JP2003530116A - アレー上での相同ヌクレオチド配列の検出による生物学的(微)生物の同定 - Google Patents
アレー上での相同ヌクレオチド配列の検出による生物学的(微)生物の同定Info
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Abstract
Description
レオチド配列を同定することによって、相同ヌクレオチド配列を有する他のもの
の中から、(微)生物を同定(検出および/または定量)するための試薬および
手段を含む方法およびキットに関する。
いは生物学的試料中に存在する特定(微)生物中の関連遺伝子の検出および/ま
たは定量に特に適している。
ド配列を検出でき、したがって、その対応する生物またはその生物の一部分を同
定することができるようになった。アレーは分析されるべき試料中に存在する可
能性がある対応標的ヌクレオチド配列に(ハイブリダイゼーションにより)結合
できる捕捉ヌクレオチド配列(またはプローブ)を担持する一連の別個の領域を
、その表面に含む固体支持体である。もし標的配列が逆転写または前記配列の増
幅中に変性ヌクレオチドで標識されるなら、そのとき、シグナルは結合位置で検
出および測定され得る。その強度は試料中に存在する標的配列の量の評価となる
。このような技術は、診断またはスクリーニングの目的で、遺伝子または種の同
定および/または定量を可能とする。
置での固体支持体上のオリゴヌクレオチドの直接合成方法を開発している。この
方法は所望位置で所望配列を得るために、伸長するオリゴヌクレオチド上への新
規なヌクレオチドの付加を含む。この方法は写真平板技術に由来し、新規なヌク
レオチドが添加される前に放出される光防護基の使用に関連する(EP−A1−
0476014、米国特許第5445934号、米国特許第5143854号お
よび米国特許第5510270号)。しかしながら、小さなオリゴヌクレオチド
のみが表面上に存在し、かつ、前記方法はアレーに結合された各特定オリゴヌク
レオチドに対応するポジティブスポットのパターンを配列決定するか、あるいは
同定する用途を主に見い出す。標的配列の特性化はこのようなパターンを対照と
比較して得られる。前記技術はミコバクテリウム・ツバキュローシス(Mycobacte
rium tuberculosis)rpoB遺伝子(WO97/29212およびWO98/2
8444)の同定に応用された。その際、捕捉ヌクレオチド配列は30より小さ
いヌクレオチドを含み、1つのヌクレオチドにより異なる2つの異なった配列の
分析(SNP同定または遺伝子型同定)から得られる。その長さがより小さい場
合、1つの塩基において異なる2つのオリゴヌクレオチド間の識別がより高くな
るから、小さな捕捉ヌクレオチド配列(10〜20ヌクレオチドからなる長さを
有する)が好ましい。
ンを直接検出できないという事実から説明される。T3またはT7配列を担持す
るプライマーを使用する二重増幅、および次いでRNAポリメラーゼを使用する
逆転写。これらのRNAはアレー上で検出される前に約40塩基の片へ切断され
る(WO97/29212の実施例1)。しかしながら、長いDNAまたはRN
A断片は表面上に存在する捕捉プローブ上に非常にゆっくりとハイブリダイズす
る。相同性は配列にしたがって変化し、そうして、その片の一部が同じ捕捉プロ
ーブ上にハイブリダイズするから、前記方法は相同配列の検出に適していない。
したがって、その結果を解釈するソフトウェアが得られたデータの解釈を可能と
する方法に導入されるべきである。
さな捕捉プローブアレーを使用する場合:ハイブリダイゼーションの速度が低い
場合、同じ問題に遭遇する。したがって、断片はより小さな片に切断され、また
、方法は所与遺伝子の存在を証明するシグナルのパターンを得るために、数種の
捕捉ヌクレオチド配列の使用を必要とする(WO97/10364およびWO9
7/27317)。前記切断はまた、標識ヌクレオチドの数を減少させ、したが
って、得られたシグナルを低下させる。この場合、長い捕捉ヌクレオチド配列の
使用は、より良い検出感度をもたらす。多くの遺伝子発現の応用では、検出され
るべきcDNAが異なった配列を有する遺伝子から生じた場合、それらの間には
交差反応が存在しないから、長い捕捉プローブの使用は問題ではない。長い捕捉
ヌクレオチド配列は要求される感度をもたらすが、しかしながら、これらは他の
相同配列にハイブリダイズするであろう。
間にスペーサーを導入して、固体支持体での検出感度を増加させることが提案さ
れている。Van Ness et al. (Nucleic Acids Research, Vol. 19, p.3345, 1991
)は、ナイロン膜上にDNAを結合するポリ(エチレンイミン)アームについて
記載する。ヨーロッパ特許出願EP−0511559は、膜上への小さなオリゴ
ヌクレオチド結合のためのスペーサーとして、ヘキサエチレングリコール誘導体
を記載する。ナイロンなどの膜が支持体として使用される場合、固体支持体とオ
リゴヌクレオチドとの間に結合部位の制御が存在せず、そして、ポリdTテイル
が固定収率およびこのようにして得られるハイブリダイゼーションを増加させる
ことが観察された(WO89/11548)。同様な結果はポリマー中に存在す
る反復捕捉配列を用いて得られる(米国特許第5683872号)。
ダイゼーション感度を示すガラス上でのオリゴヌクレオチドの結合のためのスペ
ーサーとして、15塩基のポリdTの使用ついて教示する。
つの相同配列の検出について記載する。しかしながら、この方法および検出の感
度に関するデータは示されていない。前記文献では、捕捉ヌクレオチド配列はコ
ンセンサス配列と50%より小さな相同性を有する15〜350塩基を含む。
-8820)の刊行物は、数種の関連生物から生じた低感度の相同配列を用いる、識別
のための膜アレーの使用について記載する。検出する標的はコンセンサスPCR
によって細菌から増幅されたrDNAであり、前記細菌の捕捉ヌクレオチド配列
を含み、かつ、ナイロンに共有結合される20〜30塩基を有する捕捉ヌクレオ
