それが得られた細菌に対する特異
性を示す。他の細菌DNAの何れかとのハイブリダイゼーションは検出されなか
った。ゲノムDNAプローブはドットプロット検定で高特異的であったため、そ
れらを直接、再構築混合物中のこれらの細菌のin-situ同定に用いた。
Using a modification of the procedure by Chassy, BM et al. (Appl. Environ Microbiol. 39: 153-158 (1980)) by Donkersloot, JA et al. (J. Bacteriol. 162: 1075-1078 (1985)) F. nucleatum, P. gingivalis, E. corrodens, P. intermedia, A. a
Total genomic DNA was isolated from ctinomycetemcomitans, C. gingivalis and C. ochracea. Each DNA was labeled with 32 P and tested for cross-hybridization with each of the other DNAs by dot plot hybridization.
In all cases, a whole genomic DNA probe shows specificity for the bacterium from which it was obtained. Hybridization with any of the other bacterial DNAs was not detected. Because the genomic DNA probes were highly specific in the dot plot assay, they were used directly for in-situ identification of these bacteria in the reconstituted mixture.

【0152】 Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80:224-234(1988)(この記載内容は、参
照により本明細書中に含まれる)に記載されているように、ビオチン−11−d
UTP(BIO)、ジゴキシゲニン−11−dUTP(DIG)またはジニトロ
フェノール−11−dUTP(DNP)を用いてニックトランスレーションによ
り、全ゲノム細菌DNAを標識する。10 mMトリス−HCl/1 mMEDTA/0.1
%SDS、pH8.0で平衡させたセファデックスG−50回転カラムを用いて、非
組み入れ化ヌクレオチドを除去する。標識化DNA(2〜6μg)をエタノール沈
降させて、100%脱イオン化ホルムアミド中に再溶解させる。F. nucleatumDN
AをBIO-11-dUTP(BIO)で標識し、カスケードブルーアビジンを用いて検出
する。A. actinomycetemcomitansDNAをDNP−11−UTP(DNP)で標
識して、FITC複合化抗体を用いて間接的に検出する。そしてE. corrodensD
NAをDIG−11dUTP(DIG)で標識して、ローダミン標識化抗DIG
抗体を用いて検出する。
Biotin-11, as described in Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80: 224-234 (1988), which is incorporated herein by reference. -D
Whole genome bacterial DNA is labeled by nick translation using UTP (BIO), digoxigenin-11-dUTP (DIG) or dinitrophenol-11-dUTP (DNP). 10 mM Tris-HCl / 1 mM EDTA / 0.1
Unincorporated nucleotides are removed using a Sephadex G-50 spin column equilibrated with% SDS, pH 8.0. The labeled DNA (2-6 μg) is ethanol precipitated and redissolved in 100% deionized formamide. F. nucleatum DN
A is labeled with BIO-11-dUTP (BIO) and detected using cascade blue avidin. A. actinomycetemcomitans DNA is labeled with DNP-11-UTP (DNP) and detected indirectly using a FITC-conjugated antibody. And E. corrodens D
NA was labeled with DIG-11dUTP (DIG) to give rhodamine-labeled anti-DIG.
Detection is performed using an antibody.

【0153】 in-situハイブリダイゼーション用のスライドを調製するために、培養細菌の
小アリコート(1〜2 ml)をHBI遠心分離器で1,200 xgで遠心分離する。細胞
ペレットをリン酸塩緩衝化生理食塩水(PBS)中に懸濁して、1μl当たり約10 3 細菌に調整する。純粋培養および合成混合物の両方のアリコートを、Maples, J
.A.(Amer. J. Clin. Pathol. 83:356-363(1985))(この記載内容は、参照に
より本明細書中に含まれる)が記載したとおりに調製した活性化ガラススライド
と共有結合させる。あるいは、細菌を陽性(+)荷電スライド上に直接スポット
を付けて、風乾させる。適切なスライドは、Fisher Scientific, Pittsburgh, P
Aから市販されており(カタログ番号#12-550-15)、前記の細菌株すべてを、in-
situハイブリッド形成手法中、高効率で保持する。次に全スライドをカルノワB
固定液(エタノール:クロロホルム:酢酸、6:3:1)で5分間固定する。
To prepare slides for in-situ hybridization, cultured bacteria
A small aliquot (1-2 ml) is centrifuged at 1200 xg in an HBI centrifuge. cell
The pellet was suspended in phosphate-buffered saline (PBS) to give approximately 10 Three Adjust to bacteria. Aliquots of both pure cultures and synthetic mixtures are prepared in Maples, J.
.A. (Amer. J. Clin. Pathol. 83: 356-363 (1985)).
Activated glass slides prepared as described in (included herein)
And covalently bond. Alternatively, spot bacteria directly on positive (+) charged slides
And air dry. Suitable slides are available from Fisher Scientific, Pittsburgh, P
Commercially available from A (catalog number # 12-550-15), all of the above bacterial strains were
Retains high efficiency during the in situ hybridization procedure. Next, slide all Carnois B
Fix with a fixative (ethanol: chloroform: acetic acid, 6: 3: 1) for 5 minutes.

【0154】 細菌を3つの弁別的標識化ゲノムDNAを用いて同時にハイブリダイズする。
50%(vol/vol)脱イオン化ホルムアルデヒド/2 xSSC(0.3 M塩化ナトリウ
ム/0.03 Mクエン酸ナトリウム、pH7.0)/5%硫酸デキストラン中に50 ngの
標識化プローブおよびDNアーゼ処理サケ精子DNA(15μg)を含有する15μl
のハイブリダイゼーション溶液を用いて、各試料をハイブリダイズする。溶液を
試料に適用し、カバーガラスを被せて、ラバーセメントで密封する。細菌DNA
および標識化DNAプローブの両方を、80℃で5〜8分間、オーブン中で加熱して
、変性させる。これらの工程は、プローブ許容可能性のために細菌を透過性にす
るのに十分である。
Bacteria are hybridized simultaneously with three differentially labeled genomic DNAs.
50 ng of labeled probe and DNase-treated salmon sperm DNA in 50% (vol / vol) deionized formaldehyde / 2 × SSC (0.3 M sodium chloride / 0.03 M sodium citrate, pH 7.0) / 5% dextran sulfate ( 15 μl containing 15 μg)
Each sample is hybridized using the hybridization solution of (1). The solution is applied to the sample, covered with a coverslip and sealed with rubber cement. Bacterial DNA
And the labeled DNA probe are both denatured by heating in an oven at 80 ° C. for 5-8 minutes. These steps are sufficient to make the bacteria permeable for probe acceptability.

【0155】 湿室中で37℃で18時間、スライドをインキュベートすることにより、DNAを
再会合させる。ハイブリダイゼーション後洗浄、ブロッキングおよび検出は、Li
chter等(7)が記載した通りに実施した。要するに、スライドを50%ホルムア
ミド/2 xSSC中で42℃で5分間、3回洗浄後、0.1 x SSC中で60℃で5分
間、3回洗浄した。次にスライドを3%ウシ血清アルブミン/4xSSC(ブロッ
ク溶液)中で37℃で30分間インキュベートした。
The DNA is reassociated by incubating the slides in a humid chamber at 37 ° C. for 18 hours. Post-hybridization washes, blocking and detection was performed using Li
This was performed as described by chter et al. (7). Briefly, the slides were washed three times in 50% formamide / 2 × SSC at 42 ° C. for 5 minutes and then three times in 0.1 × SSC at 60 ° C. for 5 minutes. The slides were then incubated in 3% bovine serum albumin / 4x SSC (block solution) at 37 ° C for 30 minutes.

【0156】 ビオチニル化プローブを、フルオレセインイソチオシアネート−(FITC)
−アビジンDCS(Vector Laboratories, Burlingame, CA, 5μg/ml)、カスケ
ードブルー−アビジン(Molecular Probe Inc., Eugene, OR, 10μg/ml)または
ローダミン−アビジン(Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, 10μg/ml)
を用いて検出した。FITCまたはローダミン複合ヒツジ抗−ジゴキシゲニンF
ab断片(Boehringer Mannheim, 2μg/ml)を用いて、ジゴキシゲニン標識
化プローブを検出した。ラット抗−DNP抗体(Novagen, Madison, WI, 1:500
稀釈)とともに、次にヤギ抗−ラットFITC−複合化抗体(Sigma, St. Louis
, MO, 1μg/ml)とともにインキュベートすることにより、ジニトロフェノール
標識化プローブを検出した。いくつかの実験では、細菌DNAを、4,6−ジア
ミジノ−2−フェニルインドール(DAPI)を200 ng/mlの濃度で用いて対比
染色した。
The biotinylated probe was fluorescein isothiocyanate- (FITC)
-Avidin DCS (Vector Laboratories, Burlingame, CA, 5 g / ml), Cascade Blue-avidin (Molecular Probe Inc., Eugene, OR, 10 g / ml) or Rhodamine-avidin (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, 10 g / ml).
Detected using FITC or rhodamine conjugated sheep anti-digoxigenin F
The digoxigenin-labeled probe was detected using the ab fragment (Boehringer Mannheim, 2 μg / ml). Rat anti-DNP antibody (Novagen, Madison, WI, 1: 500
Together with a goat anti-rat FITC-conjugated antibody (Sigma, St. Louis).
, MO, 1 μg / ml) to detect the dinitrophenol-labeled probe. In some experiments, bacterial DNA was counterstained with 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) at a concentration of 200 ng / ml.

【0157】 検出のために、フルオロクロム複合化抗体またはアビジンを4 xSSC/1%
BSAおよび0.1%トゥイーン20(200μl/スライド)の溶液中に稀釈して、暗所
で、37℃で30分間、試料とともにインキュベートする。次にスライドを4 xSS
C/0.1%トゥイーン20中で42℃で3回洗浄した後、エピ蛍光顕微鏡で観察する
For detection, fluorochrome-conjugated antibody or avidin was added to 4 × SSC / 1%
Dilute in a solution of BSA and 0.1% Tween 20 (200 μl / slide) and incubate with the sample for 30 minutes at 37 ° C. in the dark. Then slide 4 x SS
After washing three times at 42 ° C. in C / 0.1% Tween 20, observation is made with an epifluorescence microscope.

【0158】 63x NA 1.25 Plan Neofluar油浸対物レンズおよび50W高圧水銀アーク灯を装備
したZeiss Axioskop-20広視野顕微鏡を用いて、エピ蛍光顕微鏡観察を実行する
。冷却荷電結合デバイス(CCD)カメラ(Photometrics CH220; 512x512ピク
セルアレイ)上にZeiss SFL-10光接眼レンズを用いて、像を投射させる。蛇腹を
用いて顕微鏡−カメラ距離を変えることにより、有効倍率を設定する。DAPI
、FITCおよびローダミンフィルター組(製造C. Zeiss, Inc., Germany)を
用いて継続的に8ビットグレースケール像を記録して、像オフセットを最小限に
する。好ましくは使い慣れたソフトウェア(Dr. Marshall Long; Yale Universi
ty)を実行するApple Macintosh 11xコンピューターを用いて、カメラ制御、グ
レースケール像獲得および像前処理を実施する。加速24ビットグラフィックシス
テム(SuperMac Spectrum 24PDQ)を装備したMacintosh 11ciコンピューターを
用いて、像を擬似彩色し、整列し、併合する。好ましくは、併合ソフトウェア「
Gene Join Max Pix」(Yale University)を用いる。このソフトウェアは、ユー
ザー限定可能擬似色およびグレースケール値を光源像の各々に割り当てて、次に
、各ピクセル位置で最も強い光源像を基礎にして出力(「併合」)像を生成する
。したがって、高度盛明度を有する対象(例えばプローブ信号)は、対応する像
位置のDAPI対比染色信号を無効にする。併合像で表示された対象は、それら
に割り当てられた色を保持し、したがって別個で且つ容易に同定可能であると思
われる。コンピューターモニターから併合像を直接写真撮影した。
Epifluorescence microscopy is performed using a Zeiss Axioskop-20 wide-field microscope equipped with a 63x NA 1.25 Plan Neofluar oil immersion objective and a 50 W high pressure mercury arc lamp. An image is projected using a Zeiss SFL-10 optical eyepiece onto a cooled charge coupled device (CCD) camera (Photometrics CH220; 512 × 512 pixel array). The effective magnification is set by changing the microscope-camera distance using a bellows. DAPI
An 8-bit grayscale image is continuously recorded using a FITC and Rhodamine filter set (manufactured by C. Zeiss, Inc., Germany) to minimize image offset. Preferably familiar software (Dr. Marshall Long; Yale Universi
Perform camera control, grayscale image acquisition and image preprocessing using an Apple Macintosh 11x computer running ty). Images are pseudo-colored, aligned, and merged using a Macintosh 11ci computer equipped with an accelerated 24-bit graphics system (SuperMac Spectrum 24PDQ). Preferably, the merged software "
Gene Join Max Pix "(Yale University) is used. The software assigns a user-definable pseudocolor and grayscale value to each of the light source images, and then generates an output ("merged") image based on the strongest light source image at each pixel location. Thus, an object with a high intensity (eg, a probe signal) will override the DAPI counterstain signal at the corresponding image location. Objects displayed in the merged image will retain their assigned colors, and thus appear to be distinct and easily identifiable. The merged image was photographed directly from a computer monitor.

【0159】 1:1:1比のF. nucleatum、E. corrodensおよびA. actinomycetemcomitansの混
合試料を、被験試料として用いた。図4で分かるように、3種類の細菌は、DA
PIで染色した場合、形態に基づいて識別可能である。 図4は、in-situハイブリッド形成法による細菌の弁別を示す。パネルA〜E
は、各生物に関するゲノムDNAプローブの混合物を用いた3つの細菌(F. nuc
leatum、A. actinomycetemcomitansおよびE. corrodens)の実験室由来混合物に
関するin-situハイブリッド形成検定結果を示す。パネルAは、一般的DNA結
合フルオロフォアである(DAPI)により検出された顕微鏡視野中に存在した全細
菌を示す。F. nucleatumは、カスケードブルー検出を用いて観察され(パネルB
)、A. actinomycetemcomitansはFITC検出を用いて(パネルC)、そしてE. cor
rodensはローダミン検出を用いて(パネルD)観察される。パネルEは、試料中
の各細菌の弁別を示すパネルB〜Dのコンピューター合併合成写真である。単一
A. actinomycetemcomitansは、DAPI染色により同定され得ない(パネルA)
E. corrodensの群生中に検出される。パネルFは、それらの生物に関するゲノム
DNAプローブの組合せとハイブリダイズした場合のC. gingivalis(ローダミ
ン)およびP. intermedia(FITC)の混合物の同様の分析である。パネルGは、
7つのゲノムDNAプローブの混合物とハイブリダイズさせた7つの異なる細菌
の組合せに関するin-situハイブリッド形成検定を示す。F. nucleatum(1)、E
. corrodens(2)およびA.actinomycetemcomitans(3)は青色で示される(カ
スケードブルー検出)。P. gingivalis(4)およびC. ochracea(5)は赤色で
示され(ローダミン検出)、一方P. intermedia(6)およびC. gingivalis(7
)は黄色で観察される(FITC検出)。位相差顕微鏡を用いて、ハイブリダイゼー
ション生成信号によっては容易に明白にならなかったE. corrodensとA. actino
mycetemcomitansとの間の形態学的差の確定を手助けした。パネルHは、限局性
若年性歯周炎患者から得られたプラーク試料中のA. actinomycetemcomitansの存
在(FITC検出使用)に関するin-situハイブリドーマ形成検定を示す。
A mixed sample of F. nucleatum, E. corrodens and A. actinomycetemcomitans in a 1: 1: 1 ratio was used as a test sample. As can be seen in FIG. 4, the three types of bacteria are DA
When stained with PI, it is identifiable based on morphology. FIG. 4 shows the differentiation of bacteria by the in-situ hybridization method. Panels A to E
Shows three bacteria (F. nuc) using a mixture of genomic DNA probes for each organism.
1 shows the in-situ hybridization assay results for a laboratory-derived mixture of C. leatum, A. actinomycetemcomitans and E. corrodens). Panel A shows all bacteria present in the microscopic field detected by the common DNA binding fluorophore (DAPI). F. nucleatum was observed using cascade blue detection (Panel B)
), A. actinomycetemcomitans using FITC detection (Panel C), and E. cor.
rodens are observed using rhodamine detection (Panel D). Panel E is a computer-combined composite of Panels BD showing the discrimination of each bacterium in the sample. single
A. actinomycetemcomitans cannot be identified by DAPI staining (Panel A)
Detected in E. corrodens colonies. Panel F is a similar analysis of a mixture of C. gingivalis (rhodamine) and P. intermedia (FITC) when hybridized with a combination of genomic DNA probes for those organisms. Panel G
Figure 4 shows in-situ hybridization assays for combinations of seven different bacteria hybridized with a mixture of seven genomic DNA probes. F. nucleatum (1), E
corrodens (2) and A. actinomycetemcomitans (3) are shown in blue (cascade blue detection). P. gingivalis (4) and C. ochracea (5) are shown in red (rhodamine detection), while P. intermedia (6) and C. gingivalis (7)
) Are observed in yellow (FITC detection). Using phase contrast microscopy, E. corrodens and A. actino were not readily apparent by hybridization-generated signals
Helped determine morphological differences between mycetemcomitans. Panel H shows an in-situ hybridoma formation assay for the presence of A. actinomycetemcomitans (using FITC detection) in plaque samples obtained from patients with localized juvenile periodontitis.

【0160】 カスケードブルーに関して検定すると、F. nucleatum細菌(図4、パネルB)
のみが観察され、FITCに関して検定すると、A. actinomycetemcomitans(
図4、パネルC)のみが見え、そしてローダミンに関して検定すると、E. corro
dens細菌(図4、パネルD)だけが陽性であった。次に、3つの別個のフルオロ
フォア像を併合して、図4のパネルEに示される複合像を生成した。形態学的に
異なる細菌は各々、適正な蛍光特性を示す。
When assayed for Cascade Blue, the F. nucleatum bacteria (FIG. 4, panel B)
Only, and tested for FITC, A. actinomycetemcomitans (
Only FIG. 4, panel C) is visible and assayed for rhodamine.
Only the dens bacteria (FIG. 4, panel D) were positive. Next, the three separate fluorophore images were merged to produce the composite image shown in panel E of FIG. Each morphologically distinct bacterium exhibits proper fluorescent properties.

【0161】 4つの付加的細菌種をその後の実験に含める。これらの細菌を、各混合物が再
び形態学的に異なるよう、対で併合する。図4のパネルFは、P. intermedia(
BIO標識およびFITC検出)および C. gingivalis(DIG標識およびロー
ダミン検出)の併合分析を示す。C. gingivalisおよびその形態学がP. intermed
iaと同様であるP. gingivalisの分析、ならびにその形態学がP. intermediaおよ
び C. gingivalis対と同様であるC. ochraceaおよびP. gingivalisの分析も実施
する。両方の場合に、そのコグネイト細菌に対するプローブの絶対特異性を実証
する。
[0161] Four additional bacterial species are included in subsequent experiments. These bacteria are merged in pairs so that each mixture is again morphologically different. Panel F of FIG. 4 shows P. intermedia (
2 shows a combined analysis of BIO labeling and FITC detection) and C. gingivalis (DIG labeling and rhodamine detection). C. gingivalis and its morphology are P. intermed
Analysis of P. gingivalis similar to ia, and C. ochracea and P. gingivalis whose morphology is similar to P. intermedia and C. gingivalis pairs is also performed. In both cases, the absolute specificity of the probe for the cognate bacterium is demonstrated.

【0162】 前記の実験はどの細菌も交差ハイブリダイズせず、そして細菌の各種は、群別
した場合、形態学により、ならびに特異的フルオロクロムの結合を介したハイブ
リダイゼーションにより識別され得るということを示すため、7種類の細菌のす
べてが単一混合試料中に検出され得ると推測された。実験計画は、同一「レポー
ター」(BIO、DIGまたはDNP)を有する3つの形態学的に異なる群の各
々の内部の細菌からのDNAを標識することであった。3つの群を、ハイブリダ
イゼーションおよび蛍光信号の特異性により、最初に弁別した。次にある群内の
細菌を、形態学に基づいて弁別した。
The above experiments show that no bacteria cross-hybridize, and that various types of bacteria, when grouped, can be distinguished by morphology as well as by hybridization through the binding of specific fluorochromes. To show, it was assumed that all seven bacteria could be detected in a single mixed sample. The experimental design was to label DNA from bacteria inside each of three morphologically distinct groups with the same "reporter" (BIO, DIG or DNP). The three groups were first distinguished by the specificity of the hybridization and the fluorescence signal. The bacteria in a group were then distinguished based on morphology.

【0163】 本発明のこの能力を実証するために、 P. intermediaおよび C. gingivalisD
NAをDIGで標識した。F.nucleatum、A. actinomycetemcomitansおよびE. co
rrodensDNAをBIOで標識し、一方、P. gingivalisおよびC. ochraceaDN
AをDNPで標識した。次に7つのプローブすべてを併合し、全生物を含有する
混合細菌試料に関するin-situハイブリドーマ形成のために用いた(図4、パネ
ルG)。図4のパネルGでは、カスケードブルー(BIO検出)を用いてF.nucl
eatum、 E. corrodens 、A. actinomycetemcomitans群を示し、その成員をそれ
ぞれ1、2および3と番号を付ける。P. gingivalisおよびC. ochracea群はロー
ダミン(DIG検出)で観察され、これらの細菌はそれぞれ4および5の番号を
付けられる。C. gingivalis、P. intermedia群はFITC(DNP検出)で同定
され、それぞれ6および7の番号をつけられる。7種の細菌はすべて、ハイブリ
ダイゼーション蛍光および形態の組合せを用いて、明瞭に弁別される。形態学的
同定は、ハイブリダイゼーション信号のサイズ、形状および色に基づいて簡単に
なされ得るが、一方より限定的形態学的特性化は、位相差光学素子を用いた試料
の検査によりなされる。
To demonstrate this ability of the present invention, P. intermedia and C. gingivalisD
NA was labeled with DIG. F. nucleatum, A. actinomycetemcomitans and E. co
rrodens DNA was labeled with BIO, while P. gingivalis and C. ochracea DN
A was labeled with DNP. All seven probes were then combined and used for in-situ hybridoma formation on a mixed bacterial sample containing the whole organism (FIG. 4, panel G). In panel G of FIG. 4, F.nucl was detected using cascade blue (BIO detection).
Indicate eatum, E. corrodens, and A. actinomycetemcomitans groups, numbering their members 1, 2, and 3, respectively. P. gingivalis and C. ochracea groups are observed with rhodamine (DIG detection), and these bacteria are numbered 4 and 5, respectively. C. gingivalis and P. intermedia groups were identified by FITC (DNP detection) and numbered 6 and 7, respectively. All seven bacteria are clearly distinguished using a combination of hybridization fluorescence and morphology. Morphological identification can be easily made based on the size, shape and color of the hybridization signal, while more restrictive morphological characterization is made by examining the sample using phase contrast optics.

