JP2003534772A - Methods and compositions for selectively inhibiting sequence amplification in a population of nucleic acid molecules - Google Patents

Methods and compositions for selectively inhibiting sequence amplification in a population of nucleic acid molecules

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JP2003534772A
JP2003534772A JP2001535611A JP2001535611A JP2003534772A JP 2003534772 A JP2003534772 A JP 2003534772A JP 2001535611 A JP2001535611 A JP 2001535611A JP 2001535611 A JP2001535611 A JP 2001535611A JP 2003534772 A JP2003534772 A JP 2003534772A
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nucleic acid
population
primer
blocking
blocking primer
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JP2001535611A
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Japanese (ja)
Inventor
バリー エス. エマール,
ヤン エフ. シモンズ,
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キュラジェン コーポレイション
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Abstract

(57)【要約】 核酸配列の集団における所望の配列の増幅を選択的に阻害するための方法および組成物が開示される。この方法は以下の工程:核酸分子の集団を提供する工程;核酸分子の集団に、少なくとも一つの第一のブロッキングプライマーを接触させてアニールしたブロッキングプライマー−テンプレート複合体を形成する工程であって、第一のブロッキングプライマーは、核酸分子の集団における標的核酸に相補的である、工程;集団に、少なくとも1つの伸長可能なプライマーを接触させて、アニールした伸長可能なプライマー−テンプレート複合体を形成させる工程;およびアニールした伸長可能なプライマー−テンプレート複合体をポリメラーゼを用いて伸長する工程であって、ポリメラーゼは、伸長したブロッキングプライマーテンプレート複合体を伸長しない、工程であって、それにより、標的核酸の増幅を選択的に阻害する、工程、を包含する、方法が提供される。   (57) [Summary] Disclosed are methods and compositions for selectively inhibiting amplification of a desired sequence in a population of nucleic acid sequences. The method comprises the steps of: providing a population of nucleic acid molecules; contacting the population of nucleic acid molecules with at least one first blocking primer to form an annealed blocking primer-template complex; The first blocking primer is complementary to the target nucleic acid in the population of nucleic acid molecules; contacting the population with at least one extendable primer to form an annealed extensible primer-template complex. And elongating the annealed extensible primer-template complex with a polymerase, wherein the polymerase does not extend the extended blocking primer-template complex, whereby the target nucleic acid Process that selectively inhibits amplification. To, a method is provided.

Description

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

【0001】 (発明の分野) 本発明は、核酸分子の集団において所望されない配列の選択的な増幅のための
方法および組成物に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and compositions for the selective amplification of unwanted sequences in a population of nucleic acid molecules.

【0002】 (発明の背景) 約10,000〜20,000の遺伝子が、特定の細胞型に依存して、生存す
る細胞内に発現されるべきと考えられている。異なる遺伝子に対応するRNAは
、細胞において異なるレベルで存在し得る。例えば、10−15ほどの遺伝子か
らの転写物が質量において細胞mRNAの10−15%を占め得る。これらの高
度に豊富な転写物に加え、さらに1000−2000の遺伝子は、中程度に豊富
な転写物をコードする。これは、細胞mRNA質量の50%までを占め得る。残
りの遺伝子からの転写物は、低頻度のクラスへと分類される。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is believed that about 10,000-20,000 genes should be expressed in living cells depending on the particular cell type. RNAs corresponding to different genes may be present at different levels in cells. For example, transcripts from as few as 10-15 genes can account for 10-15% of cellular mRNA in mass. In addition to these highly abundant transcripts, an additional 1000-2000 genes encode moderately abundant transcripts. It can account for up to 50% of cellular mRNA mass. Transcripts from the rest of the genes fall into a low frequency class.

【0003】 多くの遺伝子がRNAに対応する相補DNA(cDNA)を単離することによ
って同定されることから、顕著な問題が、特定のRNAが細胞型に存在するレベ
ルにおける相違に起因して生じ得る。最も豊富に存在する配列は、反復してサン
プル中に存在し得るが、他方、最低限の頻度のクラスは、されたとしても、わず
かにサンプリングされ得るのみである。
Since many genes are identified by isolating complementary DNA (cDNA) corresponding to RNA, significant problems arise due to differences in the levels at which a particular RNA is present in a cell type. obtain. The most abundant sequences can be present in the sample in an iterative manner, while the minimal frequency classes, if at all, can only be sampled slightly.

【0004】 いくつかの正規化およびサブトラクティブハイブリダイゼーションプロトコル
がこの問題を克服することを補助するために開発されてきた。これらの技術は、
実施することが技術的に困難であり得、そしてそれらは、珍しい転写物に対応す
るcDNAを検出することに失敗し得る。
Several normalization and subtractive hybridization protocols have been developed to help overcome this problem. These technologies are
It can be technically difficult to carry out, and they can fail to detect the cDNA corresponding to the rare transcript.

【0005】 (発明の要旨) 本発明は、部分的に、核酸の集団において反復した核酸配列の増幅を容易にか
つ阻害するための方法を発見したことに基づく。
SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based, in part, on the discovery of methods for easily and inhibiting the amplification of repetitive nucleic acid sequences in a population of nucleic acids.

