JP2003125799A - Method for detecting nucleic acid - Google Patents

Method for detecting nucleic acid

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JP2003125799A
JP2003125799A JP2001325563A JP2001325563A JP2003125799A JP 2003125799 A JP2003125799 A JP 2003125799A JP 2001325563 A JP2001325563 A JP 2001325563A JP 2001325563 A JP2001325563 A JP 2001325563A JP 2003125799 A JP2003125799 A JP 2003125799A
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nucleic acid
target nucleic
acid probe
donor fluorescent
fluorescence
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JP2001325563A
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Japanese (ja)
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Eishin Yaku
英信 夜久
Tetsuo Yukimasa
哲男 行政
Hirokazu Sugihara
宏和 杉原
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting a target nucleic acid by which the sequence of a nucleic acid probe can be designed without considering the site recognizing a restriction enzyme of the target nucleic acid, and which requires no elongation reaction of a polymerase, and further to provide a sensor usable therefor. SOLUTION: This method for detecting the target nucleic acid in a specimen comprises a step for bringing the specimen into contact with the first nucleic acid probe labeled by a donor fluorescent material, and the second nucleic acid probe labeled by an acceptor material under a hybridization condition, and a step for detecting the change of fluorescent intensity emitted after exciting the donor fluorescent material. Each of the first and the second nucleic acid probes has a sequence complemental to the target nucleic acid and different from each other, and forms a nucleic acid probe-target nucleic acid complex in which the fluorescent energy transfer is caused between the donor fluorescent material and the acceptor material when hybridizing with the target nucleic acid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料中の目的核酸
を簡易かつ高感度で検出する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for easily and highly sensitively detecting a target nucleic acid in a sample.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、遺伝子情報を得るための技術が盛
んに開発されている。医療分野では、疾患関連遺伝子を
解析することにより、疾患の分子レベルでの治療が可能
となってきている。また、遺伝子診断により、患者個人
ごとに対応したテーラーメード医療も可能となってき
た。製薬分野においては、遺伝子情報を使用して、抗体
やホルモンなどのタンパク分子を特定し、薬品として利
用している。農業や食品分野などにおいても、多くの遺
伝子情報を利用した製品が作り出されている。
2. Description of the Related Art Recently, techniques for obtaining genetic information have been actively developed. In the medical field, it has become possible to treat diseases at a molecular level by analyzing disease-related genes. In addition, genetic diagnosis has made it possible to provide tailor-made medical treatment for each patient. In the pharmaceutical field, genetic information is used to identify protein molecules such as antibodies and hormones and use them as drugs. In the fields of agriculture and food, many products using genetic information have been produced.

【0003】これら遺伝子情報を得るための方法とし
て、従来、サザンブロッティング法、ノーザンブロッテ
ィング法、ディファレンシャルディスプレイ法などが用
いられてきたが、最近になりDNAマイクロアレイと総
称される微小な核酸検出用センサが使われるようになっ
てきている。これらDNAマイクロアレイは、核酸どう
しのハイブリダイゼーションを利用し標的核酸の検出を
行うという点においては上記従来技術と同様である。し
かし、例えばスライドガラスのような微小な基上にお
いて数千から数十万種類といった大量の核酸断片を一度
に処理することが可能であり、これからの遺伝子解析技
術において最も有効な技術の一つになると思われる。
Conventionally, Southern blotting method, Northern blotting method, differential display method and the like have been used as a method for obtaining such genetic information. Recently, a minute nucleic acid detecting sensor generally called a DNA microarray has been used. It is being used. These DNA microarrays are the same as the above-mentioned conventional techniques in that target nucleic acids are detected by utilizing hybridization between nucleic acids. One, however, may be processed at one time a large amount of nucleic acid fragments such as several hundreds of thousand kinds from thousands in small groups board such as a glass slide, the most effective technology in the future genetic analysis techniques It seems to be.

【0004】現在、種々のタイプのDNAマイクロアレ
イが市販されているが、それらを用いた遺伝子解析方法
の概要は次のとおりである。
At present, various types of DNA microarrays are commercially available. The outline of the gene analysis method using them is as follows.

【0005】すなわち、検出したい標的核酸あるいは核
酸断片と相補的な配列からなる核酸プローブをスライド
ガラスなどの基板上に固定化した後、蛍光標識などによ
って標識された標的核酸をハイブリダイズさせ、その後
ハイブリダイズした標的核酸のシグナルを検出するもの
である。
That is, after a nucleic acid probe having a sequence complementary to the target nucleic acid or nucleic acid fragment to be detected is immobilized on a substrate such as a slide glass, the target nucleic acid labeled with a fluorescent label or the like is hybridized, and then hybridized. The signal of soybean target nucleic acid is detected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしDNAマイクロ
アレイを用いた方法では、上述のように先ず核酸プロー
ブを基板上に高密度に固定するという高度な技術が必要
である。また現在の固定化技術では、基板上に固定され
る核酸プローブ量のバラツキが大きいという問題があ
る。
However, the method using the DNA microarray requires an advanced technique of immobilizing the nucleic acid probe on the substrate at a high density as described above. Further, the current immobilization technology has a problem that the amount of nucleic acid probe immobilized on the substrate varies greatly.