【0164】 試料中にどのくらい少ないハイブリダイゼーション陽性細菌が検出され得るか
を確定するために、105細菌/μlを含有する4.0μlのE. corrodensを1.0μlのA.
actinomycetemcomitansの連続稀釈液と混合し、5μl混合物をスライドに適用す
る。 次に、その細菌のためのBIO標識化プローブを用いて、A. actinomycetemco
mitansの存在に関して、試料を検査する。ハイブリダイゼーション後、スライド
上の全細菌をヨウ化プロピジウムを用いて可視化し、ハイブリダイゼーション陽
性細菌をアビジン−FITCを用いて検出する。この実験の結果は、単一A. act
inomycetemcomitans細胞が余分量の少なくとも104のE. corrodens細胞の存在下
で検出され得ることを示す。したがって、混合細胞集団の小分画を構成するに過
ぎない場合でも、ハイブリダイゼーション陽性細菌が容易に同定され得る、とい
うことは明らかである。
[0164] To how little hybridization-positive bacteria in the sample is determined whether may be detected, A. in 1.0μl of E. corrodens of 4.0μl containing 10 5 bacteria / [mu] l
Mix with a serial dilution of actinomycetemcomitans and apply 5 μl mixture to slides. Then, using a BIO-labeled probe for the bacterium, A. actinomycetemco
Inspect the sample for the presence of mitans. After hybridization, all bacteria on the slide are visualized using propidium iodide, and hybridization-positive bacteria are detected using avidin-FITC. The result of this experiment was a single A. act
4 shows that inomycetemcomitans cells can be detected in the presence of an extra amount of at least 10 4 E. corrodens cells. Thus, it is clear that hybridization-positive bacteria can be easily identified, even if they constitute only a small fraction of the mixed cell population.

【0165】 臨床試料は、通常は、細菌の実験室由来混合物のような汚染破砕屑を含有しな
い。臨床検体の分析に関するM−FISHの考え得る効用を調べるために、試験
(Slots, J., Dent. Res. 84:1(1976); Slots, J. et al., Clin Periodontal
. 13:570-577(1986); Zambon, J. et al., J. Periodontal. 54:707(1983)
)前に、微生物病原体としてA. actinomycetemcomitansの関与を示唆された限局
性若年性歯周炎患者からの歯苔試料を用いる。図4のパネルHは、BIO標識化
A. actinomycetemcomitansDNAを用いて、FITC複合化アビジンにより検出
する患者の試料を用いたin-situハイブリダイゼーション実験の結果を示す。観
察され得るように、多数のA. actinomycetemcomitansまたはその他の密接に関連
する生物が検出された。定量試験は、検体中に観察される個々の同定可能細菌の
50%より多くのものがA. actinomycetemcomitansとハイブリダイズしたことを示
す。この試料に関する培養試験は、A. actinomycetemcomitansの存在を示した。
A clinical sample typically does not contain contaminating debris, such as a laboratory-derived mixture of bacteria. To determine the potential utility of M-FISH for the analysis of clinical specimens, studies (Slots, J., Dent. Res. 84: 1 (1976); Slots, J. et al., Clin Periodontal)
13: 570-577 (1986); Zambon, J. et al., J. Periodontal. 54: 707 (1983).
) We will use plaque samples from patients with localized juvenile periodontitis previously suggested to be involved in A. actinomycetemcomitans as a microbial pathogen. FIG. 4 panel H shows BIO labeling.
FIG. 3 shows the results of in-situ hybridization experiments using patient samples detected by FITC-conjugated avidin using A. actinomycetemcomitans DNA. As can be observed, a large number of A. actinomycetemcomitans or other closely related organisms were detected. Quantitative tests are performed on individual identifiable bacteria observed in a sample.
Indicates that more than 50% hybridized with A. actinomycetemcomitans. Culture tests on this sample indicated the presence of A. actinomycetemcomitans.

【0166】 前記の実験はすべて、標準一夜ハイブリダイゼーション時間(〜18時間)を用
いて、当該細菌を分別する。このような分析はしばしば、培養および生化学試験
の伝統的方法より速くなされ得るとしても、多数の実験パラメーターはより迅速
な検定を生じるよう調整され得る。ハイブリダイゼーション時間がプローブ濃度
に直接関連することは周知である。したがって、プローブ濃度を増大することに
より、ハイブリダイゼーション時間は比例して低減され得る。したがって、F. n
ucleatumおよびA. actinomycetemcomitansの混合物を、従来用いられた(50 ng
〜0.5μg/スライド)よりも10倍高濃度のプローブを用いて分析する。より高い
プローブ濃度では、特異的または非特異的ハイブリダイゼーションは、非変性化
プローブおよび細菌DNAを用いて観察されなかった。しかしながら、プローブ
および細菌DNAを同時に変性し、直ちに洗浄周期を開始すると、DNAのいく
つかは、その後の試料処理に必要な時間中にハイブリダイズした。
All of the above experiments use the standard overnight hybridization time (〜18 hours) to sort out the bacteria. Although such analyzes can often be made faster than traditional methods of culture and biochemical testing, a number of experimental parameters can be adjusted to yield faster assays. It is well known that hybridization time is directly related to probe concentration. Thus, by increasing the probe concentration, the hybridization time can be proportionally reduced. Therefore, F. n
ucleatum and a mixture of A. actinomycetemcomitans were used previously (50 ng
(〜0.5 μg / slide) using 10 times higher concentration of probe. At higher probe concentrations, no specific or non-specific hybridization was observed with the non-denatured probe and bacterial DNA. However, when the probe and bacterial DNA were simultaneously denatured and the wash cycle started immediately, some of the DNA hybridized during the time required for subsequent sample processing.

【0167】 洗浄周期を開始する前に、0.5μgのA. actinomycetemcomitansプローブを、A.
actinomycetemcomitansおよびF. nucleatum細菌の両方を含有する試料を37℃で
2.5分のインキュベーションを用いて導入するこの実験では、ハイブリダイゼー
ション信号は、50 ngのプローブを用いて、18時間ハイブリダイズする実験で観
察されたように強く且つ特異的である。さらに、遮断および抗体検出時間を各々
20分に低減することにより、1.5時間の全検定時間が達成される。検定時間のさ
らなる低減は、フルオロフォア検出体で直接標識されたプローブDNAを用いて
、明らかに得られる。
Before starting the washing cycle, 0.5 μg of the A. actinomycetemcomitans probe was
Specimens containing both actinomycetemcomitans and F. nucleatum bacteria at 37 ° C
In this experiment, which is introduced using a 2.5 minute incubation, the hybridization signal is strong and specific as observed in the experiment hybridizing for 18 hours with 50 ng of probe. In addition, the blocking and antibody detection times
By reducing to 20 minutes, a total assay time of 1.5 hours is achieved. Further reductions in assay time are clearly obtained using probe DNA directly labeled with a fluorophore detector.

【0168】 前記の実験は、M−FISHを用いて混合微生物集団中の個々の細菌を同定す
るための相対的に迅速且つ簡単な方法を提供する。その方法は、培養の必要を伴
わずに、特定の微生物の定量的査定を提供する。本技法は、限定数の生物のみを
含有する試料に適用され得るし、そして単一ハイブリダイゼーション陽性細菌は
104 倍余分量のハイブリダイゼーション陰性細菌中で非常に容易に検出され得る
。さらに、E. corrodens細胞(図4のパネルE)の群の中の重複および「隠蔽」
A. actinomycetemcomitans細胞により例示されたように、非特異的分析(即ち
、DNAのDAPI染色、図4,パネルA)により明らかには同定されない特殊
化細菌は、ハイブリダイゼーション特異的検定により検出され得る。細菌のハイ
ブリダイゼーション特異性および形態学的特徴は、この手法により同時に査定さ
れ得るし、異なる細菌種の数は、プローブ標識化およびフルオロフォア検出体の
組合せの賢明な選択によりさらに増大され得る。
The above experiments provide a relatively quick and simple method for identifying individual bacteria in a mixed microbial population using M-FISH. The method provides a quantitative assessment of a particular microorganism without the need for culture. This technique can be applied to samples containing only a limited number of organisms, and a single hybridization positive bacterium
10 can be very easily detected at four times excess amount of hybridization-negative bacteria. In addition, duplication and "masking" among groups of E. corrodens cells (FIG. 4, panel E).
As exemplified by A. actinomycetemcomitans cells, specialized bacteria that are not clearly identified by non-specific analysis (ie, DAPI staining of DNA, FIG. 4, panel A) can be detected by hybridization-specific assays. Bacterial hybridization specificity and morphological characteristics can be assessed simultaneously by this approach, and the number of different bacterial species can be further increased by judicious selection of probe labeling and fluorophore detector combinations.

【0169】 しかしながら、多数の異なる細菌種は形態学的に類似しており、いくつかは培
養方法によって多形態性であるために、形態学的特徴が常に細菌同定の信頼でき
る指標であるとは限らない。例えば、A. actinomycetemcomitansは一般に、臨床
検体中では球桿菌的であるが、しかしin vitro継代時および臨床検体中では棒状
そして糸状形態さえ考え得る。したがって、付加的蛍光色は、好ましくは、同時
に分析され、そしてはっきりと同定され得る異なる細菌の数を広げるために用い
られる。
However, because many different bacterial species are morphologically similar and some are polymorphic by culture methods, morphological features are not always a reliable indicator of bacterial identification. Not exclusively. For example, A. actinomycetemcomitans is generally coccoid in clinical specimens, but can be considered rod-like and even filamentous at in vitro passage and in clinical specimens. Therefore, the additional fluorescent colors are preferably used to expand the number of different bacteria that can be analyzed simultaneously and clearly identified.

【0170】 ハイブリダイゼーション信号の強度は、全ゲノムDNAまたは控除(抑制)プ
ローブを用いると、非常に強い。データはデジタル映像化により収集されるが、
しかしハイブリダイゼーション信号は眼により容易に検出され、そして従来の写
真撮影法で記録される。しかしながら、CCDカメラベースの映像化システムの
感度および光子計数能力は、in-situハイブリダイゼーションによる微生物分析
をさらに改良するためのかなりの利点を提供する。個々の細菌中の特定の毒素ま
たは薬剤耐性遺伝子に関する単一コピー配列の検出は、実行可能である必要があ
る。個々のヒトおよびネズミ遺伝子は、FISHにより中期染色体および間期核
の両方で可視化されている(Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80:224-234(19
88))。細菌株間の交差相同性のレベルは、検体中の個々の細菌からのハイブリ
ダイゼーション信号の光子出力を低領することにより、容易に査定し得る。最後
に、そして最も重要なことは、デジタル映像化は組合せ蛍光の能力を十分に活用
するためには不可欠である。
The intensity of the hybridization signal is very strong when using whole genomic DNA or subtraction (suppression) probes. Data is collected by digital imaging,
However, the hybridization signal is easily detected by the eye and is recorded by conventional photography. However, the sensitivity and photon counting capabilities of CCD camera-based imaging systems offer significant advantages for further improving microbial analysis by in-situ hybridization. Detection of a single copy sequence for a particular toxin or drug resistance gene in an individual bacterium needs to be feasible. Individual human and murine genes have been visualized by FISH on both metaphase chromosomes and interphase nuclei (Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80: 224-234 (19
88)). The level of cross-homology between bacterial strains can be easily assessed by reducing the photon output of the hybridization signal from the individual bacteria in the sample. Finally, and most importantly, digital imaging is essential to fully exploit the power of combinatorial fluorescence.

【0171】 本明細書中で例示したように、全ゲノムDNAはしばしば、適切特異的プロー
ブを提供し、したがってプローブ手法に必要な通常のクローニングおよびスクリ
ーニング努力を排除し得る。細菌ゲノム間の交差ハイブリダイゼーションの非存
在のために、これらの試験においては必要でないけれども、抑制ハイブリダイゼ
ーション技法(Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80:224-234(1988))を用い
て、部分配列相同性を共有する生物間の交差ハイブリダイゼーションを抑圧し得
る。例えばC. orchraceaおよびC. sputigenaは、22〜23%配列相同性を示し(Za
mbon, J. et al., J. Periodontal. 54:707(1983))、さらに、in-situハイブ
リッド形成反応の直前に、余分のC. sputigenaDNAを用いてC. ochraceaプロ
ーブを予備アニーリングすることにより、ゲノムDNAを用いてC. orchraceaと
の特異的ハイブリダイゼーションが得られる。
As exemplified herein, whole genomic DNA often provides the appropriate specific probe, and thus can eliminate the usual cloning and screening efforts required for the probe approach. Due to the absence of cross-hybridization between bacterial genomes, suppression hybridization techniques (Lichter, P. et al., Hum. Genet. 80: 224-234 (1988)), although not required in these tests, were used. Can be used to suppress cross-hybridization between organisms that share partial sequence homology. For example, C. orchracea and C. sputigena show 22-23% sequence homology (Za
mbon, J. et al., J. Periodontal. 54: 707 (1983)), and by pre-annealing the C. ochracea probe with extra C. sputigena DNA just prior to the in-situ hybridization reaction. Specific hybridization with C. orchracea is obtained using genomic DNA.

【0172】 要するに、歯周病の病原体として認識された7種類の嫌気性および任意の口中
細菌(Fusobacterium nucleatum、Porphyromonas (Bacteroides) gingivalis, P
revotella intermedia, Eikenella corrodens, Actinobacillus actinomycetemc
omitans、Capnocytophaga gingivalisおよびCapnocytophaga ochracea)からの
全ゲノムDNAを、非同位体的に標識し、in-situでハイブリダイズして、細菌
混合物を再構築する。各プローブは、それが得られた細菌と独自にハイブリダイ
ズされる。3つの細菌株は、異なるレポーター群でDNAを標識し、異なるフル
オロフォアで標識したレポーター特異的検出体タンパク質でハイブリダイゼーシ
ョン信号を可視化することにより、同時に弁別し得る。細菌形態を、ハイブリダ
イゼーション信号と一緒に査定することにより、7種類の生物の混合物中の各細
菌を同定し得る。全検定時間は、1.5時間という短時間である。口腔混合性微生
物感染である限局性若年性歯周炎の患者からの歯苔試料は、この疾患に対する推
定微生物病原体であるA. actinomycetemcomitansからのDNAでプローブ化し
た場合、多数のハイブリダイゼーション陽性細菌を明示した。この実施例は、混
合細胞集団中の個々の非交差ハイブリダイズ細菌の同定のための本発明のin-sit
uハイブリッド形成法の有用性を実証する。
In summary, seven anaerobic and any oral bacteria (Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas (Bacteroides) gingivalis, P.
revotella intermedia, Eikenella corrodens, Actinobacillus actinomycetemc
Total genomic DNA from omitans, Capnocytophaga gingivalis and Capnocytophaga ochracea) is non-isotopically labeled and hybridized in-situ to reconstruct the bacterial mixture. Each probe is uniquely hybridized to the bacteria from which it was obtained. The three bacterial strains can be distinguished simultaneously by labeling the DNA with different groups of reporters and visualizing the hybridization signal with reporter-specific detector proteins labeled with different fluorophores. By assessing bacterial morphology together with the hybridization signal, one can identify each bacterium in a mixture of seven organisms. The total test time is as short as 1.5 hours. A dental plaque sample from a patient with localized juvenile periodontitis, a mixed oral microbial infection, has been reported to be A. a putative microbial pathogen for this disease. When probed with DNA from actinomycetemcomitans, a number of hybridization positive bacteria were revealed. This example demonstrates the in-sit of the present invention for the identification of individual non-cross-hybridizing bacteria in a mixed cell population.
Demonstrate the usefulness of the u-hybridization method.

【0173】 前記で分析された7種類の細菌種は、炎症性歯周病に関連してしばしば見出さ
れる任意のまたは必須の嫌気性細菌である。これらの微生物の役割は、種を同定
するための迅速且つ信頼できる方法がないために、明らかでない。口腔微生物検
体の直接分析は、培養方法により課される偏りを阻止し、そして歯周病の病因に
おけるこれらの細菌の役割をさらに良好に理解させ得る。限局性若年性歯周炎患
者からの検体中のA. actinomycetemcomitansの検出に関するデータは、前記のi
n-situハイブリッド形成法がこのような研究を促すことを示している。それはさ
らに、広範な微生物、特に周知の緩徐増殖性細菌、例えば嫌気性細菌またはマイ
コバクテリウム属細菌の同定のための伝統的培養法を補足する。例えば、初期培
養プレートから採取したスワブをスライド上に線条化し、問題の疑わしい病原体
に関して、プローブを用いてin-situハイブリッド形成法により検定し得る。
The seven bacterial species analyzed above are any or essential anaerobic bacteria often found in connection with inflammatory periodontal disease. The role of these microorganisms is not clear because there is no quick and reliable way to identify the species. Direct analysis of oral microbial specimens counteracts the bias imposed by culture methods and may allow a better understanding of the role of these bacteria in the pathogenesis of periodontal disease. A. Samples from patients with localized juvenile periodontitis The data relating to the detection of actinomycetemcomitans
It has been shown that n-situ hybridization methods facilitate such studies. It further complements traditional culture methods for the identification of a wide range of microorganisms, especially well-known slow growing bacteria such as anaerobic or Mycobacterium bacteria. For example, swabs taken from an initial culture plate can be linearized on slides and assayed for suspected pathogens by in-situ hybridization using a probe.

【0174】 本発明は、組合せ蛍光映像化を用いることにより、利用可能なフルオロフォア
の数を増大することなく、同時検出可能細菌の数をさらに増大させ得る(Nederl
of, P.M. et al., Cytometry 11:126-131(1990))。2つ(またはそれ以上)
の異なるレポーター分子で単一プローブを標識することにより、結果的に生じる
ハイブリダイズ化プローブは、1つより多くの蛍光検出体により検出され、信号
は1つより多い別々の蛍光像で現れる。これらの別々の擬似彩色像を合成映像に
併合すると(図4のパネルE、FおよびGのように)、2つの像の同一部位に現
れる蛍光信号は「混成され」、そして元のものと識別可能である新規の擬似色を
生じる。この方式では、3つのフルオロフォアを組合せて用いて、各々異なる色
として現れる7つのプローブを同時に可視化した(Ried, T. et al., Proc Natl
Acad Sci(USA)89:1388-139219920)。この組合せ蛍光映像化戦略を細菌同定
に適用することにより、前記で分析した7種類の細菌の各々に関して異なる擬似
色を得ることができる。
The present invention can further increase the number of co-detectable bacteria by using combinatorial fluorescence imaging without increasing the number of available fluorophores (Nederl
of, PM et al., Cytometry 11: 126-131 (1990)). Two (or more)
By labeling a single probe with a different reporter molecule, the resulting hybridized probe is detected by more than one fluorescent detector and the signal appears in more than one separate fluorescent image. When these separate pseudo-color images are merged into a composite image (as in panels E, F and G of FIG. 4), the fluorescent signals appearing at the same site of the two images are "mixed" and distinguished from the original. Produces new pseudo colors that are possible. In this format, three fluorophores were used in combination to simultaneously visualize seven probes, each appearing as a different color (Ried, T. et al., Proc Natl.
Acad Sci (USA) 89: 1388-139219920). By applying this combined fluorescence imaging strategy to bacterial identification, different pseudocolors can be obtained for each of the seven bacteria analyzed above.

【0175】 前記の実施例は、マルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成法(M
−FISH)およびデジタル映像化顕微鏡を用いて多細菌種(例えば、歯周微生
物フロラに見出されるもの)を弁別することの実行可能性を実証する。ハイブリ
ダイゼーション信号特異性および細菌形態の両方をモニタリングすることにより
、7種類の異なる細菌が、3つの異なるフルオロフォアを用いて混合集団中で容
易に且つ同時に識別される。このような方法は、他の臨床試料(例えば、微生物
フロラの複雑な混合物を含有するもの(例えば、糞、唾液、咽喉スワブ、痰、膣
分泌物等)、ならびに一般的に(例えば脊髄液(髄膜炎)、血液(敗血症)等)
または非臨床試料(食品、貯水池、エコシステム等)であるもの)中に存在し得
る細菌(ならびにウイルス、および/または下等真核生物)の検出に容易に適用
可能である。さらに、組合せ方式に用いられるスペクトル的分解可能蛍光団の数
を広げることにより、混合集団中で分析され得る異なる種類の細菌、ウイルスお
よび/または下等真核生物の数を顕著に増大し得る。
The above example describes a multiparametric fluorescence in-situ hybridization (M
-FISH) and digital imaging microscope to demonstrate the feasibility of discriminating multi-bacterial species (eg, those found in periodontal microbial flora). By monitoring both hybridization signal specificity and bacterial morphology, seven different bacteria are easily and simultaneously identified in a mixed population using three different fluorophores. Such methods include other clinical samples (eg, those containing complex mixtures of microbial flora (eg, feces, saliva, throat swabs, sputum, vaginal secretions, etc.), as well as generally (eg, spinal fluid (eg, Meningitis), blood (sepsis, etc.)
Or it is easily applicable to the detection of bacteria (and viruses and / or lower eukaryotes) that may be present in non-clinical samples (food, reservoirs, ecosystems, etc.). Further, by increasing the number of spectrally resolvable fluorophores used in a combinatorial format, the number of different types of bacteria, viruses and / or lower eukaryotes that can be analyzed in a mixed population can be significantly increased.