【0006】 本発明は、核酸分子の集団において標的核酸の増幅を選択的に阻害する方法を
特徴とする。この方法は、核酸分子の集団を提供する工程およびこの核酸分子の
集団にすくなくとも一つのブロッキングプライマーを接触させてアニールしたブ
ロッキングプライマー−テンプレート複合体を形成する工程であって、この複合
体は、そのブロッキングプライマーおよびその核酸分子の集団における相補的な
標的配列を含む、工程を包含する。このブロッキングプライマーは、ポリメラー
ゼでは伸長され得ない。
The invention features a method of selectively inhibiting amplification of a target nucleic acid in a population of nucleic acid molecules. The method comprises the steps of providing a population of nucleic acid molecules and contacting the population of nucleic acid molecules with at least one blocking primer to form an annealed blocking primer-template complex, the complex comprising: Including a blocking primer and a complementary target sequence in the population of nucleic acid molecules. This blocking primer cannot be extended with a polymerase.

【0007】 伸長可能なプライマーはまた、その核酸分子の集団と、アニールした伸長可能
なプライマー−テンプレート複合体の形成を可能にする条件下で接触される。こ
の伸長可能なプライマーテンプレート複合体は、ポリメラーゼを伴う。しかし、
そのポリメラーゼは、その伸長したブロッキングプライマーテンプレート複合体
を伸長しない。従って、その標的核酸の増幅は、選択的に阻害され得る。
The extendable primer is also contacted with the population of nucleic acid molecules under conditions that allow the formation of annealed extendable primer-template complexes. This extendable primer-template complex involves a polymerase. But,
The polymerase does not extend the extended blocking primer-template complex. Therefore, the amplification of the target nucleic acid can be selectively inhibited.

【0008】 他に定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科
学用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって通常理解されるのと
同じ意味を有する。本明細書において記載されるものと類似または等価な方法お
よび材料が本発明の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および
材料を以下に記載する。本明細書において引用される、すべての刊行物、特許出
願、特許および他の参考文献は、その全体が参考として本明細書において援用さ
れる。抵触が生じる場合、本明細書(定義を含む)が支配する。さらに、材料、
方法および実施例は、例示の目的のみで存在し、そして限定する意図では存在し
ない。
Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents and other references cited herein are hereby incorporated by reference in their entireties. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. In addition, the material,
The methods and examples are present for purposes of illustration only and are not intended to be limiting.

【0009】 本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から
明らかである。
Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and claims.

【0010】 (発明の詳細な説明) 集団における特定の核酸の増幅は、増幅における非伸長性ブロッキングプライ
マーを含ませることによって阻害された。非伸長性ブロッキングプライマーは、
標的核酸にハイブリダイズするが、ポリメラーゼによっては伸長しない。本明細
書において記載されるブロッキングプライマーはまた、所望のRNA配列の複製
および/または転写を阻害するために使用され得る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Amplification of specific nucleic acids in a population was inhibited by the inclusion of non-extending blocking primers in the amplification. The non-extending blocking primer is
It hybridizes to the target nucleic acid but is not extended by the polymerase. The blocking primers described herein can also be used to inhibit replication and / or transcription of desired RNA sequences.

【0011】 好ましいブロッキングプライマーは、ペプチド核酸(PNA)オリゴマーであ
る。PNAオリゴマーは、ホスフェート骨格がペプチド様の骨格に置き換わった
DNAのアナログである。PNAおよび従来の核酸の構造は、図1に模式的に示
される。非キラル性のPNAオリゴマーの骨格は、アミド結合によって結合され
たN−(2−アミノエチル)グリシン単位から作製される。4つの標準的なモノ
マーであるA、C、GおよびTは、メチレンカルボニル結合(ここでBは塩基で
ある)によって骨格に結合される。PNAオリゴマーの合成は、以下に記載され
るような標準的な固相ペプチド合成プロトコルを用いて行われ得る:Hyrup
,et al.,1996.Moorg.Med.Chem.4:5−23,a
nd Perry−O’Keefe,et al.,1996.Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA 93:14670。
A preferred blocking primer is a peptide nucleic acid (PNA) oligomer. PNA oligomers are analogs of DNA in which the phosphate backbone is replaced by a peptide-like backbone. The structures of PNA and conventional nucleic acids are shown schematically in FIG. The non-chiral PNA oligomer backbone is made up of N- (2-aminoethyl) glycine units linked by amide bonds. Four standard monomers, A, C, G and T, are attached to the backbone by a methylene carbonyl bond, where B is a base. Synthesis of PNA oligomers can be performed using standard solid phase peptide synthesis protocols as described below: Hyrup
, Et al. , 1996. Moorg. Med. Chem. 4: 5-23, a
nd Perry-O'Keefe, et al. , 1996. Proc. Na
tl. Acad. Sci. USA 93: 14670.

