JP2003534798A - Apparatus and method for separating and purifying polynucleotides - Google Patents

Apparatus and method for separating and purifying polynucleotides

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ヘフエル,ロバート・エム
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トランスジエノミツク・インコーポレーテツド
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Abstract

(57)【要約】 前もって決定された塩基対長を有する標的DNAフラグメントをDNAフラグメントの混合物から取り出す方法は、以下の工程を含んでなる。標的DNAフラグメントを含有し得るDNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を有する媒質を含有する分離カラムにかけ、DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び補助溶媒における駆動溶媒のDNA結合濃度を含有する第一の溶媒混合物中である。標的DNAフラグメントは、対イオン及び標的DNAフラグメント塩基対長を有するDNAフラグメントを媒質から取り出すために前もって決定されている補助溶媒における駆動溶媒の濃度を含有する第二の溶媒溶液と媒質とを接触させることにより媒質から分離される。標的DNAフラグメントを集めることができ、そして場合により増幅してもよい。存在するのであれば、推定のフラグメントを集めるために該方法を適用する場合、標的DNAの塩基対長を有するDNAフラグメントは混合物に存在しないことができる。あるいはまた、標的DNAの塩基対長を有するDNAフラグメントは混合物に存在する。本開示はまた、上部溶液投入室、下部溶離剤受け取り室、及び中に支持する分離媒質の固定ユニットを有する管を含んでなる、ポリヌクレオチドフラグメントの混合物からポリヌクレオチドフラグメントを分離するための周囲圧もしくはより低圧の装置も記述する。分離媒質は、対イオンと反応して分離媒質の表面上に不溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽イオンのない非極性分離表面を有する。 (57) Abstract: A method for removing a target DNA fragment having a predetermined base pair length from a mixture of DNA fragments comprises the following steps. The mixture of DNA fragments, which may contain the target DNA fragment, is applied to a separation column containing a medium having a non-polar, non-porous surface, the mixture of DNA fragments containing the counterion and the DNA binding concentration of the driving solvent in the co-solvent. In a first solvent mixture. The target DNA fragment is contacted with a second solvent solution containing a predetermined concentration of a driving solvent in a co-solvent to remove a DNA fragment having a counter ion and a target DNA fragment base pair length from the medium. Is separated from the medium. The target DNA fragment can be collected and optionally amplified. If present, when applying the method to collect putative fragments, DNA fragments having the base pair length of the target DNA may not be present in the mixture. Alternatively, a DNA fragment having the base pair length of the target DNA is present in the mixture. The present disclosure also relates to an ambient pressure for separating polynucleotide fragments from a mixture of polynucleotide fragments, comprising an upper solution input chamber, a lower eluent receiving chamber, and a tube having a fixed unit of separation medium supported therein. Or describe lower pressure devices. The separation medium has a non-polar separation surface free of polyvalent cations that reacts with counterions to form an insoluble polar coating on the surface of the separation medium.

Description

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

【0001】 発明の分野 本発明は、ポリヌクレオチドを分離し、単離しそして精製するための装置及び
方法に関する。特に、本発明は、前もって決定された塩基対長もしくは一続きの
塩基対長を有する標的ポリヌクレオチドフラグメントを分離するため、並びに高
圧及び低圧装置の両方でポリヌクレオチドを分離しそして精製するための装置及
び方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to devices and methods for separating, isolating and purifying polynucleotides. In particular, the invention provides an apparatus for separating target polynucleotide fragments having a predetermined base pair length or stretch of base pairs, as well as for separating and purifying polynucleotides in both high and low pressure equipment. And method.

【0002】 発明の背景 一本鎖オリゴヌクレオチド及び一本鎖DNAフラグメント、RNA一本鎖DN
Aフラグメント、プラスミドなどを単離し、分離し、そして精製するための迅速
で且つ効率のよい方法の必要性がある。イオン交換クロマトグラフィー、高速逆
相クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、毛管電気泳動などのような伝統的な方法
は時間がかかり、面倒で且つ効率が悪く、そして高度に熟練したクロマトグラフ
ィーの専門家の操作を必要とする。さらに、多数の方法は、これらのフラグメン
トの塩基対長サイズに基づく分離をもたらすことができず、そしてほんのわずか
な量の分離された物質をもたらすことができるだけである。
BACKGROUND OF THE INVENTION Single-stranded oligonucleotides and single-stranded DNA fragments, RNA single-stranded DN
There is a need for a rapid and efficient method for isolating, isolating and purifying A fragments, plasmids, etc. Traditional methods such as ion exchange chromatography, high performance reverse phase chromatography, gel electrophoresis, capillary electrophoresis, etc. are time consuming, tedious and inefficient, and the operation of highly skilled chromatography experts. Need. Moreover, many methods are not able to provide separation based on base pair length size of these fragments, and can only yield very small amounts of separated material.

【0003】 異なる塩基対長を有する一本鎖核酸フラグメントの混合物は、多数のそして多
様な理由で分離される。一般に、突然変異を含有するDNAフラグメントは、そ
れらの対応する野生型(以下に本明細書において定義する)と同じ長さであるが
塩基配列が異なるので、一本鎖ポリヌクレオチドにおける、特にPCRにより増
幅されているDNAフラグメントにおける突然変異を検出する能力は、いくらか
異なる問題を提示する。
Mixtures of single-stranded nucleic acid fragments with different base pair lengths are separated for a number of and various reasons. In general, DNA fragments containing mutations are the same length as their corresponding wild type (defined herein below) but differ in base sequence, so that they will be present in single-stranded polynucleotides, especially by PCR. The ability to detect mutations in DNA fragments that are being amplified presents somewhat different problems.

【0004】 DNA分離及び突然変異検出は、医学において、そして物理科学及び社会学に
おいて、そして法廷調査において非常に重要である。ヒトゲノムプロジェクトは
、突然変異及びヒト疾患間の関連を評価するための新しい規準を定めている莫大
な量の遺伝情報を提供している(Guyer,et al.,Proc.Nat
l.Acad.Sci.USA 92:10841(1995))。例えば、疾
患の根本的原因は、野生型と異なる遺伝暗号により示される(Cotton,T
IG 13:43(1997))。疾患の遺伝的根拠を理解することは、治療の
ための出発点であることができる。同様に、遺伝暗号における違いの決定は、進
化及び集団の研究に強力なそしておそらく明確な洞察を与えることができる(C
ooper,et al.,Human Genetics 69:201(1
985))。遺伝暗号に関するこれら及び他の問題点を理解することは、野生型
に対するDNAフラグメントにおける異常、すなわち、突然変異を同定できるこ
とに基づく。従って、正確で、再現性のある、信頼性が高い方法で、サイズの違
いに基づいてDNAフラグメントを分離することができそしてまた同じ長さを有
するが塩基対配列が異なるDNA(野生型から突然変異)を分離することもでき
る方法論の必要性がある。理想的には、そのような方法は効率がよく、そして日
常的な高処理量サンプルスクリーニング用途に適応させることができる。
DNA isolation and mutation detection are of great importance in medicine, and in physical science and sociology, and in forensic investigations. The Human Genome Project provides a vast amount of genetic information that sets new standards for assessing the association between mutations and human disease (Guyer, et al., Proc. Nat).
l. Acad. Sci. USA 92: 10841 (1995)). For example, the underlying cause of the disease is indicated by a genetic code different from wild type (Cotton, T
IG 13:43 (1997)). Understanding the genetic basis of the disease can be a starting point for treatment. Similarly, determination of differences in the genetic code can provide powerful and perhaps clear insights into evolutionary and population studies (C
ooper, et al. , Human Genetics 69: 201 (1
985)). An understanding of these and other problems with the genetic code is based on the ability to identify abnormalities, or mutations, in DNA fragments relative to the wild type. Therefore, it is possible to separate DNA fragments based on size differences in an accurate, reproducible and reliable manner and also DNAs of the same length but with different base pair sequences (from wild type to There is a need for a methodology that can also isolate mutations). Ideally, such methods are efficient and adaptable to routine high throughput sample screening applications.

【0005】 DNA分子は、デオキシヌクレオチドと呼ばれるサブユニットを含んでなるポ
リマーである。DNAに存在する4種のデオキシヌクレオチドは共通の環式糖、
デオキシリボースを含んでなり、それは、以下にそれぞれA、G、C及びTと称
する4種の塩基、アデニン(プリン)、グアニン(プリン)、シトシン(ピリミ
ジン)及びチミン(ピリミジン)のいずれかに共有結合的に結合している。リン
酸基は、一つのデオキシヌクレオチドの3’−ヒドロキシルを別のデオキシヌク
レオチドの5’−ヒドロキシルと連結してポリマー鎖を形成する。一本鎖DNA
において、二本の鎖は、いわゆる相補的塩基間の水素結合によりらせん構造にま
とめられる。塩基の相補性は、それらの化学構造により決定される。一本鎖DN
Aにおいて、各AはTと対になり、そして各GはCと対になり、すなわち、プリ
ンはピリミジンと対になる。理想的には、DNAは、人体においてもしくは他の
生きている生物体において細胞分裂中にDNAポリメラーゼにより正確なコピー
において複製される。DNA鎖はまた、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によっ
てインビトロで複製することもできる。
DNA molecules are polymers comprising subunits called deoxynucleotides. The four deoxynucleotides present in DNA are common cyclic sugars,
Deoxyribose, which is shared by any of four bases, hereinafter referred to as A, G, C and T, adenine (purine), guanine (purine), cytosine (pyrimidine) and thymine (pyrimidine) respectively. It is connected associatively. The phosphate group links the 3'-hydroxyl of one deoxynucleotide with the 5'-hydroxyl of another deoxynucleotide to form a polymer chain. Single-stranded DNA
In, the two strands are organized into a helical structure by so-called complementary base hydrogen bonding. The complementarity of bases is determined by their chemical structure. Single chain DN
In A, each A is paired with T, and each G is paired with C, ie the purine is paired with pyrimidine. Ideally, DNA is replicated in exact copy by a DNA polymerase during cell division in the human body or in other living organisms. DNA strands can also be replicated in vitro by the polymerase chain reaction (PCR).

【0006】 時折、正確な複製が失敗し、そして正しくない塩基対合が起こり、それは新し
い鎖のさらなる複製後に、親のものから塩基配列における遺伝性の違いを含有す
る一本鎖DNA子孫をもたらす。塩基対配列におけるそのような遺伝性の変異は
、突然変異と呼ばれる。
Occasionally, correct replication fails and incorrect base pairing occurs, resulting in single-stranded DNA progeny containing a heritable difference in base sequence from the parent after further replication of the new strand. . Such heritable variations in the base pair sequence are called mutations.

【0007】 本発明において、一本鎖DNAを二本鎖と称する。一方の鎖の塩基配列がもう
一方の鎖の塩基配列に完全に相補的である場合、その二本鎖をホモ二本鎖と呼ぶ
。二本鎖が、相補的ではない少なくとも一つの塩基対を含有する場合、その二本
鎖をヘテロ二本鎖と呼ぶ。DNAポリメラーゼ酵素が誤りをおかし、そして複製
されるポリヌクレオチド鎖に非相補的塩基が付加されるとDNA複製中にヘテロ
二本鎖が形成される。理想的には、ヘテロ二本鎖のさらなる複製は、ヘテロであ
るホモ二本鎖を生成し、すなわち、これらのホモ二本鎖は、最初の親DNA鎖と
比較して改変された配列を有する。親DNAが天然に存在する集団において優勢
である配列を有する場合、それは一般に「野生型」と呼ばれる。
In the present invention, single-stranded DNA is referred to as double-stranded. When the base sequence of one strand is completely complementary to the base sequence of the other strand, the double strand is called a homoduplex. A duplex is said to be a heteroduplex if it contains at least one base pair that is not complementary. Heteroduplexes are formed during DNA replication when the DNA polymerase enzyme makes an error, and non-complementary bases are added to the replicated polynucleotide chain. Ideally, further replication of heteroduplexes produces homoduplexes that are heterologous, that is, these homoduplexes have a modified sequence compared to the original parent DNA strand. .. If the parental DNA has a sequence that predominates in the naturally occurring population, it is commonly referred to as "wild type."

【0008】 多数の異なるタイプのDNA突然変異が既知である。DNA突然変異の例には
、一つの正しくない塩基対合が起こる「点突然変異」もしくは「一塩基対突然変
異」が包含されるが、これらに限定されるものではない。最も一般的な点突然変
異は、一個のプリンもしくはピリミジン塩基がもう一個のものに置換される「ト
ランジション」及びプリンがピリミジンに置換される(逆の場合も同じ)「トラ
ンスバージョン」を含んでなる。点突然変異はまた、一個の塩基が付加されるか
もしくはDNA鎖から除かれる突然変異も含んでなる。そのような「挿入」もし
くは「欠失」は、「フレームシフト突然変異」としても知られている。それらは
点突然変異より低い頻度で起こるが、多数の塩基対に影響を与えるさらに大きい
突然変異もまた起こることができ、そして重要であり得る。突然変異のさらに詳
細な説明は、Modrichへの米国特許第5,459,039号(1995)
及びCottonへの米国特許第5,698,400号(1997)に見出すこ
とができる。これらの参考文献及びその中に含まれる参考文献は、それらの全部
が本明細書に組み込まれる。
Many different types of DNA mutations are known. Examples of DNA mutations include, but are not limited to, "point mutations" or "single base pair mutations" that result in one incorrect base pairing. The most common point mutations comprise a "transition" in which one purine or pyrimidine base is replaced by another and a "transversion" in which the purine is replaced by a pyrimidine (and vice versa). . Point mutations also comprise mutations in which one base is added or removed from the DNA strand. Such "insertions" or "deletions" are also known as "frameshift mutations." Although they occur less frequently than point mutations, larger mutations affecting multiple base pairs can also occur and can be significant. For a more detailed description of mutations, see US Pat. No. 5,459,039 to Modrich (1995).
And US Pat. No. 5,698,400 (1997) to Cotton. All of these references and the references contained therein are incorporated herein in their entirety.