チド配列を有するナイロンアレー上で検出が得られ、そして、ハイブリダイゼー
ションのために利用可能である配列の部分制御は存在しない。
の一部分の簡便な同定(検出および/または定量)のためのマイクロアレーまた
はバイオチップ技術を改良する新規な方法および装置を提供することを目的とす
る。
な技術に基づき、かつ、前記マイクロアレー上で1つのスポットシグナルを同定
および/または記録することによって特定標的配列の同定(検出および/または
定量)を可能とするこのような方法および装置を提供することにあり、前記シグ
ナルはその対応する捕捉配列と標的配列の特異的結合からのみ生じる。
る、特異的にハイブリダイズする、バックグランド、定量する」の用語は、国際
特許出願WO97/27317(本明細書中に参考として導入する)に記載され
るものである。
、文献WO00/72018およびPCT/BE00/00123(本明細書中
に参考として導入する)に記載されるものである。
870055.1(本明細書中に参考として導入する)に記載される。
相同配列を有する多くの他の(微)生物の中から、1つまたはいくつかの(微)
生物を同定すること、および捕捉配列とその対応する標的配列との間の結合から
のみ生じる1つのシグナルの存在をアレー上で検出および所望により記録し、か
つ、前記検出標的配列の存在を前記(微)生物の特異的遺伝子配列の同定に相関
づけることによる、可能性のある(微)生物を同定することを非常に簡単化する
ことができることを発見した。これは、本発明の方法および装置が他の相同配列
の中から特定配列の容易な同定/検出、および所望により標的配列の定量(生物
学的試料中の前記生物のコピー数または存在の特性化)を可能とし、前記標的配
列は前記(微)生物の特異的ヌクレオチド配列を有することを意味する。
決定位置での1つのスポットシグナルを検出し、所望により定量し、かつ、記録
することによって直接に得てもよい。その際、前記捕捉ヌクレオチド配列は先に
結合され、そして、前記同定は先行技術の系において提案されているマイクロア
レー上の特定パターンの分析の結果でない。したがって、前記方法および装置は
、画像処理およびソフトウェア解析による前記パターンの詳細な解析を必ずしも
必要としない。
好ましくは非多孔性支持体)に結合されたスペーサーであり、他方はヌクレオチ
ド標的配列とハイブリダイズすることができる特定ヌクレオチド配列である、少
なくとも2つの部分から構成された結合捕捉ヌクレオチド配列を使用して、高感
度でアレー上の他の相同配列から、標的配列が識別され得ることを発見すること
によって可能となった。
なら、前記検出は大きく増加される。
、生物学的(微)生物またはその一部分から得た標的配列、特に生物学的試料中
に存在する可能性があるヌクレオチド配列の同定に関する。前記他の(微)生物
は、同じ生物学的試料中に存在し、かつ、標的(ヌクレオチド配列)と相同なヌ
クレオチド配列を有する。
および相同配列)の遺伝子増幅、続いて、(洗浄後)増幅された可能性ある異な
った標的間の識別により得られる。生物学的試料中に存在する可能性がある各(
微)生物に特異的な標的に特異的である、所与の位置の捕捉ヌクレオチド配列を
含むアレーの表面上でのハイブリダイゼーション、および期待される位置のその
対応捕捉配列上でのこの標的の特異的結合から生じるシグナル(1つの位置シグ
ナルは標的に特異的である)の同定および所望により記録による前記特定標的の
同定によって、前記識別は有利に得られる。
列を認識することができる2つの逆−平行(anti-parallel)コンセンサスプライ
マーを使用するPCRである。
ナルを相関させる工程をさらに含む: ・特定(微)生物、 ・(微)生物から得た配列の遺伝的特徴、 ・前記配列の多型性、 ・生物学的試料が得られた患者(ヒトを含む)の癌を含む、遺伝的疾患の診断素
因(predisposition)または進化(モニターリング)。
、植物または人体の要素を含む動物細胞)中にも存在する。生物学的試料は、微
生物、生体異物または汚染物質が存在するいかなる培養培地、ならびに植物また
は(ヒトを含む)動物の器官、組織、細胞または生物学的液体(血液、血清、尿
など)から得られた抽出物であることもできる。
しくは少なくとも10、16、20、50、100、1000、4000、10
000またはそれ以上の異なった1本鎖捕捉ヌクレオチド配列の密度を有するア
レーによって、1本鎖捕捉ヌクレオチド配列に結合された(好ましくは、直接共
有結合によって、あるいはスペーサーの中間体によって固体支持体の表面に結合
された)、不溶性固体支持体を少なくとも含む特異的同定(診断および/または
定量)キットまたは装置を使用して実施され得る。前記1本鎖捕捉ヌクレオチド
配列は、有利には約30〜約600塩基(スペーサーを含む)からなる長さを有
し、かつ、約10〜約60塩基の配列を含み、前記配列は標的に対して特異的で
ある(これは前記配列の前記塩基は、相補的ハイブリダイゼーションによって、
標的配列上のその相補的塩基と結合を形成できることを意味する)。好ましくは
、前記ハイブリダイゼーションは厳密な条件下(当業者に周知である条件下)に
得られる。
00塩基、好ましくは30〜300塩基、より好ましくは40〜150塩基を有
する配列であり、かつ、スペーサーは(少なくとも4つの炭素鎖の)少なくとも
6.8nm長の化学鎖であり、30塩基以上のヌクレオチド配列はPMAなどの
ヌクレオチド誘導体である。
上の相同配列が存在する生物学的試料中に存在する可能性がある標的の同定に特
に好適である。高い相同性ゆえに、前記配列は共通プライマーにより増幅され、
その結果、標的の同定は具体的にはマイクロアレー上の所与の位置にすでに結合
された対応捕捉ヌクレオチド配列との結合に続く識別によって得られる。もし捕
捉ヌクレオチド配列が高密度でロボットによってアレーに従って固体支持体表面
にスポットされるなら、感度はまた、より大きく増加され得る。本発明の好まし
い実施態様は、固体支持体表面1cm2当たり、配列等量約0.01〜約5pm
oleの結合となる、アレー上にスポットされたある量の捕捉ヌクレオチド配列