【0012】 PNAは、DNAに比較してはるかに改善された親和性および特異性で、その
相補核酸配列に結合することが示された。さらに、PNA/DNAまたはPNA
/RNAの二重鎖の熱的安定性は、ハイブリダイゼーション溶液中の塩濃度に本
質的に依存せず、そして標的核酸配列がほどかれることが生じる低塩条件のもと
で使用され得る。PNAオリゴマーは、ホスフェート骨格がないことから、PN
Aオリゴマーはまた、逆転写酵素によって媒介されるcDNA合成の伸長をブロ
ックし、そして従って、それぞれのmRNAから第一の鎖の標準cDNA合成を
阻害する。
[0012] PNAs have been shown to bind to their complementary nucleic acid sequences with much improved affinity and specificity compared to DNA. Furthermore, PNA / DNA or PNA
The thermal stability of the / RNA duplex is essentially independent of salt concentration in the hybridization solution, and can be used under low salt conditions where unfolding of the target nucleic acid sequence occurs. PNA oligomers have no phosphate skeleton,
The A oligomer also blocks reverse transcriptase-mediated elongation of cDNA synthesis and thus inhibits first strand canonical cDNA synthesis from the respective mRNA.

【0013】 このブロッキングプライマーを用いて、そのブロッキングが核酸の集団におけ
る標的核酸にアニールすることによって核酸の集団における標的核酸の増幅を選
択的に阻害し得る。そのテンプレートへのそのブロッキングプライマーのアニー
リングは、二本鎖ブロッキングプライマー−テンプレート複合体の形成を生じる
。この複合体は、そのブロッキングプライマー、およびそのブロッキングプライ
間が結合する標的核酸の領域を含む。
The blocking primer can be used to selectively inhibit the amplification of target nucleic acids in a population of nucleic acids by allowing the blocking to anneal to the target nucleic acids in the population of nucleic acids. Annealing of the blocking primer to the template results in the formation of double-stranded blocking primer-template complex. The complex comprises the blocking primer and the region of the target nucleic acid bound between the blocking plies.

【0014】 伸長可能なプライマーはまた、核酸の集団にアニールして、アニールした伸長
可能なプライマー−テンプレート複合体を形成する。伸長可能なプライマーとは
、そのヌクレオチドがポリメラーゼ、ヌクレオチド三リン酸および他の補因子の
存在下で、アニールしたプライマーの末端に取り込まれ得ることを意味する。ブ
ロッキングプライマーは、伸長可能ではないことから、そのポリメラーゼは、伸
長されたブロッキングプライマーテンプレート複合体を伸長しない。従って、そ
のブロッキングプライマーにハイブリダイズする標的配列の増幅は、選択的に阻
害され得る。
The extendable primer also anneals to the population of nucleic acids to form an annealed extendable primer-template complex. An extendable primer means that the nucleotide can be incorporated at the end of the annealed primer in the presence of polymerase, nucleotide triphosphates and other cofactors. Since the blocking primer is not extendable, the polymerase does not extend the extended blocking primer-template complex. Therefore, amplification of target sequences that hybridize to the blocking primer can be selectively inhibited.

【0015】 その増幅物が増幅される特定の標的配列は、ブロッキングプライマーの結合特
異性によって決定される。従って、任意の所望の配列は、その標的配列に特異的
に結合するブロッキングプライマーを設計することができる限り、選択的に阻害
され得る。いくつかの実施形態において、その標的核酸は、その核酸集団におい
て比較的高コピー数で存在する。例えば、ブロッキングプライマーは、中程度ま
たは高度に豊富な(頻度高い)転写物にハイブリダイズするように設計され得る
。あるいはまたはさらに、ブロッキングプライマーは、その増幅が他の様式で(
例えば、それがこれまで特徴付けられたことから)所望されない配列にハイブリ
ダイズするように設計され得る。
The specific target sequence to which the amplificate is amplified is determined by the binding specificity of the blocking primer. Therefore, any desired sequence can be selectively inhibited as long as a blocking primer can be designed that specifically binds to its target sequence. In some embodiments, the target nucleic acid is present in a relatively high copy number in the nucleic acid population. For example, blocking primers can be designed to hybridize to moderately or highly abundant (frequent) transcripts. Alternatively or additionally, blocking primers are
For example, it can be designed to hybridize to undesired sequences (since it has been previously characterized).

【0016】 種々の実施形態において、そのブロッキングプライマーは、8と50との間の
ヌクレオチド長であり、例えば、そのブロッキングプライマーは約10と約30
との間のヌクレオチド長であり、または13と30との間のヌクレオチド長であ
る。
In various embodiments, the blocking primer is between 8 and 50 nucleotides in length, eg, the blocking primer is between about 10 and about 30.
Or between 13 and 30 nucleotides in length.

【0017】 このブロッキングプライマーは、約50pmol/μlから約700pmol
/μlの濃度で提供され得、例えば、そのブロッキングプライマーは、約100
pmol/μlから約500pmol/μlの濃度で提供され得るか、またはそ
のブロッキングプライマーは、約250pmol/μlから約350pmol/
μlの濃度で提供され得る。
The blocking primer is from about 50 pmol / μl to about 700 pmol
/ Μl, for example, the blocking primer is about 100
It may be provided at a concentration of pmol / μl to about 500 pmol / μl, or the blocking primer may be about 250 pmol / μl to about 350 pmol / μl
It may be provided at a concentration of μl.