【0009】 DNAにおける塩基対の配列は、タンパク質の生産をコードする。特に、DN
A鎖のエキソン部分におけるDNA配列は、タンパク質における対応するアミノ
酸配列をコードする。従って、DNA配列における突然変異は、タンパク質のア
ミノ酸配列における改変をもたらすことができる。アミノ酸配列におけるそのよ
うな改変は、全く良性であり得るか、または生命にかかわるかもしくは致命的で
あるようにタンパク質を不活性化するかもしくはその機能を改変し得る。一方、
イントロン部分はタンパク質生産のための暗号を含有しないので、DNA鎖のイ
ントロン部分における突然変異は、生物学的影響を有すると予想されない。それ
にもかかわらず、イントロン部分における突然変異検出は、例えば、法廷調査に
おいて重要であり得る。
The sequence of base pairs in DNA encodes the production of proteins. Especially DN
The DNA sequence in the exon portion of the A chain encodes the corresponding amino acid sequence in the protein. Thus, mutations in the DNA sequence can result in alterations in the amino acid sequence of the protein. Such a modification in the amino acid sequence may be entirely benign, or it may inactivate the protein or modify its function to be life-threatening or lethal. on the other hand,
Since the intron portion does not contain the code for protein production, mutations in the intron portion of the DNA strand are not expected to have biological consequences. Nevertheless, mutation detection in the intron portion can be important, for example, in forensic investigations.

【0010】 従って、突然変異の検出は、疾患を診断すること、疾患の起源を理解すること
及び可能性がある処置の開発において非常に興味深く且つ重要である。また、D
NAサンプルにおける突然変異の検出及び類似性もしくは違いの同定は、病気に
抵抗力がありそして/もしくはさらに高い収穫高である作物品種を開発すること
により世界的食糧供給を増すことにおいて、法科学において、進化及び集団の研
究において、そして一般に科学研究において決定的に重要でもある(Guyer
,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 92:10
841(1995);Cotton,TIG 13:43(1997))。
Therefore, the detection of mutations is of great interest and importance in diagnosing disease, understanding the origin of disease and developing potential treatments. Also, D
Detection of mutations and identification of similarities or differences in NA samples has been identified in forensic science in increasing global food supply by developing crop varieties that are disease resistant and / or have higher yields. It is also of crucial importance in evolutionary and population studies, and in scientific studies in general (Guyer
, Et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:10
841 (1995); Cotton, TIG 13:43 (1997)).

【0011】 良性であるかもしくは負の結果を有さないDNA配列における改変は、「多型
」と呼ばれることがある。本発明において、DNA配列におけるあらゆる改変は
、それらが負の結果を有するにせよ有さないにせよ、「突然変異」と表示する。
本発明の方法及び系は、生物学的影響もしくはその欠如にかかわらず突然変異を
検出する能力を有すると理解されるべきである。簡略のために、「突然変異」と
いう用語は、基準鎖(一般に野生型であるが、必ずしもそうではない)と比較し
たDNA鎖の塩基配列における改変を意味するために全体にわたって使用する。
本発明に関して、「突然変異」という用語には、「多型」という用語または当該
技術分野の任意の他の同様のもしくは同等の用語が包含されると理解されるべき
である。
Modifications in DNA sequences that are benign or have no negative consequences are sometimes referred to as “polymorphisms”. In the present invention, any modification in the DNA sequence, whether they have a negative result or not, is designated as "mutation".
It should be understood that the methods and systems of the present invention have the ability to detect mutations regardless of biological effect or lack thereof. For simplicity, the term "mutation" is used throughout to mean a modification in the base sequence of a DNA strand relative to a reference strand (generally, but not necessarily wild-type).
It is to be understood that in the context of the present invention, the term "mutation" includes the term "polymorphism" or any other similar or equivalent term in the art.

【0012】 実施するのが容易な突然変異検出のための正確で且つ再現性のある分析方法の
必要性がある。理想的には、該方法は自動化され、そして最低限のオペレーター
の注意で高処理量サンプルスクリーニングを提供し、同様に非常に望ましい。
There is a need for accurate and reproducible analytical methods for mutation detection that are easy to perform. Ideally, the method is automated and provides high throughput sample screening with minimal operator attention, and is also highly desirable.

【0013】 本発明より前に、DNAサンプルのサイズに基づく分析は、ゲル電気泳動(G
EP)による分離に頼った。毛管ゲル電気泳動(CGE)もまた、異なる長さを
有するDNAフラグメントの混合物、例えば、制限酵素切断の結果生じる異なる
長さを分離しそして分析するために用いられている。しかしながら、これらの方
法は、塩基配列が異なるが同じ塩基対長を有するDNAフラグメントを区別する
ことができない。従って、ゲル電気泳動は突然変異検出に直接用いることができ
ない。これは、GEPの重大な制約である。
Prior to the present invention, size-based analysis of DNA samples was performed by gel electrophoresis (G
EP). Capillary gel electrophoresis (CGE) has also been used to separate and analyze mixtures of DNA fragments having different lengths, eg, different lengths resulting from restriction enzyme cleavage. However, these methods cannot distinguish DNA fragments having different base sequences but having the same base pair length. Therefore, gel electrophoresis cannot be used directly for mutation detection. This is a serious limitation of GEP.

【0014】 変性勾配ゲル電気泳動(DGGE)及び変性勾配ゲル毛管電気泳動(DGGC
)のようなゲルに基づく分析方法は、「部分的に変性する」条件下でヘテロ二本
鎖DNA鎖における突然変異を検出することができる。「部分的変性」の現象は
、当該技術分野において周知であり、そしてヘテロ二本鎖が、鎖の残りの部分を
変性するために必要とされるより低い温度で塩基対ミスマッチの部位で変性する
ので起こる。しかしながら、これらのゲルに基づく技術は、実施するのが操作的
に難しく、そして高度に熟練した人員を必要とする。さらに、分析は非常に長く
、そして非常に多くの準備時間を必要とする。変性毛管ゲル電気泳動分析は、比
較的小さいフラグメントに限定される。90塩基対フラグメントの分離は30分
以上かかる。勾配変性ゲルは一晩流れ、そして約1日の準備時間を必要とする。
勾配ゲルのさらなる欠陥は、分離したDNAフラグメントの単離であり(これは
専門の技術及び装置を必要とする)、そして分析条件を各フラグメントに対して
実験的に開発しなければならない(Laboratory Methods f
or the Detection of Mutations and Po
lymorphisms,ed.G.R.Taylor,CRC Press,
1997)。ゲル方法論の長い分析時間は、ゲルにおけるDNAフラグメントの
移動がそれらの長さに幾何学的関係で逆に比例することによりさらに悪化する。
従って、より長いDNAフラグメントの分析時間は、たいてい成り立たない可能
性がある。
Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and denaturing gradient gel capillary electrophoresis (DGGC)
Gel-based analytical methods such as) can detect mutations in heteroduplex DNA strands under "partially denaturing" conditions. The phenomenon of "partial denaturation" is well known in the art, and heteroduplexes denature at sites of base pair mismatches at the lower temperatures required to denature the rest of the chain. Because it happens. However, these gel-based techniques are operationally difficult to implement and require highly skilled personnel. Moreover, the analysis is very long and requires a great deal of preparation time. Denaturing capillary gel electrophoresis analysis is limited to smaller fragments. Separation of 90 base pair fragments takes more than 30 minutes. Gradient denaturing gels run overnight and require about 1 day of set up time.
A further deficiency of gradient gels is the isolation of discrete DNA fragments (which requires specialized techniques and equipment) and analytical conditions must be experimentally developed for each fragment (Laboratory Methods). f
or the Detection of Mutations and Po
lymorphisms, ed. G. R. Taylor, CRC Press,
1997). The long analysis times of gel methodologies are further exacerbated by the migration of DNA fragments in the gel being inversely proportional to their length in a geometric relationship.
Therefore, longer DNA fragment analysis times may often not hold.

【0015】 最近、HPLCに基づくイオン対合クロマトグラフィー法が、一般に一本鎖ポ
リヌクレオチド、特にDNAの混合物を効果的に分離するために導入され、ここ
で、分離は塩基対長に基づく。この方法は、それらの全部が本明細書に組み込ま
れる以下の参考文献に記述されている:Oefnerへの米国特許第5,795
,976号(1998);Bonnへの米国特許第5,585,236号(19
96);Huber,et al.,Chromatographia 37:
653(1993);Huber,et al.,Anal.Biochem.
212:351(1993))。
Recently, HPLC-based ion-pairing chromatography methods have been introduced to effectively separate mixtures of single-stranded polynucleotides in general, and DNA in particular, where the separation is based on base pair length. This method is described in the following references, all of which are incorporated herein: US Pat. No. 5,795 to Oefner.
, 976 (1998); US Patent No. 5,585,236 to Bonn (19).
96); Huber, et al. , Chromatographia 37:
653 (1993); Huber, et al. , Anal. Biochem.
212: 351 (1993)).

【0016】 HPLCの使用及び理解が発展するにつれて、部分的に変性する温度、すなわ
ち、塩基対ミスマッチの部位でヘテロ二本鎖を変性するために十分な温度でHP
LC分析を実施すると、同じ塩基対長を有するヘテロ二本鎖からホモ二本鎖を分
離できることが明らかになった(Hayward−Lester,et al.
,Genome Research 5:494(1995);Underhi
ll,et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:
193(1996);Doris,et al.,DHPLC Worksho
p,Stanford University,(1997))。これらの参考
文献及びその中に含まれる参考文献は、それらの全部が本明細書に組み込まれる
。従って、変性HPLC(DHPLC)の使用は、突然変異検出に適用された(
Underhill,et al.,Genome Research 7:9
96(1997);Liu,et al.,Nucleic Acid Res
.,26;1396(1998))。
As the use and understanding of HPLC evolves, HP is partially denatured, that is, at a temperature sufficient to denature the heteroduplex at sites of base pair mismatches.
LC analysis revealed that homoduplexes could be separated from heteroduplexes having the same base pair length (Hayward-Lester, et al.
, Genome Research 5: 494 (1995); Underhi.
ll, et al. , Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93:
193 (1996); Doris, et al. , DHPLC Worksho
p, Stanford University, (1997)). All of these references and the references contained therein are incorporated herein in their entirety. Therefore, the use of denaturing HPLC (DHPLC) has been applied to mutation detection (
Underhill, et al. , Genome Research 7: 9
96 (1997); Liu, et al. , Nucleic Acid Res
. , 26; 1396 (1998)).

【0017】 DHPLCは、1塩基対程度のほんのわずかに異なるヘテロ二本鎖を分離する
ことができる。しかしながら、ある種の場合において、ホモ二本鎖及びヘテロ二
本鎖の分離を十分に分けることができない。アーチファクト(artifacts)及び不
純物もまた、アーチファクトもしくは不純物と推定の突然変異とを区別すること
が困難であり得るという点においてDHPLC分離クロマトグラムの解釈を妨げ
る可能性がある(Underhill,et al.,Genome Res.
7:996(1997))。突然変異の存在は、完全に見落とされさえし得る(
Liu,et al.,Nucleic Acid Res.26:1396(
1998))。上記に引用する参考文献及びその中に含まれる参考文献は、それ
らの全部が本明細書に組み込まれる。
DHPLC can separate heteroduplexes that differ by as little as one base pair. However, in some cases the separation of homoduplexes and heteroduplexes cannot be well separated. Artifacts and impurities may also interfere with the interpretation of DHPLC separation chromatograms in that it may be difficult to distinguish the artifact or impurity from the putative mutation (Underhill, et al., Genome. Res.
7: 996 (1997)). The presence of the mutation can even be completely overlooked (
Liu, et al. , Nucleic Acid Res. 26: 1396 (
1998)). The references cited above and the references contained therein are incorporated herein in their entirety.

【0018】 HPLCに基づくDNAフラグメント分離及び突然変異検出アッセイの精度、
再現性、便利さ及び速度は、HPLC系に関連する問題のためにこれまで妥協さ
れている。本発明はこれらの問題に取り組み、そして本発明と関連して用いる分
離方法及び装置に「マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー」(Mat
ched Ion Polynucleotide Chromatography)(MIPC)という用語を適用する
。部分的に変性する条件下で用いる場合、本明細書においてMIPCを変性マッ
チドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー(DMIPC)と定義する。
Accuracy of HPLC-based DNA fragment separation and mutation detection assays,
Reproducibility, convenience and speed have heretofore been compromised due to problems associated with HPLC systems. The present invention addresses these problems and provides separation methods and apparatus for use in connection with the present invention in "matched ion polynucleotide chromatography" (Mat
The term ched Ion Polynucleotide Chromatography (MIPC) applies. MIPC, when used under partially denaturing conditions, is defined herein as denaturing matched ion polynucleotide chromatography (DMIPC).

【0019】 MIPC系(WAVETM DNAフラグメント分析系,Transgenom
ic,Inc.San Jose,CA)は、カラム及びカラム入口領域を密閉
するコンピューター制御オーブンを備えている。MIPCの重要な特徴的な態様
の非限定的な例には、a)多価陽イオンを遊離しない液体接触面を有するハード
ウェアの使用、b)多価陽イオン捕獲樹脂を含有するカートリッジによる外来多
価陽イオンからの液体接触面の防御、c)MIPC分離媒質のための特別な洗浄
プロトコルの使用、d)特定の塩基長DNAフラグメントの溶出のための最適溶
媒勾配の自動選択、及びe)MIPCを突然変異検出のための部分的に変性する
条件下(DMIPC)で用いる場合にヘテロ二本鎖の部分変性をもたらすために
必要とされる温度の自動決定が包含される。
MIPC system (WAVE DNA fragment analysis system, Transgenom
ic, Inc. San Jose, CA) is equipped with a computer controlled oven that seals the column and the column inlet area. Non-limiting examples of important characteristic aspects of MIPC include: a) use of hardware having a liquid contact surface that does not release polyvalent cations, and b) exotic with cartridges containing polyvalent cation capture resin. Protection of liquid contact surfaces from polyvalent cations, c) use of special washing protocols for MIPC separation media, d) automatic selection of optimal solvent gradient for elution of specific base-length DNA fragments, and e) Included is automatic determination of the temperature required to effect partial denaturation of the heteroduplex when MIPC is used under partially denaturing conditions for mutation detection (DMIPC).