【0176】 B.交差ハイブリダイズ微生物種の分析 前記と同様に、分別的標識化全ゲノムDNAプローブを用いると、本発明のin
-situハイブリッド形成およびデジタル映像化蛍光顕微鏡法は、実験室由来混合
試料中の7種類の微生物を同時に識別し得る。この技法は、単一細胞検出感度、
ならびにハイブリダイゼーション信号特異性を微生物形態と相関させる能力の両
方を提供する。相対的多量の複雑な混合物中の特定の生物、または微生物は容易
に査定され、そして単一ハイブリダイゼーション陽性細菌は104の過剰量の他の
細菌中で検出され得る。さらに、検定は、1.5時間未満で完了し得る。しかしな
がら、前記の試験で用いられた7種類の細菌からのゲノムDNAのうち、交差ハ
イブリダイゼーションを示したものはなかった。
B. Analysis of Cross-Hybridizing Microorganism Species As described above, using a differentially labeled whole genomic DNA probe
-Situ hybridization and digital imaging fluorescence microscopy can simultaneously identify seven microorganisms in a mixed sample from a laboratory. This technique has single cell detection sensitivity,
As well as the ability to correlate hybridization signal specificity with microbial morphology. The relative amounts of the complex specific organism in a mixture or microorganism, can be readily assessed, and a single hybridization-positive bacteria can be detected in other bacteria excess of 10 4. Further, the assay can be completed in less than 1.5 hours. However, none of the genomic DNAs from the seven bacteria used in the above test showed cross-hybridization.

【0177】 関連(即ち、交差ハイブリダイズする)微生物フロラを識別する本発明の能力
を説明するために、カプノシトファガ属のDF1菌株:C. gingivalis(DR2001
)、C. sputigena(D4)およびC. ochracea(C25)を用いて、試験を実施する。
このような菌株は、交差ハイブリダイゼーションを示す(Rubin, S.J., Eur. J.
Clin. Microbiol. 3:253-257(1984))。菌株は、National Institute of Den
tal Research, Bethesda, MDから入手可能である。前記と同様に、細菌DNAを
単離する。以下のようにして、プローブを作製した:Lichter, P. et al., Hum.
Genet. 80:224-234(1988)に記載されているように、ビオチン−11−dUT
P(BIO)、ジゴキシゲニン−11−dUTP(DIG)またはジニトロフェ
ノール−11−dUTP(DNP)を用いてニックトランスレーションにより、
全ゲノム細菌DNAを標識する。10 mMトリス−HCl/1 mMEDTA/0.1%S
DS、pH8.0で平衡させたセファデックスG−50回転カラムを用いて、非組み
入れ化ヌクレオチドを除去する。標識化DNA(2〜6μg)をエタノール沈降さ
せて、100%脱イオン化ホルムアミド中に再溶解させる。
To illustrate the ability of the present invention to identify related (ie, cross-hybridizing) microbial flora, a DF1 strain of the genus Capnositofaga: C. gingivalis (DR2001)
), C. sputigena (D4) and C. ochracea (C25).
Such strains show cross-hybridization (Rubin, SJ, Eur. J.
Clin. Microbiol. 3: 253-257 (1984)). The strain is from the National Institute of Den
Available from tal Research, Bethesda, MD. Bacterial DNA is isolated as described above. Probes were made as follows: Lichter, P. et al., Hum.
Biotin-11-dUT, as described in Genet. 80: 224-234 (1988).
By nick translation using P (BIO), digoxigenin-11-dUTP (DIG) or dinitrophenol-11-dUTP (DNP)
Label whole genome bacterial DNA. 10 mM Tris-HCl / 1 mM EDTA / 0.1% S
Unincorporated nucleotides are removed using a Sephadex G-50 spin column equilibrated with DS, pH 8.0. The labeled DNA (2-6 μg) is ethanol precipitated and redissolved in 100% deionized formamide.

【0178】 カプノシトファガ属は、口腔咽頭フロラ(Holdeman, L.V. et al.. J. Period
on. Res. 20:475-483(1985))の一般的生息生物である紡錘状、グラム陰性、
カプノフィリックcapnophilic、発酵性、滑空性細菌の一群を包含する(Lecbett
er, E.R. et al., Arch .Microbiol. 122:17-27(1979))。 C. gingivalis、
C. ochraceaおよびC. sputigenaは、小児の歯肉炎( Moore, W.E.C., Infect. I
mmun. 46:1-6(1984))、ならびに若年性糖尿病患者および成人における歯周炎
( Dzink, J.L. et al., J. Clin. Periodont. 12:648-659(1985);Mashimo, P
.A. et al, J. Periodont. 54:420-430(1983); Slots, J. et al., Dent. Res
. 63:414-421(1984))に結びつけられてきた。これら3種類の細菌は、Center
of the Desease Control(Speck, H. et al., Zbl. Bakt. Hyg. A. 266:390-40
2(1987))により定義された「発育不良性発酵体」(DF−1)の3つの群の
うちの第1群の成員である。DF−2群は、C. canimorsusおよびC. cynodeami
と命名された種を含むが、しかしこれらの細菌は、DF−1群のカプノシトファ
ガ属とは表現型および遺伝子型の両方で異なると思われる(Brenner, D.J. et a
l., J. Clin. Microbiol.27:231-235(1989))。DF−3群を構成する微生物
のほとんどが特性化されていないが、しかしながらそれらは、カプノシトファガ
属のDF−1と密接に関係があると考えられる(Gill, V.J. et al., J. Clin.
Microbiol. 29:1589-1592(1991))。DFの3群すべてからの成員は、敗血症
、複合感染および心内膜炎のいくつかの症例に見出される病因物質と同定されて
いる(Arlet, G. et al., Ann. Biol. Clin. 44:373-379(1986); Juhl, G. et
al., J. Infect. Dis. 149:654(1984); Matlow, A. et al., J. Infec. Dis.
152:223-234(1985); Mosher, C.B. et al., J. Clin. Microb. 24:161-162(
1986); Parenti, D.M. et al., J. Infect. Dis. 151:140-147(1985); Ratne
r, H., Clin Microbiol 6:10(1984); Rummens, J.L. et al., J. Clin. Micro
biol. 75:376(1985); von Graevenitz, A., Eur. J. Clin. Microbiol. 3:223
-224(1984))。カプノシトファガ属のDF−1種により引き起こされる口腔お
よび口内感染の範囲の増大は、この属の病原性能力を示し、そして医学的に重要
な感染および歯周病におけるそれぞれの種の臨床的意義の差を反映する( von G
raevenitz, A., Eur. J. Clin. Microbiol. 3:223-224(1984))。口腔源から
の細菌を同定する従来の方法は、先ず口腔微生物環境から単一細菌コロニーを単
離し、第二に単離物を、細胞形態、グラム染色性、炭水化物の発酵および種々の
基室の加水分解に基づいて属および種に割り当てることを必要とする。これらの
手法は、かなりの時間と専門的技術を要し、臨床試料から単一種を同定するのに
2週間以上掛かる。このような慣用的方法は、これらの細菌が徐々に増殖し、培
養条件に関して難しく、したがって他の口腔フロラが過剰増殖するために、しば
しば、口腔試料からカプノシトファガ属を単離できない( Mashimo, P.A. et al
, J. Periodont. 54:420-430(1983); Rummens, J.L. et al., J. Clin. Micr
obiol. 75:376(1985))。さらに、このような方法は、表現型類似性のために
、C. ochraceaとC. sputigenaを非両意的に区別できない( Gill, V.J. et al.,
J. Clin. Microbiol. 29:1589-1592(1991))。
Capnositofaga is an oropharyngeal flora (Holdeman, LV et al. J. Period)
on. Res. 20: 475-483 (1985)), a spindle-shaped, gram-negative,
Includes a group of capnophilic, fermentative, gliding bacteria (Lecbett
er, ER et al., Arch. Microbiol. 122: 17-27 (1979)). C. gingivalis,
C. ochracea and C. sputigena have been reported for gingivitis in children (Moore, WEC, Infect. I
46: 1-6 (1984)) and periodontitis in juvenile diabetic patients and adults (Dzink, JL et al., J. Clin. Periodont. 12: 648-659 (1985); Mashimo, P.
.A. Et al, J. Periodont. 54: 420-430 (1983); Slots, J. et al., Dent. Res.
63: 414-421 (1984)). These three types of bacteria are
of the Desease Control (Speck, H. et al., Zbl. Bakt. Hyg. A. 266: 390-40
2 (1987)) as a member of the first of three groups of "fertile fermenters" (DF-1). DF-2 group comprises C. canimorsus and C. cynodeami
However, these bacteria appear to differ in both phenotype and genotype from the DF-1 family, Capnositofaga (Brenner, DJ et a).
l., J. Clin. Microbiol. 27: 231-235 (1989)). Most of the microorganisms that make up the DF-3 group have not been characterized, but they are believed to be closely related to DF-1 of the genus Capnositofaga (Gill, VJ et al., J. Clin.
Microbiol. 29: 1589-1592 (1991)). Members from all three groups of DF have been identified as etiologic agents found in several cases of sepsis, complex infections and endocarditis (Arlet, G. et al., Ann. Biol. Clin. 44 : 373-379 (1986); Juhl, G. et.
al., J. Infect. Dis. 149: 654 (1984); Matlow, A. et al., J. Infec. Dis.
152: 223-234 (1985); Mosher, CB et al., J. Clin. Microb. 24: 161-162 (
1986); Parenti, DM et al., J. Infect. Dis. 151: 140-147 (1985); Ratne
r, H., Clin Microbiol 6:10 (1984); Rummens, JL et al., J. Clin. Micro
biol. 75: 376 (1985); von Graevenitz, A., Eur. J. Clin. Microbiol. 3: 223.
-224 (1984)). The increased range of oral and oral infections caused by the DF-1 species of the genus Capnositofaga indicates the pathogenic potential of this genus, and differences in the clinical significance of each species in medically important infections and periodontal disease (Von G
raevenitz, A., Eur. J. Clin. Microbiol. 3: 223-224 (1984)). Conventional methods of identifying bacteria from oral sources include first isolating a single bacterial colony from the oral microbial environment and secondly isolating the isolate with cell morphology, gram stain, carbohydrate fermentation and various Requires assignment to genera and species based on hydrolysis. These procedures require considerable time and expertise and take more than two weeks to identify a single species from a clinical sample. Such conventional methods often fail to isolate Capnositofaga from oral samples due to the gradual growth of these bacteria and difficulties with respect to culture conditions, and thus the overgrowth of other oral flora (Mashimo, PA et al. al
, J. Periodont. 54: 420-430 (1983); Rummens, JL et al., J. Clin. Micr.
obiol. 75: 376 (1985)). Furthermore, such methods cannot non-ambiguously distinguish C. ochracea and C. sputigena due to phenotypic similarity (Gill, VJ et al.,
J. Clin. Microbiol. 29: 1589-1592 (1991)).

【0179】 酵素検定(Heltsberg, O. et al., Eur. J. Clin. Microbiol. 3:236-240(19
84); Kristinnsen, J.E. et al.,Eur. J. Clin. Microbiol. 3:236-240(1984
))、特異的免疫学的または分子プローブ(Murray, P.A. et al., Oral Microb
iol. Immunol. 6:34-40(1991); Smith, G.L.F. et al., Oral Microbiol. Imm
unol. 4:41-46(1989))を用いる微生物同定の最近の方法は、臨床的口腔試料
中の細菌の同定に関する成功例をいくつか挙げている。酵素的技法を除いて、こ
れらの方法は、カプノシトファガ属の同定には適用されていない。酵素検定は、
依然として細菌の純粋コロニーの単離を必要とするが、一方、免疫学的および分
子的方法は、口腔試料で直接実施し、それにより栄養条件の難しい微生物の純粋
コロニーの単離の難しさを克服する。一般に、分子的方法は、臨床試料中の特定
の微生物の単離のための、ドット−ブロットハイブリダイゼーションとしてフォ
ーマットされるDNAプローブの使用によっている(Parenti, D.M. eta al., J
. Infect. Dis. 151:140-147(1985))。本方法の主な欠点は、このような検定
のためには103〜106当該微生物からのDNAが必要とされ、したがって混合集団
中の少量の細菌は検出されないと思われる。さらに、密接に関連した種では一般
的である交差ハイブリダイゼーションは、種レベルへの同定を妨げ得る。
Enzyme assays (Heltsberg, O. et al., Eur. J. Clin. Microbiol. 3: 236-240 (19
84); Kristinnsen, JE et al., Eur. J. Clin. Microbiol. 3: 236-240 (1984
)), Specific immunological or molecular probes (Murray, PA et al., Oral Microb
iol. Immunol. 6: 34-40 (1991); Smith, GLF et al., Oral Microbiol. Imm
unol. 4: 41-46 (1989)) have provided some successful examples of identifying bacteria in clinical oral samples. Except for enzymatic techniques, these methods have not been applied to the identification of the genus Capnositofaga. Enzyme assay
Still requires isolation of pure bacterial colonies, while immunological and molecular methods are performed directly on oral samples, thereby overcoming the difficulty of isolating pure colonies of difficult-to-vegetative microorganisms I do. In general, molecular methods rely on the use of DNA probes formatted as dot-blot hybridizations for the isolation of specific microorganisms in clinical samples (Parenti, DM et al., J.
Infect. Dis. 151: 140-147 (1985)). The major drawback of the method is that such assays require 10 3 to 10 6 DNA from the microorganism in question, and therefore do not appear to detect small amounts of bacteria in the mixed population. In addition, cross-hybridization, which is common in closely related species, can prevent identification at the species level.

【0180】 C. gingivalis、C. OchraceaおよびC. sputigenaDNAが、再会合動態を基礎
にして、22%までの配列相同性を示す、ということは前に報告されている(Will
iams, B.L. et al., Arch. Microbiol. 122:35-39(1979))。従来のin-situハ
イブリダイゼーション法を用いた場合、このような広範な相同は、カプノシトフ
ァガ属の種分けのための全ゲノムDNAプローブの使用を妨げ、種特異的サブゲ
ノムクローンの産生および特性化を必要とすると思われる。しかしながら、本発
明のコンピューター処理デジタル映像化カメラシステムの属性の1つは、定量的
蛍光像の形態でハイブリダイゼーションデータを収集し、このような像データを
適切なコンピューターソフトウェアで処理する能力である。
It has been previously reported that C. gingivalis, C. Ochracea and C. sputigena DNA show up to 22% sequence homology, based on reassociation kinetics (Will
iams, BL et al., Arch. Microbiol. 122: 35-39 (1979)). When using conventional in-situ hybridization techniques, such extensive homology precludes the use of whole genomic DNA probes for capnositofaga speciation and reduces the production and characterization of species-specific subgenomic clones. It seems necessary. However, one of the attributes of the computerized digital imaging camera system of the present invention is the ability to collect hybridization data in the form of a quantitative fluorescent image and process such image data with appropriate computer software.

【0181】 細菌(「細菌A」)Aからのハイブリダイゼーション信号の強度(即ち、蛍光
光子出力)は、その細菌から得られるゲノムDNAに関して最大である。細菌A
に関するゲノムDNAのDNAプローブ(ゲノムDNAプローブA)と共通して
いくつかのDNA配列を共有する関連菌株は低強度ハイブリダイゼーション信号
を生じ、これは配列相同性の程度を直接反映する。細菌Aとほとんどまたは全く
配列相同性を共有しない無関係細菌は、最終的に蛍光信号を全く生じない。染色
間のDNA配列相同性の相対的程度が確定されれば、交差ハイブリダイゼーショ
ンノイズを電子的に抑制し(好ましくは、適切なコンピューターソフトウェアお
よび映像閾値化技術により)、したがって、直接的に細菌同定に導き得る。
The intensity (ie, fluorescence photon output) of the hybridization signal from the bacterium (“Bacteria A”) A is greatest for genomic DNA obtained from that bacterium. Bacteria A
Related strains that share some DNA sequences in common with the DNA probe of the genomic DNA (Genomic DNA Probe A) produce low intensity hybridization signals, which directly reflects the degree of sequence homology. Unrelated bacteria that share little or no sequence homology with Bacteria A end up producing no fluorescent signal. Once the relative degree of DNA sequence homology between the stains has been determined, the cross-hybridization noise can be suppressed electronically (preferably by appropriate computer software and video thresholding techniques), thus directly identifying the bacteria. Can lead to

【0182】 蛍光像のコンピューター閾値化を用いて、3つのカプノシトファガ種間の交差
ハイブリダイゼーション(即ち、配列相同性)の程度を確定する。この実験では
、各細菌の純粋試料を別々に、3つの種すべてからのビオチニル化DNAプロー
ブとハイブリダイズさせる。例えば、C. ochraceaのみを含有する3つのスライ
ドを調製する。第一のスライドは、BIO標識化C. ochraceaゲノムDNAを用
いてin-situでハイブリダイズし、第二のスライドはBIO標識化C. gingivalis
ゲノムDNAを用いてin-situでハイブリダイズし、第三のスライドはBIO標
識化C. sputigenaゲノムDNAを用いてin-situでハイブリダイズする。次にス
ライドを洗浄し、ハイブリダイゼーション陽性細菌をFITC−アビジンを用い
て同定する。
Computer fluorescence thresholding is used to determine the degree of cross-hybridization (ie, sequence homology) between the three capnocytofaga species. In this experiment, a pure sample of each bacterium is separately hybridized with biotinylated DNA probes from all three species. For example, three slides containing only C. ochracea are prepared. The first slide was hybridized in-situ with BIO-labeled C. ochracea genomic DNA, and the second slide was BIO-labeled C. gingivalis.
Hybridize in-situ with genomic DNA and the third slide hybridizes in-situ with BIO-labeled C. sputigena genomic DNA. The slides are then washed and hybridization positive bacteria are identified using FITC-avidin.

【0183】 C. ochraceaとC. gingivalisは互いに交差ハイブリダイズしなかったが、しか
しながらC. sputigenaはC. gingivalisおよびC. ochraceaの両方と交差ハイブリ
ダイズした。蛍光ハイブリダイゼーション信号の強度のコンピューター分析は、
C. sputigenaがC. ochraceaと有意の配列相同(〜22%)を有したが、C. gingiv
alisとではずっと低い(〜5%)ことを示す。
C. ochracea and C. gingivalis did not cross-hybridize with each other, however, C. sputigena cross-hybridized with both C. gingivalis and C. ochracea. Computer analysis of the intensity of the fluorescent hybridization signal
C. sputigena had significant sequence homology (と 22%) to C. ochracea, while C. gingiva
alis shows much lower (~ 5%).

【0184】 映像閾値化が細菌の種分けにどのように用い得るかを実証するために、C. spu
tigenaとC. orchraceaの混合物を載せたスライドを、C. sputigenaからのBio
−標識化ゲノムDNAとハイブリダイズさせる。in-situハイブリダイゼーショ
ン用のこのようなスライドを調製するために、培養細菌の小アリコート(1〜2 m
l)をHBI微小遠心分離器中で1,200 xgで遠心分離する。細胞ペレットをリン
酸塩緩衝化生理食塩水(PBS)中に懸濁して、1μl当たり約103細菌に調整す
る。純粋培養および合成混合物の両方のアリコートを、市販( Fisher Scientif
ic, Pittsburgh, PA、カタログ番号#12-550-15)の陽性(+)荷電スライド上に
直接スポットを付けて、風乾させる。次に、全スライドをカルノワB固定液(エ
タノール:クロロホルム:酢酸、6:3:1)で5分間固定する。
To demonstrate how video thresholding can be used for bacterial speciesing, C. spu
Slides containing a mixture of tigena and C. orchracea were placed on a Bio Bio from C. sputigena.
-Hybridize with labeled genomic DNA. To prepare such slides for in-situ hybridization, a small aliquot (1-2 m
l) is centrifuged at 1200 xg in an HBI microcentrifuge. The cell pellet is suspended in phosphate buffered saline (PBS) and adjusted to approximately 10 3 bacteria / μl. Aliquots of both pure cultures and synthetic mixtures are commercially available (Fisher Scientif
Spot directly on positive (+) charged slides of ic, Pittsburgh, PA, catalog number # 12-550-15) and air dry. Next, all slides are fixed with Carnowa B fixing solution (ethanol: chloroform: acetic acid, 6: 3: 1) for 5 minutes.

【0185】 50%(vol/vol)脱イオン化ホルムアルデヒド/2 xSSC(0.3 M塩化ナトリ
ウム/0.03 Mクエン酸ナトリウム、pH7.0)/5%硫酸デキストラン中に50 ng
の標識化プローブおよびDNアーゼ処理サケ精子DNA(15μg)を含有する15
μlのハイブリダイゼーション溶液を用いて、ハイブリダイゼーションを成し遂
げる。溶液を試料に適用し、カバーガラスを被せて、ラバーセメントで密封する
。細菌DNAおよび標識化DNAプローブの両方を、80℃で5〜8分間、オーブン
中で加熱して、変性させる。これらの工程は、プローブ許容可能性のために細菌
を透過性にするのに十分である。
50 ng in 50% (vol / vol) deionized formaldehyde / 2 × SSC (0.3 M sodium chloride / 0.03 M sodium citrate, pH 7.0) / 5% dextran sulfate
Containing labeled probe and DNAse-treated salmon sperm DNA (15 μg)
Hybridization is achieved using μl of hybridization solution. The solution is applied to the sample, covered with a coverslip and sealed with rubber cement. Both the bacterial DNA and the labeled DNA probe are denatured by heating in an oven at 80 ° C. for 5-8 minutes. These steps are sufficient to make the bacteria permeable for probe acceptability.

【0186】 湿室中で37℃で2.5分間、スライドをインキュベートすることにより、DNA
を再会合させる。ハイブリダイゼーション後の洗浄、ブロッキングおよび検出を
、Lichter, P.等(Hum. Genet. 80:224-234(1988))が記載した通りに実施す
る。要するに、スライドを50%ホルムアミド/2 xSSC中で42℃で5分間、3
回洗浄後、0.1 x SSC中で60℃で5分間、3回洗浄する。次にスライドを3%
ウシ血清アルブミン/4xSSC(ブロック溶液)の溶液中で37℃で30分間インキ
ュベートする。
By incubating the slides in a humid chamber at 37 ° C. for 2.5 minutes, the DNA
Reassociate. Washing, blocking and detection after hybridization are performed as described by Lichter, P. et al. (Hum. Genet. 80: 224-234 (1988)). Briefly, slides were placed in 50% formamide / 2 × SSC at 42 ° C. for 5 minutes,
After washing twice, the plate is washed three times in 0.1 × SSC at 60 ° C. for 5 minutes. Then slide 3%
Incubate at 37 ° C. for 30 minutes in a solution of bovine serum albumin / 4 × SSC (blocking solution).