を使用することである。
工程を実施する種々の媒体または装置を組み込んでいてもよい。前記キット(ま
たは装置)はまた、解析されるべき生物学的試料中に存在する多数の相同ヌクレ
オチド配列の同定および/または定量のための高い処理能力を有するスクリーニ
ング装置などの自動化装置中に含まれ得る。
長さは、好ましくは約30〜約600塩基、好ましくは約40〜約400塩基、
より好ましくは約40〜約100塩基から構成される。もしより長いヌクレオチ
ドがヘアピン系2次構造を採用して、あるいは互いに相互作用して、通常、標的
ヌクレオチド配列の結合収率を低下させないなら、それらが使用され得る。
異的である配列の一部分が、異なった標的配列のそれぞれを結合する特定捕捉ヌ
クレオチド配列の設計に使用され得る。しかしながら、全ての所望配列を増幅ま
たは複製する「コンセンサス」配列を設計するように、十分に保存された配列の
一部分を見つけることはより難しい。もし1対のコンセンサスプライマーが、全
ての相同配列を増幅するのに十分でないなら、そのとき、2つまたはそれ以上の
プライマー対の混合物が所望増幅を得るために添加される。同じコンセンサスプ
ライマーによって増幅された最小相同配列は、2つであるが、この数に限定され
ない。
のとき、コンセンサスプライマーの共通配列の発見が容易に達成されるが、特定
捕捉ヌクレオチド配列の選択はより難しくなる。
れた自動合成機で容易に実施された)100塩基より短い化学的に合成されたオ
リゴヌクレオチド配列である。このような配列は、支持体上での共有結合におけ
る官能基を高濃度で担持することができる。
非特定部分(スペーサー)を含むプラスミド中に導入された配列の)PCR増幅
によって、好ましくは合成される。
の少なくとも20塩基対長ヌクレオチドの距離に等しい、少なくとも約6.8n
m長のスペーサーによって固体支持体の表面から分離されている。
レオチド配列の部分(または一部分)は約10〜約60塩基、好ましくは約15
〜約40塩基、より好ましくは約20〜30塩基から構成される。これらの塩基
は好ましくは捕捉ヌクレオチド配列の末端にあるいはその近くに配置された連続
配列として割り当てられる。この配列は検出のための特定配列として考えられる
。本発明の好ましい形態では、特定捕捉ヌクレオチド配列と支持体表面との間に
位置される配列は、非特定配列である。
塩基、より好ましくは約20〜約30塩基を含む特定ヌクレオチド配列は、約3
0〜約600塩基の配列を含む捕捉ヌクレオチド配列上に配置される。
として相同である配列を含む、DNAまたはRNAから作られる標的の検出およ
び/または定量に適している。
らには80%より大きい相同性(または配列同一性)を示す場合でも実施され得
る。
には、不溶性固体支持体上に、好ましくは後記するように、その末端の一方で共
有結合(または固定化)される。
下、より好ましくは約0.01nM(=1fmole/100μl)以下の濃度
での溶液中のアンプリコンの同定(検出および定量)を可能とする有意な結果を
生じる。
を使用することである。もし、非常に低いと、結合収率は急速に低くなり、検出
不可能である。スポッティング溶液中、約600〜約3000nMの捕捉ヌクレ
オチド配列濃度が好ましい。しかしながら、約100nMと低い濃度でも、好ま
しい場合(共有固定率が高い場合、あるいは検出されるべき標的が1本鎖であっ
て、高濃度で存在する場合)には、ポジティブな結果を生じる。このような低ス
ポッティング濃度は、1cm2当たり20fmoleと低い捕捉ヌクレオチド配
列密度を生じるであろう。他方、より高い密度は捕捉溶液の濃度によって、その
分析中に限定されるのみであったが、3000nMよりもなおも高い濃度はよい
結果を生じる。
たらす。溶液中の2つのDNA相補配列間のハイブリダイゼーション速度はDN
A長さの平方根に比例し、より小さなものは限定された因子である(Wetmur, J.G
.およびDavidson, N.1968, J. Mol. Biol. 3, 584)というDNAハイブリダイゼ
ーション理論が提案されている。要求された特異性を得るために、捕捉ヌクレオ
チド配列の特異的配列は標的に比べて小さくなければならなかった。さらに、標
的はPCR増幅後に得られ、かつ、2本鎖であり、その結果、それらは固体支持
体上に固定された小さな配列にハイブリダイズするよりもより速く、溶液中で再
び会合し、拡散が小さくなり、したがって、反応速度をさらに低下させる。した
がって、同じ短い特定配列とのハイブリダイゼーション収率において、非常に大
きな増加を観察することは予期されないことであった。
べて非常に小さい。したがって、大過剰の捕捉ヌクレオチド配列が存在し、かつ
、さらにより多くの捕捉ヌクレオチド配列があっても結合を得る理由は存在しな
かった。
標識ヌクレオチドの導入によって実施される場合には、より多くのマーカーがハ
イブリダイズされた標的上に存在し、この分析を感度よいものとする。
含んでもよい。これは(好ましくは共通プライマーにより増幅された)相同配列
の他の群から得た標的を同定するために使用されてもよい。
を使用し、次いで、本発明の捕捉ヌクレオチド配列を使用して、アレー中でこれ
らの種々の科のいくつかあるいは全ての種を同定してもよい。他の配列の検出は
、同じアレー上で有利に実施され得る(すなわち、定量のために使用される標準
ヌクレオチド配列、同じまたは異なった微生物株のためのコンセンサス捕捉ヌク
レオチド配列、微生物による可能性ある抗生物質抵抗性遺伝子の検出を可能とし
、またはハイブリダイゼーションのポジティブまたはネガティブコントロールの
ための配列とのハイブリダイゼーションを可能とすることによって)。前記他の
捕捉ヌクレオチド配列は、(所望により)10〜60塩基より長い特定配列およ
び600塩基と同じ全長を有し、また、不溶性固体支持体上に結合される(好ま
しくは、本発明に関する他の結合捕捉ヌクレオチド配列でもって作られたアレー
中に)。長い捕捉ヌクレオチド配列はまた、同じ科または属の微生物の全ての配
列とのハイブリダイゼーションのためのコンセンサス捕捉ヌクレオチド配列とし