【0007】また上述のように、標的核酸を含む試料は
予め使用者によって標識されなければならず、そのため
の操作には専用の試薬を必要とする。さらに現在最も利
用されている標識方法においては、標的核酸中のチミン
塩基の一部を標識物質Cy3またはCy5で標識すると
いう方法であるため、標識物質の取り込まれる割合が核
酸の配列や長さによって異なる。
As described above, the sample containing the target nucleic acid must be labeled in advance by the user, and a dedicated reagent is required for the operation for that purpose. Further, in the most used labeling method at present, since a part of the thymine base in the target nucleic acid is labeled with the labeling substance Cy3 or Cy5, the incorporation rate of the labeling substance depends on the sequence and length of the nucleic acid. different.

【0008】以上のような課題を解決する方法として、
二種類の物質間の蛍光エネルギー移動を利用する方法が
提案されている。蛍光エネルギー移動は、一方の物質が
蛍光物質(ドナー蛍光物質)であり、この蛍光物質から
発せられる波長が他方の物質(アクセプター物質)の吸
収波長と重なる場合に起こる。すなわち、両者が十分近
くに存在すると、ドナー蛍光物質に対する励起光を照射
しても、ドナー蛍光物質から発せられる蛍光はアクセプ
ター物質により吸収されるため、結果としてドナー蛍光
物質から発せられる蛍光はほとんど検出されない。この
ときアクセプター物質は必ずしも蛍光物質である必要は
ないが、ドナー蛍光物質から発せられる蛍光が励起光と
なる蛍光物質もまたアクセプター物質になり得る。この
場合もまた、ドナー蛍光物質に対する励起光を照射して
も、ドナー蛍光物質から発せられる蛍光はアクセプター
物質の励起光となるため、結果としてドナー蛍光物質に
よる蛍光はほとんど検出されずアクセプター物質の蛍光
のみが検出される。
As a method for solving the above problems,
A method utilizing fluorescence energy transfer between two kinds of substances has been proposed. Fluorescent energy transfer occurs when one substance is a fluorescent substance (donor fluorescent substance) and the wavelength emitted from this fluorescent substance overlaps with the absorption wavelength of the other substance (acceptor substance). That is, when the two are sufficiently close to each other, even when the donor fluorescent substance is irradiated with excitation light, the fluorescence emitted from the donor fluorescent substance is absorbed by the acceptor substance, and as a result, the fluorescence emitted from the donor fluorescent substance is almost detected. Not done. At this time, the acceptor substance does not necessarily have to be a fluorescent substance, but a fluorescent substance in which fluorescence emitted from the donor fluorescent substance becomes excitation light can also be an acceptor substance. In this case also, even if the donor fluorescent substance is irradiated with the excitation light, the fluorescence emitted from the donor fluorescent substance becomes the excitation light of the acceptor substance, and as a result, fluorescence from the donor fluorescent substance is hardly detected and fluorescence of the acceptor substance is not detected. Only detected.

【0009】このような二種類の物質間の蛍光エネルギ
ー移動を利用した核酸の検出方法として以下のような方
法が提案されている。
The following method has been proposed as a method for detecting a nucleic acid utilizing the fluorescence energy transfer between such two kinds of substances.

【0010】特公平05-15439は、標的核酸に相
補的な配列からなり、かつ蛍光エネルギー移動対を形成
する二種類の物質で標識された核酸プローブを用いる方
法を開示する。この方法では、核酸プローブと標的核酸
が二本鎖を形成すると特定の制限酵素部位が形成される
ように核酸プローブが設計されている。そのため核酸プ
ローブが一本鎖のままで存在する場合は、ドナー蛍光物
質に対する励起光を照射してもドナー蛍光物質による蛍
光は検出されないが、核酸プローブがハイブリダイズし
て二本鎖を形成し、そして制限酵素によってこの二本鎖
が切断され、ドナー蛍光物質とアクセプター物質との間
で蛍光エネルギーの移動は起こらず、ドナー蛍光物質に
よる蛍光が検出されるようになる。
Japanese Patent Publication No. 05-15439 discloses a method using a nucleic acid probe which is composed of a sequence complementary to a target nucleic acid and which is labeled with two kinds of substances forming a fluorescence energy transfer pair. In this method, the nucleic acid probe is designed so that a specific restriction enzyme site is formed when the nucleic acid probe and the target nucleic acid form a double strand. Therefore, when the nucleic acid probe exists as a single strand, fluorescence from the donor fluorescent substance is not detected even when the excitation light for the donor fluorescent substance is irradiated, but the nucleic acid probe hybridizes to form a double strand, Then, the double strand is cleaved by the restriction enzyme, the fluorescence energy is not transferred between the donor fluorescent substance and the acceptor substance, and the fluorescence by the donor fluorescent substance is detected.