【0187】 ビオチニル化プローブを、フルオレセインイソチオシアネート−(FITC)
−アビジンDCS(Vector Laboratories, Burlingame, CA, 5μg/ml)、カスケ
ードブルー−アビジン(Molecular Probe Inc., Eugene, OR, 10μg/ml)または
ローダミン−アビジン(Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, 10μg/ml)
を用いて検出した。 FITCまたはローダミン複合ヒツジ抗−ジゴキシゲニン
Fab断片(Boehring Mannheim, 2μg/ml)を用いて、ジゴキシゲニン標識化プ
ローブを検出した。ラット抗−DNP抗体(Novagen, Madison, WI, 1:500稀釈
)とともに、次にヤギ抗−ラットFITC−複合抗体(Sigma, St. Louis, MO,
1μg/ml)とともにインキュベートすることにより、ジニトロフェノール標識化
プローブを検出した。いくつかの実験では、細菌DNAを、4,6−ジアミジノ
−2−フェニルインドール(DAPI)を200 ng/mlの濃度で用いて対比染色し
た。検出のために、フルオロクロム複合抗体またはアビジンを4 xSSC/1%
BSAおよび0.1%トゥイーン20(200μl/スライド)の溶液中に稀釈して、暗所
で、37℃で30分間、試料とともにインキュベートする。次にスライドを4 xSS
C/0.1%トゥイーン20中で42℃で3回洗浄した後、観察する。
The biotinylated probe was fluorescein isothiocyanate- (FITC)
-Avidin DCS (Vector Laboratories, Burlingame, CA, 5 g / ml), Cascade Blue-avidin (Molecular Probe Inc., Eugene, OR, 10 g / ml) or Rhodamine-avidin (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN, 10 g / ml).
Detected using Digoxigenin-labeled probes were detected using FITC or rhodamine conjugated sheep anti-digoxigenin Fab fragment (Boehring Mannheim, 2 μg / ml). Along with rat anti-DNP antibody (Novagen, Madison, WI, 1: 500 dilution), then goat anti-rat FITC-conjugated antibody (Sigma, St. Louis, MO,
Incubation with 1 μg / ml) detected the dinitrophenol-labeled probe. In some experiments, bacterial DNA was counterstained with 4,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) at a concentration of 200 ng / ml. For detection, fluorochrome-conjugated antibody or avidin was added to 4 x SSC / 1%
Dilute in a solution of BSA and 0.1% Tween 20 (200 μl / slide) and incubate with the sample for 30 minutes at 37 ° C. in the dark. Then slide 4 x SS
After washing three times at 42 ° C. in C / 0.1% Tween 20, observe.

【0188】 63x NA 1.25 Plan Neofluar油浸対物レンズおよび50W高圧水銀アーク灯を装備
したZeiss Axioskop-20広視野顕微鏡を用いて、エピ蛍光顕微鏡観察によりハイ
ブリダイゼーションを可視化する。冷却荷電結合デバイス(CCD)カメラ(Ph
otometrics CH220; 512x512ピクセルアレイ)上にZeiss SFL-10光接眼レンズを
用いて、像を投射させる。蛇腹を用いて顕微鏡−カメラ距離を変えることにより
、有効倍率を設定する。DAPI、FITCおよびローダミンフィルター組(製
造C. Zeiss, Inc., Germany)を用いて継続的に8ビットグレースケール像を記
録して、像オフセットを最小限にする。前記と同様にして、カメラ制御、グレー
スケール像獲得および像前処理を実施する。
Hybridization is visualized by epifluorescence microscopy using a Zeiss Axioskop-20 wide-field microscope equipped with a 63x NA 1.25 Plan Neofluar oil immersion objective and a 50 W high pressure mercury arc lamp. Cooling charge coupled device (CCD) camera (Ph
An image is projected onto the otometrics CH220 (512x512 pixel array) using a Zeiss SFL-10 optical eyepiece. The effective magnification is set by changing the microscope-camera distance using a bellows. Continuously record 8-bit grayscale images using DAPI, FITC and Rhodamine filter set (manufactured by C. Zeiss, Inc., Germany) to minimize image offset. In the same manner as described above, camera control, grayscale image acquisition, and image preprocessing are performed.

【0189】 細菌はすべて、この実験ではハイブリダイゼーション陽性であることが判明し
たが、しかし他のものより強く蛍光を発するように思われものもある。蛍光像を
閾値化( Gene Join Max Pixソフトウェア(Yale University)使用)して、最
大蛍光強度の25%未満を示す像の構成成分を除去後、元の細菌の亜組だけがハイ
ブリダイゼーション陽性を示す。これらの細菌はすべて、それらだけががプロー
ブとの100%相同を示すために、C. sputigenaである。この一般的戦略を用いて
、多重関連微生物を種分けし得るが、但し、それらの配列関連性のレベルは、適
切な閾値化パラメーターを適用し得ることが分かっている。40%までの配列相同
性を示す細菌は、この技法を用いてゲノムDNAプローブで識別し得る。
All the bacteria were found to be hybridization positive in this experiment, but some appear to fluoresce more strongly than others. After thresholding the fluorescent image (using Gene Join Max Pix software (Yale University)) to remove image components that show less than 25% of the maximum fluorescent intensity, only the original bacterial subset shows positive hybridization . All of these bacteria are C. sputigena because they only show 100% homology with the probe. Using this general strategy, it has been found that multiple related organisms can be sieved, provided that their level of sequence relatedness can apply appropriate thresholding parameters. Bacteria showing up to 40% sequence homology can be identified with genomic DNA probes using this technique.

【0190】 第二の方法では、Gene Join Max Pixソフトウェアを用いて、ゲノムDNAプ
ローブにより細菌種分けを達成し得る。この実施態様は、別個の蛍光像(例えば
、フルオレセインおよびローダミン)を併合して合成像を形成する場合、各ピク
セル位置で最大蛍光強度(即ち、光子出力)を有する光源像が併合像中で色優性
を示す、という事実を利用する。この属性は、単一または混合細菌集団を同時的
にプローブするための多重弁別的標識化ゲノムDNAプローブの使用を可能にす
る。混合物中の各細菌は100%相同であるゲノムプローブにより最大蛍光信号を
示すため、像併合工程は有効種分けをもたらす。
In the second method, bacterial typing can be achieved with genomic DNA probes using Gene Join Max Pix software. This embodiment shows that when the separate fluorescent images (eg, fluorescein and rhodamine) are merged to form a composite image, the light source image having the maximum fluorescence intensity (ie, photon output) at each pixel location is color-coded in the merged image. Use the fact that you show dominance. This attribute allows the use of multiple differentially labeled genomic DNA probes to probe single or mixed bacterial populations simultaneously. Since each bacterium in the mixture shows a maximum fluorescence signal with a genomic probe that is 100% homologous, the image merging step results in effective sorting.

【0191】 これは、以下の実験により実証される。各々異なるレポーターで標識した1:1:
1の3種類すべてのゲノムDNAプローブを用いて、3種類のカプノシトファガ
属菌株の混合物をハイブリダイズする。FITCによる検出のためにC. ochrace
aDNAをDNP−11dUTPで標識し(黄緑)、カスケードブルーによる検
出のためにC. gingivalisDNAをビオチン−11−dUTPで標識し(青)、
そしてローダミンによる検出のためにC. sputigenaDNAをDIG−11−dU
TPで標識した(赤)。カスケードブルーにより生じた像は、試料中に存在する
何れかの細菌、おそらくはC. gingivalis細胞に関して強い信号を示し、他の細
菌に関しては弱い信号を示す。C. ochraceaプローブにより生成されるFITC
蛍光像およびC. sputigenaプローブにより生成されるローダミン蛍光像もいずれ
かの細菌に関してはともに強い信号を示し、他のものに関しては弱い信号を示す
が、これは種間ハイブリダイゼーションを反映している。しかしながら、各細菌
は、3つの像のあるものに置いては強い信号を、そして他の像では弱い(または
存在しない)信号を示す(種間ハイブリダイゼーションを反映)。したがって、
閾値化の使用(即ち、どの細菌に関してどのプローブがより優勢な信号を生じた
かを確定するために生成した信号を用いる)により、本方法は各細菌の種の確定
を可能にする。
This is demonstrated by the following experiment. 1: 1 each labeled with a different reporter:
Using all three genomic DNA probes, a mixture of three capnocytofaga strains is hybridized. C. ochrace for detection by FITC
aDNA labeled with DNP-11dUTP (yellow-green), C. gingivalis DNA labeled with biotin-11-dUTP (blue) for detection by cascade blue,
Then, C. sputigena DNA was converted to DIG-11-dU for detection with rhodamine.
Labeled with TP (red). The image generated by Cascade Blue shows a strong signal for any bacteria present in the sample, probably C. gingivalis cells, and a weak signal for other bacteria. FITC generated by C. ochracea probe
The fluorescent image and the rhodamine fluorescent image generated by the C. sputigena probe both show strong signals for any bacteria and weak signals for others, reflecting interspecies hybridization. However, each bacterium shows a strong signal in some of the three images and a weak (or absent) signal in others (reflecting interspecies hybridization). Therefore,
By using thresholding (ie, using the generated signal to determine which probe produced a more dominant signal for which bacteria), the method allows for the determination of each bacterial species.

【0192】 したがって、しばしば困難で且つ時間の掛かる、細菌の弁別および/または種
分けのための生化学的生成物を培養および検定する伝統的方法に対照するものと
して、本発明のin-situハイブリッド形成法は、交差ハイブリダイズ微生物、例
えば口中カプノシトファガ属の種分けのための迅速且つ簡単な方法を提供する。
この方法の基礎は、異なる属および種内のすべての微生物がそれらのゲノム内に
独自のDNA配列を有する、という知見によっている。密接に関連した生物は、
いくつかのDNA配列を共通して有し、そしてこのような交差ハイブリダイズ配
列の量は、in-situハイブリダイゼーションにより弁別されるそれらの能力に直
接影響する。
Thus, in contrast to the often difficult and time-consuming traditional methods of culturing and assaying biochemical products for bacterial differentiation and / or seeding, the in-situ hybrids of the present invention The formation method provides a rapid and simple method for the seeding of cross-hybridizing microorganisms, such as the genus Capnositophaga in the mouth.
The basis of this method relies on the finding that all microorganisms in different genera and species have unique DNA sequences in their genome. Closely related organisms are:
Having several DNA sequences in common, and the amount of such cross-hybridizing sequences directly affects their ability to discriminate by in-situ hybridization.

【0193】 この分析において、細菌とゲノムDNAプローブとのハイブリダイゼーション
の量を反映する、各検出体(例えばローダミン、FITCまたはカスケードブル
ー)を用いたin-situハイブリッド形成法から得られる蛍光像を、コンピュータ
ーでデジタル化する。ある細菌が他のいかなる細菌に関しても交差ハイブリダイ
ズ配列を有さない場合には、それはその相同DNAとだけハイブリダイズし、そ
れにより単一検出体のみにより検出され、そしてその存在はその検出体に対応す
る像のみに見出される。しかしながら、ある細菌が他の細菌の1つとの交差ハイ
ブリダイズ配列を有する場合には、それは各細菌からのDNAプローブにより検
出され、そしてその存在は各プローブ(検出体)に対応する像で観察される。し
かしながら、各像中に生成される信号の強度は、細菌のDNAプローブとのハイ
ブリダイゼーションの量に直接比例する。各検出体からの対応する像を擬似彩色
し、重ね合わせて(併合して)、合成像を作製する。モニター上の任意の所定の
ピクセルは単一色であるに過ぎないため、各ピクセルで最も強い信号だけが示さ
れ、対応する擬似色として表示される。
In this analysis, the fluorescence image obtained from the in-situ hybridization using each detector (eg, rhodamine, FITC or cascade blue), reflecting the amount of hybridization between the bacteria and the genomic DNA probe, Digitize on a computer. If a bacterium does not have a cross-hybridizing sequence with any other bacterium, it will only hybridize to its homologous DNA, thereby being detected by only a single detector, and its presence to the detector. Only found in the corresponding image. However, if one bacterium has a cross-hybridizing sequence with one of the other bacteria, it is detected by a DNA probe from each bacterium, and its presence is observed in the image corresponding to each probe (detector). You. However, the intensity of the signal generated in each image is directly proportional to the amount of hybridization with the bacterial DNA probe. The corresponding images from each detector are pseudo-colored and superimposed (merged) to create a composite image. Since any given pixel on the monitor is only a single color, only the strongest signal at each pixel is shown and displayed as the corresponding false color.

【0194】 前記の実験のカプノシトファガ属のうちの2つ(C. gingivalisとC. ochracea
)は交差ハイブリダイゼーションを示さないが、一方、三番目の種(C. sputige
na)は前記の生物の両方と交差ハイブリダイズする。in-situハイブリダイゼー
ション後のハイブリダイゼーション信号の強度のコンピューター分析により概算
した場合の交差ハイブリダイゼーションの量は、文献に見出される値と良好に一
致する(C. sputigenaおよびC. ochraceaに関しては22〜23%そしてC. sputigen
aおよびC. gingivalisに関しては9〜11%(Heltberg, O. et al., Eur. J. Clin
. Microbiol. 3:236-240(1984)))。C. sputigenaとC. ochraceaの22〜23%
交差ハイブリダイゼーションは、いくつかのC. sputigena内の合成像で明らかで
あるが、しかしC. ochracea細胞では明らかでない。これは、交差ハイブリダイ
ズ配列がそれらのゲノム内での整列のされ方の差を反映し得る。
Two of the genus Capnositofaga in the above experiments (C. gingivalis and C. ochracea
) Does not show cross-hybridization, while the third species (C. sputige)
na) cross-hybridizes with both of the above organisms. in-situ hybridization
Of the intensity of the hybridization signal after hybridization by computer analysis
The amount of cross-hybridization in this case matches well with the values found in the literature.
(22-23% for C. sputigena and C. ochracea and C. sputigena
9-11% for a and C. gingivalis (Heltberg, O. et al., Eur. J. Clin
Microbiol. 3: 236-240 (1984)). 22-23% of C. sputigena and C. ochracea
Cross-hybridization is evident in synthetic images within some C. sputigena
Yes, but not clear in C. ochracea cells. This is a cross hybrid
Sequence may reflect differences in how they are aligned within the genome.

【0195】 本実施例はさらに、in-situハイブリッド形成分析のために、DNAプローブ
は全体的に特異的である必要はない、ということを実証する。交差ハイブリダイ
ズ配列は、特異性を示すのに必要なレベルより低く低減されるだけでなければな
らない。特異性に必要な独自の配列のレベルは、おそらくは交差ハイブリダイズ
配列の総数だけでなく、ゲノム内のそれらの整列方法にも影響されると考えられ
るため、各々の当該細菌に関して確認されるのが望ましい。しかしながら、いく
つかの微生物、例えばナイセリア属のNeisseria meningitisおよびN. gonorrhoe
aは、80%より高い配列相同性を示す(Kingsbury, D.T., J. Bacteriol. 94:870
-874(1967))。このような多量の交差ハイブリダイズ配列は、本発明の方法が
取り扱い得る全ゲノムDNAプローブによるin-situハイブリッド形成法を用い
た不明確な分析を生じ得る。
This example further demonstrates that for in-situ hybridization assays, DNA probes need not be entirely specific. Cross-hybridizing sequences must only be reduced below the level required to show specificity. The level of unique sequences required for specificity is likely to be influenced not only by the total number of cross-hybridizing sequences, but also by how they are aligned in the genome, so it should be ascertained for each such bacterium. desirable. However, some microorganisms such as Neisseria meningitis and N. gonorrhoe of the genus Neisseria
a shows greater than 80% sequence homology (Kingsbury, DT, J. Bacteriol. 94: 870
-874 (1967)). Such large amounts of cross-hybridizing sequences can result in ambiguous analysis using in-situ hybridization with whole genomic DNA probes that can be handled by the method of the present invention.

【0196】 したがって、要するに、マルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成
法(M−FISH)およびコンピューターアシストデジタル映像化顕微鏡を用い
て、ゲノムDNAプローブによるC. gingivalis、C. ochraceaおよびC. sputige
naの迅速分別方法が開発されてきた。これらの細菌は22%までの配列相同性を示
すが、しかし交差ハイブリダイゼーション信号は完全に抑制され得る。これら3
つのカプノシトファガ属の種分けは、30〜90分という短時間で達成され得るが、
これは従来の微生物学的方法を用いて要した2〜3週間より顕著に速い。本明細書
中に報告した一般的識別戦略は、配列相同性の程度が不明の広範囲の微生物病原
体に適用可能である。
Thus, in essence, using multiparametric fluorescence in-situ hybridization (M-FISH) and computer-assisted digital imaging microscopy, C. gingivalis, C. ochracea and C. sputige with genomic DNA probes.
A rapid separation method for na has been developed. These bacteria show up to 22% sequence homology, but the cross-hybridization signal can be completely suppressed. These three
Species of one Capnositophaga can be achieved in a short time of 30-90 minutes,
This is significantly faster than the 2-3 weeks required using conventional microbiological methods. The general discrimination strategy reported herein is applicable to a wide range of microbial pathogens of unknown degree of sequence homology.

【0197】 実施例3 M−FISH分析と提携した核酸増幅技法の共働的使用 核酸増幅技法は、小生物学的試料における遺伝子型または転写表現型について
の詳細な問題を究明する能力を大いに増大し、そして生物学における、特に遺伝
学の分野における多数の有意の進歩に勢いを提供してきた。
Example 3 Synergistic Use of Nucleic Acid Amplification Techniques in Cooperation with M-FISH Analysis Nucleic acid amplification techniques greatly enhance the ability to address detailed problems with genotypes or transcript phenotypes in small biological samples And has provided momentum for a number of significant advances in biology, especially in the field of genetics.

【0198】 本発明の一局面は、分析中の試料中に少量または小比率で存在し得る突然変異
、染色体素子、染色体再配列および感染性作因(例えばウイルス、プロウイルス
等)の検出および特性化を促すための核酸増幅の1つ又はそれ以上の方法と提携
した前記のマルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成(M−FISH
)法の使用に関する。例えば、マルチパラメトリック色コード化を意図されたフ
ルオロフォア組合せの使用により、6−蛍光団タグ化アプローチは、それらの独
自のスペクトル特性によって63の異なる種類の信号の同時同定を可能にする。
One aspect of the invention is the detection and characterization of mutations, chromosomal elements, chromosomal rearrangements, and infectious agents (eg, viruses, proviruses, etc.) that may be present in small or small proportions in the sample being analyzed. Multiparametric fluorescent in-situ hybridization (M-FISH) in conjunction with one or more methods of nucleic acid amplification to promote
) Concerning the use of the law. For example, through the use of fluorophore combinations intended for multiparametric color coding, the 6-fluorophore tagging approach allows the simultaneous identification of 63 different types of signals due to their unique spectral properties.

【0199】 前記のように、本発明のM−FISH法は、ヒト核型の染色体のすべてを識別
し、そして同定し得る。しかしながら、特定の遺伝子、対立遺伝子または染色体
素子を増幅し、そして増幅化配列と特異的にハイブリダイズし得る1つ又はそれ
以上の標識化プローブを用いることにより、本発明は、特定の核型が当該遺伝子
、対立遺伝子または染色体素子を含有するか否かの確定を可能にする。実例とし
て、遺伝子疾患(例えば、血友病、嚢胞性繊維症、乳癌またはその他の癌等)に
特徴的な欠失、再配列、挿入またはその他の突然変異に特異的なプローブの使用
は、患者が遺伝子疾患を示すか否かを診断し得る(例えば、嚢胞性繊維症等を診
断する)。同様に、本発明は、患者の染色体が遺伝子疾患に関連した劣性対立遺
伝子を保有するか否かの確定を可能にする。同様に、本発明は、将来的疾病状態
(例えば、アルツハイマー病、心疾患、癌等)に関連した遺伝子病変(例えば、
apoE、p53、rbまたはbrca1/2遺伝子における突然変異)の存在により患者が疾患
に罹りやすくなっているか否かの確定を可能にする。
As described above, the M-FISH method of the present invention can identify and identify all human karyotype chromosomes. However, by using one or more labeled probes capable of amplifying a particular gene, allele or chromosomal element and hybridizing specifically to the amplified sequence, the present invention provides that the particular karyotype is It allows the determination of whether the gene, allele or chromosomal element is contained. Illustratively, the use of probes specific for deletions, rearrangements, insertions, or other mutations characteristic of genetic disorders (eg, hemophilia, cystic fibrosis, breast cancer or other cancers, etc.) Can be diagnosed as indicating a genetic disease (eg, diagnosing cystic fibrosis, etc.). Similarly, the present invention allows for the determination of whether a patient's chromosome carries a recessive allele associated with a genetic disease. Similarly, the present invention relates to genetic lesions associated with future disease states (eg, Alzheimer's disease, heart disease, cancer, etc.) (eg,
The presence of a mutation in the apoE, p53, rb or brca1 / 2 genes) allows the determination of whether a patient is predisposed to the disease.

【0200】 同様に、微生物(例えば、細菌、ウイルスおよび下等真核生物)の研究に適用
されるように、本発明のM−FISH法は、臨床または非臨床試料中に存在する
微生物の種を識別し且つ同定し得る。しかしながら、特定の遺伝子、対立遺伝子
または染色体素子を増幅し、そして増幅化配列と特異的にハイブリダイズし得る
1つ又はそれ以上の標識化プローブを用いることにより、本発明は、特定の微生
物が特定の遺伝子、対立遺伝子または染色体素子を含有するか否かの確定を可能
にする。したがって、例えば抗生物質耐性決定基、細胞抗原、毒素等に特異的な
プローブを用いることにより、M−FISHと核酸増幅との併用は特定の微生物
またはウイルス株が抗生物質に耐性であるか、病原性であるか、または毒素を発
現するか否かの確定を可能にする。したがって、方法のこのような組合せは、い
かなる培養および/または精製の必要性も伴わずに、血清型分類および病原体の
亜種分けを可能にする。
[0200] Similarly, as applied to the study of microorganisms (eg, bacteria, viruses and lower eukaryotes), the M-FISH method of the present invention is directed to the species of microorganisms present in clinical or non-clinical samples. Can be identified and identified. However, by using one or more labeled probes capable of amplifying a particular gene, allele or chromosomal element and specifically hybridizing to the amplified sequence, the present invention provides for the identification of a particular microorganism Of the gene, allele or chromosomal element. Thus, by using probes specific for antibiotic resistance determinants, cell antigens, toxins, etc., the combination of M-FISH and nucleic acid amplification can be used to determine whether a particular microorganism or virus strain is resistant to antibiotics or pathogenic. Sexuality or to express a toxin. Thus, such a combination of methods allows for serotyping and pathogen subtyping without the need for any culturing and / or purification.