【0020】 本発明は、RNAまたは二本鎖もしくは一本鎖DNAの分離に用いることがで
きる。本発明の記述を簡略化する目的のために、そして限定としてではなく、二
本鎖DNAの分離を本明細書の実施例において記述し、全てのポリヌクレオチド
が本発明の範囲内に含まれるものとすることが理解される。本発明は、MIPC
によるサイズに依存する分離及び変性分離に適用される。これらの分離は両方と
も、非極性タグを有するDNAフラグメントの分離を含むことができる。
The present invention can be used to separate RNA or double-stranded or single-stranded DNA. For the purpose of simplifying the description of the invention, and not by way of limitation, the separation of double-stranded DNA is described in the Examples herein, and all polynucleotides are included within the scope of the invention. It is understood that This invention is MIPC
It applies to size-dependent separations and denaturing separations. Both of these separations can include the separation of DNA fragments with non-polar tags.

【0021】 これまで検討されていないHPLC及びDHPLCによるDNA分離及び突然
変異検出の重要な面は、a)クロマトグラフィー系成分を含んでなる材料の処理
及び材料、b)分離媒質を含んでなる材料の処理及び材料、c)方法展開時間(
methods development time)を最小限に抑えるための
溶媒事前選択、d)HPLC中にヘテロ二本鎖の部分変性をもたらすための最適
温度の事前選択、及びe)自動高処理量突然変異検出スクリーニングアッセイの
ためのDHPLCの最適化を含んでなる。MIPC/DMIPCを含んでなるが
HPLC/DHPLCはそうではないこれらの因子は、明白で、正確な、再現性
のあるそして高処理量のDNA分離及び突然変異検出結果を得るためにクロマト
グラフィー法を用いる場合に必須である。多価陽イオンのない環境を維持するこ
との決定的重要性を包含する、MIPC系及び分離媒質の包括的記述は、Gje
rdeへの米国特許第5,772,889号(1998)及び1998年8月4
日に出願された米国特許出願第09/129,105号;1998年5月18日
に出願された第09/081,040号;1998年5月18日に出願された第
09/080,547号;1998年4月10日に出願された第09/058,
580号;1998年4月10日に出願された第09/058,337号;19
98年4月24日に出願された第09/065,913号;1998年5月13
日に出願された第09/039,061号;1998年5月18日に出願された
第09/081,039号に示されている。これらの参考文献及びその中に含ま
れる参考文献は、それらの全部が本明細書に組み込まれる。
[0021] Important aspects of DNA separation and mutation detection by HPLC and DHPLC, which have not been investigated so far, are: a) processing and materials of materials comprising chromatographic system components, b) materials comprising separation media. Processing and materials, c) Method development time (
solvent preselection to minimize methods development time), d) preselection of optimal temperature to effect partial denaturation of the heteroduplex during HPLC, and e) automated high throughput mutation detection screening assay Comprising DHPLC optimization for These factors, which comprise MIPC / DMIPC but not HPLC / DHPLC, have demonstrated chromatographic methods to obtain clear, accurate, reproducible and high-throughput DNA separation and mutation detection results. Mandatory when used. A comprehensive description of MIPC systems and separation media, including the critical importance of maintaining a multivalent cation-free environment, can be found in Gje.
U.S. Pat. No. 5,772,889 (1998) to Rde and August 4, 1998.
U.S. Patent Application No. 09 / 129,105 filed on May 18, 1998 09 / 081,040 filed May 18, 1998; No. 09 / 080,547 filed May 18, 1998 No. 09/058, filed April 10, 1998,
No. 580; No. 09 / 058,337, filed April 10, 1998; 19
No. 09 / 065,913 filed April 24, 1998; May 13, 1998
No. 09 / 039,061 filed on May 28, 1998; No. 09 / 081,039 filed on May 18, 1998. All of these references and the references contained therein are incorporated herein in their entirety.

【0022】 上記の本明細書において説明する液体クロマトグラフィー分離の全ては勾配溶
出を含んでなり、すなわち、それらは複数成分移動相を利用し、ここで、通常は
有機溶媒である駆動成分の濃度は、クロマトグラフィーの経過中に増加する。こ
の方法は、分析を完了するために必要とされる時間を減らす。しかしながら、混
合物成分の分離が妥協される可能性がある。MIPCの分解能を改善するために
努力がなされている。これらの努力は、勾配プロセスを改善すること、カラム粒
子サイズを変えること、もしくはカラムの長さを変えることに集中している。し
かしながら、これらの努力ではほんのわずかな改善しか得られていない。従って
、十分に分けられないかもしくは接近して流れる成分の分離を改善する必要性が
ある。そのような改善は、例えば、PCR増幅、塩基配列決定、突然変異検出及
び多数の他の用途のためのように、純粋形態で成分を単離することが重要である
場合に特に有用である。
All of the liquid chromatographic separations described herein above comprise gradient elution, that is they utilize a multi-component mobile phase, where the concentration of the driving component, which is usually an organic solvent. Increases during the course of chromatography. This method reduces the time required to complete the analysis. However, the separation of mixture components can be compromised. Efforts are being made to improve the resolution of MIPC. These efforts focus on improving the gradient process, changing the column particle size, or changing the length of the column. However, these efforts have yielded only marginal improvements. Therefore, there is a need to improve the separation of components that are not well separated or that flow closely. Such improvements are particularly useful where it is important to isolate the components in pure form, such as for PCR amplification, sequencing, mutation detection and numerous other applications.

【0023】 分子生物学の範囲内の多数の作業は、核酸の事前精製を必要とする。現在の方
法は、ゲル電気泳動もしくは固相抽出(典型的にはシリカゲルもしくは陰イオン
交換樹脂上)の使用を伴う。これらの方法は、最初の未精製材料に対する核酸純
度の全体的な向上をもたらすが、ネガティブな特性を欠点としてもつ。先行技術
の分離方法の制約及び本発明の方法で得られる優れた純度を示す、Hecker
,Kari et al,“Optimization of cloning
efficacy by pre−cloning DNA Fragmen
t Analysis”,Biotechniques,26:216−222
1999年,2月を参照。ゲル電気泳動は、自動化の欠如、異なるフラグメン
トの不十分な分離、並びにフラグメントの不十分な回収という難点がある。固相
抽出法は自動化に向いているが、これらもまた異なるフラグメントの不十分な分
離及びフラグメントの不十分な回収という難点があり得る。
Many tasks within molecular biology require pre-purification of nucleic acids. Current methods involve the use of gel electrophoresis or solid phase extraction (typically on silica gel or anion exchange resin). These methods provide an overall improvement in nucleic acid purity over the initial crude material, but suffer from negative properties. Hecker demonstrating the limitations of prior art separation methods and the excellent purity obtained with the method of the present invention
, Kari et al, "Optimization of cloning"
efficiency by pre-cloning DNA Fragmen
t Analysis ", Biotechniques, 26: 216-222.
See February 1999. Gel electrophoresis suffers from lack of automation, poor separation of different fragments, and poor recovery of fragments. Although solid phase extraction methods lend themselves to automation, they too can suffer from poor separation of different fragments and poor recovery of fragments.

【0024】 遺伝子材料を調べるかもしくは評価するための多数の方法は、材料の酵素的切
断及び切断により生じるDNAフラグメント混合物から特定のDNAフラグメン
トもしくは一続きのDNAフラグメントを単離することを必要とする。これらの
単離はある種の疾患、特に癌の初期診断において特に重要である。癌及び遺伝子
起源の他の疾患の場合、初期検出は、DNAサンプルにおける突然変異を正確に
且つ信頼性が高く検出することができる適切な分析方法を利用できることに依存
することが多い。
Numerous methods for examining or assessing genetic material require enzymatic cleavage of the material and isolation of a particular DNA fragment or stretch of DNA fragments from a mixture of DNA fragments produced by the cleavage. . These isolations are of particular importance in the early diagnosis of certain diseases, especially cancer. In the case of cancer and other diseases of genetic origin, early detection often relies on the availability of suitable analytical methods that can accurately and reliably detect mutations in DNA samples.

【0025】 1999年5月13日に出願された同時係属中のSklar et al 米
国特許出願代理人整理番号P−217に記述されているように、この問題は、そ
のようなサンプルが、例えば野生型DNAを含有する非常に多量の主に正常な細
胞集団の存在下で突然変異体DNAを含有する細胞の非常にわずかな集団を含み
得ることによって悪化する。本発明の開発の前に、野生型の存在下で突然変異体
DNAを理論的には検出することができたあらゆる分離技術は、単に、突然変異
体DNAの濃度が野生型に対して検出するには低すぎたので失敗したと思われる
。すなわち、突然変異体DNAの濃度は、絶対的な点で検出するのには低すぎる
可能性がある。あるいはまた、突然変異体DNAの濃度は、検出するのに十分で
あるかもしれないが、サンプルにおける野生型の非常に多い相対量のために完全
に隠されてしまう。
As described in co-pending Sklar et al US patent application attorney docket no. P-217, filed May 13, 1999, this problem is related to the fact that such samples are not Exacerbated by being able to contain a very small population of cells containing mutant DNA in the presence of a very large population of predominantly normal cells containing type DNA. Prior to the development of the present invention, any isolation technique that could theoretically detect mutant DNA in the presence of wild type would simply detect the concentration of mutant DNA relative to wild type. It was too low for me, so I think I failed. That is, the concentration of mutant DNA may be too low to be detected in absolute terms. Alternatively, the concentration of mutant DNA may be sufficient to detect, but is completely masked by the very high relative amount of wild type in the sample.

【0026】 サンプルのPCR増幅により突然変異体DNAの量を増やすことは、上記の問
題を解決しない。サンプルにおける突然変異体及び野生型DNAは非常に類似す
る。実際、それらの配列は、単一塩基対のみで異なり得る。従って、突然変異体
DNAを増幅するために使用するプライマーは、両方がサンプルに存在するので
野生型もまた増幅する。その結果、突然変異体及び野生型DNAの相対量は変わ
らない。
Increasing the amount of mutant DNA by PCR amplification of the sample does not solve the above problems. The mutant and wild type DNA in the sample are very similar. In fact, their sequences may differ by only a single base pair. Therefore, the primers used to amplify the mutant DNA will also amplify the wild type since both are present in the sample. As a result, the relative amounts of mutant and wild type DNA are unchanged.

【0027】 例えば、同時係属中のSklar et alの出願(上記)に記述されてい
るように、放射線もしくは化学療法の後、癌患者は、患者が寛解であるかどうか
を決定するために残存癌細胞の存在に関してモニターされる。わずかなレベルの
残存癌細胞を主に多量の野生型集団において検出することができれば、これらの
処置の効果をモニターすることができる。伝統的に、寛解状態は、組織サンプル
の組織学的検査を行う病理学者によって評価される。しかしながら、これらの視
覚による方法は、一般に定性的で、多くの時間を必要とし、そして多大の費用を
要する。これらの方法の感度は、せいぜい、100個の細胞における約1個の癌
性細胞の検出を可能にする。
After radiation or chemotherapy, the cancer patient may be treated with residual cancer to determine if the patient is in remission, for example, as described in the co-pending Sklar et al application (supra). Monitored for the presence of cells. The effect of these treatments can be monitored if small levels of residual cancer cells can be detected predominantly in the large wild-type population. Traditionally, remission status is assessed by pathologists who perform histological examination of tissue samples. However, these visual methods are generally qualitative, time consuming, and expensive. At best, the sensitivity of these methods allows the detection of about 1 cancerous cell in 100 cells.

【0028】 DNAサンプルの分析は、歴史的にゲル電気泳動を用いて行われている。毛管
電気泳動もまた、DNAの混合物を分離しそして分析するために用いられている
。しかしながら、これらの方法は、同じ塩基対長を有するホモ二本鎖から点突然
変異を区別することができない。
Analysis of DNA samples has historically been performed using gel electrophoresis. Capillary electrophoresis has also been used to separate and analyze mixtures of DNA. However, these methods are unable to distinguish point mutations from homoduplexes with the same base pair length.

【0029】 上記の変性ゲル法の欠陥に加えて、ゲルスラブの調製及び分析を実施すること
はオペレーターごとに非常に多様であり得るので、これらの技術は、いつも再現
性があるかもしくは正確であるとは限らない。その結果、DNAフラグメントの
移動度は、異なるゲルスラブ上でそして一つのレーンにおいてさえ同じゲルスラ
ブ上の別のものと比較して異なる。ゲルに基づくDNA分離法の問題及び欠陥は
当該技術分野において周知であり、そして公開文献、例えば、G.R.Tayl
or,editor,LABORATORY METHODS FOR THE
DETECTION OF MUTATIONS AND POLYMORP
HISMS,CRC Press(1997)に記述されている。
In addition to the deficiencies of the denaturing gel method described above, performing these gel slab preparations and analyzes can vary greatly from operator to operator, so these techniques are always reproducible or accurate. Not necessarily. As a result, the mobility of DNA fragments is different on different gel slabs and in one lane compared to another on the same gel slab. The problems and deficiencies of gel-based DNA separation methods are well known in the art and are described in the published literature, eg, G. et al. R. Tayl
or, editor, LABORATORY METHODS FOR THE
DETECION OF MUTATIONS AND POLYMORP
HISMS, CRC Press (1997).

【0030】 発明の要約及び目的 一本鎖DNA(dsDNA)の迅速で且つ効率のよい塩基対長サイズ分離のた
めの、そして一本鎖オリゴヌクレオチド及び一本鎖DNAフラグメント、RNA
、プラスミドなどのサイズに基づく分離をもたらすための方法及び装置を提供す
ることは本発明の一つの目的である。
SUMMARY AND OBJECTS OF THE INVENTION Single-stranded oligonucleotides and single-stranded DNA fragments, RNA, for the rapid and efficient base pair length size separation of single-stranded DNA (dsDNA)
It is an object of the present invention to provide methods and devices for effecting size-based separation of plasmids, etc.

【0031】 熟練した専門技術者により容易に且つ再現性よく操作することができる、これ
らのフラグメントのサイズに基づく分離のための簡単で且つ安価な方法及び装置
を提供することは本発明のさらなる目的である。
It is a further object of the present invention to provide a simple and inexpensive method and device for size-based separation of these fragments which can be easily and reproducibly manipulated by a skilled technician. Is.

【0032】 これらのフラグメントの低圧分離のための方法及び装置を提供することは本発
明のなおさらなる目的である。
It is an even further object of the present invention to provide a method and apparatus for low pressure separation of these fragments.