【0018】 好ましい実施形態において、1を超えるブロッキングプライマーが使用される
。いくつかの実施形態において、ブロッキングプライマーは、第一のブロッキン
グプライマーの結合領域に物理的に結合した、標的核酸の領域にアニールする。
例えば、複数のブロッキングプライマーが特定のRNA分子にアニールするよう
に設計され得る。好ましくは、1以上のブロッキングプライマーは、RNAの分
子の3’側に相補的な領域にアニールする。
In a preferred embodiment, more than one blocking primer is used. In some embodiments, the blocking primer anneals to a region of the target nucleic acid that is physically bound to the binding region of the first blocking primer.
For example, multiple blocking primers can be designed to anneal to a particular RNA molecule. Preferably, one or more blocking primers anneal to the region complementary to the 3'side of the molecule of RNA.

【0019】 他の実施形態において、さらなるブロッキングプライマーは、mRNAからc
DNAベースの増幅において合成される第二鎖の5’領域に想到する、標的核酸
にアニールするように設計される。例えば、特定のmRNAの阻害が所望され得
る。mRNA分子の3’末端の付近に配列に、その第一のブロッキングプライマ
ーはアニールする。第二のブロッキングプライマーは、そのRNAの5’末端に
相同な配列に結合する配列にアニールする。
In another embodiment, the additional blocking primer is from mRNA to c
It is designed to anneal to the target nucleic acid, which envisages the 5'region of the second strand synthesized in DNA-based amplification. For example, inhibition of specific mRNAs may be desired. To the sequence near the 3'end of the mRNA molecule, its first blocking primer anneals. The second blocking primer anneals to a sequence that binds to a sequence homologous to the 5'end of the RNA.

【0020】 好ましい実施形態において、ブロッキングプライマーは、核酸分子の末端(例
えば、3’末端)の付近に標的配列にアニールする。
In a preferred embodiment, the blocking primer anneals to the target sequence near the end (eg, the 3 ′ end) of the nucleic acid molecule.

【0021】 本発明のブロッキングプライマー(単数または複数)は、単一の伸長可能なプ
ライマーとともに使用され得、いくつかの実施形態では、複数の伸長可能なプラ
イマーが使用され得る。
The blocking primer (s) of the invention may be used with a single extendable primer, and in some embodiments multiple extendable primers may be used.

【0022】 任意の所望の集団が、核酸分子の集団の供給源として使用され得る。従って、
核酸は、ゲノムDNA,cDNAまたはmRNA(例えば、ポリA+RNA)で
あり得る。RNAが使用されるとき、それは、例えば、植物、単細胞動物、多細
胞動物、細菌、ウイルス、真菌または酵母に由来し得る。
Any desired population can be used as a source of population of nucleic acid molecules. Therefore,
The nucleic acid can be genomic DNA, cDNA or mRNA (eg, poly A + RNA). When RNA is used, it can be derived, for example, from plants, unicellular animals, multicellular animals, bacteria, viruses, fungi or yeast.

【0023】 ポリA+含有RNAが使用されるとき、好ましいブロッキングプライマーは、
オリゴdT配列をその5’末端で含み、その3’末端において、目的のポリA+
含有RNAに対して特異的な配列を含むものである。
When poly A + containing RNA is used, the preferred blocking primer is
It contains an oligo dT sequence at its 5'end and at its 3'end the desired poly A +
It contains a sequence specific to the contained RNA.

【0024】 一般に、アニールした伸長可能なプライマーを伸長し得る任意の核酸ポリメラ
ーゼが使用され得る。適切なポリメラーゼとしては、例えば、DNA依存性DN
Aポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ(逆転写酵素)、DNA依存
性RNAポリメラーゼ、およびRNA依存性RNAポリメラーゼが挙げられる。
In general, any nucleic acid polymerase capable of extending annealed extendable primers can be used. Suitable polymerases include, for example, DNA-dependent DN
A polymerase, RNA-dependent DNA polymerase (reverse transcriptase), DNA-dependent RNA polymerase, and RNA-dependent RNA polymerase.

【0025】 DNA依存性DNAポリメラーゼの例としては、例えば、Bacillus
stearothermophilus(Bst)由来のDNAポリメラーゼ、
E.coli DNAポリメラーゼI Klenowフラグメント、バクテリオ
ファージT4およびT7 DNAポリメラーゼ、および以下に由来するDNAポ
リメラーゼ:Thermus aquaticus(Taq),Pyrococ
cus furiosis(Pfu)、およびThermococcus li
toralis(Vent)が挙げられる。Bst DNAポリメラーゼは、有
効に3’−O−(−2−ニトロベンジル)−dATPを増殖するDNA鎖へと取
り込み、高度に処理性であり、非常に安定であり、そして3’−5’エキソヌク
レアーゼ活性を欠如することが示されている。この酵素のコード配列は決定され
ている。米国特許第5,830,714号および同第5,814,506号(こ
れらは参考として本明細書において援用される)を参照のこと。
Examples of DNA-dependent DNA polymerases include, for example, Bacillus
a DNA polymerase derived from stearothermophilus (Bst),
E. E. coli DNA polymerase I Klenow fragment, bacteriophage T4 and T7 DNA polymerase, and a DNA polymerase derived from: Thermus aquaticus (Taq), Pyrococ.
cus furosis (Pfu), and Thermococcus li
toralis (Vent). Bst DNA polymerase efficiently incorporates 3'-O-(-2-nitrobenzyl) -dATP into the growing DNA strand, is highly processable, is very stable, and has 3'-5 'exo. It has been shown to lack nuclease activity. The coding sequence for this enzyme has been determined. See US Pat. Nos. 5,830,714 and 5,814,506, which are incorporated herein by reference.