【0201】 本発明のM−FISH法は、特に、標本中に存在する微生物の遺伝子型および
表現型特徴の両方を特性化するのに十分なプローブ組および方法に関する。遺伝
子型プローブは、系統発生学的関連種の微生物と特異的にハイブリダイズし得る
ものである。したがって、標本の核酸とのこのようなプローブのハイブリダイゼ
ーションは、予備選定微生物またはその交差ハイブリダイズ(即ち系統発生学的
)関連微生物がこのような標本中に存在するか否かを明示する。表現型プローブ
は、特定の表現型(例えば、抗生物質耐性、毒素産生、抗原提示等)と関連した
遺伝子または遺伝素子と特異的にハイブリダイズし得るものである。
The M-FISH method of the present invention particularly relates to probe sets and methods sufficient to characterize both the genotypic and phenotypic characteristics of microorganisms present in a specimen. Genotypic probes are those that can specifically hybridize to phylogenetically related species of microorganism. Thus, hybridization of such a probe with the nucleic acids of a specimen indicates whether a preselected microorganism or its cross-hybridizing (ie, phylogenetic) related microorganisms are present in such a specimen. A phenotypic probe is one that can specifically hybridize to a gene or genetic element associated with a particular phenotype (eg, antibiotic resistance, toxin production, antigen presentation, etc.).

【0202】 本発明は特に多蛍光団のマルチパラメトリック使用を意図し、そして特に、遺
伝子型または表現型素子の3、7、15、31、63またはそれ以上の組合せの検出お
よび/または特性化を可能にするために2、3、4、5、6またはそれ以上のフ
ルオロフォアが用いられる実施態様に関する。したがって、例えば、5つの蛍光
団を用いた場合、31の遺伝子型/表現型素子がプローブされ得る。例えば、この
ような素子のうちの25は遺伝子型素子であり(したがって25の異なる種の微生物
の同定を可能にする)、一方このような素子のうちの6つは遺伝子型性であり得
る(例えば、25の同定された種のどれが4つの抗生物質のどれに耐性であるか、
または2つの毒素の何れに存在するかの確定を可能にする)。同様に、このよう
な素子のうちの10は遺伝子型素子であり(したがって、微生物の10の異なる種の
同定を可能にする)、一方このような素子のうちの21は遺伝子型性であり得る(
例えば、10の同定された種のどれが9つの抗生物質のどれに耐性であるか、3つの
毒素の何れに存在するか4つの表面抗原の何れに存在するか、そして5つの遺伝
子の何れを果てするかの確定を可能にする)。
The present invention specifically contemplates the multiparametric use of multifluorophores, and in particular, the detection and / or characterization of 3, 7, 15, 31, 63 or more combinations of genotype or phenotypic elements. It relates to embodiments where 2, 3, 4, 5, 6, or more fluorophores are used to enable. Thus, for example, using five fluorophores, 31 genotype / phenotype elements can be probed. For example, 25 of such devices may be genotypic devices (thus allowing identification of 25 different species of microorganisms), while 6 of such devices may be genotypic ( For example, which of the 25 identified species is resistant to which of the four antibiotics,
Or which of the two toxins is present). Similarly, 10 of such elements are genotype elements (thus allowing identification of 10 different species of microorganisms), while 21 of such elements may be genotypic (
For example, which of the 10 identified species is resistant to which of the nine antibiotics, which of the three toxins, which of the four surface antigens, and which of the five genes It is possible to determine whether to end).

【0203】 このような方法を用いて、広範な群の細菌(例えば、大腸菌株およびその他の
腸内細菌(例えばサルモネラ)の菌株、クロストリドリア、ビブリオ、コリネバ
クテリウム、リステリア、バチルス(特に炭疸菌B. anthracis)、ブドウ球菌、
連鎖球菌(特にβ型溶血連鎖球菌および肺炎連鎖球菌S. pneumoniae)、ボレリ
ア、マイコバクテリウム(特にヒト型結核菌M. tuberculosi)、ナイセリア(特
に淋菌N. gonorrhoeae)、トレポネーマ、歯周病に関連した細菌(例えばフゾバ
クテリウム、ポルフィロモナス、エイケネラ、プレボテラ、アクチノバチルスお
よびカプノシトファガ)等)、ウイルス(例えば、パルボウイルス、パポウイル
ス、ヘルペスウイルス、トガウイルス、レトロウイルス(特にHIV)、ラブド
ウイルス、インフルエンザウイルス等)および下等真核生物(真菌(例えば皮膚
糸状菌、ニューモシスティス、トリパノソーマ等)、酵母菌、蠕虫、線虫等)の
いずれかを検出し、特性化し得る。
Using such methods, strains of a wide range of bacteria (eg, strains of E. coli and other enteric bacteria (eg, Salmonella), Clostridria, Vibrio, Corynebacterium, Listeria, Bacillus (especially charcoal) B. anthracis), Staphylococcus,
Associated with streptococci (especially β-hemolytic streptococci and S. pneumoniae S. pneumoniae), Borrelia, mycobacterium (especially M. tuberculosi), Neisseria (especially N. gonorrhoeae), treponema, and periodontal disease Bacteria (eg, Fusobacterium, Porphyromonas, Eikenella, Prevotella, Actinobacillus, and Capnocytophaga), viruses (eg, parvovirus, papovirus, herpes virus, togavirus, retrovirus (especially HIV), rhabdovirus, influenza virus, etc.) ) And lower eukaryotes (eg, fungi (eg, dermatophytes, pneumocystis, trypanosomes, etc.), yeasts, helminths, nematodes, etc.) can be detected and characterized.

【0204】 重要には、核酸増幅法と本発明のマルチパラメトリック蛍光in-situハイブリ
ッド形成法の併用は、細胞の休止または発現状態を調べるために用い得る。した
がって、例えば増殖中の細胞、腫瘍抗原またはホルモンを発現する細胞等により
産生されるRNAに特異的なプローブを用いることにより、本発明の方法は、腫
瘍細胞の存在だけでなく、それらの悪性の程度も確定し得る。このようなmRN
Aプロファイリングは、標準cDNAハイブリダイゼーションアプローチが少量
の遺伝物質の濃度の変化を検出するのに十分に感受性でない環境下でも実行し得
る。
Importantly, a combination of the nucleic acid amplification method and the multiparametric fluorescence in-situ hybridization method of the present invention can be used to examine cell quiescence or expression status. Thus, by using a probe specific for RNA produced by, for example, proliferating cells, cells expressing tumor antigens or hormones, the method of the present invention not only allows the presence of tumor cells, but also their malignancy. The degree can also be determined. Such mRN
A-profiling can also be performed in environments where standard cDNA hybridization approaches are not sensitive enough to detect small changes in the concentration of genetic material.

【0205】 核酸増幅法と本発明のマルチパラメトリック蛍光in-situハイブリッド形成法
の併用は、あらゆる適切な単数または複数の増幅方法(Mullis, K. et al., Col
d Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 51:263-273(1986); Erlich H. et al.,
欧州特許第50,424号;欧州特許第84,976号、欧州特許第258,017号、欧州特許第
237,362号;Mullis, K., 欧州特許第201,184号; Mullis, K., 米国特許第4,683
,202号;Erlich, H.,米国特許第4,582,788号;Saiki, R. et al., 米国特許第4,
683,194号およびHiguchi, R."PCR Technology," Ehrlich, H.(ed.), Stockton
Press, NY, 1989, pp61-68), Strand Displacement Amplification(Walker,
G.T.et al, Proc. Natl. Acad. Sci.(U.S.A.)89:392-396(1992); Walker et
al., 米国特許第5,270,184号; Walker, 米国特許第5,455,166号); Ligase C
hain Reaction(Segev. WO90/01069; Birkenmeyer, WO93/00447)等)を用い得
るが、好ましい増幅方法はローリングサイクル型増幅(RCA)法(Caplan, M.
et al., PCT特許出願公報WO97/19193)(この記載内容は、参照により本明細
書中に含まれる)である。
The combination of the nucleic acid amplification method and the multiparametric fluorescence in-situ hybridization method of the present invention can be performed using any suitable single or multiple amplification methods (Mullis, K. et al., Col.
d Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 51: 263-273 (1986); Erlich H. et al.,
EP 50,424; EP 84,976, EP 258,017, EP
237,362; Mullis, K., EP 201,184; Mullis, K., U.S. Patent 4,683.
Erich, H., U.S. Pat. No. 4,582,788; Saiki, R. et al., U.S. Pat.
No. 683,194 and Higuchi, R. "PCR Technology," Ehrlich, H. (ed.), Stockton.
Press, NY, 1989, pp61-68), Strand Displacement Amplification (Walker,
GTet al, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 392-396 (1992); Walker et.
al., US Patent No. 5,270,184; Walker, US Patent No. 5,455,166); Ligase C
hain Reaction (Segev. WO90 / 01069; Birkenmeyer, WO93 / 00447) can be used, but a preferred amplification method is a rolling cycle type amplification (RCA) method (Caplan, M. et al.
et al., PCT Patent Application Publication WO 97/19193, the contents of which are incorporated herein by reference.

【0206】 ローリングサークル型増幅(RCA)は、恒温条件下で、線状または幾何学的
動力学で環化オリゴヌクレオチドプローブを複製し得るDNAポリメラーゼによ
り核酸増幅が駆動される増幅戦略である。詳細には、RCAは、少なくとも1つ
のローリングサークル型複製プライマー(RCRP)を少なくとも1つの増幅標
的環(ATC)と一緒にインキュベートすることを包含する。ATCは、RCR
PがATCとハイブリダイズし、そしてDNAポリメラーゼの存在下での増幅を
媒介し得るよう、RCRPと相補的な領域を含有する一本鎖環状DNA分子を包
含する。
Rolling circle amplification (RCA) is an amplification strategy in which nucleic acid amplification is driven by a DNA polymerase that can replicate circularized oligonucleotide probes with linear or geometric kinetics under isothermal conditions. In particular, RCA involves incubating at least one rolling circle replication primer (RCRP) with at least one amplification target circle (ATC). ATC is RCR
Includes single-stranded circular DNA molecules containing a region complementary to RCRP so that P can hybridize to ATC and mediate amplification in the presence of DNA polymerase.

【0207】 2つのプライマー、即ちDNAの「+」鎖とハイブリダイズするものと「−」
鎖とハイブリダイズするものの存在下で、複合パターンのDNA鎖置換が続いて
起こり、これは90分で各感の109またはそれ以上を生成して、ヒトゲノムDNA
中の点突然変異の検出を可能にする。鎖置換および断片生成事象のこの拡張カス
ケードは「DNAハイパーブランチング」と呼ばれ、2つのプライマーにより駆
動される特殊ローリングサークル型増幅は「ハイパーブランチ化RCA」または
「HRCA」と呼ばれる。単一プライマーを用いて、RCAは数分で共有的閉環
の数百のタンデム連結コピーを生成する。
Two primers, one that hybridizes to the “+” strand of DNA and a “−”
In the presence of those that hybridize to the strands, a complex pattern of DNA strand displacements follows, which produces 10 9 or more of each sensation in 90 minutes to produce human genomic DNA.
Allows the detection of medium point mutations. This extended cascade of strand displacement and fragment generation events is called "DNA hyperbranching", and the special rolling circle amplification driven by two primers is called "hyperbranched RCA" or "HRCA". With a single primer, RCA generates hundreds of tandem linked copies of a covalently closed ring in minutes.

【0208】 エキソ(−)VentDNAポリメラーゼまたはBstDNAポリメラーゼの大型断
片(Aliotta, J.M. et al., Genet. Anal. 12:185-195(1996); Thomas, D.C.
et al., Clin. Chem. 43:2219 Ab 38(1997))(両記載内容は、参照により本
明細書中に含まれる)を用いて、そしてT7DNAポリメラーゼのシークエナーゼ
2.0変異体により、HRCAを実施するのが好ましい。シークエナーゼは、環状
オリゴヌクレオチドのローリングサークル型増幅を、しかし相対的にゆっくりと
、支持するということが示されている(Fire, A. et al., Proc. Natl. Acad. S
ci. (USA)92:4641-4645(1995); Liu, D. et al., J. Amer. Chem. Soc. 118
:1587-1594(1996))。RCAおよびHRCA反応の効率は、一本鎖DNAを結
合するタンパク質の付加により増大される。大腸菌一本鎖結合タンパク質(SS
B)の付加はシークエナーゼ触媒性HRCAを刺激するが、一方、ファージT4遺
伝子=32タンパク質はVentエキソ(−)触媒性HRCAを刺激する。これに対比
して、Bstポリメラーゼは、活性を最大にするためにこのような一本鎖結合タン
パク質を必要としない。
Large fragments of exo (−) Vent DNA polymerase or Bst DNA polymerase (Aliotta, JM et al., Genet. Anal. 12: 185-195 (1996); Thomas, DC
et al., Clin. Chem. 43: 2219 Ab 38 (1997)), both of which are incorporated herein by reference, and T7 DNA polymerase sequenase.
It is preferred to perform HRCA with the 2.0 variant. Sequenase has been shown to support rolling circle-type amplification of circular oligonucleotides but relatively slowly (Fire, A. et al., Proc. Natl. Acad. Scad.
ci. (USA) 92: 4641-4645 (1995); Liu, D. et al., J. Amer. Chem. Soc. 118
: 1587-1594 (1996)). The efficiency of RCA and HRCA reactions is increased by the addition of proteins that bind single-stranded DNA. E. coli single-chain binding protein (SS
Addition of B) stimulates sequenase-catalyzed HRCA, whereas the phage T4 gene = 32 protein stimulates Vent exo (-)-catalyzed HRCA. In contrast, Bst polymerase does not require such single-stranded binding proteins to maximize activity.

【0209】 マトリックス関連性である場合、DNA生成物は、それがタグ化され、縮合さ
れ、点光源として映像化される合成の部位に結合されたままである。ガラス表面
に共有結合した線状オリゴヌクレオチドプローブは、特異的標的特定結紮事象の
結果によってその色が標的の対立遺伝子状態を示すRCA信号を生成し得る。R
CAによる単一分子計数は、オリゴヌクレオチドアレイを用いる研究のための強
力な突然変異検出法を提供し、稀な体細胞突然変異の分析を特に受け得る。
When matrix-related, the DNA product remains attached to the site of synthesis where it is tagged, condensed, and imaged as a point source. A linear oligonucleotide probe covalently attached to a glass surface can generate an RCA signal whose color indicates the allelic status of the target as a result of a specific target-specific ligation event. R
Single molecule counting by CA provides a powerful mutation detection method for studies using oligonucleotide arrays and is particularly amenable to analysis of rare somatic mutations.

【0210】 さらに別の実施態様では、本発明の併用M−FISH/核酸増幅法(特にRC
A/HRCA)を用いて、細胞学的標本中の単一コピー遺伝子と結合した「南京
錠プローブ」と呼ばれる環化可能オリゴヌクレオチド(Landegren, U. et al.,
Methods 9:84-90(1996); Landegren, U. et al., Ann. Med. 29:585-590(199
7); Nilsson, M. et al., Science 265:2085-2088(1994); Nilsson, M. et a
l., Nat. Genet. 16:252-255(1997))(これらの記載内容は、参照により本明
細書中に含まれる)を検出し得る。
In yet another embodiment, the combined M-FISH / nucleic acid amplification method of the invention (particularly RC-
A / HRCA), a cyclizable oligonucleotide called a “padlock probe” linked to a single copy gene in a cytological specimen (Landegren, U. et al.,
Methods 9: 84-90 (1996); Landegren, U. et al., Ann. Med. 29: 585-590 (199
7); Nilsson, M. et al., Science 265: 2085-2088 (1994); Nilsson, M. et a
l., Nat. Genet. 16: 252-255 (1997)), the contents of which are incorporated herein by reference.

【0211】 コピー化および共有的閉環により標的相補的配列が環に組み入れられる前記の
ギャップ充填反応に関しては、多くの用途がある。原則的に、環状DNA中にこ
のようにして捕捉されたDNA配列はすべて、RCAまたはHRCAにより増幅
し得る。したがって本反応は、RCA後にいくつかの点で南京錠プローブに組み
入れられた配列を問い合わせることが望ましい状況で用いるのが有益である。マ
イクロサテライト反復のようなより長い配列も、増幅および分析のために環化可
能プローブにコピーされ得る必要がある。このようなコピー処理の後、ローリン
グサークル型増幅が環化プローブに組み入れられた反復の数を修正する(Fire,
A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci.(USA)92:4641-4645(1995))ということ
はほとんど考えられないため、反復サイズの直接測定が実行可能である。
[0211] There are many uses for the gap-filling reaction described above, in which the target complementary sequence is incorporated into the ring by copying and covalent ring closure. In principle, all DNA sequences thus captured in circular DNA can be amplified by RCA or HRCA. Therefore, this reaction is useful in situations where it is desirable to interrogate the sequence incorporated into the padlock probe at some point after RCA. Longer sequences, such as microsatellite repeats, also need to be able to be copied to circularizable probes for amplification and analysis. After such a copy process, rolling circle amplification modifies the number of repeats incorporated into the circularization probe (Fire,
Acad et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 92: 4641-4645 (1995)), so direct measurement of repeat size is feasible.

【0212】 特に、環化可能DNAプローブの結紮およびローリングサークル型複製を用い
る対立遺伝子識別のための3つの代替的HRCA/RCA戦略−「ギャップ−プ
ローブRCA」、「ポリメラーゼ媒介性ギャップ充填RCA」および「固定化プ
ローブRCAのリガーゼ媒介性伸張」を、本発明のM−FISH法と提携して用
い得る。複合ゲノムの溶液試験のためには、ポリメラーゼ媒介性「ギャップ充填
」反応が、「ギャッププローブ」結紮反応より好ましい。これは、溶液検定では
洗い落とされないギャップオリゴヌクレオチドが、好ましくは、結紮工程のため
に相対的に高濃度で用いられ、したがってHRCA反応を妨害して、アンプリコ
ン人工物の形成を誘導するためである。これに対比して、ギャップ結紮反応は、
細胞学的検体中のDNAの対立遺伝子分析には好ましいと考えられる。ここでは
、3つの異なる配列認識事象が存在し、そして2つの別々の結紮事象は「南京錠
」閉鎖前に起こらねばならないために、結紮の特異性はギャップを有さないプロ
ーブに関して増強される必要がある。第三の検定方法である、固体表面に連結さ
れたオリゴヌクレオチドのリガーゼ媒介性延長は、個々のハイブリダイゼーショ
ン/結紮事象を低領し、そして稀な体細胞突然変異を評価するための全体的に新
しいアプローチを提供する。
In particular, three alternative HRCA / RCA strategies for allele discrimination using ligation and rolling circle-type replication of circularizable DNA probes— “gap-probe RCA”, “polymerase-mediated gap-filling RCA” and "Ligase-mediated extension of the immobilized probe RCA" may be used in conjunction with the M-FISH method of the invention. For solution testing of complex genomes, a polymerase-mediated "gap-fill" reaction is preferred over a "gap probe" ligation reaction. This is because gap oligonucleotides that are not washed out in the solution assay are preferably used at relatively high concentrations for the ligation step, thus interfering with the HRCA reaction and inducing the formation of amplicon artifacts. is there. In contrast, the gap ligation reaction is
It may be preferable for allele analysis of DNA in cytological specimens. Here, the specificity of ligation needs to be enhanced for gapless probes because there are three different sequence recognition events and two separate ligation events must occur prior to "padlock" closure. is there. A third assay method, ligase-mediated elongation of oligonucleotides linked to a solid surface, reduces individual hybridization / ligation events and provides an overall approach to assess rare somatic mutations. Provide a new approach.

【0213】 HRCA/RCAの非常に好ましい実施態様では、RCAにより生成されるD
NAを、タンデムDNA配列で多数の部位でハイブリダイズする組合せ的標識化
蛍光DNP−オリゴヌクレオチドタグで標識する。特異的コードタグにより標識
された「装飾」DNAを、次に、多価抗体(例えば抗−DNP IgM)との架
橋により小対象物に縮合される。野生型特異的プライマーは、蛍光標識化DNP
−オリゴヌクレオチドタグとハイブリダイズし得るRCA生成物を生成するが、
一方突然変異体RCA生成物はCy3−標識化DNP−オリゴヌクレオチドとハ
イブリダイズする。コード化タグのハイブリダイゼーション後の増幅環の縮合方
法は、「CACHET」と呼ばれる。本発明のM−FISH法と提携したCAC
HETの使用が特に好ましい。
In a very preferred embodiment of HRCA / RCA, the RCA generated D
NA is labeled with a combinatorially labeled fluorescent DNP-oligonucleotide tag that hybridizes at multiple sites with the tandem DNA sequence. "Decorated" DNA labeled with a specific coding tag is then condensed to a small object by crosslinking with a multivalent antibody (e.g., anti-DNP IgM). The wild-type specific primer is a fluorescently labeled DNP
Producing an RCA product capable of hybridizing with the oligonucleotide tag,
On the other hand, the mutant RCA product hybridizes with the Cy3-labeled DNP-oligonucleotide. The method of condensing the amplification rings after hybridization of the encoded tag is called "CACHET". CAC associated with the M-FISH method of the present invention
The use of HET is particularly preferred.

【0214】 実施例4 テロメア完全性を評価するためのM−FISH分析の使用 例えば、中期染色体のギムザ分染法を用いた染色体の慣用的分析は、いくつか
の目立った欠損を示す。特に、非常によく似た分染パターンを有する染色体の断
片を包含する核型変化は、この方法を用いて解明できない(Saccone, E. et al.
, Proc. Natl. Acad. Sci. (USA)89:4913-4917(1992))。このような知見は
、最終的にはすべてギムザ陰性であり、そしてゲノム内にほとんどの富遺伝子帯
が存在するテロメア帯について、特に言えることである。テロメア領域の正確な
同定は、テロメアが末端欠失、遺伝子増幅または潜在性転座を生じ得る破損およ
び治癒事象に関与しうるために、非常に重要である。
Example 4 Use of M-FISH Analysis to Assess Telomere Integrity Conventional analysis of chromosomes using, for example, Giemsa staining of metaphase chromosomes shows some prominent defects. In particular, karyotypic changes involving fragments of chromosomes with very similar staining patterns cannot be elucidated using this method (Saccone, E. et al.
Natl. Acad. Sci. (USA) 89: 4913-4917 (1992)). Such findings are especially true for the telomere zone, which is ultimately all Giemsa-negative and has the most gene-rich zones in the genome. Accurate identification of the telomere region is very important because telomeres can be involved in breakage and healing events that can result in truncation, gene amplification or cryptic translocation.