て、アレー上に存在してもよく、したがって、生物学的試料中のこのような科、
属の微生物の存在あるいは不存在についての情報を与える。
の細菌)に特異的な捕捉ヌクレオチド配列を担持することもできる。
するコンセンサス捕捉ヌクレオチド配列の存在下あるいは不存在下に、特定捕捉
ヌクレオチド配列による種々のチトクロームP450などの同じ種のコンセンサ
スタンパク質から得た相同遺伝子の検出である。このような検出は、cDNAへ
の逆転写による遺伝子レベルで実施される。
チック支持体、ポリマー、コンパクトディスク、金属支持体またはこれらの混合
体からなる群から選択される材料であるか、またはこれらから製造され得る(E
P0535242、米国特許第5736257号、WO99/35499、米国
特許第5552270号など)。有利には、前記固体支持体は別の手段(バーコ
ード、マーカーなど)または本発明の方法を改良するための媒体を含んでいても
よい1つのガラススライドである。
CR、CPT、NASBA、ICRまたはAdvancheDNA技術からなる
群から選択される周知の増幅プロトコールによって有利に得られる。
イゼーションより前もって標識化されている。前記標識化(当業者には周知であ
る技術でもって)は、好ましくは、変性に先立つ増幅配列上でも得られる(もし
この方法が増幅工程を含むなら)。
400塩基、より好ましくは100〜800塩基の限定された長さを有するもの
として選択される。この好ましい要求は、試料中におそらく存在する要求される
配列を増幅するためのコンセンサスプライマーを見つける可能性に依存する。あ
まりに長い標的は、より速く再配置し、捕捉ヌクレオチド配列上の固定を阻害す
る2次構造をとるであろう。
ずmRNAの逆転写、次いで本発明中に記載されるコンセンサスプライマーによ
る増幅によって得られる。
物学的試料中にともにあるいは別個に存在する相同器官についての異なったスタ
フィロコッカス(Staphylococcus)種または変異体、好ましくは、S・アウレウス
(S. aureus)、S・エピデルミディス(S.epitermidis)、S・サプロフィティカス
(S.saprophyticus)、S・ホミニス(S.hominis)またはS・ヘモリティカス(S.hae
molyticus)の同定に有利に使用される。この同定は、好ましくはFemA遺伝子
配列の共通する位置を使用して、前記異なった種中のFemA遺伝子の遺伝的変
異体を検出することによって得られる。
配列の特定部分は、実施例2にて以下に記載されるものである。これらのプライ
マーは試験される16種のスタフィロコッカスの全FemA遺伝子の増幅のため
のコンセンサスプライマーとして選択され、それらはおそらく他の可能性あるス
タフィロコッカス種の全てからFemAを増幅するであろう。
捉プローブを担持するシグナルにおけるポジティブなラインを観察して、MAG
E数を読むことを可能とする。
た。これらの受容体は全ての種類のリガンドと結合し、転写因子の活性を調節す
ることによって細胞質へおよび頻繁には核へのシグナル形質導入の原因となる。
コンセンサスプライマーはドーパミンのためおよびセロトニンとヒスタミンのた
めの種々の亜種RCGPのために形成される(実施例11および12)。同じこ
とはヒスタミンと他のリガンドにおいても可能である。
とは個人の互いに異なる相同配列である。HLA型の決定は、供与者と受容者と
の間の適合性の程度を決定するために、組織移植において特に有用である。これ
は免疫化における有用なパラメーターでもある。多数の亜種と相同配列間の近接
した関係があっても、全ての他の配列から1つの配列を完全に識別することはい
つも可能でなく、また、それらのいくつかにおいては、1つまたは2つの交差反
応が存在した。これらの場合、同定を絶対的なものとするために、検出されるべ
き配列を使用する反応および他の交差反応をもたらすアレー上に、他の捕捉プロ
ーブが添加された。
られ得る)も本発明の方法によって行われ得る。あるイソ型の存在がいくつかの
医薬の代謝を変更するから、これはチトクロームP450において特に有用であ
る。
オチド配列)を含むバイオチップまたはマイクロアレーのいかなる部分にも関し
、また、いかなる方法によるいかなる種類のマイクロアレーまたはバイオチップ
上においても相同配列から識別されるファミリー型の前記微生物に特異的な標的
配列の同定における一般的なスクリーニング方法に関する。
る。標識化しない好ましい方法は、アレーに現在応用されている質量分析法(米
国特許第5821060号)によるか、または試薬を挿入し、続いての蛍光検出
(WO97/27329またはFodor et al., Nature 364, p.555 (1993))による
標的の同定である。
に記載されている。これらは既に標識化されたプライマーを使用するか、あるい
は標識ヌクレオチドを複製または増幅工程中に導入して得られる。標識化はまた
、試験されるべきRNAまたはDNA上の検出可能な成分(リガーゼにより配列
の末端に結合される標識オリゴヌクレオチド)を結合して得られる。RNAまた
はDNAの断片はまた、キナーゼ、トランスフェラーゼまたは同様な酵素を使用
して、その5’OHまたは3’OH末端に標識オリゴヌクレオチドを導入するこ
とができる。
eral Scanning, Genetic Microsystem, …)を使用してアレーを解析するのに好
適なCy3、Cy5およびCy7などの蛍光色素である。放射性標識、金標識ま
たはその後に特定リガンド(ストレプトアビジンまたは抗体)によって認識され
る低分子による間接標識は一般的な方法である。アレー上の標的固定で得られた
シグナルは、蛍光、色素、拡散、電界発光、バイオ−または化学発光、磁気、イ
ンペドメトリックまたはボルタメトリックのような電気的シグナルである(米国
特許第5312527号)。好ましい方法は沈殿物を得るための結合標的の金標
識、またはスキャナーにより容易に検出され、かつ定量される銀染色の使用に基
づく。
一である)アレー上の検出規模のみならず、抽出、増幅(または複製)および標
識化工程をも考慮しなければならない。