【0026】 逆転者酵素の例としては、例えば、鳥類骨髄芽細胞症ウイルス(AMV)、モ
ロニーマウス白血病ウイルスおよびヒト免疫不全ウイルス−1(HIV−1)が
挙げられる。HIV−1逆転者酵素は、特に好ましい。なぜなら、これは、構造
的および生化学的の両方で十分に特徴付けられているからである。例えば、以下
を参照のこと:Huang,et al.,Science 282 :166
9−1675(1998)。
Examples of reversal enzymes include, for example, avian myeloblastosis virus (AMV), Moloney murine leukemia virus and human immunodeficiency virus-1 (HIV-1). The HIV-1 reverser enzyme is particularly preferred. This is because it is well characterized both structurally and biochemically. See, for example: Huang, et al. , Science 282: 166
9-1675 (1998).

【0027】 適切なDNA依存性RNAポリメラーゼは、RNA産物が所望されるときに使
用され得る。これらの酵素の好ましい例としては、例えば、E.coli由来の
RNAポリメラーゼ[Yin,et al.,Science 270 :16
53−1657(1995)]およびバクテリオファージT7、T3およびSP
6に由来するRNAポリメラーゼが挙げられる。あるいは、改変されたT7 R
NAポリメラーゼは、DNA依存性DNAポリメラーゼとして機能する。
A suitable DNA-dependent RNA polymerase can be used when an RNA product is desired. Preferred examples of these enzymes include, for example, E. RNA polymerase from E. coli [Yin, et al. , Science 270: 16
53-1657 (1995)] and bacteriophage T7, T3 and SP.
RNA polymerase derived from 6 may be mentioned. Alternatively, modified T7 R
NA polymerase functions as a DNA-dependent DNA polymerase.

【0028】 適切なRNA依存性RNAポリメラーゼとしては、例えば、以下のウイルス科
に由来するRNA依存性RNAポリメラーゼが挙げられる:ブロモウイルス、ト
バモウイルス、トンブスウイルス、レビウイルス、C型肝炎様ウイルス、および
ピコルナウイルス。例えば、以下を参照のこと:Huang et al.,S
cience 282 :1668−1675(1998);Lohmann
et al.,J.Virol.71:8416−8428 (1997) ;
Lohmann et al.,Virology 249:108−118
(1998),and O’Reilly and Kao,Virolog
y 252:287−303(1998)。
Suitable RNA-dependent RNA polymerases include, for example, RNA-dependent RNA polymerases from the following virus families: Bromovirus, Tobamovirus, Tombs virus, Levivirus, Hepatitis C-like virus, and Picornavirus. See, for example: Huang et al. , S
science 282: 1668-1675 (1998); Lohmann.
et al. J. Virol. 71: 8416-8428 (1997);
Lohmann et al. , Virology 249: 108-118.
(1998), and O'Reilly and Kao, Virolog.
y 252: 287-303 (1998).

【0029】 本発明は、以下の非限定的な実施例においてさらに例示される。[0029]   The invention is further illustrated in the following non-limiting examples.

【0030】 (実施例1:PNAオリゴヌクレオチドを用いたcDNA合成の阻害) PNAオリゴヌクレオチドを用いたcDNA合成の阻害を実証するために、転
写因子ISGF−3B mRNAに特異的なPNAオリゴマーを合成した。この
合成したものは、15マーをセンス鎖についてのセンスについて116−130
位において含み、アンチセンス鎖について241−256位において16マーを
含んだ。このPNAオリゴヌクレオチドを用いてヒトMG−63細胞から単離し
たポリA+mRNAの第一鎖のcDNA合成を阻害させた。
Example 1 Inhibition of cDNA Synthesis Using PNA Oligonucleotides To demonstrate inhibition of cDNA synthesis using PNA oligonucleotides, PNA oligomers specific for the transcription factor ISGF-3B mRNA were synthesized. . This synthesis yields a 15-mer 116-130 for the sense on the sense strand.
Position and included the 16-mer at positions 241-256 for the antisense strand. This PNA oligonucleotide was used to inhibit first strand cDNA synthesis of poly A + mRNA isolated from human MG-63 cells.