【0215】 実際、ヘモグロビンH(Lamb, J et al., Lancet 2:819-824(1989))、Cri-
du-Chat(Overhauser, J. et al., Amer. J. Hum. Genet. 45:296-303(1989)
)、Wolf-Hirschhorn(Altherr, M.R. et al., Amer. J. Hum. Genet. 49:1235-
12342(1991) )およびMiller-Dieker滑脳症症候群(Kuwano, A. et al., Amer
.J. Hum. Genet. 49:707-714(1991))のような潜在性転座の結果であることが
判明している臨床例の数が漸増している。さらに、潜在性転座は、核型分類時に
検出可能な染色体変化を示さない軽度〜中等度の精神遅滞を有する集団の6%ま
でに起こる。これらの遺伝子変化の多くは、標準細胞遺伝学的分析を用いると検
出されなくなる。
In fact, hemoglobin H (Lamb, J et al., Lancet 2: 819-824 (1989)), Cri-
du-Chat (Overhauser, J. et al., Amer. J. Hum. Genet. 45: 296-303 (1989))
), Wolf-Hirschhorn (Altherr, MR et al., Amer. J. Hum. Genet. 49: 1235-
12342 (1991)) and Miller-Dieker encephalopathy syndrome (Kuwano, A. et al., Amer
Increasing numbers of clinical cases have been found to be the result of cryptic translocations, such as .J. Hum. Genet. 49: 707-714 (1991). In addition, cryptic translocations occur in up to 6% of the population with mild to moderate mental retardation that show no detectable chromosomal changes during karyotyping. Many of these genetic changes are not detected using standard cytogenetic analysis.

【0216】 前記のように、本発明は、各々が染料の異なる組合せで標識された完全組の染
色体特異的DNAプローブをハイブリダイズすることにより、中期展開物中の24
の異なる比と染色体を同時に同定する能力を提供する。本発明の一局面は、テロ
メア特異的プローブの使用による、本発明の方法を用いて従来方法の使用により
同定不可能(即ち潜在性)であった転座を同定し得るということの認識である。
このように、本発明は、先ず、単一ハイブリダイゼーション反応を用いてテロメ
アの完全性を査定するための簡単なスクリーニング検査を提供する。このような
多重ハイブリダイゼーション検定は、末端欠失および潜在性染色体再配列を検出
する能力を有意に改善し、それにより従来の細胞遺伝学的分染または多色全染色
体彩色法による検出を免れる構造的異常の同定を促進する。したがって、本発明
のこの局面は、核型分類技法(例えば、Speicher, M.R. et al., Nature Genet
12:368-375(1996); Speicher, M.R. et al., Bioimaging 4:52-64(1996); S
chrock, E. et al., Science 273:494-497(1996)参照)とテロメア完全性検定
技法(例えば、Ledbetter, D.H., Amer. J. Hum. Genet. 51:451-456(1992)参
照)の両方における従来の努力を拡大する。
As described above, the present invention provides a method for hybridizing a complete set of chromosome-specific DNA probes, each labeled with a different combination of dyes,
And the ability to identify chromosomes simultaneously. One aspect of the present invention is the recognition, by the use of telomere-specific probes, that the methods of the present invention can be used to identify translocations that were not identifiable (ie, cryptic) using conventional methods. .
Thus, the present invention first provides a simple screening test to assess telomere integrity using a single hybridization reaction. Such multiplex hybridization assays significantly improve the ability to detect terminal deletions and cryptic chromosomal rearrangements, thereby avoiding detection by conventional cytogenetic staining or multicolor full-chromosome coloring. Promotes identification of statistical abnormalities. Thus, this aspect of the invention relates to karyotyping techniques (eg, Speicher, MR et al., Nature Genet.
12: 368-375 (1996); Speicher, MR et al., Bioimaging 4: 52-64 (1996); S
Chrock, E. et al., Science 273: 494-497 (1996)) and telomere integrity test techniques (see, for example, Ledbetter, DH, Amer. J. Hum. Genet. 51: 451-456 (1992)). Expand traditional efforts in both.

【0217】 本発明のこの能力を説明するために、各染色体腕の亜テロメア領域に特異的な
ヒトDNA配列を含有するYACクローン組を集める。短腕用の適切な亜テロメ
アYACが同定されなかったために、このプローブ組はY染色体の短腕に関する
顕微解剖プローブを用いた(Guan, X.Y., Nature Genet. 12:10-11(1996))(
この記載内容は、参照により本明細書中に含まれる)。短腕に関するYACを同
定し得た。同様に広範な交差ハイブリダイゼーションのために、プローブ組は末
端動原体型染色体13、14、15、21および22のp腕に関するプローブを含まなかっ
た。これらの染色体のテロメア領域が独自の蛍光組成に基づいて異なる擬似色で
可視化されるように、プローブを組合せ的標識化する。
To illustrate this ability of the present invention, a set of YAC clones containing human DNA sequences specific for the subtelomeric region of each chromosomal arm is collected. Because no suitable subtelomeric YAC for the short arm was identified, this probe set used microdissection probes for the short arm of the Y chromosome (Guan, XY, Nature Genet. 12: 10-11 (1996)).
This description is incorporated herein by reference). A YAC for the short arm could be identified. Similarly, due to extensive cross-hybridization, the probe set did not include a probe for the p-arm of acrocentric chromosomes 13, 14, 15, 21 and 22. The probes are combinatorially labeled such that the telomeric regions of these chromosomes are visualized in different pseudocolors based on their unique fluorescent composition.

【0218】 各染色体に関するp腕およびq腕テロメア近位プローブを同一「色コード」で
標識する。例えば第1染色体テロメアは色「a」で標識するが、一方第2染色体
テロメアは色「b」で標識するといった具合である。したがって、非末端動原体
型染色体に生じる細胞遺伝学的潜在性染色体転座は、染色体当たり単一色という
よりむしろ2色を保有する染色体として中期展開物中で可視化する。24色テロメ
ア完全性検定は完全プローブ混合物を用いるが、しかしこのようなプローブカク
テルは高再現可能性でハイブリダイズし得る。このようなハイブリダイゼーショ
ンは、前記と同様に、例えば適切なフィルター組および着色CCDカメラを装備
したエピ蛍光顕微鏡で可視化する。蛍光団および高コントラストフィルターは、
前記と同様である。要するに、直接標識化のためにフルオレセイン(FLU)、
Cy3およびCy5をdUTPに連結する。Cy3.5およびCy7は、ビオチン
−またはジゴキシゲニン−標識プローブの二次検出のために、アビジンまたは抗
ジゴキシゲニン複合体として利用可能である。各プローブに関しては、1〜3回
の別々のニックトランスレーションを実施する。
The p-arm and q-arm telomere proximal probes for each chromosome are labeled with the same “color code”. For example, a chromosome 1 telomere is labeled with color "a", while a chromosome 2 telomere is labeled with color "b", and so on. Thus, cytogenetic cryptic chromosomal translocations that occur in non-acrocentric chromosomes are visualized in metaphase spreads as chromosomes that carry two colors rather than a single color per chromosome. The 24-color telomere integrity assay uses a complete probe mixture, but such probe cocktails can hybridize with high reproducibility. Such hybridization is visualized as above, for example, with an epifluorescence microscope equipped with a suitable filter set and a colored CCD camera. Fluorophores and high contrast filters
Same as above. In short, fluorescein (FLU) for direct labeling,
Cy3 and Cy5 are ligated to dUTP. Cy3.5 and Cy7 are available as avidin or anti-digoxigenin conjugates for secondary detection of biotin- or digoxigenin-labeled probes. One to three separate nick translations are performed for each probe.

【0219】 テロメアプローブ組は、ほとんどのテロメア遺伝子マーカーを含有するよう選
択されるYAC、Half-Yac(Vocero-Akbani, A. et al., Genomics 36:492-5
06(1996); Macini, R.A. et al., Genomic Res. 5:225-232(1995))およびC
EPH-YAC(Chumakov, I.M. et al., Nature 377:175-297(1995))の混合物
からなる。Half-YACは、テロメア配列を濃厚化した特殊化YACライブラリ
ーから生成される。「half-YAC」とは、分子の1つのベクターテロメア配列
が酵母菌DNAよりむしろヒトDNAにより提供されるという事実を示す。Half
−YACは、異なる染色体上の残基であることが知られている亜テロメア反復を
含有し、したがっていくつかの場合には、それらは多テロメアとハイブリダイズ
する。しかしながら、特異的M−FISH信号は、例えばDNA増幅(例えば、
反復配列の相対的表示を低減するためにAluプライマーを用いたPCRを用いる
)の使用によりhalf−YACから得られる。ハイブリダイゼーションカクテルへ
のCot-1DNAの付加は、あらゆる残基反復配列のハイブリダイゼーションを抑
制する。適切なYAC、half-Yacおよび/またはCePH-YACは、 Vocero-Ak
bani, A. et al.(Genomics 36:492-506(1996))により、National Intitutes
of Health and Institute of Molecular Medicine Collaboration(Nature Gen
et 14:86-89(1996))により、そしてBray-Ward, P. et al.(Genomics 36:1-1
4(1996))(これらの記載内容はすべて、参照により本明細書中に含まれる)
により記載されている。テロメア領域を標識するために用いられる蛍光団を、表
4に示す。表4では、以下を参照した:(1)Vocero-Akbani, A. et al.,Genom
ics 36:492-506(1996);(2)National Intitutes of Health and Institute
of Molecular Medicine Collaboration(Nature Genet 14:86-89(1996));
(3)Bray-Ward, P. et al.(Genomics 36:1-14(1996));(4)Bray-Ward,
P. et al.(Genomics 36:104-111(1996));(5)Guan, X.Y., Nature Gene
t. 12:10-11(1996)(これらの記載内容はすべて、参照により本明細書中に含
まれる)。
The telomere probe set consists of a YAC, Half-Yac (Vocero-Akbani, A. et al., Genomics 36: 492-5), which is selected to contain most telomere gene markers.
06 (1996); Macini, RA et al., Genomic Res. 5: 225-232 (1995)) and C
It consists of a mixture of EPH-YAC (Chumakov, IM et al., Nature 377: 175-297 (1995)). Half-YAC is generated from a specialized YAC library enriched for telomere sequences. "Half-YAC" refers to the fact that one vector telomeric sequence of the molecule is provided by human DNA rather than yeast DNA. Half
-YACs contain subtelomeric repeats that are known to be residues on different chromosomes, so in some cases they hybridize with multiple telomeres. However, the specific M-FISH signal is, for example, a DNA amplification (eg,
(Using PCR with Alu primers to reduce the relative representation of repetitive sequences). Addition of Cot-1 DNA to the hybridization cocktail suppresses hybridization of any residue repeats. Suitable YAC, half-Yac and / or CePH-YAC are Vocero-Ak
bani, A. et al. (Genomics 36: 492-506 (1996)).
of Health and Institute of Molecular Medicine Collaboration (Nature Gen
et 14: 86-89 (1996)) and by Bray-Ward, P. et al. (Genomics 36: 1-1).
4 (1996)) (all of which are incorporated herein by reference).
Is described. The fluorophores used to label the telomere region are shown in Table 4. In Table 4, the following were referenced: (1) Vocero-Akbani, A. et al., Genom.
ics 36: 492-506 (1996); (2) National Intitutes of Health and Institute
of Molecular Medicine Collaboration (Nature Genet 14: 86-89 (1996));
(3) Bray-Ward, P. et al. (Genomics 36: 1-14 (1996)); (4) Bray-Ward,
P. et al. (Genomics 36: 104-111 (1996)); (5) Guan, XY, Nature Gene
t. 12: 10-11 (1996) (all of which are incorporated herein by reference).

【0220】[0220]

【表5】 [Table 5]

【0221】[0221]

【表6】 [Table 6]

【0222】[0222]

【表7】 [Table 7]

【0223】[0223]

【表8】 [Table 8]

【0224】 halfYACプローブを有する特異的信号の再現可能性を調べるために、少なく
とも5人の異なるドナーからの正常中期展開物に関する淡色実験で、各々を注意
深く調べる。これらの試験は、多型性、ならびに頻度または多の亜テロメア反復
物との交差ハイブリダイゼーションの査定を可能にする。適切なhalf−YACは
、高再現可能的に実行する。時折交差ハイブリダイゼーションが起こる2〜3例
では、非特異的信号は、通常は非常に低い蛍光強度を有し、したがって本当の信
号と容易に識別し得る。
To examine the reproducibility of the specific signal with the halfYAC probe, each is carefully examined in a light-colored experiment on normal metaphase spreads from at least 5 different donors. These tests allow assessment of polymorphism, as well as frequency or cross-hybridization with multiple telomere repeats. An appropriate half-YAC performs highly reproducibly. In a few cases where occasional cross-hybridization occurs, the non-specific signal usually has a very low fluorescence intensity and can therefore be easily distinguished from the true signal.

【0225】 ほとんどのテロメア遺伝子マーカーを含有するように、CEPH-YACを選択し
た。染色体の真のテロメア末端からの距離は不明であるため、それらの距離帯位
置に関して、FISHによりこれらのプローブを調べた。6つのテロメア領域(
2p、2q、5q、7q、8p、8q)に関しては、単一亜テロメアYACのハイブリダイゼ
ーションは、低蛍光強度を生じた。したがって、信号を増大するために、2つ(
5q、7q、8p、8q )または3つ(2p、2q)の亜テロメアYACをプールした。Alu
−フィンガープリント分析を用いて、YACが重複することを確証した。
[0225] CEPH-YAC was selected to contain most telomeric gene markers. Because the distance of the chromosome from the true telomere end is unknown, these probes were examined by FISH for their distance band location. Six telomere regions (
For 2p, 2q, 5q, 7q, 8p, 8q), hybridization of a single telomere YAC resulted in low fluorescence intensity. Therefore, to increase the signal, two (
5q, 7q, 8p, 8q) or 3 (2p, 2q) subtelomeric YACs were pooled. Alu
-Using fingerprint analysis to confirm that the YACs overlap.

【0226】 全染色体彩色プローブに関する以前に出されたM−FISHソフトウェアの改
良バージョンを、プローブ識別に用いた(Speicher, M.R. et al., Bioimaging
4:52-64(1996); Schrock, E. et al., Science 273:494-497(1996);Yale U
niversity)。要するに、光学的および機械的欠点により引き起こされる像シフ
トを補正するために、全染色体彩色プローブ(実験に用いた各蛍光団に関するも
の)を、亜テロメアYACのプールと同時にハイブリダイズする。染色体彩色プ
ローブのピクセルシフト補正を、前記と同様に実行するが、しかしながら、亜テ
ロメアプローブの色識別を促すために、染色体色は最終映像上には示されない。
全染色体彩色信号を基礎にした各蛍光団に関する特定の閾値を算出する代わりに
、染色体の末端領域を特異的に分析する。染色体末端を同定し、蛍光強度の増大
を示す領域に関して、異なる閾値を有する分節マスクを計算して、点検する。こ
れは、多数の小領域特異的プローブの同時ハイブリダイゼーションがしばしば異
なる焦点平面に存在する信号を生じるために、必要である。Z軸光学的切断およ
び映像併合の非存在下で、これは、蛍光強度値の有意の低減を示すいくつかのY
ACプローブを生じる。特異的テロメア領域が特定の蛍光団で標識されない場合
には、蛍光強度ピークの増大は少なくとも1つの分節マスクでは観察されない。
算出された蛍光団分節マスクの上に、染色体の境界の輪郭を描くDAPI分節マ
スクは重ならなかった(テロメアFISH信号のいくつかがDAPIセグメント
マスクの外側に存在し得るため)。個々のYACクローンを先ず、各プローブの
ブール特性、またはそれを標識するために用いた蛍光団の組合せによって、異な
るグレー値に割り当てる( Speicher, M.R. et al., Bioimaging 4:52-64(1996
); Schrock, E. et al., Science 273:494-497(1996))。次に、ルックアッ
プテーブルを用いて、このグレー値によって各DNA標的を擬似色に割り当てる
。最後に、この擬似彩色像を、青色光を割り当てたDAPI染色染色体像の上に
重ねた。
An improved version of the previously published M-FISH software for whole chromosome coloring probes was used for probe identification (Speicher, MR et al., Bioimaging
4: 52-64 (1996); Schrock, E. et al., Science 273: 494-497 (1996); Yale U
niversity). Briefly, whole chromosome-colored probes (for each fluorophore used in the experiment) are hybridized simultaneously with the pool of telomeric YACs to correct for image shifts caused by optical and mechanical defects. The pixel shift correction of the chromosome coloring probe is performed in the same manner as above, however, the chromosome color is not shown on the final image to facilitate the color identification of the subtelomeric probe.
Instead of calculating a specific threshold for each fluorophore based on the whole chromosome coloring signal, the chromosome end regions are specifically analyzed. Chromosome ends are identified and segmented masks with different thresholds are calculated and checked for regions showing increased fluorescence intensity. This is necessary because simultaneous hybridization of a large number of small region-specific probes often results in signals being at different focal planes. In the absence of Z-axis optical truncation and image merging, this indicates that some Y
This produces an AC probe. If the specific telomere region is not labeled with a particular fluorophore, no increase in fluorescence intensity peak is observed with at least one segmented mask.
Above the calculated fluorophore segmentation mask, the DAPI segmentation mask delineating the chromosome boundaries did not overlap (since some of the telomere FISH signals could be outside the DAPI segmentation mask). Individual YAC clones are first assigned to different gray values depending on the Boolean characteristics of each probe or the combination of fluorophores used to label it (Speicher, MR et al., Bioimaging 4: 52-64 (1996)
Schrock, E. et al., Science 273: 494-497 (1996)). Then, using a look-up table, each DNA target is assigned to a pseudo color by this gray value. Finally, this pseudo-colored image was overlaid on the DAPI-stained chromosome image to which blue light was assigned.

【0227】 このような多数の組合せ的標識化YACクローンを同時にハイブリダイズする
ための実験パラメーターを最適化するために、多重テロメアプローブ組を、末梢
血リンパから得られた正常中期展開物とハイブリダイズさせる。全染色体彩色プ
ローブを用いて得られた前記の結果と同様に、等量の異なる蛍光団で標識したY
ACプローブは、各蛍光団に関して常に等しい信号強度を示すとは限らない。信
号強度示差を減少させるために、対照実験により、ハイブリダイゼーション配合
物に関するプローブ濃度を、そして信頼できる組合せ標識化計画を確立する。大
蛍光信号を生じるYACは、優先的に3つの異なる蛍光団で標識し、かなり弱い
信号を生じるYACは1蛍光団のみで標識した。
To optimize the experimental parameters for simultaneously hybridizing a large number of such combinatorially labeled YAC clones, multiple telomere probe sets were hybridized with normal metaphase spreads obtained from peripheral blood lymph. Let it. Similar to the above results obtained using the whole chromosome coloring probe, Y labeled with equal amounts of different fluorophores
AC probes do not always show the same signal strength for each fluorophore. To reduce signal intensity differences, control experiments establish the probe concentration for the hybridization formulation and a reliable combinatorial labeling scheme. YACs producing a large fluorescent signal were preferentially labeled with three different fluorophores, and YACs producing a much weaker signal were labeled with only one fluorophore.

【0228】 このようなプローブを用いて、10名の正常男女ドナーの核型に関して、24色テ
ロメア完全性検定を実行する。多型性の表示は検出されず、それにより潜在性転
座は正常集団では非常に低頻度であることが示唆される。典型的中期展開物が観
察され(図5A)、そして我々の亜テロメアプローブのブール特性に基づいた正
常核型が予測通り得られる(図5B)。
Using such probes, a 24-color telomere integrity assay is performed on the karyotypes of 10 normal male and female donors. No indication of polymorphism was detected, suggesting that cryptic translocations are very infrequent in the normal population. A typical metaphase spread is observed (FIG. 5A), and a normal karyotype based on the Boolean properties of our subtelomeric probe is obtained as expected (FIG. 5B).

【0229】 24色テロメア完全性検定を調べる工程において、プローブ組を、骨髄増殖性疾
患患者からの中期展開物上でハイブリダイズさせる。G帯を用いた核型分類は、
唯一の検出可能細胞遺伝学的変化として第8染色体トリソミーを明示する。これ
は、染色体特異的彩色プローブを用いたM−FISHにより立証される。しかし
ながら、テロメア完全性検定は、第8染色体上に興味深いハイブリダイゼーショ
ンパターンを生じる。第8染色体トリソミーは、分析した10の中期展開物のすべ
てで立証される。しかしながら、これらの10の中期展開物のうちの8つに関して
は、スプリットテロメア信号が2つの第8染色体で観察され、これはこの領域に
おける逆位を示す(図6)。この分析は、標準細胞遺伝学的方法または染色体特
異的彩色プローブを用いる24色技法によっては検出できない構造的異常を検出す
るこの新規の技法の力を立証する。
In the step of examining the 24-color telomere integrity assay, the probe set is hybridized on metaphase spreads from a myeloproliferative disease patient. Karyotyping using the G band
Chromosome 8 trisomy is designated as the only detectable cytogenetic change. This is demonstrated by M-FISH using a chromosome-specific coloring probe. However, the telomere integrity assay produces an interesting hybridization pattern on chromosome 8. Chromosome 8 trisomy is demonstrated in all 10 metaphase spreads analyzed. However, for eight of these ten metaphase spreads, a split telomere signal was observed on two chromosomes 8, indicating an inversion in this region (FIG. 6). This analysis demonstrates the power of this novel technique to detect structural abnormalities that cannot be detected by standard cytogenetic methods or 24-color techniques using chromosome-specific coloring probes.