【0011】特開平11−123083もまた、同様に
蛍光エネルギー移動対を形成する二種類の物質で標識さ
れた核酸プローブを用いる方法を開示する。この核酸プ
ローブは、標的核酸と相補的な配列の他に、その5’末
端に、標的核酸とハイブリダイズした際に一本鎖の状態
で突出するように設計された、一本鎖の制限酵素認識部
位を形成し得る部分を有している。この一本鎖の制限酵
素認識部位を形成し得る部分は、上記蛍光エネルギー移
動対を形成する二種類の物質の間にある。この方法で
は、この核酸プローブが標的核酸とハイブリダイズした
場合、標的核酸を鋳型としてポリメラーゼによる伸長反
応で完全な二本鎖が形成されると同時に、この突出部分
もまたポリメラーゼにより伸長することで制限酵素部位
が形成されるため、核酸プローブ−標的核酸二本鎖を制
限酵素で切断することにより、ドナー蛍光物質から発せ
られる蛍光が検出されるようになる。その一方、ハイブ
リダイズしなかった核酸プローブ内の制限酵素認識部位
は一本鎖のままなので制限酵素による切断はされずドナ
ー蛍光物質による蛍光検出はされない。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-123083 also discloses a method using a nucleic acid probe labeled with two kinds of substances that also form a fluorescence energy transfer pair. This nucleic acid probe is a single-stranded restriction enzyme designed to project in a single-stranded state at the 5'end thereof in addition to a sequence complementary to the target nucleic acid when hybridized with the target nucleic acid. It has a part that can form a recognition site. The portion capable of forming this single-stranded restriction enzyme recognition site is between the two types of substances forming the fluorescence energy transfer pair. According to this method, when this nucleic acid probe hybridizes with a target nucleic acid, a complete double strand is formed by an extension reaction by a polymerase using the target nucleic acid as a template, and at the same time, this protruding portion is also limited by extension by a polymerase. Since the enzyme site is formed, by cleaving the nucleic acid probe-target nucleic acid double strand with a restriction enzyme, fluorescence emitted from the donor fluorescent substance can be detected. On the other hand, since the restriction enzyme recognition site in the nucleic acid probe that has not hybridized remains a single strand, it is not cleaved by the restriction enzyme and fluorescence is not detected by the donor fluorescent substance.

【0012】以上に記した二種類の物質間の蛍光エネル
ギー移動を利用する方法では、核酸プローブを固定化す
る必要がなく反応液中に溶解させればよい。これは、固
定化と異なり、核酸検出に用いる核酸プローブの量を制
御することを容易にする。また標的核酸は予め使用者に
よって標識される必要はない。
In the method utilizing fluorescence energy transfer between the two kinds of substances described above, it is not necessary to immobilize the nucleic acid probe and it may be dissolved in the reaction solution. This, unlike immobilization, facilitates control of the amount of nucleic acid probe used for nucleic acid detection. Further, the target nucleic acid does not need to be labeled by the user beforehand.

【0013】しかし、これらの方法には以下のような課
題がある。
However, these methods have the following problems.

【0014】先ず特公平05-15439の方法では、
核酸プローブの配列は、標的核酸と二本鎖を形成した際
に必ず何らかの制限酵素部位が形成されるように設計さ
れなければならない。そのため核酸プローブの設計は非
常に制限されたものとなる。
First, in the method of Japanese Patent Publication No. 05-15439,
The sequence of the nucleic acid probe must be designed so that a certain restriction enzyme site is always formed when forming a double strand with the target nucleic acid. Therefore, the design of the nucleic acid probe is very limited.

【0015】また特開平11−123083の方法で
は、特公平05-15439に記載の方法とは異なり、
核酸プローブ配列内には必ずしも標的核酸配列内に存在
する制限酵素部位を必要としない。しかしそのためポリ
メラーゼによる伸長反応を必要とする。
The method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-123083 is different from the method described in Japanese Patent Publication No. 05-15439.
Nucleic acid probe sequences do not necessarily require the restriction enzyme sites present in the target nucleic acid sequence. However, it requires an extension reaction with a polymerase.

【0016】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
のであって、核酸プローブの配列を標的核酸の制限酵素
認識部位を考慮することなく設計することができ、かつ
ポリメラーゼの伸長反応を必要としない標的核酸の検出
方法を提供することを目的とする。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art. The sequence of the nucleic acid probe can be designed without considering the restriction enzyme recognition site of the target nucleic acid, and the extension reaction of polymerase is required. An object of the present invention is to provide a method for detecting a target nucleic acid that does not exist.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、試料中の標的
核酸を検出する方法に関し、この方法は、試料を、ドナ
ー蛍光物質で標識された第1の核酸プローブおよびアク
セプター物質で標識された第2の核酸プローブとをハイ
ブリダイゼーション条件下で接触させる工程であって、
ここで、上記第1の核酸プローブおよび第2の核酸プロ
ーブの各々が、標的核酸に相補的な配列であって互いに
異なる配列を有し、それによって上記標的核酸にハイブ
リダイズするとき、上記ドナー蛍光物質と上記アクセプ
ター物質の間で蛍光エネルギー移動が起こるような核酸
プローブ−標的核酸複合体が形成される工程;および上
記ドナー蛍光物質を励起した後に発せられる蛍光強度の
変化を検出する工程を包含する。
The present invention relates to a method of detecting a target nucleic acid in a sample, which method comprises labeling a sample with a first nucleic acid probe labeled with a donor fluorescent substance and an acceptor substance. A step of contacting with a second nucleic acid probe under hybridization conditions,
Here, each of the first nucleic acid probe and the second nucleic acid probe has a sequence complementary to the target nucleic acid and different from each other, and thus, when hybridizing to the target nucleic acid, the donor fluorescence is generated. Forming a nucleic acid probe-target nucleic acid complex such that fluorescence energy transfer occurs between the substance and the acceptor substance; and detecting a change in fluorescence intensity emitted after exciting the donor fluorescent substance. .