【0033】 DNAフラグメントの混合物における少量の任意の標的DNAの単離を可能に
する高感度で且つ再現性のある方法を提供することは本発明の別の目的である。
It is another object of the present invention to provide a sensitive and reproducible method that allows the isolation of small amounts of any target DNA in a mixture of DNA fragments.

【0034】 比較的多量の野生型DNAの存在下で突然変異体DNAを単離するために適当
な方法及び系を提供することは本発明のなおさらなる目的であり、ここで、その
ような突然変異はそうでなければ検出されないままである。
It is an even further object of the present invention to provide suitable methods and systems for isolating mutant DNA in the presence of relatively large amounts of wild-type DNA, where such abrupt changes occur. The mutation would otherwise go undetected.

【0035】 再現性があり、信頼性が高く、安価であり、自動化することができ、そして高
処理量サンプルスクリーニングに用いることができる分析方法を提供することは
本発明の主目的である。
It is the main object of the present invention to provide an analytical method that is reproducible, reliable, inexpensive, can be automated and can be used for high throughput sample screening.

【0036】 要約すると、前もって決定された塩基対長を有する標的DNAフラグメントを
DNAフラグメントの混合物から単離する本発明の方法は、以下の工程を含んで
なる。DNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質を
含有する分離カラムにかけ、該DNAフラグメントの混合物は、対イオン、及び
駆動溶媒(driving solvent)のDNA結合濃度、を含有する第一の溶液中である
。標的DNAフラグメントは、対イオン、及び標的フラグメントを有するDNA
フラグメントを分離媒質から溶離剤の別個の区分に取り出すために前もって決定
されている駆動溶媒の濃度、を含有する第二の溶液と媒質とを接触させることに
より媒質から取り出される。
In summary, the method of the present invention for isolating a target DNA fragment having a predetermined base pair length from a mixture of DNA fragments comprises the following steps. The mixture of DNA fragments is applied to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the mixture of DNA fragments containing a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent. In one solution. The target DNA fragment is a DNA having a counter ion and a target fragment.
The fragments are removed from the medium by contacting the medium with a second solution containing a driving solvent concentration that has been previously determined to remove the fragments from the separation medium into separate compartments of the eluent.

【0037】 場合により、標的DNAフラグメントを回収してもよい。回収した標的DNA
フラグメントを増幅及びクローン化することができる。
In some cases, the target DNA fragment may be recovered. Recovered target DNA
The fragment can be amplified and cloned.

【0038】 該方法は、サンプル混合物における特定の塩基対長を有するDNAフラグメン
トの有無を決定するために適用することができる。該方法は、該塩基対長を有す
るDNAフラグメントが、分析において検出するには低すぎる濃度でサンプル混
合物に存在する場合に適用することができ、そしてサンプル混合物における該塩
基対長を有するDNAフラグメントの存在を確かめるために増幅産物を分析する
The method can be applied to determine the presence or absence of DNA fragments with a particular base pair length in a sample mixture. The method can be applied when a DNA fragment having the base pair length is present in the sample mixture at a concentration that is too low to be detected in the assay, and the DNA fragment having the base pair length in the sample mixture is Amplification products are analyzed to confirm their presence.

【0039】 本発明の別の方法は、標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラ
グメントを同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメン
トの混合物からDMIPCにより分離する方法であり、ヘテロ二本鎖フラグメン
トは少なくとも1つのミスマッチ部位を有する。該方法は以下の工程を含んでな
る:ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質
の表面を有する分離媒質を含有する分離カラムにかけ、ホモ二本鎖及びヘテロ二
本鎖DNAフラグメントの混合物は、対イオン、及び駆動溶媒のDNA結合濃度
、を含有する第一の溶液中でかける。ヘテロ二本鎖フラグメントをそのミスマッ
チ部位で局所的に変性する温度で媒質及び溶液を保ちながら、対イオン、並びに
標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラグメントを別個の画分に
おいて分離媒質から分離するために前もって決定されている駆動溶媒の濃度、を
含有する第二の溶液、と分離媒質とを接触させることにより、分離媒質から所望
のホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラグメントを分離する。所望
のフラグメントがホモ二本鎖画分である場合、ホモ二本鎖画分の一方もしくは両
方をホモ二本鎖画分から別個の画分として取り出すために駆動溶媒の濃度を選択
する。あるいはまた、所望のフラグメントがヘテロ二本鎖画分である場合、ヘテ
ロ二本鎖画分の一方もしくは両方をホモ二本鎖画分から別個の画分として取り出
すために駆動溶媒の濃度を選択する。
Another method of the invention separates target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments from a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments having the same base pair length by DMIPC. The method, wherein the heteroduplex fragment has at least one mismatch site. The method comprises the steps of: applying a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface to form homoduplex and heteroduplex. The mixture of double-stranded DNA fragments is applied in a first solution containing a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent. Separation media for counterions and target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments in separate fractions while maintaining media and solution at temperatures that locally denature heteroduplex fragments at their mismatch sites. A desired solution of homoduplex and / or heteroduplex DNA from the separation medium by contacting the separation medium with a second solution containing a driving solvent concentration that has been previously determined for separation from the separation medium. Separate the fragments. If the desired fragment is a homoduplex fraction, the concentration of the driving solvent is selected to remove one or both homoduplex fractions as a separate fraction from the homoduplex fraction. Alternatively, if the desired fragment is a heteroduplex fraction, the concentration of the driving solvent is chosen to remove one or both of the heteroduplex fractions as a separate fraction from the homoduplex fraction.

【0040】 ヘテロ二本鎖画分を集め、そして増幅することができる。ホモ二本鎖フラグメ
ントに対するヘテロ二本鎖フラグメントの量は1:1未満である。該方法は、別
個のヘテロ二本鎖画分におけるヘテロ二本鎖の量が検出レベル未満である場合に
用いることができる。
The heteroduplex fraction can be collected and amplified. The amount of heteroduplex fragment to homoduplex fragment is less than 1: 1. The method can be used when the amount of heteroduplex in the distinct heteroduplex fraction is below the level of detection.

【0041】 ホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の分離に用いる保持時間は、参照標準か
ら前もって決定することができる。参照標準は、マッチドイオンポリヌクレオチ
ドクロマトグラフィーにより、サンプルと同じ塩基対配列を有するホモ二本鎖及
びヘテロ二本鎖の標準混合物を分離することにより得ることができる。
The retention time used for separation of homoduplex or heteroduplex fractions can be determined in advance from a reference standard. The reference standard can be obtained by matched ion polynucleotide chromatography by separating a standard mixture of homoduplexes and heteroduplexes having the same base pair sequence as the sample.

【0042】 この方法は、同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグ
メントの混合物におけるホモ二本鎖及もしくはヘテロ二本鎖画分の有無を決定す
るために用いることができ、ヘテロ二本鎖フラグメントは少なくとも1つのミス
マッチ部位を有する。回収したフラグメントをクローン化することができる。該
方法は、DNAサンプルが野生型の多量のバックグラウンドを含有する場合、そ
して突然変異体DNAが検出限界未満である場合、野生型DNA及び突然変異体
DNAのDNA配列が既知である場合、そして突然変異体DNAが野生型DNA
と少なくとも1つの塩基対で異なる場合に適用できる。
This method can be used to determine the presence or absence of homoduplex and / or heteroduplex fractions in a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments having the same base pair length. , Heteroduplex fragments have at least one mismatch site. The recovered fragment can be cloned. The method comprises the steps of: if the DNA sample contains a large amount of wild-type background, and if the mutant DNA is below the limit of detection, if the DNA sequences of the wild-type and mutant DNA are known, and Mutant DNA is wild-type DNA
Can be applied when at least one base pair differs from.

【0043】 要約すると、ポリヌクレオチドフラグメントの混合物からポリヌクレオチドフ
ラグメントを分離するための本発明の周囲圧もしくはより低圧の装置は、上部溶
液投入室、下部溶離剤受け取り室、及び中に支持する分離媒質の固定ユニットを
有する管を含んでなる。分離媒質は、対イオンと反応して分離媒質の表面上に不
溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽イオンのない非極性分離表面を有
する。
In summary, the ambient or lower pressure apparatus of the present invention for separating polynucleotide fragments from a mixture of polynucleotide fragments comprises an upper solution input chamber, a lower eluent receiving chamber, and a separation medium supported therein. A tube having a fixed unit of. The separation medium has a non-polar separation surface that is free of polyvalent cations that react with counterions to produce an insoluble polar coating on the surface of the separation medium.

【0044】 分離媒質はビーズ、毛管路もしくはモノリス構造であることができる。分離媒
質の固定ユニットは、分離媒質粒子の固定ベッドを含んでなることができ、そし
て分離媒質粒子は、非極性表面を有する有機ポリマーもしくは無機粒子であるこ
とができる。
The separation medium can be beads, capillaries or monolith structures. The fixed unit of separation medium can comprise a fixed bed of particles of separation medium, and the particles of separation medium can be organic polymers or inorganic particles having a non-polar surface.

【0045】 一つの態様として、下部室は閉じている。別の態様として、下部室は開いた底
部分を有する。管は、下部室を受けるように合わせた溶離剤容器と組み合わせる
ことができる。溶離剤室は遠心分離機バイアルであることができる。
In one aspect, the lower chamber is closed. Alternatively, the lower chamber has an open bottom portion. The tube can be combined with an eluent container adapted to receive the lower chamber. The eluent chamber can be a centrifuge vial.

【0046】 一つの態様として、管は一連の管のメンバーであり、そして溶離剤容器は一連
の溶離剤容器のメンバーであり、そして管の配列及び容器の配列はマッチする配
置を有する。
In one embodiment, the tubes are members of a series of tubes, and the eluent vessels are members of a series of eluent vessels, and the array of tubes and the array of containers have a matching arrangement.

【0047】 本発明の周囲圧もしくはより低圧の分離系は、外密封縁を有する多腔分離プレ
ート、マルチウェル収集プレート及び真空系の組み合わせを含んでなる。真空系
は、多腔分離プレートの外密封縁及びマルチウェル収集プレートを受ける真空腔
との密封連動を生じる分離プレート密封手段を有する。多腔分離プレートは一連
の管を含み、各管は上部溶液投入室、底開口部を中に有する下部溶離剤受け取り
室、及び中に支持する分離媒質の固定ユニットを有する。分離媒質は、対イオン
と反応して分離媒質の表面上に不溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽
イオンのない非極性分離表面を有することができる。マルチウェル収集プレート
は、下部溶離剤受け取り室の底開口部から液体を受け取るように配置される収集
ウェルを有する。分離媒質はビーズ、毛管路もしくはモノリス構造であることが
できる。分離媒質の固定ユニットは、分離媒質粒子の固定ベッドを含んでなる。
分離媒質粒子は、非極性表面を有する有機ポリマー及び無機粒子よりなる群から
選択することができる。
The ambient or lower pressure separation system of the present invention comprises a combination of a multi-lumen separation plate having an outer sealed edge, a multi-well collection plate and a vacuum system. The vacuum system has an outer sealing edge of the multi-cavity separation plate and a separation plate sealing means that creates a sealing engagement with the vacuum cavity that receives the multi-well collection plate. The multi-lumen separation plate comprises a series of tubes, each tube having an upper solution input chamber, a lower eluent receiving chamber having a bottom opening therein, and a fixed unit of separation medium supported therein. The separation medium can have a non-polar separation surface that is free from polyvalent cations that react with counterions to produce an insoluble polar coating on the surface of the separation medium. The multi-well collection plate has a collection well arranged to receive liquid from the bottom opening of the lower eluent receiving chamber. The separation medium can be beads, capillaries or monolith structures. The fixed unit of separation medium comprises a fixed bed of particles of separation medium.
Separation medium particles can be selected from the group consisting of organic polymers having non-polar surfaces and inorganic particles.

【0048】 発明の詳細な記述 本発明の方法は、一般にポリヌクレオチドに関するが、以下の説明は、簡略の
ためにのみそして限定としてではなく一本鎖DNA(dsDNA)を参照として
載せる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The methods of the present invention generally relate to polynucleotides, but the following description is provided for reference only, and not by way of limitation, single-stranded DNA (dsDNA).

【0049】 「マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー」という用語は、本明
細書において用いる場合、非極性分離媒質を用いて一本鎖及び一本鎖ポリヌクレ
オチドを分離する方法と定義し、ここで、該方法は、対イオン因子、及び分離媒
質からポリヌクレオチドを遊離させるための有機溶媒を用いる。MIPC分離は
10分足らずで、そしてしばしば5分足らずで完了する。MIPC系(WAVETM DNAフラグメント分析系,Transgenomic,Inc.San
Jose,CA)は、カラム及びサンプル導入領域を密封するコンピューター制
御オーブンを備えている。
The term “matched ion polynucleotide chromatography”, as used herein, is defined as a method for separating single-stranded and single-stranded polynucleotides using a non-polar separation medium, where the The method uses a counterion agent and an organic solvent to release the polynucleotide from the separation medium. MIPC separation is completed in less than 10 minutes and often less than 5 minutes. MIPC system (WAVE DNA fragment analysis system, Transgenomic, Inc. San
(Jose, CA) is equipped with a computer controlled oven that seals the column and sample introduction area.

【0050】 「勾配」は、本明細書において定義する場合、初期溶媒組成を有する初期時点
及び初期溶媒濃度と異なる最終溶媒組成を有する最終時点により特定されるクロ
マトグラフィー移動相であり、そして勾配組成は、初期及び最終時点の間の時間
間隔にわたって初期溶媒組成から最終溶媒組成まで連続的に変わる(例えば通常
は増加する)。勾配移動相は、混合物中の成分を分離する目的のためにクロマト
グラフィーカラムからフラグメントを溶出するために用いる。
A “gradient”, as defined herein, is a chromatographic mobile phase identified by an initial time point having an initial solvent composition and an end time point having a final solvent composition different from the initial solvent concentration, and a gradient composition Varies continuously (eg, usually increases) from the initial solvent composition to the final solvent composition over the time interval between the initial and final time points. The gradient mobile phase is used to elute the fragments from the chromatography column for the purpose of separating the components in the mixture.