【0031】 この2つのビオチン化15マーPNAオリゴマーを、PE Biosyste
ms (PE Biosystems,500 Old Connecticu
t Path,Framingham,MA 01701)から購入した。セン
スPNAオリゴマーの配列は、CAG TCT TGG CAC CTA (配
列番号1)(116−130位)であり、そしてアンチセンスPNAオリゴマー
は、CTG GTG AAC CTG CTC (配列番号2)(241−25
6位)であった。濃度は、ddH2Oにて100pmol/μlにあわせ、そし
て−20℃で使用されるまでアリコートにて保存した。
The two biotinylated 15-mer PNA oligomers were labeled with PE Biosystem.
ms (PE Biosystems, 500 Old Connecticu
t Path, Framingham, MA 01701). The sequence of the sense PNA oligomer is CAG TCT TGG CAC CTA (SEQ ID NO: 1) (positions 116-130), and the antisense PNA oligomer is CTG GTG AAC CTG CTC (SEQ ID NO: 2) (241-25).
6th place). Concentrations were adjusted to 100 pmol / μl in ddH 2 O and stored in aliquots at -20 ° C until used.

【0032】 ポリA+RNAを単離するために、ヒトMG63細胞を溶解し、そして総細胞
mRNAを、DNあせを用いるゲノムDNA消化工程を省略したことを除き、ト
リゾール溶解手順(Life Technologies,Rockville
,MD)を用いることに従って単離した。GeneQuant光度計を用いた定
量の後、総RNAを、CPGストレプトアビジンmRNA単離キット(CPG,
Inc.,Lincoln Park,NJ)を用いたポリA+単離のために直
接プロセシングした。MG−63細胞の6つのT150フラスコから総RNAの
見積もり収量は、580μgであった。ポリA+を、使用するまで、70%エタ
ノール中で−20℃でアリコートで保存した。
To isolate poly A + RNA, human MG63 cells were lysed, and total cellular mRNA was removed by the Trizol lysis procedure (Life Technologies, Rockville) except that the genomic DNA digestion step with DN haze was omitted.
, MD). After quantification using a GeneQuant photometer, total RNA was analyzed for CPG streptavidin mRNA isolation kit (CPG,
Inc. , Lincoln Park, NJ) for direct poly A + isolation. The estimated total RNA yield from 6 T150 flasks of MG-63 cells was 580 μg. Poly A + was stored in aliquots at −20 ° C. in 70% ethanol until use.

【0033】 PNA毒性プライマーの存在下でcDNAの合成を行うために、2つのアリコ
ートのポリA+mRNA(約230μgの総RNA)を沈降させ、プールし、そ
して24μlのオリゴdT溶液に溶解し(100pmol/μl)、そしてPC
R薄壁チューブの12ウェルストリップへと分配した。PNA(100pmol
/μl)およびDEPC−H2Oを以下の表に従って加えた。
To perform the synthesis of cDNA in the presence of PNA toxic primers, two aliquots of poly A + mRNA (about 230 μg total RNA) were precipitated, pooled and dissolved in 24 μl oligo dT solution (100 pmol / μl), and PC
Dispensed into 12 well strips of R thin-walled tubes. PNA (100 pmol
/ Μl) and DEPC-H 2 O were added according to the table below.

【0034】 サンプル DEPC−H2O アンチセンスPNA センスPNA 1および2 10μl 0μl 0μl 3および4 8μl 1μl 1μl 5および6 6μl 2μl 2μl 7および8 4μl 3μl 3μl 9および10 2μl 4μl 4μl 11および12 0μl 5μl 5μl。Sample DEPC-H 2 O Antisense PNA Sense PNA 1 and 2 10 μl 0 μl 0 μl 3 and 4 8 μl 1 μl 1 μl 5 and 6 6 μl 2 μl 2 μl 7 and 8 4 μl 3 μl 5 μl 5 μl 5 μl 4 μl 5 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 4 μl 5 μl .

【0035】 サンプルを、10分間にわたりサーモサイクラー中で70℃に加熱し、そして
2分間にわたり氷欲に移した。次の工程および第二鎖の合成は、本質的に以下に
記載されるように行った:Gubler et al.,Gene 25 :2
63,1983。cDNA収量の定量を、PicoGreen蛍光測定を用いて
行った。すべてのサンプルの最後のcDNA濃度を、TE緩衝液により1ng/
μlに調整し、そして使用するまで−20℃で保存した。
The sample was heated to 70 ° C. in a thermocycler for 10 minutes and transferred to an ice bath for 2 minutes. The next steps and second strand synthesis were performed essentially as described below: Gubler et al. , Gene 25: 2
63, 1983. Quantitation of cDNA yield was performed using PicoGreen fluorescence measurement. The final cDNA concentration of all samples was 1 ng / ml with TE buffer.
Adjusted to μl and stored at −20 ° C. until use.

【0036】 米国特許第5,871,697号およびNat Biotechnol.19
99 Aug ; 17 (8) :798−803において記載される定量発
現分析(QEA)反応を以下のように称した配列について調製した:d0hl(
172nt)、d0p0(71nt),d0y0(370nt)、mls0(2
67nt)、s0c0(104nt),s0x1(253nt)、y0h0(1
41nt)およびl0m0(349.8nt)。図2は、ISGF−3B cD
NA構築物におけるPNAオリゴマーの位置を示す(「PNA002」および「
PNA001」と称する)。この領域からのl0m0349.8およびd0y0
−70と称する配列フラグメントもまた示される。
US Pat. No. 5,871,697 and Nat Biotechnol. 19
99 Aug; 17 (8): 798-803, a quantitative expression analysis (QEA) reaction was prepared for the sequence referred to as: d0hl (
172nt), d0p0 (71nt), d0y0 (370nt), mls0 (2
67nt), s0c0 (104nt), s0x1 (253nt), y0h0 (1
41 nt) and 10 m0 (349.8 nt). FIG. 2 shows ISGF-3B cd
The position of the PNA oligomer in the NA construct is shown ("PNA002" and "
PNA001 "). 10m0349.8 and d0y0 from this region
A sequence fragment designated -70 is also shown.