【0018】上記蛍光強度は、上記ドナー蛍光物質が発
する蛍光強度であり得る。あるいは、上記蛍光強度は、
上記アクセプター物質が発する蛍光強度であり得る。
The fluorescence intensity may be the fluorescence intensity emitted by the donor fluorescent substance. Alternatively, the fluorescence intensity is
It may be the fluorescence intensity emitted by the acceptor substance.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図1および2を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the attached FIGS.

【0020】図1は、本発明に用いる核酸プローブを模
式的に示す。図1に示すように、本発明に用いる核酸プ
ローブ3、4は、標的核酸と相補的な配列を有する少な
くとも2つ、代表的には一対の一本鎖核酸であって、標
識1および2をそれぞれ有している。図示されるよう
に、核酸プローブは、通常一本鎖であって、目的核酸の
配列を基に通常の化学的合成法または組換え法を用いて
生成され得る。市販の配列を用いてもよい。また、通
常、上記標識1および2のうちの一方はドナー蛍光物質
であって、他方はアクセプター物質である。核酸プロー
ブ3および4は、核酸配列と相補的な配列を有するが、
これら相補的配列は互いに異なり、そして標的核酸分子
上の近接する位置にハイブリダイズするように選択さ
れ、それによって各核酸プローブ上にあるドナー蛍光物
質とアクセプター物質との間で蛍光エネルギー移動が起
こる。ドナー蛍光物質とアクセプター物質との間の蛍光
エネルギー移動は、これら物質の各核酸プローブ上にお
ける標識位置によっても調節され得る。
FIG. 1 schematically shows the nucleic acid probe used in the present invention. As shown in FIG. 1, the nucleic acid probes 3 and 4 used in the present invention are at least two, typically a pair of single-stranded nucleic acids having a sequence complementary to the target nucleic acid, and are labeled with the labels 1 and 2. I have each. As shown in the figure, the nucleic acid probe is usually single-stranded and can be produced based on the sequence of the nucleic acid of interest using conventional chemical synthetic methods or recombinant methods. Commercially available sequences may be used. Usually, one of the labels 1 and 2 is a donor fluorescent substance, and the other is an acceptor substance. Nucleic acid probes 3 and 4 have a sequence complementary to the nucleic acid sequence,
These complementary sequences differ from each other and are selected to hybridize to adjacent positions on the target nucleic acid molecule, which causes fluorescent energy transfer between the donor and acceptor fluorophore on each nucleic acid probe. The fluorescence energy transfer between the donor fluorescent substance and the acceptor substance can also be controlled by the labeling position of these substances on each nucleic acid probe.

【0021】ドナー蛍光物質とアクセプター物質の代表
的な組み合わせは、フルオレセインイソシアナート(F
ITC)/テトラメチルローダミンイソシアナート(T
RITC)、FITC/テキサスレッド、FITC/N
−ヒドロキシスクシンイミジル1−ピレンブチレート
(PYB)、FITC/イオシンイソチオシアネート
(EITC)、N−ヒドロキシスクシンイミジル1−ピ
レンスルフォネート(PYS)/FITC、FITC/
ローダミンX、FITC/テトラメチルローダミン(T
AMRA)、N−(4−アミノブチル)−N−エチルイ
ソルミノール(ABEI)/TAMRAが挙げられる
が、これらに制限されるわけではない。すなわち、励起
されたドナー蛍光物質が発する蛍光波長がアクセプター
物質の吸収波長あるいは励起光波長と重なるという条件
を満たせば、任意のその他の物質の組み合わせを用いる
ことができる。これらの標的物質は、当業者に公知の方
法によって核酸プローブに導入され得る。
A typical combination of a donor fluorescent substance and an acceptor substance is fluorescein isocyanate (F
ITC) / Tetramethylrhodamine isocyanate (T
RITC), FITC / Texas Red, FITC / N
-Hydroxysuccinimidyl 1-pyrene butyrate (PYB), FITC / iocin isothiocyanate (EITC), N-hydroxysuccinimidyl 1-pyrenesulphonate (PYS) / FITC, FITC /
Rhodamine X, FITC / tetramethylrhodamine (T
AMRA), N- (4-aminobutyl) -N-ethylisoluminol (ABEI) / TAMRA, but not limited thereto. That is, as long as the condition that the fluorescence wavelength emitted from the excited donor fluorescent substance overlaps with the absorption wavelength or the excitation light wavelength of the acceptor substance is satisfied, any combination of other substances can be used. These target substances can be introduced into the nucleic acid probe by methods known to those skilled in the art.