【0051】 「アイソクラチック」という用語は、本明細書において、組成がクロマトグラ
フィー分離工程の期間の任意の部分もしくは全部にわたって本質的に一定のまま
であるクロマトグラフィー移動相を表すために定義する。「アイソクラチック」
という用語には、単一の溶媒濃度を分離の間中維持する方法、溶媒濃度を一連の
工程においてある一定濃度から一つ以上の一定濃度に階段状にする方法、もしく
は勾配分離を有するそして一定溶媒濃度条件下で行う1つ以上の部分を有する方
法が含まれるものとする。アイソクラチック移動相は、カラム上の混合物をその
成分に分離する目的のためにクロマトグラフィーカラムからフラグメントを溶出
するために用いる(Remington:The Science and P
ractice of Pharmacy,19th Ed.,A.Gennar
o,Ed.p.537(1995))。この参考文献は、その全部が本明細書に
組み込まれる。アイソクラチック分離溶媒濃度は、選択したアイソクラチック溶
媒濃度の±1%以内で保たれるべきであり、そして好ましくは、選択したアイソ
クラチック溶媒濃度の±0.5%以内で保たれる。最適には、アイソクラチック
溶媒濃度は、選択したアイソクラチック溶媒濃度の±0.1%で保たれる。
The term “isocratic” is defined herein to describe a chromatographic mobile phase whose composition remains essentially constant over any or all of the duration of the chromatographic separation step. . "Isocratic"
The term is used to maintain a single solvent concentration throughout the separation, step the solvent concentration from one constant to one or more constants in a series of steps, or have a gradient separation and have a constant Methods with one or more moieties performed under solvent concentration conditions are intended to be included. An isocratic mobile phase is used to elute fragments from a chromatography column for the purpose of separating the mixture on the column into its components (Remington: The Science and P.
ractice of Pharmacy, 19 th Ed. , A. Gennar
o, Ed. p. 537 (1995)). This reference is incorporated herein in its entirety. The isocratic separation solvent concentration should be kept within ± 1% of the selected isocratic solvent concentration, and preferably within ± 0.5% of the selected isocratic solvent concentration. . Optimally, the isocratic solvent concentration is kept at ± 0.1% of the selected isocratic solvent concentration.

【0052】 「部分的に変性する」という用語は、二本鎖の他の部分は元のままでDNA二
本鎖における(温度、pH、溶媒もしくは他の因子により引き起こされる)ミス
マッチ塩基対の分離を意味する。
The term “partially denatured” refers to the separation of mismatched base pairs (caused by temperature, pH, solvent or other factors) in a DNA duplex while leaving other parts of the duplex intact. Means

【0053】 一般に、カラムとの広範囲の相互作用がある。典型的に、多数の様々なサイズ
のフラグメントが分析される。例えば、MIPCカラム上での80〜600塩基
対のフラグメントの分離は、それぞれ、約8.75%〜16.25%のアセトニ
トリル濃度を必要とする。さらに長いフラグメントは、アセトニトリル濃度のさ
らなる増加を必要とする。従って、全範囲のフラグメントサイズの分離を行うた
めには、勾配工程が必要である。そうでなければ、この範囲のサイズを分離する
ことは可能でない。
In general, there is a wide range of interactions with the column. Typically, a large number of different size fragments are analyzed. For example, separation of 80-600 base pair fragments on MIPC columns requires acetonitrile concentrations of about 8.75% to 16.25%, respectively. Longer fragments require a further increase in acetonitrile concentration. Therefore, a gradient step is required to achieve the full range of fragment size separations. Otherwise it is not possible to separate the sizes in this range.

【0054】 本発明の装置は、一本鎖オリゴヌクレオチド及び一本鎖DNAフラグメント、
RNA、一本鎖DNAフラグメント、プラスミドなどを分離しそして精製するた
めの新規で且つ独特な方法を提供する。該装置は分離方法を簡略化し、そして本
明細書においてDNAクロマトグラフィーという用語によっても表す我々のマッ
チドイオン対クロマトグラフィー(MIPC)に基づく独特なサイズに基づく分
離方法を用いる。この方法は、対イオン及び分離する物質の存在下での分離媒質
の非極性表面との結合特性を利用する。対イオン及び低剥離(low stripping)溶
媒濃度の水溶液中の物質は非極性表面に結合し、そして続いて分離媒質表面から
物質を取り除くかもしくは剥離する剥離溶媒濃度の適用により物質を表面から遊
離させ、剥離する物質のサイズは、剥離溶媒濃度の関数である。より大きいサイ
ズの物質は、それらの遊離をもたらすためにいっそう大きい剥離溶媒濃度の適用
を必要とする。剥離溶媒の濃度に対する媒質から脱着するフラグメントサイズの
比は検量することができ、そして非常に再現性があるのでそれを高精度で計算す
ることができる。該方法は、分離媒質を保持することができそして分離媒質に液
体を迅速に通す手段を提供する任意の系で適用することができる。
The device of the present invention comprises a single-stranded oligonucleotide and a single-stranded DNA fragment,
It provides a new and unique method for isolating and purifying RNA, single stranded DNA fragments, plasmids and the like. The device simplifies the separation method and uses a unique size-based separation method based on our Matched Ion Pair Chromatography (MIPC), which is also referred to herein by the term DNA chromatography. This method takes advantage of the binding properties of a separation medium with a non-polar surface in the presence of counterions and a separating substance. Counterions and substances in aqueous solutions with low stripping solvent concentrations bind to non-polar surfaces, and subsequently release or strip the substance from the surface of the separation medium, releasing the substance from the surface by application of a stripping solvent concentration. The size of the material to be stripped is a function of the stripping solvent concentration. Larger size materials require the application of higher stripping solvent concentrations to effect their release. The ratio of the fragment size desorbed from the medium to the concentration of the stripping solvent can be calibrated and is so reproducible that it can be calculated with high accuracy. The method can be applied in any system capable of retaining a separation medium and providing a means of rapidly passing liquid through the separation medium.

【0055】 図1は、分離における溶媒濃度の勾配をもたらすための比例弁系を有する、本
発明のマッチドイオン対クロマトグラフィー(MIPC)法を行うための高圧系
の概要図である。溶媒、対イオン、及び溶媒と混合する他の溶液のようなクロマ
トグラフィー溶液は、溶媒容器2、キャリヤー液容器4及び補助液(例えば補助
溶媒)容器6において保持され、それと通じておりそして溶存ガス除去装置14
につながるそれぞれの溶媒輸送管8、キャリヤー輸送管10及び補助液輸送管1
2を有する。
FIG. 1 is a schematic diagram of a high pressure system for carrying out the Matched Ion Pair Chromatography (MIPC) method of the present invention having a proportional valve system for effecting a gradient of solvent concentration in the separation. Chromatographic solutions, such as solvents, counterions, and other solutions that mix with the solvent, are retained in and in communication with the solvent container 2, carrier liquid container 4 and auxiliary liquid (eg, auxiliary solvent) container 6 and dissolved gas. Removal device 14
Each solvent transport pipe 8, carrier transport pipe 10 and auxiliary liquid transport pipe 1 connected to
Have two.

【0056】 カラム洗浄溶液は洗浄溶液容器16に入れられ、それは同様にそれと通じてお
り溶存ガス除去装置14につながる洗浄溶液輸送導管18を有する。この態様に
おいて、洗浄溶液は、容器16が溶存ガス除去装置及び注入弁54より上に持ち
上げられる場合に重力圧力により流れることができる。あるいはまた、図2に示
すようなポンプを洗浄溶液の流れを得るために提供することができる。
The column wash solution is contained in a wash solution container 16, which also has a wash solution transport conduit 18 communicating with it and leading to the dissolved gas removal device 14. In this aspect, the wash solution can flow by gravity pressure when the vessel 16 is lifted above the dissolved gas remover and injection valve 54. Alternatively, a pump as shown in Figure 2 can be provided to obtain a flow of wash solution.

【0057】 溶存ガス除去装置16からつながる脱気溶媒導管20、脱気キャリヤー液導管
22及び脱気補助液導管24は、それぞれの溶媒比例弁26、キャリヤー液比例
弁28及び補助液比例弁30に通じている。これらの比例弁の設定は、それと結
合するステッパーモーターのような弁オペレーターにより設定及び変更し、そし
てこれらの弁オペレーターは、以下にさらに非常に詳細に記述する弁オペレータ
ー制御モジュールからの指令に応答して所望の一組の設定を定めるように反応す
る。これらの比例弁の設定は、インジェクター弁及び分離カラムを通る液体(補
助溶媒、駆動溶媒など)の比率を制御する。導管32、34及び36は、それぞ
れの比例弁26、28及び30からポンプ38の取り入れ口につながる。溶存ガ
ス除去装置14は、液体から溶存ガスを取り除く。溶存酸素の存在は、系成分中
の鉄もしくは他の酸化可能な金属を酸化する、従って、液体に対応する陽イオン
を導入する危険を増すので、その除去は特に重要である。
The degassing solvent conduit 20, the degassing carrier liquid conduit 22 and the degassing auxiliary liquid conduit 24 connected from the dissolved gas removing device 16 are respectively connected to a solvent proportional valve 26, a carrier liquid proportional valve 28 and an auxiliary liquid proportional valve 30. I understand. The settings of these proportional valves are set and modified by a valve operator, such as a stepper motor associated therewith, and these valve operators respond to commands from the valve operator control module, which is described in greater detail below. And react to define the desired set of settings. The setting of these proportional valves controls the ratio of liquid (co-solvent, drive solvent, etc.) through the injector valve and separation column. Conduits 32, 34 and 36 connect from respective proportional valves 26, 28 and 30 to the intake of pump 38. The dissolved gas removing device 14 removes the dissolved gas from the liquid. Its removal is particularly important as the presence of dissolved oxygen oxidizes iron or other oxidizable metals in the system components, thus increasing the risk of introducing corresponding cations into the liquid.

【0058】 洗浄溶液輸送導管31は洗浄溶液弁40につながる。任意の洗浄溶液導管42
は弁40からつながり、そしてポンプ38の入口に通じている。
The wash solution transport conduit 31 connects to a wash solution valve 40. Optional wash solution conduit 42
Connects from valve 40 and leads to the inlet of pump 38.

【0059】 弁26、28及び30の開口部は、キャリヤー液に対する溶媒もしくは複数の
溶媒の相対的比率を正確に設定し、MIPCによるサイズに基づくDNA分離は
溶媒濃度の関数であるのでこの系の最も重要な部分である。様々なDNAフラグ
メント分離工程に関して記述するように、時間の関数としての溶媒勾配の傾きは
分離工程中に変えられ、そして最も重要な段階は非常に正確な勾配を、もしくは
ある工程では非常に正確なアイソクラチック(一定の溶媒濃度)組成を必要とし
得る。弁26、28及び30の設定は、通常の弁制御装置へのシグナルにより遠
隔的に設定することができる通常の弁作動器により定められる。以下にさらに非
常に詳細に記述するように、本発明の制御系は、系の操作中の適切な時点で弁2
6、28及び30の設定を正確な流量値に定めるコンピューター制御指令を与え
る。
The openings of valves 26, 28 and 30 accurately set the relative ratio of solvent or solvents to carrier liquid, and size-based DNA separation by MIPC is a function of solvent concentration, so that The most important part. As described for various DNA fragment separation steps, the slope of the solvent gradient as a function of time is altered during the separation step, and the most important step is to obtain a very accurate gradient or, in some steps, a very accurate gradient. Isocratic (constant solvent concentration) composition may be required. The setting of valves 26, 28 and 30 is defined by a conventional valve actuator which can be set remotely by a signal to a conventional valve controller. As will be described in greater detail below, the control system of the present invention allows the valve 2 to operate at the appropriate time during system operation.
A computer control command is given to set the 6, 28 and 30 settings to the exact flow rate value.

【0060】 同様に、本発明の制御系は、ポンプのオフ/オン状態及びポンプの圧力もしく
は流速設定のような、ポンプ38の操作パラメーターを定めるコンピューター制
御指令を与える。
Similarly, the control system of the present invention provides computer control commands that define operating parameters of the pump 38, such as pump off / on state and pump pressure or flow rate settings.

【0061】 ポンプ流出導管44はインラインのミキサー46に通じており、成分の完全な
混合のためにミキサー46を通る液体の流れを導く。混合液流出導管48は、D
NAフラグメントの分離を妨げる多価金属陽イオン及び他の汚染物を取り除くた
めに混合液を処理するガードカラム50に通じている。ガードカラム50は、通
常のイオン交換による多価金属陽イオンの除去のためのナトリウムもしくは水素
形態の陽イオン交換樹脂を含有することができる。導管52は、ガードカラムの
出口及び洗浄溶液インジェクター弁54の入口に通じている。廃棄物供給導管5
6は、弁40を洗浄溶液インジェクター弁54と連結し、そして廃棄物出口導管
58は廃棄物につながる。導管60は、廃棄物溶液インジェクター弁54からサ
ンプル注入弁62につながる。
The pump outlet conduit 44 leads to an in-line mixer 46, which directs the flow of liquid through the mixer 46 for thorough mixing of the components. The mixed liquid outlet conduit 48 is D
It leads to a guard column 50 which processes the mixture to remove polyvalent metal cations and other contaminants that interfere with the separation of NA fragments. The guard column 50 can contain a cation exchange resin in the sodium or hydrogen form for the removal of polyvalent metal cations by conventional ion exchange. The conduit 52 leads to the outlet of the guard column and the inlet of the wash solution injector valve 54. Waste supply conduit 5
6 connects valve 40 with wash solution injector valve 54 and waste outlet conduit 58 leads to waste. Conduit 60 leads from waste solution injector valve 54 to sample injection valve 62.

【0062】 サンプルアリコートセレクター64は、サンプル導管66を通してインジェク
ター弁62に通じている。廃棄物導管68は、インジェクター弁からつながり、
そして廃液を除く。
The sample aliquot selector 64 communicates with the injector valve 62 through the sample conduit 66. The waste conduit 68 connects from the injector valve,
Then remove the waste liquid.