【0037】 センスおよびアンチセンスの両方のIGSF−3B PNAオリゴマーの混合
物は、IGSF−3B遺伝子の第一鎖のcDNA合成を用量依存的かつ特異的に
阻害した。l0m0−349.8およびd0y0のフラグメントの増幅に対する
阻害効果は図3Aおよび3Bに示す。これらの図は、PNAオリゴマーの添加量
が増加するにつれ、l0m0 349.8(図3A)およびd0y0 370(
図3B)に対応するピークのサイズが減少した。PNAは、ISGF−3B遺伝
子の5’末端に位置するl0m0 349.8のサブ配列を阻害するように設計
されたことから、ほとんど完全な阻害が、このサブ配列について間辰されたこと
になる。下流のフラグメントの逆転者は、影響を受けなかったようである。これ
は、PNAオリゴマーが核酸配列の増幅を特異的に阻害することを示唆する。
A mixture of both sense and antisense IGSF-3B PNA oligomers dose-dependently and specifically inhibited first strand cDNA synthesis of the IGSF-3B gene. The inhibitory effect on the amplification of the 10m0-349.8 and d0y0 fragments is shown in FIGS. 3A and 3B. These figures show that as the amount of PNA oligomer added increased, 10m0 349.8 (FIG. 3A) and d0y0 370 (
The size of the peak corresponding to FIG. 3B) was reduced. Since PNA was designed to inhibit the 10m0 349.8 subsequence located at the 5'end of the ISGF-3B gene, almost complete inhibition was inferred for this subsequence. Reversals of downstream fragments appear to be unaffected. This suggests that PNA oligomers specifically inhibit amplification of nucleic acid sequences.

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

【図1】 図1は、ペプチド核酸(PNA)およびデオキシリボ核酸(DNA)の分子の
構造を比較する模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram comparing the molecular structures of peptide nucleic acid (PNA) and deoxyribonucleic acid (DNA).

【図2】 図2は、PNAオリゴヌクレオチドおよびISGF−3B cDNAの制限フ
ラグメントの整列を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an alignment of PNA oligonucleotides and restriction fragments of ISGF-3B cDNA.

【図3】 図3は、種々の量のPNAオリゴマーの存在下での、配列産物の大きさ(x軸
)の関数としての、増幅した配列の量(y軸)を示すグラフの代表例である。
FIG. 3 is a representative example of a graph showing the amount of amplified sequence (y-axis) as a function of sequence product size (x-axis) in the presence of varying amounts of PNA oligomers. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA11 CA12 CA20 HA11 HA20 4B063 QA01 QA20 QQ42 QQ52 QQ53 QR08 QR32 QR35 QR38 QR42 QR62 QS16 QS25 QS36 QX02─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW F-term (reference) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA11 CA12                       CA20 HA11 HA20                 4B063 QA01 QA20 QQ42 QQ52 QQ53                       QR08 QR32 QR35 QR38 QR42                       QR62 QS16 QS25 QS36 QX02