【0022】本発明の以下の実施例においては、上記組
み合わせの例示としてFITC/TRITCの組み合わ
せが用いられる。FITCの励起光および蛍光波長はそ
れぞれ490および520nmであり、そしてTRIT
Cの励起光および蛍光波長はそれぞれ541nmおよび
572nmである。
In the following embodiments of the present invention, a combination of FITC / TRITC is used as an example of the above combination. The excitation light and fluorescence wavelengths of FITC are 490 and 520 nm, respectively, and TRIT
The excitation light and fluorescence wavelengths of C are 541 nm and 572 nm, respectively.

【0023】上記のように設計された核酸プローブは反
応液中に溶解して用いられる多くの他の核酸検出法のよ
うに固相に固定化される必要はない。図2は、このよう
な核酸プローブと標的核酸とのハイブリダイズ反応を模
式的に示す。図2に示すように、これら二種類の核酸プ
ローブと標的核酸は、1:1:1の割合でハイブリダイ
ズするため、反応槽5において、これら二種類の核酸プ
ローブは同量づつ、必要とされる濃度において溶解され
ていればよい。
The nucleic acid probe designed as described above does not need to be immobilized on a solid phase as in many other nucleic acid detection methods used by being dissolved in a reaction solution. FIG. 2 schematically shows a hybridization reaction between such a nucleic acid probe and a target nucleic acid. As shown in FIG. 2, since these two kinds of nucleic acid probes and the target nucleic acid hybridize at a ratio of 1: 1: 1, the same amount of these two kinds of nucleic acid probes is required in the reaction tank 5. It may be dissolved at a certain concentration.

【0024】次に標的核酸6を含む試料がこの反応液中
に添加され、適当な条件下において十分なハイブリダイ
ゼーション反応が行われ、試料中に標的核酸が存在する
場合核酸プローブ−標的核酸二本鎖7が形成される。標
的核酸6は一本鎖または二本鎖の形態であり得る。例え
ば、細胞内で発現する遺伝子を検出する場合、標的核酸
6は、細胞から抽出したmRNAから合成される一本鎖
形態のcDNAであり得る。また、細胞内の遺伝子を直
接測定する場合、標的核酸6は、二本鎖形態であり得
る。標的核酸6が二本鎖形態である場合、通常一本鎖に
変性される。核酸の変性条件は当業者に公知の方法、通
常、高温もしくは高アルカリによってあらかじめ一本鎖
に変性されて用いられる。核酸プローブと目的核酸のハ
イブリダイゼーションは、Sambrookら(198
9)Molecular Cloning:A Lab
oratory Manual、第2版、第1〜3巻、
Cold Spring Harbor Labora
toryなどの実験書に記載される方法によって行なわ
れ、当業者に公知である。代表的には、ハイブリダイゼ
ーションは、いわゆる「ストリンジェント」なハイブリ
ダイゼーション条件下で行なわれ、これは、代表的に
は、pH7.0〜8.3の約1.0M未満のナトリウム
イオン塩濃度(通常、約0.01〜1.0Mのナトリウ
ムイオンの塩濃度)、そして短いプローブ(例えば、1
0〜50ヌクレオチドの核酸)については少なくとも約
30℃の温度、長いプローブ(例えば、50を超えるヌ
クレオチド)については少なくとも約60℃の温度であ
る。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのよ
うな不安定化剤の添加によっても達成でき、この場合、
より低い温度が採用され得る。
Next, a sample containing the target nucleic acid 6 is added to this reaction solution, a sufficient hybridization reaction is carried out under appropriate conditions, and when the target nucleic acid is present in the sample, two nucleic acid probes-target nucleic acid Chain 7 is formed. Target nucleic acid 6 can be in single-stranded or double-stranded form. For example, when detecting a gene expressed in cells, target nucleic acid 6 may be a single-stranded form of cDNA synthesized from mRNA extracted from cells. Also, when the intracellular gene is directly measured, the target nucleic acid 6 may be in a double-stranded form. When the target nucleic acid 6 has a double-stranded form, it is usually denatured into a single-stranded form. Nucleic acid denaturing conditions are a method known to those skilled in the art, and usually used by denaturing into a single strand in advance by high temperature or high alkali. Hybridization between a nucleic acid probe and a target nucleic acid is performed by Sambrook et al. (198).
9) Molecular Cloning: A Lab
oratory Manual, 2nd edition, volumes 1-3,
Cold Spring Harbor Labora
It is performed by a method described in a laboratory manual such as Tory and is known to those skilled in the art. Typically, hybridizations are carried out under so-called "stringent" hybridization conditions, which typically result in sodium ion salt concentrations (about 1.0M at pH 7.0-8.3 (less than about 1.0M. Usually, a sodium ion salt concentration of about 0.01-1.0 M), and a short probe (eg, 1
A temperature of at least about 30 ° C for nucleic acids (0-50 nucleotides) and at least about 60 ° C for long probes (eg, more than 50 nucleotides). Stringent conditions may also be achieved with the addition of destabilizing agents such as formamide, in which case
Lower temperatures may be employed.