【0063】 インジェクター弁62において、サンプルは、導管60から弁を通過する溶媒
及びキャリヤー液の流れに導入される。サンプル導管70は、インジェクター弁
62の出口及び空気浴オーブン72中のカラムプレフィルター74に通じている
。毛管コイル76は、プレフィルター74及び分離カラム78の入口に通じてい
る。毛管コイル76の延長した長さは、コイルを通過する液体に加熱したオーブ
ン空気から十分な熱を伝達することができ、選択した温度の±0.05℃以内の
液体をもたらす。オーブン72は、プレフィルター74、コイル76及び分離カ
ラム78におけるこの温度均一性を確立する。
At injector valve 62, the sample is introduced from conduit 60 into the flow of solvent and carrier liquid through the valve. The sample conduit 70 leads to the outlet of the injector valve 62 and a column prefilter 74 in an air bath oven 72. The capillary coil 76 leads to the inlets of the prefilter 74 and the separation column 78. The extended length of the capillary coil 76 is able to transfer sufficient heat from the heated oven air to the liquid passing through the coil, resulting in a liquid within ± 0.05 ° C of the selected temperature. The oven 72 establishes this temperature uniformity in the prefilter 74, coil 76 and separation column 78.

【0064】 分離カラム78には、MIPC法によりマッチする対イオンの存在下でDNA
フラグメントのサイズに基づく分離をもたらす独特な分離表面を有するビーズを
通常のカラム構築によって充填する。分離方法及びビーズについての詳細は、以
下に詳細に記述する。塩基対長サイズにより分離されるDNAフラグメントを含
有する流れ(溶離剤)は、分離カラム78から溶離剤導管80を通って進む。
The separation column 78 contains DNA in the presence of a counter ion matching by the MIPC method.
Beads with unique separation surfaces that provide size-based separations of fragments are packed by conventional column construction. Details of the separation method and beads are described in detail below. A stream (eluent) containing DNA fragments separated by base pair length size travels from separation column 78 through eluent conduit 80.

【0065】 分析器84は導管80に通じている。分析器セル84は、液体における天然の
DNAフラグメント構造のUV発光レベルを測定する通常のUV発光測定装置で
あることができる。吸収レベルは、試験する液体中のDNAフラグメントの濃度
の関数である。
The analyzer 84 leads to a conduit 80. The analyzer cell 84 can be a conventional UV luminometer that measures the UV luminescence level of natural DNA fragment structures in a liquid. The level of absorption is a function of the concentration of DNA fragments in the fluid tested.

【0066】 あるいはまた、DNAを蛍光マーカーで標識する場合、分析器は、マーカーに
最も適切な周波数で発光レベルを検出することにより液体中の蛍光マーカーのレ
ベルを連続して測定する。同様に、DNAを質量標識で標識する場合、検出器は
質量分光光度計であることができる。中にあるDNAフラグメントの濃度の関数
である液体の特性を連続して測定することができる任意の分析系が適当であり、
そして本発明の範囲内であると考えられることは容易に明らかである。
Alternatively, if the DNA is labeled with a fluorescent marker, the analyzer continuously measures the level of the fluorescent marker in the liquid by detecting the emission level at the frequency most appropriate for the marker. Similarly, if the DNA is labeled with a mass label, the detector can be a mass spectrophotometer. Any analytical system capable of continuously measuring the properties of the liquid as a function of the concentration of the DNA fragments therein is suitable,
And it is readily apparent that it is considered to be within the scope of the invention.

【0067】 溶離剤は、分析器84からフラグメントコレクター88に進む。フラグメント
コレクター88において、分離されたDNA画分を含有する溶離剤の選択した部
分は、後の処理もしくは分析のためにバイアルに集められる。未収集画分は、廃
棄物導管90を通して除かれる。
Eluent travels from analyzer 84 to fragment collector 88. In the fragment collector 88, a selected portion of the eluent containing the separated DNA fraction is collected in a vial for later processing or analysis. Uncollected fractions are removed through waste conduit 90.

【0068】 DNA分離工程は、多価陽イオンの存在により損なわれる。上記の記述におい
て、液体流動系は、一連の導管として記述されている。導管は、液体への多価陽
イオンの導入を避けるために選択される毛管である。好ましい毛管材料はチタン
及びPEEKである。同様の理由で、系の他の成分は、好ましくは、チタンもし
くはPEEKで製造されるか、またはそれらを酸化から守りそして液体への多価
陽イオンの導入を防ぐためにPEEKで被覆した液体にさらされる表面を有する
。さらに、汚染物を取り除くためにチタン及びPEEK部分、管及び表面をさら
に処理することができる。
The DNA separation step is impaired by the presence of polyvalent cations. In the above description, the liquid flow system is described as a series of conduits. The conduit is a capillary chosen to avoid the introduction of polyvalent cations into the liquid. Preferred capillary materials are titanium and PEEK. For the same reason, the other components of the system are preferably made of titanium or PEEK or exposed to a PEEK coated liquid to protect them from oxidation and prevent the introduction of polyvalent cations into the liquid. Has a surface that is In addition, the titanium and PEEK parts, tubes and surfaces can be further processed to remove contaminants.

【0069】 ステンレス鋼もまた、それが全ての酸化された表面物質を取り除くように処理
されておりそしてステンレス鋼表面に接触する溶液が溶存酸素を含まないならば
用いることができる。
Stainless steel can also be used provided it is treated to remove all oxidized surface material and the solution contacting the stainless steel surface does not contain dissolved oxygen.

【0070】 図2は、図1の表示に対応するが、分離における溶媒濃度の勾配をもたらすた
めの比例ポンプ系を有する部分的概要図である。この系は、キャリヤー液に対す
る溶媒の比率を制御するために比例ポンプに頼る。比例ポンプ92、94及び9
6の入口は、それらのそれぞれの供給導管98、100及び102を通して溶存
ガス除去装置14に通じており、そしてそれらのそれぞれの出口導管104、1
06及び108を通してインラインのミキサー46に通じている。これらの比例
ポンプの操作速度は、それを通る流速に検量され、そして以下にさらに非常に詳
細に記述する比例ポンプ制御モジュールにより制御される。これらの比例弁の設
定は、インジェクター弁及び分離カラムを通る液体の流速及び液体(補助溶媒、
駆動溶媒など)の比率を制御する。
FIG. 2 is a partial schematic diagram corresponding to the representation of FIG. 1, but with a proportional pump system for producing a gradient of solvent concentration in the separation. This system relies on a proportional pump to control the ratio of solvent to carrier liquid. Proportional pumps 92, 94 and 9
The six inlets lead to the dissolved gas removal device 14 through their respective supply conduits 98, 100 and 102, and their respective outlet conduits 104, 1
06 and 108 lead to an in-line mixer 46. The operating speed of these proportional pumps is calibrated to the flow rate therethrough and is controlled by the proportional pump control module described in greater detail below. The setting of these proportional valves is such that the flow rate of the liquid through the injector valve and the separation column and the liquid (co-solvent,
Drive solvent etc.) ratio is controlled.

【0071】 ポンプ110は、任意の導管112を通して洗浄溶液を系に供給することがで
きる。任意の導管113は、導管112からつながり、そしてインラインのミキ
サー46に通じることができる。
The pump 110 can supply the wash solution to the system through an optional conduit 112. Optional conduit 113 can lead from conduit 112 and lead to an in-line mixer 46.

【0072】 図3は、代表的な分離カラムの物理的構造の部分的に分解組立図で示す図であ
る。カラムは、両末端上におねじを有するカラム管120を含んでなる。管には
分離媒質122を満たす。フリット124は、フリット栓126により分離媒質
の上部表面に対して保持される。めねじカップリング128は、管120の末端
に固定され、そしてフリット124及びフリット栓126を受ける。めねじカッ
プリング128は、おねじカップリング130をねじのかみ合いで受ける。おね
じカップリング130は、毛管末端カップラー(示さない)を受けるためのめね
じ末端レセプター132を有する。
FIG. 3 is a partially exploded view of the physical structure of a typical separation column. The column comprises a column tube 120 with threads on both ends. The tube is filled with a separation medium 122. The frit 124 is held against the upper surface of the separation medium by the frit plug 126. Female thread coupling 128 is secured to the end of tube 120 and receives frit 124 and frit plug 126. The female screw coupling 128 receives the male screw coupling 130 by screw engagement. The external thread coupling 130 has an internal thread end receptor 132 for receiving a capillary end coupler (not shown).

【0073】 分離媒質122は、以下にさらに非常に詳細に記述するような必要な構造及び
非極性表面を有する有機ポリマー物質もしくは無機物質である。
Separation medium 122 is an organic polymeric or inorganic material having the requisite structure and a non-polar surface as described in greater detail below.

【0074】 前もって決定された塩基対長を有する標的DNAフラグメントをDNAフラグ
メントの混合物から単離する本発明の方法は、以下の工程を含んでなる。DNA
フラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質を含有する分離
カラムにかけ、DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び駆動溶媒のDNA
結合濃度を含有する第一の溶液中である。次に、標的DNAフラグメントは、対
イオン及び標的フラグメントを有するDNAフラグメントを分離媒質から溶離剤
の別個の区分に取り出すために前もって決定されている駆動溶媒の濃度を含有す
る第二の溶液と媒質とを接触させることにより媒質から取り出される。
The method of the present invention for isolating a target DNA fragment having a predetermined base pair length from a mixture of DNA fragments comprises the following steps. DNA
The mixture of fragments is applied to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the mixture of DNA fragments is
In the first solution containing the binding concentration. The target DNA fragment is then treated with a second solution and medium containing a concentration of driving solvent that has been previously determined to remove the DNA fragment with the counterion and the target fragment from the separation medium into separate compartments of the eluent. Are taken out of the medium by bringing them into contact with each other.

【0075】 従って、本発明は、フラグメントの混合物からの前もって決定された塩基対(
bp)長を有するDNAフラグメントの単離に関する。それはまた、同一のbp
長を有するDNAフラグメントの混合物における単離、ホモ二本鎖フラグメント
からのヘテロ二本鎖フラグメント、相互からのヘテロ二本鎖フラグメント及び相
互からのホモ二本鎖フラグメントにも関する。例えば、本発明の技術は、マッチ
ドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー(MIPC)と同様の方法である
我々の変性マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー(DMIPC)
を用いて比較的非常に多量の既知の野生型の存在下で突然変異体DNAを含有す
る非常に少量のヘテロ二本鎖フラグメントの明白な検出及び同定を行うためにS
klar et alの方法(上記)に適用することができる。
Therefore, the present invention provides for the determination of a predetermined base pair (from a mixture of fragments
bp) relates to the isolation of DNA fragments having a length. It also has the same bp
It also relates to isolation in a mixture of DNA fragments having a length, heteroduplex fragments from homoduplex fragments, heteroduplex fragments from each other and homoduplex fragments from each other. For example, the technique of the present invention is a method similar to Matched Ion Polynucleotide Chromatography (MIPC), which is our modified Matched Ion Polynucleotide Chromatography (DMIPC).
For the unambiguous detection and identification of very small amounts of heteroduplex fragments containing mutant DNA in the presence of relatively large amounts of known wild type S.
It can be applied to the method of klar et al (supra).

【0076】 MIPCは、DNAフラグメントをそれらの塩基対長に基づいて分離する(B
onnへの米国特許第5,585,236号(1996);Huber,et
al.,Chromatographia 37:653(1993);Hub
er,et al.,Anal.Biochem.212:351(1993)
)。これらの参考文献及びその中に含まれる参考文献は、それらの全部が本明細
書に組み込まれる。MIPC分析を部分的に変性する温度で行う場合、該方法を
DMIPCと呼ぶ。これらの分離方法はゲルに基づく方法の欠陥を回避し、そし
て野生型に対する濃度が小さくそして検出器の検出限界未満であり得る突然変異
体DNAフラグメントの収集及び同定を可能にする。あるいはまた、MIPC及
びDMIPCは、Sklar et alの方法(上記)において例示されてい
るようなサンプル中の比較的多量の野生型により隠される突然変異体フラグメン
トの収集及び同定を可能にする。この方法は、以下に本明細書において詳細に説
明する。
MIPC separates DNA fragments based on their base pair length (B
US Patent No. 5,585,236 (1996) to Onn; Huber, et.
al. , Chromatographia 37: 653 (1993); Hub.
er, et al. , Anal. Biochem. 212: 351 (1993)
). All of these references and the references contained therein are incorporated herein in their entirety. If the MIPC analysis is performed at a temperature that partially denatures, the method is called DMIPC. These separation methods avoid the deficiencies of gel-based methods and allow the collection and identification of mutant DNA fragments that have low concentrations relative to wild type and may be below the detection limit of the detector. Alternatively, MIPC and DMIPC allow the collection and identification of relatively large amounts of wild-type hidden mutant fragments in samples as exemplified in the method of Sklar et al (supra). This method is described in detail herein below.

【0077】 MIPCは、有機ポリマー、被覆したもしくは共有結合的に結合した有機ポリ
マーまたは共有結合的に結合したアルキル及び/もしくはアリール基を含んでな
る非極性表面を有するシリカ媒質、並びに連続した非極性分離媒質、すなわち、
ビーズ、モノリスもしくは棒カラム、毛管または毛管サイズの通路もしくは溝を
含有するブロック、あるいは有機ポリマーもしくは非極性表面仕上げをしたシリ
カゲルのような物質の他の非極性表面を含んでなる独特な非極性分離媒質を用い
る。MIPCにおいて用いる分離媒質は、多孔質もしくは非孔質であることがで
きる。MIPC分離方法、MIPC分離媒質及びMIPC系の詳細な記述は、G
jerdeへの米国特許第5,772,889号(1998)及び1998年3
月10日に出願された同時係属中の米国特許出願第09/058,580号;1
998年3月10日に出願された第09/058,337号;1998年5月1
8日に出願された第09/081,040号;1998年5月18日に出願され
た第09/080,547号;1988年10月9日に出願された第09/16
9,448号;1998年10月20日に出願された第09/183,123号
;及び1998年10月20日に出願された第09/183,450号に見出さ
れる。MIPC系及び分離媒質は市販されている(Transgenomic,
Inc.San Jose,CAからのWAVETM DNA分離系,WAVEM
AKERTM DNA分離系ソフトウェア及びDNASEPR DNA分離カラム)
。全MIPC分析をデスクトップコンピューター及びサンプルオートインジェク
ターによって自動化することができる。各サンプルの分析データを実時間で分析
することができ、もしくは後の時点での分析のためにコンピューター記憶装置に
集めそして保存することができる。
MIPC is a silica medium having an organic polymer, a coated or covalently bonded organic polymer or a non-polar surface comprising covalently bonded alkyl and / or aryl groups, and a continuous non-polar material. Separation medium, ie
Unique non-polar separations comprising beads, monoliths or rod columns, blocks containing capillaries or capillary-sized channels or grooves, or other non-polar surfaces of materials such as organic polymers or silica gel with a non-polar surface finish. Use a medium. The separation medium used in MIPC can be porous or non-porous. For a detailed description of the MIPC separation method, the MIPC separation medium and the MIPC system, see G.
US Pat. No. 5,772,889 (1998) to Jerde and March 1998.
Co-pending U.S. patent application Ser. No. 09 / 058,580 filed March 10, 1;
No. 09 / 058,337, filed March 10, 998; May 1, 1998
No. 09 / 081,040 filed on 8th; 09 / 080,547 filed on May 18, 1998; 09/16 filed on October 9, 1988
No. 9,448; No. 09 / 183,123, filed October 20, 1998; and No. 09 / 183,450, filed October 20, 1998. MIPC systems and separation media are commercially available (Transgenomic,
Inc. WAVE DNA Separation System from San Jose, CA, WAVEM
AKER TM DNA isolation system software and DNASep R DNA separation column)
. Total MIPC analysis can be automated by desktop computer and sample autoinjector. The analytical data for each sample can be analyzed in real time or can be collected and stored in computer storage for later analysis.