は内部標準)を使用して、標的ヌクレオチド配列の定量を得るための手段を含む
。捕捉ヌクレオチド配列はまた、前記標的(できれば、増幅または複製後)と同
じ条件で標準を固定するようにアレー上に存在する。この方法は捕捉ヌクレオチ
ド配列と標準との間の相補的塩基対によって形成された二本鎖ヌクレオチド配列
の生成から生じたシグナルの定量工程、および生物学的試料中の検出および/ま
たは定量されるべきオリジナルなヌクレオチド配列の存在を定量するために、捕
捉ヌクレオチド配列と標的との間の相補的塩基対により形成された二本鎖ヌクレ
オチド配列から得たシグナルと前記二本鎖ヌクレオチド配列の形成から生じるシ
グナルとの相関解析工程を含む。
かつ、同じプライマーで増幅されるかあるいは複製され、および/または標的と
比べて同じか、あるいは20%以下異なる長さおよびGC含量を有する。より好
ましくは、標準は内部標準の特性を有する競合内部標準として設計され得る(W
O98/11253)。前記内部標準は標的と共通するその配列部分および異な
った特定部分を有する。これはまた、その2つの末端にあるいはその近くに、標
的の増幅または複製に使用される2つのプライマーに相補的でありしかも同様な
GC含量を有する配列を有する。本発明の好ましい実施態様では、標準と標的と
の共通部分は、同じプライマーにより増幅された全標的と相同であるヌクレオチ
ド配列を意味する(すなわち、定量されるべき同じ科または生物に属する)。
配列のハイブリダイゼーション収率と同じであるか、あるいは20%以下異なり
、定量が得られる(WO98/11253)。
本発明の異なった工程を実施するために必要である媒体および手段の全て(ハイ
ブリダイゼーションおよび培養培地、ポリメラーゼおよび他の酵素、標準配列、
標識分子など)とともに、本発明のキット(装置)または器具に有利に含まれる
。
レオチド配列を有するスポットを含む。これらの標識捕捉溶液およびそのシグナ
ルは、ハイブリダイゼーションの結果を絶対量に変換することを可能とする。こ
れらはまた、検出の再現性について試験することも可能とする。
制御によって他のチャンバーと自動化機械に結合された支持体中に挿入され得る
。このようなミクロ研究システム中に挿入されることによって、これは先の工程
(DNAの抽出、PCRによる増幅など)あるいは次の工程(標識化および検出
)においてすら、自動化機械によってインキュベート、加熱、洗浄および標識さ
れ得る。これらの工程はすべて、同じ固体支持体上で実施され得る。
る。
での5つのスタッフィロコッカス種の同定における、本発明方法に使用される工
程の系統図である。
最も共通するスタフィロコッカス種の決定を可能とするアレーの設計を示す。
チド配列の特定配列の長さの効果を示す。
びコンセンサス配列を担持するアレー上で、S・アウレウスに由来するFemA
配列の検出において得られた感度を示す。実施例1:長い特定捕捉ヌクレオチド配列を担持するアレー上での相同FemA 配列の検出(図3) 捕捉ヌクレオチド配列および標的の産生
を使用して、PCRによって別個に増幅された。
0.8Mの各プライマー、50Mの各dNTP、50μMのビオチン−16−d
UTP、1.5UのTaq DNAポリメラーゼBiotools、7.5%
DMSO、5ngのFemA遺伝子含有プラスミドを含む最終容量50μL中に
て、PCRは実施された。試料はまず、94℃で3分間、変性された。次いで、
94℃で30秒間、60℃で30秒間および72℃で30秒間、および72℃で
10分間の最終伸長からなる増幅が40回、実施された。増幅のネガティブコン
トロールとして、水コントロールが使用された。これらのプライマーを使用して
得たアンプリコンの大きさは、S.サプロフィティカスでは108bp、S.ア
ウレウスでは139bp、S.ホミニスでは118bp、S.エピデルミディス
では101bpおよびS.ヘモリティカスでは128bpであった。捕捉ヌクレ
オチド配列の配列は、対応するアンプリコンと同じであったが、それらは1本鎖
であった。
たCMVアンプリコンであるポジティブコントロールと、CMVが結合できなか
ったHIV−I配列上の捕捉ヌクレオチド配列であるネガティブコントロールを
含む。
れるプロトコールは、アルデヒド誘導体化されたガラスへのアミノ化DNAのグ
ラフト化から始められた。アミノ化捕捉ヌクレオチド配列は150〜3000n
Mにわたる濃度で溶液からスポットされた。捕捉ヌクレオチド配列は、自家製ロ
ボット装置を使用し、シリル化顕微鏡スライド上に印刷された(Genetix(UK)製
250μmピンおよびCell associates(Houston, USA)製シリル化(アルデヒド
)顕微鏡用スライド)。スポットは直径400μmを有し、分散された容積は約
0.5nlである。スライドは室温で乾燥され、使用まで4℃で貯蔵された。
lのアンプリコンへ添加され、溶液はハイブリダイゼーションチャンバーによっ
て枠組みされたアレー上に負荷された。ポジティブコントロールとして、437
bpの2nMビオチン化CMVアンプリコンが溶液へ添加された。チャンバーは
カバーグラスで閉鎖し、かつ、スライドは95℃で5分間、変性された。ハイブ
リダイゼーションは60℃で2時間、実施された。試料は洗浄緩衝液で4回、洗
浄された。
5、NaCl 150mM 、Gloria 乳粉末 0.1%)中に1000倍希釈さ
れたコロイド状金で標識された800μlのストレプトアビジンとともに、室温
で45分間、インキュベートされた。洗浄緩衝液で5回洗浄した後、金の存在は
染色顕示溶液(AAT、Namur, Belgium)を使用して、銀還元の触媒作用に供し
た。スライドは800μlの顕色混合物とともに10分間、3回インキュベート
され、次いで水でリンスされ、乾燥され、かつ、マイクロアレーリーダーを使用
して解析された。各スライドは次いで特定定量ソフトウェアによって定量された
。
ジンとともに室温で45分間、インキュベートされた。洗浄後、スライドは室温
で貯蔵される前に乾燥された。検出はアレースキャナーGSM418(Genetic M