【0025】次いで、蛍光強度を測定することで標的核
酸の検出が行われる。
Next, the target nucleic acid is detected by measuring the fluorescence intensity.

【0026】標的核酸の検出は、励起されたドナー蛍光
物質が発する蛍光強度を測定することによって行われ得
る。試料中に標的核酸が存在する場合は、ハイブリダイ
ゼーション反応後、ドナー蛍光物質に対する励起光を照
射しても、二種類の核酸プローブ−標的核酸二本鎖7に
存在するドナー蛍光物質から発せられる蛍光は検出され
ない。これは、この二本鎖分子内において蛍光エネルギ
ー移動が起こるためである。その一方、試料中に標的核
酸が存在せず、標的核酸とハイブリダイズを行わなかっ
た場合は、ドナー蛍光物質のまわりに、蛍光エネルギー
移動が起こるに十分なアクセプター物質が存在しないた
め、励起されたドナー蛍光物質から発せられた蛍光が検
出される。
The detection of the target nucleic acid can be carried out by measuring the fluorescence intensity emitted by the excited donor fluorescent substance. When the target nucleic acid is present in the sample, the fluorescence emitted from the donor fluorescent substance existing in the two types of nucleic acid probe-target nucleic acid double strands 7 is obtained even if the donor fluorescent substance is irradiated with excitation light after the hybridization reaction. Is not detected. This is because fluorescence energy transfer occurs in this double-stranded molecule. On the other hand, when the target nucleic acid was not present in the sample and was not hybridized with the target nucleic acid, it was excited because there was not enough acceptor substance around the donor fluorescent substance to cause fluorescence energy transfer. The fluorescence emitted from the donor fluorescent substance is detected.

【0027】このように、ハイブリダイゼーション反応
後の反応液にドナー蛍光物質に対する励起光の照射を行
い、ドナー蛍光物質の蛍光強度を解析し、試料添加前の
ドナー蛍光物質標識核酸プローブの量と比較すること
で、試料中の標的核酸の検出を行うことができる。
As described above, the reaction liquid after the hybridization reaction is irradiated with excitation light for the donor fluorescent substance, the fluorescence intensity of the donor fluorescent substance is analyzed, and the amount is compared with the amount of the donor fluorescent substance-labeled nucleic acid probe before addition of the sample. By doing so, the target nucleic acid in the sample can be detected.

【0028】さらに、アクセプター物質もまたドナー蛍
光物質と同様に蛍光物質である場合、上述のようにドナ
ー蛍光物質由来の蛍光を解析することで試料中の標的核
酸の検出を行うことは可能であるが、同時にアクセプタ
ー物質由来の蛍光を解析することでも試料中の標的核酸
の検出を行うことができる。
Further, when the acceptor substance is also a fluorescent substance like the donor fluorescent substance, it is possible to detect the target nucleic acid in the sample by analyzing the fluorescence derived from the donor fluorescent substance as described above. However, the target nucleic acid in the sample can also be detected by simultaneously analyzing the fluorescence derived from the acceptor substance.

【0029】すなわち、ハイブリダイゼーション反応
後、ドナー蛍光物質に対する励起光を照射すれば、試料
中に標的核酸が存在する場合は、形成された二種類の核
酸プローブと標的核酸による二本鎖分子内において蛍光
エネルギー移動が起こるためアクセプター物質からの蛍
光が検出される。その一方、試料中に標的核酸が存在せ
ず、核酸プローブ−標的核酸二本鎖が形成されない場
合、ドナー蛍光物質とアクセプター物質との間で蛍光エ
ネルギー移動が起こらないので、アクセプター物質から
の蛍光は検出されない。
That is, when the donor fluorescent substance is irradiated with excitation light after the hybridization reaction, when the target nucleic acid is present in the sample, the two types of nucleic acid probes formed and the double-stranded molecule formed by the target nucleic acid Since fluorescence energy transfer occurs, fluorescence from the acceptor substance is detected. On the other hand, when the target nucleic acid is not present in the sample and the nucleic acid probe-target nucleic acid duplex is not formed, fluorescence energy transfer does not occur between the donor fluorescent substance and the acceptor substance, and therefore fluorescence from the acceptor substance is not generated. Not detected.

【0030】このように、ハイブリダイゼーション後の
反応液においてドナー蛍光物質に対する励起光の照射を
行い、アクセプター物質の蛍光強度を解析することで試
料中の標的核酸の検出を行うことができる。
In this way, the target nucleic acid in the sample can be detected by irradiating the donor fluorescent substance with excitation light in the reaction solution after hybridization and analyzing the fluorescence intensity of the acceptor substance.

【0031】さらに、蛍光強度はその蛍光を発する蛍光
物質の量に依存するため、何れの場合においても、検量
線を作成することで核酸プローブ−標的核酸二本鎖を定
量的に検出することが可能である。
Further, since the fluorescence intensity depends on the amount of the fluorescent substance that emits the fluorescence, in any case, the calibration curve can be prepared to quantitatively detect the nucleic acid probe-target nucleic acid duplex. It is possible.