【0230】 テロメア完全性検定の適用が非常に価値がある場合としては、精神遅滞患者、
精神遅滞と異形症特徴の組合せを有する患者、ならびに高ゲノム不安定性を有す
ることが知られている癌細胞を有する患者の核型の評価が挙げられる。後者の細
胞は、亜テロメア転座事象に非常に掛かりやすくなると考えられる。潜在性転座
に関するスクリーニングは、潜行性欠失または再配列事象を検出するよう意図さ
れなかったために、染色体特異的彩色プローブを用いて効率よく実施できない。
[0230] The application of the telomere integrity test is of great value to patients with mental retardation,
Assessment of the karyotype of patients with a combination of mental retardation and dysmorphic features, as well as patients with cancer cells known to have high genomic instability. The latter cells would be very susceptible to subtelomeric translocation events. Screening for cryptic translocations cannot be performed efficiently with chromosome-specific coloring probes because they were not intended to detect insidious deletions or rearrangement events.

【0231】 前記の方法のさらに別の実施態様では、PCRアシストクロマトグラフィーを
用いて、テロメア特異的プローブ組を改良し得る(Craig, J. et al., Hum. Gen
et. 100:472-476(1997))(この記載内容は、参照により本明細書中に含まれ
る)。この道具は、haldYACまたはその他のM−FISHプローブからの多型
性反復配列を含めた反復DNAを除去し、それによりCot-1サプレッサーDNA
の非存在下で特異的にハイブリダイズするプローブの生成を促す。
In yet another embodiment of the above method, PCR-assisted chromatography can be used to improve telomere-specific probe sets (Craig, J. et al., Hum. Gen.
et. 100: 472-476 (1997)), the contents of which are incorporated herein by reference. This tool removes repetitive DNA, including polymorphic repeats from haldYAC or other M-FISH probes, thereby reducing Cot-1 suppressor DNA.
Promotes the generation of probes that specifically hybridize in the absence of

【0232】 本発明を、その特定の実施態様と結びつけて説明してきたが、本発明はさらな
る修正が可能であり、この適用は本発明の原理にしたがった本発明が属する当業
界内で既知のまたは慣例的実施となるような、そして前記の本質的特徴に適用さ
れ得るような、そして添付の特許請求の範囲に従うような本発明の開示からのこ
のような逸脱を含めた本発明のあらゆる変更、使用または適応を網羅するもので
あって、あると理解されるべきである。
Although the invention has been described in connection with specific embodiments thereof, the invention is capable of further modifications, which adaptations in accordance with the principles of the invention are well known in the art to which the invention pertains. Or any modification of the invention, including any such departure from the disclosure, as a result of a conventional practice and as applicable to the essential features described above and in accordance with the appended claims. , Use or indication and should be understood to be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、本発明の方法にしたがって用いられるCCDカメラおよび顕微鏡の略
図を提示する。
FIG. 1 presents a schematic of a CCD camera and microscope used in accordance with the method of the present invention.

【図2】 図2は、骨髄患者(BM2486)からの染色体の核型分析からの生データを示す。
ソフトウェアプログラムにより生成される染色体「マスク」が各光源像に隣接す
る。図2において、パネルAおよびBはDAPI像およびマスクであり;パネルCお
よびDはFITC像およびマスクであり;パネルEおよびFはCy3像およびマスクで
あり;パネルGおよびHはCy3.5像およびマスクであり;パネルIおよびJはCy5
像およびマスクであり;そしてパネルKおよびLはCy7像およびマスクである。
FIG. 2 shows raw data from karyotyping of chromosomes from a bone marrow patient (BM2486).
A chromosome "mask" generated by the software program is adjacent to each light source image. In FIG. 2, panels A and B are DAPI images and masks; panels C and D are FITC images and masks; panels E and F are Cy3 images and masks; panels G and H are Cy3.5 images and masks. Mask; panels I and J are Cy5
Images and masks; and panels K and L are Cy7 images and masks.

【図3】 図3Aおよび3Bは、患者BM2486のスペクトル特性による個々の染色体の同定
を示す。図2は、それがグレースケール擬似彩色されていること以外は、図3A
と同一写真である。図3Bは、染色体の核型列を示す。
FIGS. 3A and 3B show the identification of individual chromosomes by spectral characteristics of patient BM2486. FIG. 2 shows that FIG. 3A except that it has been grayscale pseudo-colored.
It is the same photograph as. FIG. 3B shows the karyotype sequence of the chromosome.

【図4】 図4は、in-situハイブリッド形成法による細菌の弁別を示す。パネルA〜E
は、各生物に関するゲノムDNAプローブの混合物を用いた3つの細菌(F. nuc
leatum、A. actinomycetemcomitansおよびE. corrodens)の実験室由来混合物に
関するin-situハイブリッド形成検定結果を示す。パネルAは、一般的DNA結
合フルオロフォアである(DAPI)により検出された顕微鏡視野中に存在した全細
菌を示す。パネルBは、カスケードブルー検出を用いたF. nucleatumを示す。パ
ネルCは、FITC検出を用いたA. actinomycetemcomitansを示す。パネルDは、ロ
ーダミン検出を用いたE. corrodensを示す。パネルEは、試料中の各細菌の弁別
を示すパネルB〜Dのコンピューター合併合成写真である。パネルFは、それら
の生物に関するゲノムDNAプローブの組合せとハイブリダイズした場合のC. g
ingivalis(ローダミン検出使用)およびP. intermedia(FITC検出使用)の混合
物の同様の分析である。パネルGは、7つのゲノムDNAプローブの混合物とハ
イブリダイズさせた7つの異なる細菌の組合せに関するin-situハイブリッド形
成検定を示す。パネルGにおいて、数字(1)〜(7)は、細菌を同定する。F.
nucleatum(1)、E. corrodens(2)およびA.actinomycetemcomitans(3)
は青色で示される(カスケードブルー検出)。P. gingivalis(4)およびC. oc
hracea(5)は、赤色で示され(ローダミン検出)、一方P. intermedia(6)
およびC. gingivalis(7)は黄色で観察される(FITC検出)。パネルHは、限
局性若年性歯周炎患者から得られたプラーク試料中のA. actinomycetemcomitans
の存在(FITC検出使用)に関するin-situハイブリドーマ形成検定を示す。
FIG. 4 shows the differentiation of bacteria by the in-situ hybridization method. Panels A to E
Shows three bacteria (F. nuc) using a mixture of genomic DNA probes for each organism.
1 shows the in-situ hybridization assay results for a laboratory-derived mixture of C. leatum, A. actinomycetemcomitans and E. corrodens). Panel A shows all bacteria present in the microscopic field detected by the common DNA binding fluorophore (DAPI). Panel B shows F. nucleatum using cascade blue detection. Panel C shows A. actinomycetemcomitans using FITC detection. Panel D shows E. corrodens using rhodamine detection. Panel E is a computer-combined composite of Panels BD showing the discrimination of each bacterium in the sample. Panel F shows C. g when hybridized with a combination of genomic DNA probes for those organisms.
A similar analysis of a mixture of ingivalis (using rhodamine detection) and P. intermedia (using FITC detection). Panel G shows an in-situ hybridization assay for a combination of seven different bacteria hybridized with a mixture of seven genomic DNA probes. In panel G, numbers (1)-(7) identify bacteria. F.
nucleatum (1), E. corrodens (2) and A. actinomycetemcomitans (3)
Is shown in blue (cascade blue detection). P. gingivalis (4) and C. oc
hracea (5) is shown in red (rhodamine detection), while P. intermedia (6)
And C. gingivalis (7) are observed in yellow (FITC detection). Panel H shows A. actinomycetemcomitans in plaque samples obtained from patients with localized juvenile periodontitis.
1 shows an in-situ hybridoma formation assay for the presence of (using FITC detection).

【図5】 図5Aは、擬似彩色像として示される、24色組のテロメア特異的プローブを用
いたハイブリダイゼーション後に展開させた正常男性中期染色体を示す。図5B
は、テロメア特異的プローブのブールスペクトル特性に基づいて生成された最終
核型を示す。
FIG. 5A shows normal male metaphase chromosomes developed after hybridization with a 24-color set of telomere-specific probes, shown as pseudocolor images. FIG. 5B
Indicates the final karyotype generated based on the Boolean spectral properties of the telomere-specific probe.

【図6】 図6Aは、展開された正常中期染色体に関する第8染色体サブテロメアYAC(
テロメア特異的プローブ)のハイブリダイゼーションパターンを示す。図6Bは
、骨髄増殖性疾患患者から展開された中期染色体に関する同一プローブ(図6A
で用いた物と同じ)のハイブリダイゼーションパターンを示す。G分染を用いた
この患者の従来の細胞遺伝学的分析は、唯一の変化としての第8染色体トリソミ
ーを明示した。M-FISHテロメア特異的プローブは、3本の第8染色体のうちの2
本の短腕に関するスプリットテロメア信号を示すが、これは、付加的変化、即ち
この領域における逆位を示す。
FIG. 6A shows chromosome 8 subtelomeric YACs for expanded normal metaphase chromosomes.
1 shows the hybridization pattern of a telomere-specific probe). FIG. 6B shows the same probe for metaphase chromosomes developed from myeloproliferative disease patients (FIG. 6A).
(Same as the one used in (1)). Conventional cytogenetic analysis of this patient using G-staining revealed the chromosome 8 trisomy as the only change. The M-FISH telomere-specific probe has two of the three chromosomes 8
The split telomere signal for the short arm of the book is shown, indicating an additional change, an inversion in this region.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年12月12日(2000.12.12)[Submission date] December 12, 2000 (200.12.12)

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バラード,スティーブン グウィン アメリカ合衆国,コネチカット 06517, ハムデン,ハートフォード ターンパイク 459 (72)発明者 ウィルソン,ジョン ティー. アメリカ合衆国,ジョージア 31522,セ ント サイモン アイランド,ビーチ ド ライブ 419 Fターム(参考) 2G045 AA25 AA28 AA40 DA12 DA13 DA14 FB01 FB02 FB04 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 AA20 CA09 HA14 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ02 QQ04 QQ42 QR55 QR62 QS25 QS34──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Ballard, Stephen Gwyn, United States, Connecticut 06517, Hamden, Hartford Turnpike 459 (72) Inventor Wilson, John Tee. 31522, Georgia, United States, Cent Simon Island, Beach Drive 419 F-term (reference) 2G045 AA25 AA28 AA40 DA12 DA13 DA14 FB01 FB02 FB04 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 AA20 CA09 HA14 4B063 QA01 QA13 QA18 QQ02 QQQL Q