icrosystem, Woburn, MA, USA)中で実施された。各スライドは次いで特定定量ソ
フトウェアによって定量された。
ダイズされたエピデルミディスアンプリコンは、152の値を示すが、S.サプ
ロフィティカス、S.アウレウス、S.ヘモリティカスおよびS.ホミニス捕捉
プローブでは、それぞれ、144、9、13および20の値を示す。
記載されるが、5つのスタフィロコッカス種の特異的捕捉ヌクレオチド配列は、
600nMの濃度でスポットされ、次の通りである:
増幅された異なったスタフィロコッカス(Staphylococcus)種に対応するFemA
遺伝子配列の断片である。
マー、200MのdACTP、dCTPおよびdGTP、150MのdTTP、
50μMのビオチン−16−dUTP、2.5UのTaqDNAポリメラーゼ(B
oehringer Mannheim, Allemagne)、1Uの熱不安定性ウラシル−DNA−グリコ
シラーゼ(Boehringer Mannheim, Allemagne)、1ngのFemA遺伝子を含むプ
ラスミドを含む最終容量100μl中にて実施された。試料はまず、94℃で5
分間、変性された。次いで、94℃で1分間、50℃で1分間、72℃で1分間
、および72℃で10分間の最終伸長工程からなる増幅が40回、実施された。
水コントロールは増幅のネガティブコントロールとして使用された。これらのプ
ライマーを使用して得られたアンプリコンの大きさは、すべての種において48
9bpであった。図4はS.エピデルミディスおよびS.キシロサス(S.xylosus
)におけるアンプリコンとともに得られた結果のみを示す。
に負荷された。スライドは98℃で5分間、変性された。ハイブリダイゼーショ
ンは50℃で2時間、実施された。次いで、試料は洗浄緩衝液で4回、洗浄され
た。その値は非常に低く、かつほとんど検出不可能であった。
、使用された捕捉ヌクレオチド配列は、次のとおりである:
基の特定配列を有する47、67または87塩基の1本鎖DNAであった。
000nMの濃度でスポットされ、次の通りである。
なったスタフィロコッカス種に対応するFemA遺伝子配列の断片である。
イオチップ上に存在する。すべての標的配列は、同じ対のプライマーを使用して
PCRにより増幅された。
において587bpであった。コンセンサス配列捕捉プローブは、実施例2で増
幅されたS.ホミニス(S.hominis)のアンプリコンと相補的である489塩基長
の1本鎖DNAであった。検出は蛍光にて行われた。コンセンサス捕捉プローブ
と15のS.種から得たfemAの配列との相同性は、66〜85%であった。
すべての配列はこのコンセンサス捕捉プローブ上でハイブリダイズされた。
捕捉ヌクレオチド配列は、ここに添付された表に示される。名前の後の数は、特
定配列の長さを示す。
プリコンは、その末端にS・アウレウス、アナエロビウスおよびエピデルミディ
スに特異的である15、27および40塩基のいずれかを有する67種の1本鎖
塩基の捕捉ヌクレオチド配列を担持するアレー上でハイブリダイズさせた。アナ
エロビウスとアウレウスの捕捉ヌクレオチド配列の相違点は、15塩基捕捉ヌク
レオチド配列中のたった1個の塩基および27および40塩基中の2個の塩基で
あった。
ハイブリダイズされた。
、実施例4に記載されるようにして実施された。細菌性FemA配列はPCR前
に連続して希釈され、アレーとともにインキュベートされた。実施例7:アレー上での16種の相同FemA配列の検出 コンセンサスプライマーおよびアンプリコンは、実施例4に記載されるものと
同じであったが、捕捉プローブは15種のスタフィロコッカス種の同定のために
選択された。実験は実施例4のように実施された。捕捉プローブはその5’末端
に支持体上に固定された、次の配列
Aのための下記特定配列を含む。
ンセンサスプライマーを使用して、全て増幅された。 センス
選択されている。
。 センス 遺伝子の398〜421位に位置する
センスプライマーとして加えられている。
て選択されている。
ノ化されたスペーサーを含む。
ライマーによって増幅されたMAGEの検出のために使用される。その結果は、
12の特定PCRを使用する同定に比べて、腫瘍中に存在するMAGEの多義的
でない同定を各MAGE配列毎に1つ示す。
ーを使用して、全て増幅される。 センス −コンセンサス2−3−4 遺伝子の221〜242位に位置する
ために使用されている。 捕捉プローブ
ペーサー配列
全て増幅された。 センス −H1センス 遺伝子の381〜398位に位置する
。
して全て増幅される。 センス −亜種1A、1B、1C、1D、1E、2A、2B、2C、4、6、7に対して
のコンセンサス
ている。
捉のために選択されている。
る。 センス −コンセンサス 3a3遺伝子の1297〜1311位に位置する
択されている。
、CP4EPSPS、S CryIAbおよびhsp70Int. 2)Mon80(トウモロコシ、Monsanto)中のhsp70Int.お
よびS CryIAb 3)Bt 11(トウモロコシ、Novartis)中のS CryIAbおよ
びS Pat 4)GTS40−3−2(大豆、Monsanto)中のCTP4およびEPS
PS
ろう。上記配列のそれぞれは、その5’末端にスペーサーを含む。 スペーサー配列
のスタッフィロコッカス種の同定における、発明方法に使用される工程の系統図
である。
するスタフィロコッカス種の決定を可能とするアレーの設計を示す。
の特定配列の長さの効果を示す。
担持するアレー上で、S・アウレウスに由来するFemA配列の検出において得
られた感度を示す。
Claims (37)
- 【請求項1】 以下の工程を含む、少なくとも4つの他の相同配列中のヌク
レオチド配列の検出による、(生物学的試料中に存在する可能性がある)生物学
的(微)生物またはその一部分の同定および/または定量方法: − 所望により(微)生物からオリジナルなヌクレオチド配列(1)を抽出し
; − オリジナルヌクレオチド配列(1)の少なくとも一部分を特異的な対のプ
ライマーを使用して、検出されるべき標的ヌクレオチオド配列(2)へと増幅ま