【0032】以下実施例により本発明を詳細に説明す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0033】[0033]

【実施例】以下に示すように、標的核酸として35塩基
からなる一本鎖オリゴヌクレオチドT1(配列番号1)
を用いた。また核酸プローブとして、一本鎖オリゴヌク
レオチドT1の5’末端側16塩基と相補的な配列から
成り、かつその5’末端がFITCによって修飾された
一本鎖オリゴヌクレオチドP1(配列番号2)、および
一本鎖オリゴヌクレオチドT1の3’末端側16塩基と
相補的な配列から成り、かつその3’末端がTRITC
によって修飾された修飾一本鎖オリゴヌクレオチドP2
(配列番号3)を用いた。 T1:5’cggctagtacgcagcccgcg
atgctgacgcatacg3’ P1:5’(FITC)−ggctgcgtactag
ccg3’ P2:5’cgtatgcgtcagcatc-(TR
ITC)3’ まず、上記修飾一本鎖オリゴヌクレオチドP1およびP
2をそれぞれ最終濃度500pmol/100ulとな
るようにTEバッファー(10mMTris―HCl、
1mMEDTA、pH7.2)中に溶解した後、4つの
ガラス製キュベットに100ulづつ分注した。
Example As shown below, a single-stranded oligonucleotide T1 (SEQ ID NO: 1) consisting of 35 bases as a target nucleic acid
Was used. Further, as a nucleic acid probe, a single-stranded oligonucleotide P1 (SEQ ID NO: 2) consisting of a sequence complementary to 16 bases on the 5'end side of the single-stranded oligonucleotide T1 and having a 5'end modified with FITC, and It consists of a sequence complementary to the 16 bases on the 3'terminal side of the single-stranded oligonucleotide T1, and its 3'terminal is TRITC.
Modified single-stranded oligonucleotide P2 modified by
(SEQ ID NO: 3) was used. T1: 5'cggctagtacgcagccccgcg
atgctgacgcatacg3 ′ P1: 5 ′ (FITC) -ggctgcgtactag
ccg3 'P2: 5'cgtatgcgtcagcatc- (TR
ITC) 3'First, the above-mentioned modified single-stranded oligonucleotides P1 and P
2 of TE buffer (10 mM Tris-HCl,
After dissolution in 1 mM EDTA, pH 7.2), 100 ul aliquots were dispensed into 4 glass cuvettes.

【0034】次に、上記溶液中に一本鎖オリゴヌクレオ
チドT1を溶解した。このとき4つのキュベットそれぞ
れにおいて、一本鎖オリゴヌクレオチドT1の最終濃度
が異なるように溶解した。すなわち、最終濃度1、1
0、50、100pmol/100ulとなるように溶
解し、それぞれを試料液A、B、C、Dとした。
Next, the single-stranded oligonucleotide T1 was dissolved in the above solution. At this time, in each of the four cuvettes, the single-stranded oligonucleotide T1 was dissolved so that the final concentration was different. That is, final concentrations 1, 1
It was dissolved so as to be 0, 50, 100 pmol / 100 ul and used as sample liquids A, B, C and D, respectively.

【0035】その後、室温にて4時間ハイブリダイゼー
ション反応をさせた後、試料液A、B、C、Dそれぞれ
について490nmの励起光を照射し、572nmにお
ける蛍光強度について比較した。
Then, after carrying out a hybridization reaction at room temperature for 4 hours, each of the sample solutions A, B, C and D was irradiated with excitation light of 490 nm, and the fluorescence intensities at 572 nm were compared.

【0036】結果を図3に示す。ここでは572nmに
おける蛍光強度値について試料液Dに対する各試料液の
蛍光強度値の割合を示す。
The results are shown in FIG. Here, the ratio of the fluorescence intensity value of each sample liquid to the sample liquid D is shown for the fluorescence intensity value at 572 nm.

【0037】図3に示すように、各試料液における蛍光
強度の関係はA<B<C<Dとなり、各試料中に溶解さ
れた一本鎖オリゴヌクレオチドT1の濃度に対してほぼ
比例して蛍光強度が大きくなることが明らかになった。
As shown in FIG. 3, the relationship of fluorescence intensity in each sample solution is A <B <C <D, which is almost proportional to the concentration of the single-stranded oligonucleotide T1 dissolved in each sample. It became clear that the fluorescence intensity increases.

【0038】以上のような結果は、本発明が、特定の標
的核酸あるいは核酸断片の定量的検出において非常に有
効であることを示している。
The above results indicate that the present invention is very effective in quantitative detection of a specific target nucleic acid or nucleic acid fragment.

【0039】[0039]

【発明の効果】試料中の目的核酸を簡易かつ高感度で検
出する方法が提供される。従来の目的核酸検出方法のよ
うに、目的核酸を標識する必要がなく、また目的核酸の
検出に制限酵素またはポリメラーゼの伸長反応などを必
要としない核酸検出方法が提供される。
EFFECTS OF THE INVENTION A method for easily and highly sensitively detecting a target nucleic acid in a sample is provided. There is provided a nucleic acid detection method which does not require labeling of the target nucleic acid and which does not require extension reaction of a restriction enzyme or a polymerase to detect the target nucleic acid unlike the conventional methods for detecting the target nucleic acid.