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 核酸分子の集団において標的核酸の増幅を選択的に阻害する
方法であって、該方法は以下の工程: 核酸分子の集団を提供する工程; 該核酸分子の集団に、少なくとも一つの第一のブロッキングプライマーを接触
させてアニールしたブロッキングプライマー−テンプレート複合体を形成する工
程であって、該第一のブロッキングプライマーは、該核酸分子の集団における標
的核酸に相補的である、工程; 該集団に、少なくとも1つの伸長可能なプライマーを接触させて、アニールし
た伸長可能なプライマー−テンプレート複合体を形成させる工程;および 該アニールした伸長可能なプライマー−テンプレート複合体をポリメラーゼを
用いて伸長する工程であって、該ポリメラーゼは、該伸長したブロッキングプラ
イマーテンプレート複合体を伸長せず、それにより、該標的核酸の増幅を選択的
に阻害する、工程、 を包含する、方法。
1. A method of selectively inhibiting amplification of a target nucleic acid in a population of nucleic acid molecules, the method comprising the steps of: providing a population of nucleic acid molecules; Contacting two first blocking primers to form an annealed blocking primer-template complex, wherein the first blocking primer is complementary to a target nucleic acid in the population of nucleic acid molecules; Contacting the population with at least one extendable primer to form an annealed extendable primer-template complex; and extending the annealed extendable primer-template complex with a polymerase Wherein the polymerase is the extended blocking primer template. Not extending the over preparative complex, thereby selectively inhibit amplification of the target nucleic acid, the process including, method.
【請求項2】 前記標的核酸は、前記核酸分子の集団において、高コピー数
で存在する、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the target nucleic acid is present in high copy number in the population of nucleic acid molecules.
【請求項3】 前記ブロッキングプライマーは、ペプチド核酸である、請求
項1に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the blocking primer is a peptide nucleic acid.
【請求項4】 前記ブロッキングプライマーは、8と50との間のヌクレオ
チド長である、請求項3に記載の方法。
4. The method of claim 3, wherein the blocking primer is between 8 and 50 nucleotides in length.
【請求項5】 前記ブロッキングプライマーは、約10と約30との間のヌ
クレオチド長である、請求項3に記載の方法。
5. The method of claim 3, wherein the blocking primer is between about 10 and about 30 nucleotides in length.
【請求項6】 前記ブロッキングプライマーは、13と20との間のヌクレ
オチド長である、請求項3に記載の方法。
6. The method of claim 3, wherein the blocking primer is between 13 and 20 nucleotides in length.
【請求項7】 前記ブロッキングプライマーは、約50pmol/μlと約
700pmol/μlとの間の濃度で提供される、請求項3に記載の方法。
7. The method of claim 3, wherein the blocking primer is provided at a concentration of between about 50 pmol / μl and about 700 pmol / μl.
【請求項8】 前記ブロッキングプライマーは、約100pmol/μlと
約500pmol/μlとの間の濃度で提供される、請求項3に記載の方法。
8. The method of claim 3, wherein the blocking primer is provided at a concentration of between about 100 pmol / μl and about 500 pmol / μl.
【請求項9】 前記ブロッキングプライマーは、約250pmol/μlと
約350pmol/μlとの間の濃度で提供される、請求項3に記載の方法。
9. The method of claim 3, wherein the blocking primer is provided at a concentration of between about 250 pmol / μl and about 350 pmol / μl.
【請求項10】 前記核酸分子の集団に第二のブロッキングプライマーを接
触させる工程をさらに接触させる工程を包含する、請求項1に記載の方法。
10. The method of claim 1, further comprising contacting the population of nucleic acid molecules with a second blocking primer.
【請求項11】 前記核酸分子の集団に第二の伸長可能なプライマーを接触
させる工程をさらに接触させる工程を包含する、請求項1に記載の方法。
11. The method of claim 1, further comprising contacting the population of nucleic acid molecules with a second extendable primer.
【請求項12】 前記核酸分子の集団は、RNAである、請求項1に記載の
方法。
12. The method of claim 1, wherein the population of nucleic acid molecules is RNA.
【請求項13】 前記RNA分子の集団は、ポリA+RNAである、請求項
12に記載の方法。
13. The method of claim 12, wherein the population of RNA molecules is poly A + RNA.
【請求項14】 前記第一の伸長可能なプライマーは、3’末端オリゴdT
配列を含む、請求項1に記載の方法。
14. The first extendable primer is a 3 ′ end oligo dT.
The method of claim 1, wherein the method comprises a sequence.
【請求項15】 前記ポリメラーゼは、RNA指向性DNAポリメラーゼで
ある、請求項1に記載の方法。
15. The method of claim 1, wherein the polymerase is an RNA-directed DNA polymerase.
【請求項16】 前記核酸分子の集団に第二のブロッキングプライマーを接
触させる工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
16. The method of claim 1, further comprising contacting the population of nucleic acid molecules with a second blocking primer.
【請求項17】 前記核酸分子の集団に前記第三のブロッキングプライマー
を接触させる工程をさらに包含する、請求項16に記載の方法。
17. The method of claim 16, further comprising contacting the population of nucleic acid molecules with the third blocking primer.
【請求項18】 RNA分子の集団において、標的核酸を選択的に阻害する
方法であって、該方法は以下の工程: RNA分子の集団を提供する工程; 該核酸分子の集団にブロッキングプライマーを接触させる工程; 該集団に、伸長可能な3’末端オリゴdT配列を有する伸長可能なプライマー
を接触させて、アニールした伸長可能なプライマー−テンプレート複合体を形成
させる工程;および 該伸長可能なプライマー複合体を、RNA指向性DNAポリメラーゼで伸長す
る工程であって、該ポリメラーゼは、該伸長したブロッキングプライマー−テン
プレート複合体を伸長せず、それにより、該標的核酸の増幅を選択的に阻害する
、工程、 を包含する、方法。
18. A method of selectively inhibiting a target nucleic acid in a population of RNA molecules, the method comprising the steps of: providing a population of RNA molecules; contacting the population of nucleic acid molecules with a blocking primer. Contacting the population with an extendable primer having an extendable 3'terminal oligo dT sequence to form an annealed extendable primer-template complex; and the extendable primer complex. With an RNA-directed DNA polymerase, the polymerase not extending the extended blocking primer-template complex, thereby selectively inhibiting amplification of the target nucleic acid. Including the method.
【請求項19】 前記ブロッキングプライマーは、ペプチド核酸である、請
求項18に記載の方法。
19. The method of claim 18, wherein the blocking primer is a peptide nucleic acid.
【請求項20】 さらにブロッキングプライマーを含む、請求項18に記載
の方法。
20. The method of claim 18, further comprising a blocking primer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011104758A1 (en) * 2010-02-25 2011-09-01 パナソニック株式会社 Method for amplifying target sequence within double-stranded dna

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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