たは複製し; − 所望により前記標的ヌクレオチド配列(2)を標識化し; − 不溶性固体支持体(4)、好ましくは非多孔性固体支持体へ1つの予定さ
れた連結によって結合された1本鎖捕捉ヌクレオチド配列(3)に、標識化され
た標的ヌクレオチド配列(2)を接触させ; − 標的ヌクレオチド配列(2)とその対応する捕捉ヌクレオチド配列(3)
との間の相補的塩基対によるハイブリダイゼーションから得られるシグナルを検
出、定量および/または記録することによって、生物またはその一部分に特異的
な標的ヌクレオチド配列(2)の結合を識別する (ただし、前記捕捉ヌクレオチド配列(3)は、アレーに従って所定位置で不
溶性固体支持体(4)に結合され、前記アレーは固体支持体表面1cm2当たり
、少なくとも4つの異なった結合1本鎖捕捉ヌクレオチド配列の密度を有し、か
つ、 標的ヌクレオチド配列とその対応する捕捉ヌクレオチド配列との間の結合は、
所定位置に前記シグナルを形成し(生じるであろう)、1つのシグナルの検出は
相同ヌクレオチド配列から生物またはその一部分に特異的な標的ヌクレオチド配
列の識別および同定を可能とする)。 - 【請求項2】 増幅された相同オリジナルヌクレオチド配列は、DNAヌク
レオチド配列である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 増幅は、同じプライマー対を使用するPCRによって得られ
る、請求項1または2記載の同定方法。 - 【請求項4】 増幅された相同オリジナルヌクレオチド配列は、同じプライ
マー対を使用して、cDNAへと最初に逆転写されたmRNAである、請求項1
記載の方法。 - 【請求項5】 相同オリジナルヌクレオチド配列の複製は、同じプライマー
対を使用して行われる、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 1つの(微)生物に対して特異的な同じ捕捉ヌクレオチド配
列は、固体支持体のアレー上の異なった位置に存在する、請求項1〜5のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項7】 対応する標的ヌクレオチド配列とハイブリダイズすることが
できる、捕捉ヌクレオチド配列の特定配列は、少なくとも6.8nmを有するス
ペーサーにより、固体支持体の表面から離れている、請求項1または3記載の方
法。 - 【請求項8】 前記スペーサーは約15〜約40塩基の配列である、請求項
7記載の方法。 - 【請求項9】 特定位置で表面に結合された捕捉ヌクレオチド配列の密度は
、固体支持体表面1cm2当たり、10fmoleより大きく、好ましくは10
0fmoleより大きい、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 検出されるべき標的ヌクレオチド配列は、他の相同ヌクレ
オチド配列と30%より高い、好ましくは60%より高い、より好ましくは80
%より高いの相同性を示す、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 生物学的試料中に存在する生物の定量は、シグナルの定量
によって得られることを特徴とする、請求項1〜10いずれかに記載の方法。 - 【請求項12】 他のプライマーは、抗生物質抵抗決定配列などの、他のヌ
クレオチド配列の増幅のための増幅工程に存在することを特徴とする、請求項1
〜11のいずれかに記載の方法。 - 【請求項13】 不溶性固体支持体は、ガラス、電子機器、シリコーン支持
体、プラスチック支持体、コンパクトディスク、フィルター、ゲル層、金属支持
体またはこれらの混合体からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1
〜12のいずれかに記載の方法。 - 【請求項14】 検出および/または定量されるべきオリジナルヌクレオチ
ド配列は、コンセンサスプライマーおよび所望によりストッパー配列を使用して
、3’または5’末端の逆転写に付されたRNA配列である、請求項1〜13の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 試料中の同定および/または定量されるべきオリジナルヌ
クレオチド配列は、スタフィロコッカス・アウレウス(S. aureus)、スタフィロ
コッカス・エピデルミディス(S. epidermidis)、スタフィロコッカス・サプロフ
ィティカス(S. saprophyticus)、スタフィロコッカス・ホミニス(S. hominis)お
よび/またはスタフィロコッカス・ヘモリティカス(S. haemolyticus)からなる
群から選択されるスタフィロコッカス(Staphylococci)種のFemA遺伝子配列
である、請求項1〜14のいずれかに記載の方法。 - 【請求項16】 固体支持体は、共通検出のためのコンセンサス配列ととも
に、相同標的ヌクレオチド配列との結合に対して特異的な相同配列の特異的な捕
捉ヌクレオチド配列を担持する、請求項1〜15のいずれかに記載の方法。 - 【請求項17】 固体支持体はスタフィロコッカス(Staphylococcus)属同定
のためのコンセンサス配列とともに、2種またはそれ以上のスタフィロコッカス
種の同定に特異的な捕捉ヌクレオチド配列を担持する、請求項1〜16のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項18】 試料中の同定および/または定量されるべきオリジナル配
列はMAGE遺伝子ファミリーに属する、請求項1〜16のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項19】 試料中の同定および/または定量されるべきオリジナル配
列はHLA−A遺伝子ファミリーに属する、請求項1〜16のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項20】 試料中の同定および/または定量されるべきオリジナル配
列はタンパク質G遺伝子ファミリーに結合されたドーパミン受容体に属する、請