【0040】[0040]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. <120> A method for detecting a target nucleic acid <130> Artificial sequence listing <140> H13-0038 <141> 2001-10-23 <160> 3 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: target sequence <400> 1 cggctagtac gcagcccgcg atgctgacgc atacg 35 <210> 2 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: probe <400> 2 ggctgcgtac tagccg 16 <210> 3 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: probe <400> 3 cgtatgcgtc agcatc 16[Sequence list]                           SEQUENCE LISTING <110> Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. <120> A method for detecting a target nucleic acid <130> Artificial sequence listing <140> H13-0038 <141> 2001-10-23 <160> 3 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: target sequence <400> 1 cggctagtac gcagcccgcg atgctgacgc atacg 35 <210> 2 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: probe <400> 2 ggctgcgtac tagccg 16 <210> 3 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: probe <400> 3 cgtatgcgtc agcatc 16

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

【図1】本発明に用いる二種類の核酸プローブの概略を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of two kinds of nucleic acid probes used in the present invention.

【図2】本発明の目的核酸の検出方法の概略を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a method for detecting a target nucleic acid of the present invention.

【図3】本発明の目的核酸の検出方法による測定結果を
示す図。目的核酸の濃度が異なるA、B、CおよびDの
4つの試料について、核酸プローブとのハイブリダイゼ
ーション後、ドナー蛍光物質に対する490nmの励起
光を照射し、572nmにおける蛍光強度を測定した。
縦軸は、各試料の蛍光強度を、試料Aに対する各試料液
の割合で示した。。
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result by the method for detecting a target nucleic acid of the present invention. After hybridization with the nucleic acid probe, four samples of A, B, C, and D having different concentrations of the target nucleic acid were irradiated with excitation light of 490 nm for the donor fluorescent substance, and the fluorescence intensity at 572 nm was measured.
The vertical axis represents the fluorescence intensity of each sample as a ratio of each sample solution to sample A. .

【符号の説明】 1 ドナー蛍光物質 2 アクセプター物質 3 標的核酸の配列に対し相補的な配列を持つ一本鎖核
酸プローブ 4 標的核酸の配列に対し相補的な配列を持つ一本鎖核
酸プローブ 5 反応槽 6 標的核酸 7 核酸プローブ−標的核酸二本鎖
[Description of symbols] 1 donor fluorescent substance 2 acceptor substance 3 single-stranded nucleic acid probe 4 having a sequence complementary to the sequence of the target nucleic acid 4 single-stranded nucleic acid probe 5 having a sequence complementary to the sequence of the target nucleic acid 5 reaction Tank 6 Target nucleic acid 7 Nucleic acid probe-Target nucleic acid double strand

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/58 C12N 15/00 A (72)発明者 杉原 宏和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2G043 AA01 BA16 DA02 EA01 FA06 KA02 KA05 2G045 AA35 DA12 DA13 DA14 FB02 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 AA20 CA09 HA14 4B063 QA01 QQ43 QR56 QS28 QS34 QX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/58 C12N 15/00 A (72) Inventor Hirokazu Sugihara 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial In-house F-term (reference) 2G043 AA01 BA16 DA02 EA01 FA06 KA02 KA05 2G045 AA35 DA12 DA13 DA14 FB02 FB07 FB12 GC15 4B024 AA11 AA20 CA09 HA14 4B063 QA01 QQ43 QR56 QS28 QS34 QX02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料中の標的核酸を検出する方法であっ
て、 該試料を、ドナー蛍光物質で標識された第1の核酸プロ
ーブおよびアクセプター物質で標識された第2の核酸プ
ローブとをハイブリダイゼーション条件下で接触させる
工程であって、 ここで、該第1の核酸プローブおよび第2の核酸プロー
ブの各々が、標的核酸に相補的な配列であって互いに異
なる配列を有し、それによって該標的核酸にハイブリダ
イズするとき、該ドナー蛍光物質と該アクセプター物質
の間で蛍光エネルギー移動が起こるような核酸プローブ
−標的核酸複合体が形成される、工程;および該ドナー
蛍光物質を励起した後に発せられる蛍光強度の変化を検
出する工程、を包含する、方法。
1. A method for detecting a target nucleic acid in a sample, which comprises hybridizing the sample with a first nucleic acid probe labeled with a donor fluorescent substance and a second nucleic acid probe labeled with an acceptor substance. Contacting under conditions wherein each of the first nucleic acid probe and the second nucleic acid probe has a sequence complementary to the target nucleic acid and different from each other, whereby the target A nucleic acid probe-target nucleic acid complex is formed such that fluorescence energy transfer takes place between the donor fluorophore and the acceptor fluorophore when hybridized to a nucleic acid; and emitted after exciting the donor fluorophore. Detecting changes in fluorescence intensity.
【請求項2】 前記蛍光強度が、前記ドナー蛍光物質が
発する蛍光強度である、請求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the fluorescence intensity is a fluorescence intensity emitted by the donor fluorescent substance.
【請求項3】 前記蛍光強度が、前記アクセプター物質
が発する蛍光強度である、請求項1に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the fluorescence intensity is a fluorescence intensity emitted by the acceptor substance.
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