Claims (57)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一および第二亜組のプローブから成る組合せ的標識化オリ
ゴヌクレオチドプローブ組であって、 (A)第一亜組のプローブの各成員が、(i)前記第一または第二亜組のプロ
ーブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合され
ており、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体の一つと特異的
にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の前記第一亜組がヒト核型の各常染色体または性染色体を少
なくとも一つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分な成員を有し、そし
て (B)前記第二亜組のプローブの各成員が、(i)前記第一または第二亜組の
あらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており
、そして(ii)前記ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の染色体外
ポリヌクレオチドコピーの一つと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌ
クレオチドを包含する プローブ組。
1. A combinatorially labeled oligonucleotide probe set comprising a first and second sub-set of probes, wherein (A) each member of the first sub-set of probes comprises: Is linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the two-subset probe, and (ii) specifically hybridizes to one of the predetermined autosomal or sex chromosomes of the human karyotype. The plurality of oligonucleotides obtained, wherein said first subset of probe sets has sufficient members to specifically hybridize each autosomal or sex chromosome of the human karyotype with at least one member, and (B) each member of the probes of the second sub-set is linked or conjugated to a label that is distinguishable from (i) the label of any other member of the first or second sub-set; and ii A) a probe set comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to one of the extrachromosomal polynucleotide copies of the predetermined region of the autosomal or sex chromosome of the human karyotype.
【請求項2】 前記ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の前記染
色体外ポリヌクレオチドコピーがRNA分子である、請求項1の組合せ的標識化
オリゴヌクレオチドプローブ組。
2. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 1, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said human karyotype autosomal or sex chromosomal putative region is an RNA molecule.
【請求項3】 前記ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の前記染
色体外ポリヌクレオチドコピーがDNA分子である、請求項1の組合せ的標識化
オリゴヌクレオチドプローブ組。
3. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 1, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said human karyotype autosomal or sex chromosome predetermined region is a DNA molecule.
【請求項4】 前記組が前記ヒト核型の常染色体または性染色体の亜染色体
断片に特異的な少なくとも1つの成員プローブを含有する、請求項1の組合せ的
標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
4. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 1, wherein said set contains at least one member probe specific for said human karyotype autosomal or sex chromosome subchromosomal fragment.
【請求項5】 第一亜組の遺伝子型プローブおよび第二亜組の表現型プロー
ブから成る組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組であって、 (A)前記第一亜組の遺伝子型プローブの各成員が、(i)前記第一または第
二亜組のプローブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結ま
たは結合されており、そして(ii)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生
物の核酸の領域と特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包
含し、 プローブ組の前記第一亜組が予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生
物を他の細菌、ウイルスまたは下等真核生物と区別し得るのに十分な成員を有し
、そして (B)前記第二亜組の表現型プローブの各成員が、(i)前記第一または第二
亜組のあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合され
ており、そして(ii)前記予備選定細菌、ウイルスまたは低級真核生物が予備
選定表現型を示すか否かの確定を可能にするために、前記予備選定細菌、ウイル
スまたは下等真核生物の染色体の予定ポリヌクレオチド領域またはその染色体外
コピーと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含する プローブ組。
5. A combinatorially labeled oligonucleotide probe set comprising a first sub-set of genotype probes and a second sub-set of phenotype probes, comprising: (A) each of the first sub-set of genotype probes. The member is (i) linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second sub-set of probes, and (ii) a preselected bacterium, virus or lower A plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to a region of a eukaryotic nucleic acid, wherein said first sub-set of probe sets comprises a pre-selected bacterium, virus or lower eukaryote to another bacterium, virus or Having sufficient members to be distinguishable from lower eukaryotes, and (B) each member of the phenotypic probe of the second sub-set comprising: (i) any other member of the first or second sub-set; The member signs Linked to or linked to a predetermined label that is distinguishable, and (ii) said pre-selected bacterium, virus or lower eukaryote to be able to determine whether it exhibits a pre-selected phenotype. A probe set comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to a predetermined polynucleotide region of a chromosome of a selected bacterium, virus or lower eukaryote or an extrachromosomal copy thereof.
【請求項6】 前記染色体の予定領域の前記染色体外ポリヌクレオチドコピ
ーがRNA分子である、請求項5の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ
組。
6. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 5, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said chromosome is an RNA molecule.
【請求項7】 前記染色体の予定領域の前記染色体外ポリヌクレオチドコピ
ーがDNA分子である、請求項5の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ
組。
7. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 5, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said chromosome is a DNA molecule.
【請求項8】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前記
予定領域が抗生物質耐性決定基をコードする、請求項5の組合せ的標識化オリゴ
ヌクレオチドプローブ組。
8. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 5, wherein said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote encodes an antibiotic resistance determinant.
【請求項9】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前記
予定領域が毒素をコードする、請求項5の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプ
ローブ組。
9. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 5, wherein said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote encodes a toxin.
【請求項10】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の種の決定因であるタンパ
ク質をコードする、請求項5の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
10. The combination of claim 5, wherein the predetermined region of the chromosome of the bacterium, virus or lower eukaryote encodes a protein that is determinant of the species of the bacterium, virus or lower eukaryote. Labeled oligonucleotide probe set.
【請求項11】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記種の亜種の決定因で
あるタンパク質をコードする、請求項10の組合せ的標識化オリゴヌクレオチド
プローブ組。
11. The predetermined region of the chromosome of the bacterium, virus or lower eukaryote encodes a protein that is a determinant of the species subspecies of the bacterium, virus or lower eukaryote. Item 11. The combinationally labeled oligonucleotide probe set of Item 10.
【請求項12】 前記DNA分子がin-situ核酸増幅により生成される、請
求項3および7のいずれかの組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
12. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of any of claims 3 and 7, wherein said DNA molecule is generated by in-situ nucleic acid amplification.
【請求項13】 前記in-situ核酸増幅がin-situポリメラーゼ連鎖反応であ
る、請求項3および7のいずれかの組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ
組。
13. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of any of claims 3 and 7, wherein said in-situ nucleic acid amplification is an in-situ polymerase chain reaction.
【請求項14】 前記in-situ核酸増幅がin-situローリングサークル型増幅
反応である、請求項3および7のいずれかの組合せ的標識化オリゴヌクレオチド
プローブ組。
14. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of any of claims 3 and 7, wherein said in-situ nucleic acid amplification is an in-situ rolling circle amplification reaction.
【請求項15】 前記プローブがビオチン成分で標識化されるヌクレオチド
残基を含有する、請求項3および7のいずれかの組合せ的標識化オリゴヌクレオ
チドプローブ組。
15. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of any one of claims 3 and 7, wherein said probe contains a nucleotide residue labeled with a biotin component.
【請求項16】 前記プローブがさらに標識化ビオチン結合配位子で標識化
される、請求項15の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
16. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 15, wherein said probes are further labeled with a labeled biotin binding ligand.
【請求項17】 前記プローブの少なくとも1つが1以上のフルオロフォア
を包含するビオチン結合配位子で標識化される、請求項16の組合せ的標識化オ
リゴヌクレオチドプローブ組。
17. The set of combinatorially labeled oligonucleotide probes of claim 16, wherein at least one of said probes is labeled with a biotin binding ligand that includes one or more fluorophores.
【請求項18】 前記フルオロフォアの少なくとも1つがフルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる、請求項17の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
18. The method of claim 18, wherein at least one of said fluorophores is a fluorophore F.
18. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 17, wherein the set is selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7.
【請求項19】 前記プローブの少なくとも1つが1つより多いフルオロフ
ォアを包含するビオチン結合配位子で標識化される、請求項17の組合せ的標識
化オリゴヌクレオチドプローブ組。
19. The set of combinatorially labeled oligonucleotide probes of claim 17, wherein at least one of said probes is labeled with a biotin binding ligand that includes more than one fluorophore.
【請求項20】 1つより多いフルオロフォアを包含する前記ビオチン結合
配位子のフルオロフォアの1つがフルオロフォアFITC、Cy3、Cy3.5、
Cy5、Cy5.5およびCy7の前記群から選択される、請求項19の組合せ的
標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
20. The biotin-binding ligand comprising one or more fluorophores, wherein one of the fluorophores is a fluorophore FITC, Cy3, Cy3.5,
20. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 19, wherein the set is selected from the group of Cy5, Cy5.5 and Cy7.
【請求項21】 1つより多いフルオロフォアを包含する前記ビオチン結合
配位子のフルオロフォアの全部がフルオロフォアFITC、Cy3、Cy3.5、
Cy5、Cy5.5およびCy7の前記群から選択される、請求項20の組合せ的
標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
21. The biotin-binding ligand comprising more than one fluorophore, wherein all of the fluorophores are fluorophores FITC, Cy3, Cy3.5,
21. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 20, wherein the set is selected from the group of Cy5, Cy5.5 and Cy7.
【請求項22】 前記組の少なくとも1つの成員がフルオロフォアFITC
、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択される1
つより多いフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項1
7の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
22. The method of claim 20, wherein at least one member of the set is a fluorophore FITC.
, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7
2. The method of claim 1, wherein the member is labeled with more than one fluorophore, and each member of the set is labeled with at least one fluorophore selected from the fluorophore group.
7. Combinatorially labeled oligonucleotide probe set 7.
【請求項23】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる2つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項2
2の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
23. At least one member of said set each comprises a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with two fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 3. The label of claim 2,
Two combinatorially labeled oligonucleotide probe sets.
【請求項24】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる3つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項2
2の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
24. At least one member of said set each comprises a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with three fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 3. The label of claim 2,
Two combinatorially labeled oligonucleotide probe sets.
【請求項25】 ヒト核型の個々の常染色体および性染色体を同時に同定お
よび区別する方法であって、以下の: (I)核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で、一本鎖
形態の染色体の標本を、第一および第二亜組のプローブから成る組合せ的標識化
オリゴヌクレオチドプローブ組であって、 (A)前記第一亜組のプローブの各成員が、(i)前記第一または第二亜組の
プローブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合
されており、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体の一つと特
異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含し、 プローブ組の前記第一亜組が前記ヒト核型の各常染色体または性染色体
を少なくとも一つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分な成員を有し、
そして (B)前記第二亜組のプローブの各成員が、(i)前記第一または第二亜組の
あらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されており
、そして(ii)前記ヒト核型の常染色体または性染色体の予定領域の染色体外
ポリヌクレオチドコピーの一つと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌ
クレオチドを包含する プローブ組と接触させ、 (II)前記第一亜組のプローブの一成員とハイブリダイズされた前記標本の
各染色体に関して、その成員の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の
標識の同一性を、その成員が特異的にハイブリダイズする前記ヒト核型の常染色
体または性染色体の同一性と相関させて、それにより前記成員とハイブリダイズ
された染色体を同定し、 (III)前記ヒト核型の常染色体および性染色体の各々が標本中に同定され
るまで、工程(II)を反復し、 (IV)常染色体または性染色体の領域の予定染色体外ポリヌクレオチドコピ
ーとハイブリダイズされたプローブの前記第二亜組の各成員に関して、その成員
の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性を、その成員が
特異的にハイブリダイズする前記ヒト核型の常染色体または性染色体の同一性と
相関させて、それにより前記成員とハイブリダイズされた前記常染色体または性
染色体の領域を同定し、 (V)前記第二亜組のプローブの各成員に関して、工程(IV)を反復する 工程から成る方法。
25. A method for simultaneously identifying and differentiating individual autosomes and sex chromosomes of a human karyotype, comprising: (I) single-stranded under conditions sufficient to effect nucleic acid hybridization. A sample of a chromosome in the form of a combinatorially labeled oligonucleotide probe set comprising first and second sub-sets of probes, wherein (A) each member of said first sub-set of probes comprises: Is linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the one or second subset of probes, and (ii) specifically binds to one of the predetermined autosomal or sex chromosomes of the human karyotype. A plurality of oligonucleotides capable of hybridizing, wherein said first subset of probe sets specifically hybridizes each autosomal or sex chromosome of said human karyotype with at least one member. Have enough members to
And (B) each member of the second subset of probes is linked or conjugated to (i) a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second subset; (Ii) contacting with a probe set including a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing with one of the extrachromosomal polynucleotide copies of the predetermined region of the autosomal or sex chromosome of the human karyotype; For each chromosome of the sample that has hybridized to a member of a sub-set of probes, the member's intended label is detected and identified, and the member's label identity is specifically hybridized to the member. Correlating with the identity of the autosomal or sex chromosomes of the human karyotype, thereby identifying a chromosome hybridized to the member; (III) the human karyotype Repeating step (II) until each of the autosomes and sex chromosomes of the probe is identified in the specimen; and (IV) the probe of For each member of the second subgroup, the expected label of that member is detected and identified, and the identity of the label of that member is compared to the autosomal or sex chromosomes of the human karyotype to which the member specifically hybridizes. Identifying the region of the autosome or sex chromosome that has been correlated with the identity and thereby hybridized to the member; (V) repeating step (IV) for each member of the second subset of probes A method consisting of steps.
【請求項26】 前記ヒト核型の常染色体または性染色体の前記予定領域の
前記染色体外ポリヌクレオチドコピーがRNA分子である、請求項25の方法。
26. The method of claim 25, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said human karyotype autosome or sex chromosome is an RNA molecule.
【請求項27】 前記ヒト核型の常染色体または性染色体の前記予定領域の
前記染色体外ポリヌクレオチドコピーがDNA分子である請求項25の方法。
27. The method of claim 25, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said human karyotype autosome or sex chromosome is a DNA molecule.
【請求項28】 前記オリゴヌクレオチドプローブ組が前記ヒト核型の常染
色体または性染色体の亜染色体断片に特異的な少なくとも1つの成員プローブを
含有する、請求項25の方法。
28. The method of claim 25, wherein said set of oligonucleotide probes contains at least one member probe specific for said human karyotype autosomal or sex chromosome subchromosomal fragment.
【請求項29】 予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を他の細菌、
ウイルスまたは下等真核生物と同時に同定および区別する方法であって、以下の
: (I)in-situ核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で
、前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物を含有すると疑われる標本を
、第一亜組の遺伝子型プローブおよび第二亜組の表現型プローブから成る組合せ
的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組であって、 (A)前記第一亜組の遺伝子型プローブの各成員が、(i)前記第一または
第二亜組のプローブのあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結
または結合されており、そして(ii)前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等
級真核生物の核酸の領域と特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオ
チドを包含し、 プローブ組の前記第一亜組が前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物
を前記標本中に存在する他の細菌、ウイルスまたは低級真核生物と区別し得るの
に十分な成員を有し、そして (B)前記第二亜組のプローブの各成員が、(i)前記第一または第二亜組
のあらゆる他の成員の標識と区別可能である予定標識に連結または結合されてお
り、そして(ii)前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物が予備選定
表現型を示すか否かの確定を可能にするために、前記予備選定細菌、ウイルスま
たは下等真核生物の前記核酸の予定ポリヌクレオチド領域またはその染色体外コ
ピーと特異的にハイブリダイズし得る複数のオリゴヌクレオチドを包含する プローブ組と接触させ、 (II)予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の染色体の一領域とハイ
ブリダイズされた前記第一亜組のプローブの各成員に関して、その成員の予定標
識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一性を、その成員が特異的に
ハイブリダイズする細菌、ウイルスまたは下等真核生物の同一性と相関させて、
それにより前記成員とハイブリダイズされた細菌、ウイルスまたは下等真核生物
を同定し、 (III)プローブの前記第一亜組の各成員に関して、工程(II)を反復し
、 (IV)前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の予定
ポリヌクレオチド領域あるいはその染色体外コピーとハイブリダイズされたプロ
ーブの前記第二亜組の各成員に関して、その成員の予定標識を検出および同定し
、そしてその成員の標識の同一性を前記予定領域の同一性と相関させて、それに
より前記予備選定細菌、ウイルスまたは下等真核生物の染色体上の前記予定領域
の存在を同定し、 (V)前記第二亜組のプローブの各成員に関して、工程(IV)を反復する 工程から成る方法。
29. A method according to claim 29, wherein the preselected bacterium, virus or lower eukaryote is replaced with another bacterium,
A method for simultaneously identifying and differentiating a virus or lower eukaryote, comprising: (I) said pre-selected bacterium, virus or lower under conditions sufficient to cause in-situ nucleic acid hybridization. A combinatorially labeled oligonucleotide probe set comprising a first sub-set of genotype probes and a second sub-set of phenotypic probes, comprising: (A) said first sub-set. Wherein each member of the genotype probe of (i) is linked or conjugated to a predetermined label that is distinguishable from the label of any other member of the first or second subset of probes; and (ii) A plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing to a region of the nucleic acid of the selected bacterium, virus or lower eukaryote, wherein said first subset of probe sets is (B) having sufficient members to distinguish a constant bacterium, virus or lower eukaryote from other bacteria, viruses or lower eukaryotes present in said specimen; Each member of the probe is (i) linked or linked to a predetermined label that is distinguishable from a label of any other member of the first or second sub-set, and (ii) the preselected bacterium, virus or A predetermined polynucleotide region of said nucleic acid of said preselected bacterium, virus or lower eukaryote or an extrachromosomal copy thereof to enable determination of whether the lower eukaryote exhibits a preselected phenotype. Contacting a probe set comprising a plurality of oligonucleotides capable of specifically hybridizing; (II) hybridizing to a region of a chromosome of a preselected bacterium, virus or lower eukaryote. For each member of the first subgroup of probes, the expected label of that member is detected and identified, and the identity of that member's label is determined by the bacteria, virus or lower eukaryote to which that member specifically hybridizes. Correlating with the identity of the organism,
Identifying a bacterium, virus or lower eukaryote that has hybridized to said member; (III) repeating step (II) for each member of said first sub-set of probes; For each member of the second subset of probes hybridized to the selected polynucleotide region of the chromosome of the selected bacterium, virus or lower eukaryote, or an extrachromosomal copy thereof, detecting and identifying the predetermined marker for that member. And correlating the identity of the label of the member with the identity of the predetermined region, thereby identifying the presence of the predetermined region on the chromosome of the preselected bacterium, virus or lower eukaryote; C.) Repeating step (IV) for each member of the second subset of probes.
【請求項30】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域の前記染色体外ポリヌクレオチドコピーがRNA分子である、請求項
29の方法。
30. The method of claim 29, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote is an RNA molecule.
【請求項31】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域の前記染色体外ポリヌクレオチドコピーがDNA分子である、請求項
29の方法。
31. The method of claim 29, wherein said extrachromosomal polynucleotide copy of said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote is a DNA molecule.
【請求項32】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が抗生物質耐性決定基をコードする、請求項29の方法。
32. The method of claim 29, wherein said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote encodes an antibiotic resistance determinant.
【請求項33】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が毒素をコードする、請求項29の方法。
33. The method of claim 29, wherein said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote encodes a toxin.
【請求項34】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の種の決定因であるタンパ
ク質をコードする、請求項29の方法。
34. The method of claim 29, wherein said predetermined region of said chromosome of said bacterium, virus or lower eukaryote encodes a protein that is determinant of said bacterial, virus or lower eukaryote species. .
【請求項35】 前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記染色体の前
記予定領域が前記細菌、ウイルスまたは下等真核生物の前記種の亜種の決定因で
あるタンパク質をコードする、請求項34の方法。
35. The predetermined region of the chromosome of the bacterium, virus or lower eukaryote encodes a protein that is a determinant of the species subspecies of the bacterium, virus or lower eukaryote. Clause 34. The method of clause 34.
【請求項36】 前記in-situ核酸増幅がin-situポリメラーゼ連鎖反応であ
る、請求項27および31のいずれかの方法。
36. The method of claim 27, wherein said in-situ nucleic acid amplification is an in-situ polymerase chain reaction.
【請求項37】 前記in-situ核酸増幅がin-situローリングサークル型増幅
反応である、請求項36の方法。
37. The method of claim 36, wherein said in-situ nucleic acid amplification is an in-situ rolling circle amplification reaction.
【請求項38】 前記プローブがビオチン部分で標識化されるヌクレオチド
残基を含有する、請求項36の方法。
38. The method of claim 36, wherein said probe contains a nucleotide residue labeled with a biotin moiety.
【請求項39】 前記プローブがさらに標識化ビオチン結合配位子で標識化
される、請求項36の方法。
39. The method of claim 36, wherein said probe is further labeled with a labeled biotin binding ligand.
【請求項40】 前記プローブの少なくとも1つが1以上のフルオロフォア
を包含するビオチン結合配位子で標識化される、請求項39の方法。
40. The method of claim 39, wherein at least one of said probes is labeled with a biotin binding ligand that includes one or more fluorophores.
【請求項41】 前記フルオロフォアの少なくとも1つがフルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる、請求項40の方法。
41. The method according to claim 41, wherein at least one of said fluorophores is a fluorophore F.
41. The method of claim 40, wherein the method is selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, and Cy7.
【請求項42】 前記プローブの少なくとも1つが1つより多いフルオロフ
ォアを包含するビオチン結合配位子で標識化される、請求項40の方法。
42. The method of claim 40, wherein at least one of said probes is labeled with a biotin binding ligand that includes more than one fluorophore.
【請求項43】 1つより多いフルオロフォアを包含する前記ビオチン結合
配位子のフルオロフォアの1つがフルオロフォアFITC、Cy3、Cy3.5、
Cy5、Cy5.5およびCy7の前記群から選択される、請求項42の方法。
43. The biotin-binding ligand comprising one or more fluorophores, wherein one of the fluorophores is a fluorophore FITC, Cy3, Cy3.5,
43. The method of claim 42, wherein the method is selected from the group of Cy5, Cy5.5, and Cy7.
【請求項44】 1つより多いフルオロフォアを包含する前記ビオチン結合
配位子のフルオロフォアの全部がフルオロフォアFITC、Cy3、Cy3.5、
Cy5、Cy5.5およびCy7の前記群から選択される、請求項43の方法。
44. The biotin-binding ligand comprising more than one fluorophore, wherein all of the fluorophores are fluorophores FITC, Cy3, Cy3.5,
44. The method of claim 43, wherein the method is selected from the group of Cy5, Cy5.5, and Cy7.
【請求項45】 前記組の少なくとも1つの成員がフルオロフォアFITC
、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択される1
つより多いフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
0の方法。
45. The method wherein at least one member of the set is a fluorophore FITC
, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7
5. The method of claim 4, wherein the member is labeled with more than one fluorophore, and each member of the set is labeled with at least one fluorophore selected from the fluorophore group.
0 method.
【請求項46】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる2つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
5の方法。
46. The at least one member of said set each comprising a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with two fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 5. The method of claim 4, wherein
Method 5.
【請求項47】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる3つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
5の方法。
47. Each of the at least one member of the set is a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with three fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 5. The method of claim 4, wherein
Method 5.
【請求項48】 前記ハイブリダイズ化プローブ成員の予定標識を検出する
ために光学的コームが工程(b)で用いられる、請求項25および29のいずれ
かの方法。
48. The method of any of claims 25 and 29, wherein an optical comb is used in step (b) to detect a predetermined label of the hybridized probe member.
【請求項49】 前記ハイブリダイズ化プローブ成員の予定標識を検出する
ために光学的フィルターが工程(b)で用いられる、請求項25および29のい
ずれかの方法。
49. The method of any of claims 25 and 29, wherein an optical filter is used in step (b) to detect a predetermined label of said hybridized probe member.
【請求項50】 前記ハイブリダイズ化プローブ成員の予定標識を検出する
ために複数の光学的フィルターが工程(b)において順番に用いられる、請求項
49の方法。
50. The method of claim 49, wherein a plurality of optical filters are used sequentially in step (b) to detect a predetermined label of said hybridized probe member.
【請求項51】 前記組の少なくとも1つの成員がフルオロフォアFITC
、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択される1
つより多いフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
8の方法。
51. The method wherein at least one member of the set is a fluorophore FITC
, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7
5. The method of claim 4, wherein the member is labeled with more than one fluorophore, and each member of the set is labeled with at least one fluorophore selected from the fluorophore group.
Method 8.
【請求項52】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる2つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
9の方法。
52. Each of the at least one member of the set is a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with two fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 5. The method of claim 4, wherein
Method 9.
【請求項53】 前記組の少なくとも1つの成員が各々、フルオロフォアF
ITC、Cy3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択さ
れる3つのフルオロフォアで標識され、そして前記組の各成員が前記フルオロフ
ォア群から選択される少なくとも1つのフルオロフォアで標識される、請求項4
9の方法。
53. At least one member of said set each comprising a fluorophore F
At least one fluorophore labeled with three fluorophores selected from the group consisting of ITC, Cy3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7, and wherein each member of the set is selected from the fluorophore group 5. The method of claim 4, wherein
Method 9.
【請求項54】 組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組であって、
その各成員が(i)その組の他のあらゆる成員の標識と区別可能な予定標識を有
し、そして(ii)ヒト核型の1つの予定常染色体または性染色体のテロメア領
域と特異的にハイブリダイズし得るプローブの組であって、 前記ヒト核型の常染色体または性染色体の各々を少なくとも1つ
の成員と特異的にハイブリダイズし得るのに十分な成員を有するプローブ組。
54. A set of combinatorially labeled oligonucleotide probes, comprising:
Each member of which (i) has a predetermined marker that is distinguishable from that of any other member of the set, and (ii) specifically hybridizes to a telomere region of a single autosomal or sex chromosome of a human karyotype. A set of probes that are capable of soybeans, the set of probes having sufficient members to specifically hybridize each of the human karyotype autosomes or sex chromosomes with at least one member.
【請求項55】 前記標識の少なくとも1つがフルオロフォアFITC、C
y3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択されるフルオ
ロフォアである、請求項54の組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組。
55. The method according to claim 55, wherein at least one of the labels is a fluorophore FITC, C
55. The combinatorially labeled oligonucleotide probe set of claim 54, which is a fluorophore selected from the group consisting of y3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5 and Cy7.
【請求項56】 ヒト核型の個々の常染色体および性染色体を同時に同定お
よび区別する方法であって、以下の: (a)核酸ハイブリダイゼーションを起こさせるのに十分な条件下で、一本鎖
形態の前記染色体の標本を、組合せ的標識化オリゴヌクレオチドプローブ組であ
って、その各成員が、(i)前記組のあらゆる他の成員の標識と区別可能な予定
標識を有し、そして(ii)ヒト核型の予定常染色体または性染色体のテロメア
領域と特異的にハイブリダイズし得て、 前記組が前記ヒト核型の各常染色体または性染色体の各々を少なくとも一
つの成員と特異的にハイブリダイズし得るに十分な成員を有する組合せ的標識化
オリゴヌクレオチドプローブ組と接触させ、前記接触がそれにより前記標本の常
染色体または性染色体の各々の少なくとも1つを前記組のプローブの少なくとも
1つの成員とハイブリダイズするようにさせて、 (b)前記組のプローブの一成員とハイブリダイズした前記標本の各染色体に
関して、その成員の予定標識を検出および同定し、そしてその成員の標識の同一
性を、その成員が特異的にハイブリダイズする前記ヒト核型の常染色体または性
染色体の同一性と相関させて、それにより前記成員とハイブリダイズした染色体
を同定し、そして (c)前記ヒト核型の常染色体および性染色体の各々が前記標本中に同定され
るまで、工程(b)を反復する 工程を包含する方法。
56. A method for simultaneously identifying and distinguishing individual autosomes and sex chromosomes of a human karyotype, comprising: (a) single-stranded under conditions sufficient to effect nucleic acid hybridization. Forming a sample of said chromosome in a form of a combinatorially labeled oligonucleotide probe set, each member of which (i) has a predetermined label distinguishable from the label of any other member of said set; and (ii) ) Is capable of specifically hybridizing to a telomere region of a predetermined autosomal or sex chromosome of a human karyotype, wherein the set specifically hybridizes each autosomal or sex chromosome of the human karyotype to at least one member. Contacting a set of combinatorially labeled oligonucleotide probes having sufficient members to be capable of soybean, wherein said contacting reduces the number of each autosomal or sex chromosome of said specimen. And (b) detecting, for each chromosome of the specimen that has hybridized to a member of the set of probes, a prospective marker for that member. And identifying and correlating the identity of the label of the member with the identity of the autosomal or sex chromosome of the human karyotype to which the member specifically hybridizes, whereby the chromosome hybridized to the member. And (c) repeating step (b) until each of said human karyotype autosomes and sex chromosomes is identified in said specimen.
【請求項57】 前記標識の少なくとも1つがフルオロフォアFITC、C
y3、Cy3.5、Cy5、Cy5.5およびCy7から成る群から選択されるフルオ
ロフォアである、請求項56の方法。
57. The method wherein at least one of said labels is a fluorophore FITC, C
57. The method of claim 56, which is a fluorophore selected from the group consisting of y3, Cy3.5, Cy5, Cy5.5, and Cy7.
JP2000552136A 1998-06-02 1999-06-02 Multiparametric fluorescence in-situ hybridization Pending JP2002517183A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/088,845 1998-06-02
US09/088,845 US6007994A (en) 1995-12-22 1998-06-02 Multiparametric fluorescence in situ hybridization
PCT/US1999/012107 WO1999062926A1 (en) 1998-06-02 1999-06-02 Multiparametric fluorescence in situ hybridization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002517183A true JP2002517183A (en) 2002-06-18

Family

ID=22213843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000552136A Pending JP2002517183A (en) 1998-06-02 1999-06-02 Multiparametric fluorescence in-situ hybridization

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1091973A4 (en)
JP (1) JP2002517183A (en)
AU (1) AU758466B2 (en)
CA (1) CA2329253A1 (en)
WO (1) WO1999062926A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005501564A (en) * 2001-08-28 2005-01-20 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー Method for measuring multiple analytes
JP2010029187A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Veridex Llc High sensitivity multiparameter method for rare event analysis in biological sample
US9127302B2 (en) 2005-09-20 2015-09-08 Janssen Diagnostics, Llc System for the detection and enumeration of suspect target cells in a mixed cell population
JP2020042165A (en) * 2018-09-11 2020-03-19 浜松ホトニクス株式会社 Measurement device and method for measurement

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10106370B4 (en) * 2001-02-12 2005-01-27 Vermicon Ag Oligonucleotide probes for the detection of periodontopathogenic bacteria by in situ hybridization
US7473767B2 (en) 2001-07-03 2009-01-06 The Institute For Systems Biology Methods for detection and quantification of analytes in complex mixtures
US20070269813A1 (en) * 2005-11-03 2007-11-22 Dewhirst Floyd E Methods and arrays for identifying human microflora
EP1963531B1 (en) 2005-12-23 2011-09-21 Nanostring Technologies, Inc. Nanoreporters and methods of manufacturing and use thereof
AU2007329748B2 (en) * 2006-10-25 2014-05-08 Ikonisys, Inc. Automated detection of cancer and high grade hyperplasias
DE102009058295A1 (en) * 2009-12-10 2011-06-16 Biostep Gmbh Trans-illuminator for e.g. rear illumination of fluorescent material sample for qualitative and quantitative evaluation of sample in research laboratory, has adjustment component for adjustment of specific wave length
US20130171622A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Abbott Laboratories Compositions and methods for detecting viral infection using direct-label fluorescence in situ hybridization
WO2022112841A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-02 Genomic Vision Physical characterization of telomeres

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817462A (en) * 1995-02-21 1998-10-06 Applied Spectral Imaging Method for simultaneous detection of multiple fluorophores for in situ hybridization and multicolor chromosome painting and banding
US5759781A (en) * 1995-12-22 1998-06-02 Yale University Multiparametric fluorescence in situ hybridization
JPH11510707A (en) * 1995-12-22 1999-09-21 バイオラッド・ラボラトリーズ・インコーポレーテッド Method and apparatus for performing multi-parameter fluorescence in situ hybridization

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005501564A (en) * 2001-08-28 2005-01-20 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲー Method for measuring multiple analytes
US9127302B2 (en) 2005-09-20 2015-09-08 Janssen Diagnostics, Llc System for the detection and enumeration of suspect target cells in a mixed cell population
US9134237B2 (en) 2005-09-20 2015-09-15 Janssen Diagnotics, LLC High sensitivity multiparameter method for rare event analysis in a biological sample
US9957571B2 (en) 2005-09-20 2018-05-01 Menarini Silicon Biosystems, Inc. Methods and composition to generate unique sequence DNA probes, labeling of DNA probes and the use of these probes
US11015227B2 (en) 2005-09-20 2021-05-25 Menarini Silicon Biosystems S.P.A. Methods and compositions to generate unique sequence DNA probes, labeling of DNA probes and the use of these probes
JP2010029187A (en) * 2008-07-29 2010-02-12 Veridex Llc High sensitivity multiparameter method for rare event analysis in biological sample
JP2020042165A (en) * 2018-09-11 2020-03-19 浜松ホトニクス株式会社 Measurement device and method for measurement
JP7158220B2 (en) 2018-09-11 2022-10-21 浜松ホトニクス株式会社 Measuring device and method

Also Published As

Publication number Publication date
AU4324799A (en) 1999-12-20
CA2329253A1 (en) 1999-12-09
EP1091973A4 (en) 2005-03-23
EP1091973A1 (en) 2001-04-18
WO1999062926A1 (en) 1999-12-09
AU758466B2 (en) 2003-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6506563B1 (en) Multiparametric fluorescence in situ hybridization
AU724912B2 (en) Multiparametric fluorescence in situ hybridization
US5792610A (en) Method for conducting multiparametric fluorescence in situ hybridization
KR100245283B1 (en) In situ hybridization method
AU2012253271A1 (en) Methods and compositions for rapid multiplex amplification of STR loci
US6043039A (en) Method of and composite for in situ fluorescent hybridization
JP2002517183A (en) Multiparametric fluorescence in-situ hybridization
US6203977B1 (en) Delineation of individual human chromosomes in metaphase and interphase cells by in situ suppression hybridization
US6849407B2 (en) Detection of varicella-zoster virus
EP1838873B1 (en) Method for chromosome profiling
WO1997023649A1 (en) Method and apparatus for conducting multiparametric fluorescence in situ hybridization
WO1997023649A9 (en) Method and apparatus for conducting multiparametric fluorescence in situ hybridization
US20210072143A1 (en) High capacity molecule detection
JP2000507809A (en) Multi-parameter fluorescence in situ hybridization
Morrison Detection of Genomic Abnormalities by Fluorescence in Situ Hybridization
Inam et al. Fluorescent in situ Hybridization
NZ713179B2 (en) Methods and compositions for rapid multiplex amplification of str loci
NZ618848B2 (en) Methods and compositions for rapid multiplex amplification of str loci

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060330

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060330

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060405

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090324

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090818