求項1〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項21】 試料中の同定および/または定量されるべきオリジナル配
列はタンパク質G遺伝子ファミリーに結合されたコリン受容体に属する、請求項
1〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項22】 試料中の検出および/または定量されるべきオリジナル配
列はタンパク質G遺伝子ファミリーに結合されたヒスタミン受容体に属する、請
求項1〜16のいずれかに記載の方法。 - 【請求項23】 試料中の検出および/または定量されるべきオリジナル配
列はチトクロームP450型ファミリーに属する、請求項1〜16のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項24】 請求項1〜23のいずれかに記載の方法を実施するための
方法および媒体、好ましくは1本鎖捕捉ヌクレオチド配列が結合される不溶性固
体支持体を含む診断および/または定量キットであって、前記1本鎖捕捉ヌクレ
オチド配列が検出および/または定量されるべき標的ヌクレオチド配列に対して
特異的な約10〜約60塩基の配列を含み、かつ、約30〜約600塩基を含む
全長を有し、前記1本鎖捕捉ヌクレオチド配列が、固体支持体表面1cm2当た
り、少なくとも4つの1本鎖捕捉ヌクレオチド配列の密度を有するアレーに従っ
て固体支持体表面上に配置されている、診断および/または定量キット。 - 【請求項25】 不溶性固体支持体は、ガラス、電子機器、シリコーン支持
体、プラスチック支持体、コンパクトディスク、ゲル層、金属支持体またはこれ
らの混合体からなる群から選択される、請求項24記載の診断キット。 - 【請求項26】 捕捉ヌクレオチド配列は、スタフィロコッカス種遺伝子、
MAGE遺伝子ファミリー、HLA−遺伝子ファミリー、タンパク質G遺伝子フ
ァミリーに結合されたドーパミン、コリンまたはヒスタミン受容体、チトクロー
ムP450型ファミリーまたはGMO植物ファミリーからなる群から選択される
遺伝子に対して特異的である、検出および/または定量されるべき標的ヌクレオ
チド配列に特異的である、請求項24または25記載の診断キット。 - 【請求項27】 1つのコンセンサスプライマーを使用するDNA配列のう
ちの1つの増幅およびアレー上での検出後に得られた5つの細菌種の同定および
/または定量のためのバイオチップを含む、請求項24〜26のいずれかに記載
の診断キット。 - 【請求項28】 1つのコンセンサスプライマーを使用するDNAまたはR
NA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後に
得られた細菌属の同定とともに、細菌種の同定および/または定量のためのバイ
オチップを含む、請求項24〜26のいずれかに記載の診断キット。 - 【請求項29】 1つのコンセンサスプライマーを使用するDNA配列のう
ちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後に得られた15
のスタフィロコッカス種の検出および/または定量のためのバイオチップを含む
、請求項24〜28のいずれかに記載の診断キット。 - 【請求項30】 1つのコンセンサスプライマーを使用するDNAまたはm
RNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られた3つまたはそれ以上のMAGE遺伝子の検出および/または定量のた
めのバイオチップを含む、請求項24〜28のいずれかに記載の診断キット。 - 【請求項31】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られた3つまたはそれ以上のHLA−A配列の検出および/または定量のた
めのバイオチップを含む、請求項24〜28のいずれかに記載の診断キット。 - 【請求項32】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られた、タンパク質Gに結合された受容体の3つまたはそれ以上の遺伝子配
列の検出および/または定量のためのバイオチップを含む、請求項24〜28の
いずれかに記載の診断キット。 - 【請求項33】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られたタンパク質Gに結合されたドーパミン受容体の3つまたはそれ以上の
遺伝子配列の検出および/または定量のためのバイオチップを含む、請求項32
記載の診断キット。 - 【請求項34】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られたタンパク質Gに結合されたセロトニン受容体の3つまたはそれ以上の
遺伝子配列の検出および/または定量のためのバイオチップを含む、請求項32
記載の診断キット。 - 【請求項35】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られたタンパク質Gに結合されたヒスタミン受容体の3種またはそれ以上の
遺伝子配列の検出および/または定量のためのバイオチップを含む、請求項32
記載の診断キット。 - 【請求項36】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られたGMO植物の3種またはそれ以上の遺伝子配列の検出および/または
定量のためのバイオチップを含む、請求項24〜28のいずれかに記載の診断キ
ット。 - 【請求項37】 1つのコンセンサスプライマーを使用するmRNAまたは
DNA配列のうちの1つの複製および/または増幅、およびアレー上での検出後
に得られたチトクロームP450型の3つまたはそれ以上の遺伝子配列の検出お
よび/または定量のためのバイオチップを含む、請求項24〜28のいずれかに
記載の診断キット。
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