【0078】 突然変異を検出するための部分的に変性する温度でのMIPC、すなわち、D
MIPCの使用は、1998年8月4日に出願された同時係属中の米国特許出願
第09/129,105号に記述されている。この出願及びその中に含まれる参
考文献は、それらの全部が本明細書に組み込まれる。
MIPC at partially denaturing temperatures for detecting mutations, ie D
The use of MIPC is described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 129,105, filed Aug. 4, 1998. This application and the references contained therein are incorporated herein in their entirety.

【0079】 MIPC法は非常に再現性がある。従って、カラムをサンプルごとにもしくは
日ごとに検量する必要がない。特定の塩基対長のDNAフラグメントは、信頼性
が高く再現性がある特定の保持時間でMIPCカラムから溶出する。この特性は
、MIPCの自動化、サンプル収集及び迅速なサンプル分析能力と一緒になって
、この方法を野生型の多量のバックグラウンドの存在下での微量の突然変異の検
出に比類なく好適にする。
The MIPC method is very reproducible. Therefore, it is not necessary to calibrate the column for each sample or each day. DNA fragments of a specific base pair length elute from the MIPC column with specific retention times that are reliable and reproducible. This property, coupled with the automation, sample collection and rapid sample analysis capabilities of MIPC, makes this method uniquely suitable for the detection of minor mutations in the presence of large amounts of wild-type background.

【0080】 本発明のMIPC法は、移動相における有機(駆動)溶媒の濃度及び疎水性固
定相間の独特な関係を伴うことが見出されている。固定相に対するポリヌクレオ
チドフラグメントの強い親和性は、溶媒濃度が各フラグメントサイズの臨界範囲
に達するまで相互作用を支配する。臨界範囲内で、溶媒は固定相と競合し、そし
てフラグメントは遊離もしくは脱着され、急速に溶離剤の速度に達する。溶媒勾
配を用いる分離方法では、遊離される画分は、カラムの長さに依存しない結合及
び遊離の関係である、溶媒濃度の単純直接関数である。
The MIPC method of the present invention has been found to involve a unique relationship between the concentration of organic (driving) solvent in the mobile phase and the hydrophobic stationary phase. The strong affinity of the polynucleotide fragment for the stationary phase governs the interaction until the solvent concentration reaches the critical range for each fragment size. Within the critical range, the solvent competes with the stationary phase and the fragments are released or desorbed, rapidly reaching the rate of eluent. In the separation method using a solvent gradient, the fraction released is a simple direct function of solvent concentration, a binding and release relationship that is independent of column length.

【0081】 溶媒濃度がフラグメントサイズの臨界範囲内の一定レベルで保たれる場合(ア
イソクラチック分離)、競合相(competitive phase)は弱め
られ、そして溶離剤における画分の分離は、増加したカラムの長さと共にいくら
かの増大を示す。溶媒濃度がフラグメントサイズの臨界範囲を通して非常にわず
かな勾配で変わる場合、溶離剤へのフラグメントの完全遊離の速度は増し、そし
て競合相は急速に減少する。
When the solvent concentration is kept at a constant level within the critical range of fragment size (isocratic separation), the competitive phase is weakened and the separation of fractions in the eluent is increased with the column. Shows some increase with length. If the solvent concentration changes with a very slight gradient through the critical range of fragment sizes, the rate of complete release of fragments to the eluent will increase and the competitive phase will decrease rapidly.

【0082】 言い換えれば、溶媒勾配がフラグメントの急速な遊離を与える場合、完全な分
離工程はカラムの最上部での非常に短い距離内で起こるので、カラムの長さは重
要でなくなる。溶媒勾配の傾きが減少し、そしてアイソクラチック工程に近づく
につれて、固定相との競合はカラムの増加する長さにわたって広がり、溶離剤へ
の画分の完全遊離を遅らせる。
In other words, if the solvent gradient gives a rapid release of the fragments, the length of the column becomes insignificant as the complete separation step takes place within a very short distance at the top of the column. As the slope of the solvent gradient diminishes and approaches the isocratic process, competition with the stationary phase spreads over increasing lengths of the column, delaying complete release of fractions to the eluent.

【0083】 それに反して、MIPC分離方法では、DNAを駆動溶媒、補助溶媒及び対イ
オンの希薄溶液において分離媒質の非極性で非孔質の表面に加える。DNAはカ
ラムの最上部で結合する。我々は、分離媒質からのDNAの塩基対長により決定
される分離が、完全に補助溶媒における駆動溶媒濃度の関数であることを見出し
た。時間の関数として駆動溶媒濃度を制御することにより、完全に予測可能なよ
うに時間の関数としてカラムから標的DNAフラグメントが単離される。
In the MIPC separation method, on the other hand, DNA is added to the non-polar, non-porous surface of the separation medium in a dilute solution of the driving solvent, the co-solvent and the counterion. DNA binds at the top of the column. We have found that the separation determined by the base pair length of DNA from the separation medium is entirely a function of the driving solvent concentration in the cosolvent. By controlling the driving solvent concentration as a function of time, the target DNA fragment is isolated from the column as a function of time in a completely predictable manner.

【0084】 該方法は、標的DNAフラグメントを集めそして増幅するために用いることが
できる。該方法は、標的DNAフラグメントがサンプルに存在するかどうかを決
定するためにアッセイとして用いることができる。従って、該方法は、標的DN
Aの塩基対長を有するDNAフラグメントが存在しない場合、そして標的DNA
の塩基対長を有するDNAフラグメントが存在する場合に適用することができる
The method can be used to collect and amplify target DNA fragments. The method can be used as an assay to determine if a target DNA fragment is present in a sample. Therefore, the method is directed to target DN
If no DNA fragment with a base pair length of A is present, and the target DNA
It can be applied when there is a DNA fragment having a base pair length of.

【0085】 アイソクラチック溶出は、勾配溶出で行うことができるより長さにおけるわず
かな違いを有する成分フラグメントのはるかに優れた分離を与える。従って、一
つの態様として、本発明は、カラムからフラグメントを溶出するためにアイソク
ラチック移動相を用いることによりMIPCカラム上でのdsDNAフラグメン
トの分離を高める方法を提供する。
Isocratic elution gives a much better separation of component fragments with slight differences in length than can be done with gradient elution. Thus, in one aspect, the invention provides a method of enhancing the separation of dsDNA fragments on a MIPC column by using an isocratic mobile phase to elute the fragments from the column.

【0086】 アイソクラチック溶出条件下でのMIPCによるdsDNAフラグメントの分
離は、溶媒組成に非常に影響を受けやすい。溶媒容器に入っている溶媒混合物の
組成におけるわずかな変化は、蒸発の結果として起こり得る。そのような変化は
、同一サンプルからのフラグメントの保持時間の違いをもたらす可能性がある。
溶媒組成を変えることに起因する保持時間の変化を防ぐためには、溶媒容器瓶を
蓋、パラフィルム、アルミホイルもしくは同様の材料でしっかりと閉じたままに
することが重要である。さらに、溶媒を脱気するためにヘリウム散布を用いる場
合、溶媒の蒸発を最低限に抑えるためにガスの流れを最低限に減らさなければな
らない。インラインの溶存ガス除去装置の使用は、溶媒蒸発を最低限に抑えそし
て一定の溶媒組成を保つために用いる好ましい方法である。適当な溶存ガス除去
装置の例は、DEGASET,モデル6324(MetaChem Techn
ologies,Torrance,CA)である。
Separation of dsDNA fragments by MIPC under isocratic elution conditions is very sensitive to solvent composition. Minor changes in the composition of the solvent mixture contained in the solvent container can occur as a result of evaporation. Such changes can result in different retention times for fragments from the same sample.
It is important to keep the solvent container bottle tightly closed with a lid, parafilm, aluminum foil or similar material to prevent changes in retention time due to changing solvent composition. Furthermore, if helium sparging is used to degas the solvent, gas flow must be minimized to minimize solvent evaporation. The use of an in-line dissolved gas remover is the preferred method used to minimize solvent evaporation and maintain a constant solvent composition. An example of a suitable dissolved gas remover is DEGASET, model 6324 (MetaChem Techn).
LOGIES, Torrance, CA).

【0087】 MIPCでの使用のために適当ないくつかのタイプの対イオンがある。これら
には、正の対電荷を生成せしめるためにプロトンを付加することができるモノ−
、ジ−もしくはトリアルキルアミンまたはすでに正の対電荷を含有する第四級の
アルキル置換されたアミンが包含される。アルキル置換は均一であるか(例えば
、トリエチルアンモニウムアセテートもしくはテトラプロピルアンモニウムアセ
テート)または混成であることができる(例えば、プロピルジエチルアンモニウ
ムアセテート)。アルキル基のサイズは、特に置換アルキル基の一つのみが大き
くそして残りのものが小さい場合、小さくても(メチル)大きくても(30個の
炭素まで)よい。例えば、オクチルジメチルアンモニウムアセテートは適当な対
イオン因子である。好ましい対イオン因子は、エチル、プロピルもしくはブチル
サイズ範囲からのアルキル基を含有するものである。
There are several types of counterions that are suitable for use in MIPC. These are mono-, to which a proton can be added to generate a positive counter-charge.
, Di- or trialkylamines or quaternary alkyl-substituted amines which already contain a positive countercharge. The alkyl substitution can be homogeneous (eg triethylammonium acetate or tetrapropylammonium acetate) or hybrid (eg propyldiethylammonium acetate). The size of the alkyl groups may be small (methyl) or large (up to 30 carbons), especially when only one of the substituted alkyl groups is large and the rest are small. For example, octyl dimethyl ammonium acetate is a suitable counterion factor. Preferred counterion agents are those containing alkyl groups from the ethyl, propyl or butyl size range.

【0088】 移動相は、好ましくは対イオン因子を含有する。典型的な対イオン因子には、
低級アルキル第一級、第二級及び低級第三級アミンのような、有機もしくは無機
酸のトリアルキルアンモニウム塩、低級トリアルキルアンモニウム塩並びに低級
第四級アルキルアンモニウム塩が包含される。対イオン因子の例にはオクチルア
ンモニウムアセテート、オクタジメチルアンモニウムアセテート、デシルアンモ
ニウムアセテート、オクタデシルアンモニウムアセテート、ピリジニウムアンモ
ニウムアセテート、シクロヘキシルアンモニウムアセテート、ジエチルアンモニ
ウムアセテート、プロピルエチルアンモニウムアセテート、プロピルジエチルア
ンモニウムアセテート、ブチルエチルアンモニウムアセテート、メチルヘキシル
アンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラエチル
アンモニウムアセテート、テトラプロピルアンモニウムアセテート、テトラブチ
ルアンモニウムアセテート、ジメチルジエチルアンモニウムアセテート、トリエ
チルアンモニウムアセテート、トリプロピルアンモニウムアセテート、トリブチ
ルアンモニウムアセテートが包含される。上記の例における陰イオンはアセテー
トであるが、カーボネート、ホスフェート、スルフェート、ニトレート、プロピ
オネート、ホルメート、クロリド及びブロミドを包含する他の陰イオン、もしく
は陽イオン及び陰イオンの任意の組み合わせもまた用いることができる。これら
及び他の因子は、Gjerde,et alによりIon Chromatog
raphy,2nd Ed.,Dr.Alfred Huethig Verl
ag Heidelberg(1987)に記述されている。揮発性である対イ
オン因子は本発明の方法における使用のために好ましく、トリエチルアンモニウ
ムアセテート(TEAA)及びトリエチルアンモニウムヘキサフルオロイソプロ
ピルアルコールが最も好ましい。
The mobile phase preferably contains a counterion factor. Typical counterion factors include
Included are trialkylammonium salts, lower trialkylammonium salts and lower quaternary alkylammonium salts of organic or inorganic acids such as lower alkyl primary, secondary and lower tertiary amines. Examples of counterion factors are octyl ammonium acetate, octadimethyl ammonium acetate, decyl ammonium acetate, octadecyl ammonium acetate, pyridinium ammonium acetate, cyclohexyl ammonium acetate, diethyl ammonium acetate, propyl ethyl ammonium acetate, propyl diethyl ammonium acetate, butyl ethyl ammonium acetate. , Methylhexyl ammonium acetate, tetramethyl ammonium acetate, tetraethyl ammonium acetate, tetrapropyl ammonium acetate, tetrabutyl ammonium acetate, dimethyl diethyl ammonium acetate, triethyl ammonium acetate, tripropyl ammonium acetate , Tributylammonium acetate and the like. The anion in the above example is acetate, but other anions including carbonate, phosphate, sulfate, nitrate, propionate, formate, chloride and bromide, or any combination of cations and anions may also be used. it can. These and other factors have been described by Gjerde, et al in Ion Chromatog.
raphy, 2nd Ed. , Dr. Alfred Huethig Verl
Ag Heidelberg (1987). Counterion agents that are volatile are preferred for use in the method of the invention, with triethylammonium acetate (TEAA) and triethylammonium hexafluoroisopropyl alcohol being most preferred.

【0089】 MIPCによるDNAの分離中に最適ピーク分離を得るためには、該方法を好
ましくは20℃〜90℃;より好ましくは30℃〜80℃;最も好ましくは50
℃〜75℃の範囲内の温度で行う。流速は、5000psiを超えない背圧を生
じるように選択する。一般に、一本鎖フラグメントの分離は、より高い温度で行
われるべきである。
In order to obtain optimal peak separation during the separation of DNA by MIPC, the method is preferably 20 ° C to 90 ° C; more preferably 30 ° C to 80 ° C; most preferably 50 ° C.
It is performed at a temperature within the range of ℃ to 75 ℃. The flow rate is selected to produce a back pressure not exceeding 5000 psi. In general, separation of single-stranded fragments should be done at higher temperatures.

【0090】 分離を行う温度は、分離に用いる有機溶媒の選択に影響を与える。一つの理由
は、一本鎖DNAが2本の一本鎖もしくは一本及び一本鎖DNAの部分的に融解
した複合体を生成せしめるように融解する温度に溶媒が影響を及ぼすことである
。ある溶媒は、融解した構造を別の溶媒よりよく安定させることができる。溶媒
が重要である別の理由は、それが移動相及び固定相間のDNAの分布に影響を及
ぼすからである。アセトニトリル及び1−プロパノールはこれらの場合において
好ましい溶媒である。最後に、溶媒の毒性(及び価格)が重要であり得る。この
場合、アセトニトリルよりメタノールが好ましく、そしてメタノールより1−プ
ロパノールが好ましい。
The temperature at which the separation is carried out affects the selection of the organic solvent used for the separation. One reason is that the solvent influences the temperature at which the single-stranded DNA melts to form two single-stranded or partially melted complexes of single- and single-stranded DNA. One solvent can stabilize the molten structure better than another. Another reason solvent is important is that it affects the distribution of DNA between the mobile and stationary phases. Acetonitrile and 1-propanol are the preferred solvents in these cases. Finally, solvent toxicity (and cost) can be important. In this case, methanol is preferred over acetonitrile, and 1-propanol is preferred over methanol.

【0091】 分離を上記の範囲内の温度で行う場合、好ましくは、水溶性である有機溶媒、
例えば、アルコール、ニトリル、ジメチルホルムアミド(DMF)、テトラヒド
ロフラン(THF)、エステル及びエーテルを使用する。水溶性溶媒は、本発明
の操作の全ての条件下で水性系との単一相として存在するものと定義する。本発
明の方法における使用のために特に好ましい溶媒には、メタノール、エタノール
、2−プロパノール、1−プロパノール、テトラヒドロフラン(THF)及びア
セトニトリルが包含され、総合的にアセトニトリルが最も好ましい。
When the separation is carried out at a temperature within the above range, preferably a water-soluble organic solvent,
For example, alcohols, nitriles, dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), esters and ethers are used. A water-soluble solvent is defined as one that exists as a single phase with the aqueous system under all conditions of operation of the present invention. Particularly preferred solvents for use in the method of the invention include methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, tetrahydrofuran (THF) and acetonitrile, with acetonitrile being most preferred.

【0092】 アイソクラチック移動相を用いるサイズに基づく分離は、dsDNAを変性す
る温度未満で最適に行われる。この温度範囲は、25℃〜約55℃を含んでなり
、約50℃が最も好ましい。
Size-based separations with an isocratic mobile phase are optimally performed below the temperature at which dsDNA is denatured. This temperature range comprises 25 ° C to about 55 ° C, with about 50 ° C being most preferred.

【0093】 本発明の一つの態様は、サンプル混合物における特定の塩基対長を有するDN
Aフラグメントの有無を決定する方法である。該方法は、サンプル混合物を非極
性で非孔質の表面を有する分離媒質を含有する分離カラムにかける工程を含んで
なり、サンプル混合物は、対イオン及び補助溶媒における駆動溶媒のDNA結合
濃度を含有する第一の溶媒混合物中である。次に、対イオン及び該塩基対を有す
るDNAフラグメントを分離媒質から取り出すために前もって決定されている駆
動溶媒の濃度を含有する第二の溶媒溶液と分離媒質とを接触させることにより該
特定の塩基対長を有するサンプル中の任意のDNAが取り出される。分離した画
分は、例えば、推定画分の量を増やすためもしくはサンプルからのその欠如を確
かめるために、PCRにより増幅することができる。
One aspect of the present invention is the use of DN with a particular base pair length in a sample mixture.
This is a method of determining the presence or absence of the A fragment. The method comprises subjecting the sample mixture to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the sample mixture containing a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent in a co-solvent. In a first solvent mixture. The specific base is then contacted with a second solvent solution containing a concentration of a driving solvent that has been previously determined to remove the counterion and a DNA fragment having the base pair from the separation medium. Any DNA in the sample with pair length is removed. The separated fractions can be amplified by PCR, for example, to increase the amount of the putative fraction or to confirm its lack from the sample.

【0094】 本発明は、「盲収集」により突然変異体フラグメントを精製しそして単離する
ためにこの発見を適用する。「盲収集」という用語は、本明細書において、カラ
ムへのDNAサンプルの添加後の特定の時間間隔にわたるMIPCカラムを通し
て流れる移動相の収集を意味すると定義する。より特に、「盲収集」は、DNA
フラグメント標準の前もって決定された保持時間間隔に対応する保持時間間隔の
間に移動相を集めることをさす。MIPC保持時間及び塩基対長間の関係は非常
に再現性があるので、いつフラグメントを集めるかを知るために検出器で所望の
フラグメントを検出する必要はない。単に、所望のフラグメントの前もって決定
されたそして予想される保持時間でカラム移動相を集める。
The present invention applies this discovery to purify and isolate mutant fragments by "blind collection". The term "blind collection" is defined herein to mean the collection of mobile phase flowing through the MIPC column over a specified time interval after addition of the DNA sample to the column. More specifically, "blind collection" refers to DNA
It refers to collecting the mobile phase during a retention time interval corresponding to the predetermined retention time interval of the fragment standard. The relationship between MIPC retention time and base pair length is so reproducible that it is not necessary to detect the desired fragment with a detector to know when to collect the fragment. Simply collect the column mobile phase at a predetermined and expected retention time for the desired fragment.

【0095】 アイソクラチック移動相における有機成分の特定濃度の使用は、本明細書にお
いて塩基対長の「標的範囲」と称する、塩基対長の比較的狭い範囲内のdsDN
Aの高められた分離をもたらす。従って、別の態様として、選択した塩基対範囲
内のフラグメントを分離するために勾配移動相を用いてdsDNAの混合物を分
離することができる。標的範囲内のフラグメントを含有するクロマトグラフィー
画分を単離し、そしてアイソクラチック移動相を用いて再クロマトグラフィーに
かけることができる。アイソクラチック移動相の使用によりもたらされる高めら
れた分離は、標的範囲内の1つ以上の純粋なフラグメントの単離を可能にする。
そのような純粋なフラグメントは、次に、比較的多量の高純度生成物を提供する
ためにPCRを用いて増幅することができる。高純度dsDNAフラグメントは
多数の用途を有する、例えば、塩基配列決定、法廷調査、クローニング及びDN
A分析の前のサンプル調製。
The use of specific concentrations of organic components in an isocratic mobile phase is referred to herein as the “target range” of base pair length, dsDN within a relatively narrow range of base pair lengths.
Results in enhanced separation of A. Thus, in another embodiment, a gradient mobile phase can be used to separate a mixture of dsDNA to separate fragments within the selected base pair range. Chromatographic fractions containing fragments within the target range can be isolated and rechromatographed using an isocratic mobile phase. The enhanced separation afforded by the use of an isocratic mobile phase allows the isolation of one or more pure fragments within the target range.
Such pure fragments can then be amplified using PCR to provide relatively large amounts of highly pure product. High-purity dsDNA fragments have many uses, eg, sequencing, forensics, cloning and DN.
Sample preparation before A analysis.

【0096】 別の態様として、本発明は、突然変異の有無を検出するために用いることがで
きる。この態様では、サンプルdsDNAを野生型とハイブリダイズさせる。バ
イオテクノロジー技術分野における標準的方法であるハイブリダイゼーションは
、サンプル及び野生型DNAの溶液を約90℃に約5分間加熱し次に溶液を周囲
温度まで45〜60分にわたってゆっくり冷却することによりもたらされる。加
熱期間中に、dsDNA鎖は変性する。ゆっくり冷却すると、それらは統計学的
に再結合する。従って、サンプルが突然変異を含有する場合、ハイブリダイズし
た生成物は、2種のホモ二本鎖及び2種のヘテロ二本鎖の混合物を含有する。ハ
イブリダイゼーション工程の概要を図4に示す。
In another aspect, the invention can be used to detect the presence or absence of mutations. In this embodiment, sample dsDNA is hybridized with wild type. Hybridization, a standard method in the biotechnology art, is brought about by heating a solution of sample and wild-type DNA to about 90 ° C. for about 5 minutes and then slowly cooling the solution to ambient temperature over 45-60 minutes. . During the heating period, the dsDNA strands denature. On slow cooling, they recombine statistically. Thus, if the sample contains a mutation, the hybridized product will contain a mixture of two homoduplexes and two heteroduplexes. The outline of the hybridization step is shown in FIG.

【0097】 本発明の別の態様は、標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラ
グメントを同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメン
トの混合物からDMIPCにより分離する方法であり、ヘテロ二本鎖フラグメン
トは少なくとも1つのミスマッチ部位を有する。該方法は、ホモ二本鎖及びヘテ
ロ二本鎖DNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質
を含有する分離カラムにかける工程を含んでなり、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖
DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び駆動溶媒のDNA結合濃度を含有
する第一の溶液中でかける。次に、ヘテロ二本鎖フラグメントをそのミスマッチ
部位で局所的に変性する温度で媒質及び溶液を保ちながら、対イオン並びに標的
ホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラグメントを分離媒質から別個
の画分において分離するために前もって決定されている駆動溶媒の濃度を含有す
る第二の溶液と分離媒質とを接触させることにより分離媒質から所望のホモ二本
鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラグメントを分離する。
Another aspect of the invention is to separate target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments from a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments having the same base pair length by DMIPC. The method, wherein the heteroduplex fragment has at least one mismatch site. The method comprises subjecting a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the homoduplex and heteroduplex. The mixture of single-stranded DNA fragments is applied in a first solution containing a DNA binding concentration of counterion and driving solvent. The counterion and target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments are then separated from the separation medium while maintaining the medium and solution at a temperature that locally denatures the heteroduplex fragment at its mismatch site. A desired homoduplex and / or heteroduplex DNA fragment from the separation medium by contacting the separation medium with a second solution containing a concentration of the driving solvent that has been previously determined to separate in the fractions. To separate.

【0098】 例えば、ヘテロ二本鎖及びホモ二本鎖は、勾配溶出及び「部分的に変性する条
件」を用いてHPLCにより分離されている(Oefnerへの米国特許第5,
795,976号(1998))。しかしながら、Oefnerにより行われた
分離は十分に分離されず、そしていつも再現性があるとは限らなかった。
For example, heteroduplexes and homoduplexes have been separated by HPLC using gradient elution and “partially denaturing conditions” (US Pat. No. 5, to Oefner).
795, 976 (1998)). However, the separations performed by Oefner were not well separated and were not always reproducible.

【0099】 8/4/98に出願された米国特許出願第09/129,105号に記述され
ているように、部分的に変性する条件下での勾配溶出MIPCは、ホモ及びヘテ
ロ二本鎖の優れた分離を成し遂げる。この参考文献及びその中に含まれる参考文
献は、それらの全部が本明細書に組み込まれる。MIPCは、非変性条件下で塩
基対長によりdsDNAフラグメントを分離する。しかしながら、部分的に変性
する条件下で、構成成分は同様に分離をもたらす。従って、MIPCを部分的に
変性する温度で行うとホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖は相互から分離する。部分的
に変性する温度は、任意の与えられるDNAフラグメントの配列に従って変わる
。しかしながら、好ましい部分的に変性する温度は50℃〜70℃の間で得られ
、最も好ましい部分的に変性する温度は53℃〜62℃であり、そして最適な部
分的に変性する温度は約56℃である。アイソクラチック移動相を用いるホモ二
本鎖及びヘテロ二本鎖の液体クロマトグラフィー分離は、以前に報告されていな
い。
Gradient elution MIPC under partially denaturing conditions, as described in US patent application Ser. Achieve an excellent separation of. This reference and the references contained therein are incorporated herein in their entirety. MIPC separates dsDNA fragments by base pair length under non-denaturing conditions. However, under partially denaturing conditions, the components likewise lead to a separation. Therefore, homoduplexes and heteroduplexes separate from each other when performed at temperatures that partially denature MIPC. The temperature of partial denaturation will vary according to the sequence of any given DNA fragment. However, preferred partially denaturing temperatures are obtained between 50 ° C. and 70 ° C., most preferred partially denaturing temperatures are 53 ° C. to 62 ° C., and optimal partially denaturing temperatures are about 56 ° C. ℃. Liquid chromatographic separations of homoduplexes and heteroduplexes using an isocratic mobile phase have not been previously reported.

【0100】 本発明のこの態様として、ハイブリダイズしたdsDNA混合物を非極性分離
媒質を含んでなるMIPCカラムにかけ、そしてフラグメントをアイソクラチッ
ク移動性で溶出する。ヘテロ二本鎖及びホモ二本鎖の図31に示す保持時間の差
は2分より大きく、勾配溶出を用いる同様の分離より完全に明白な分離及び大き
な改善である。この大きく開いた分離は、ヘテロ二本鎖をそれがカラムから溶出
するにつれて集めそして単離するために効果的に用いることができる。へテロ二
本鎖のPCR増幅は、配列決定もしくは高純度材料を必要とする他の用途のため
に十分な純粋材料を提供する。
In this aspect of the invention, the hybridized dsDNA mixture is applied to a MIPC column comprising a non-polar separation medium and the fragments are eluted isocratically. The difference in retention times shown in Figure 31 for heteroduplexes and homoduplexes is greater than 2 minutes, a completely clear separation and a significant improvement over similar separations using gradient elution. This wide open separation can be effectively used to collect and isolate the heteroduplex as it elutes from the column. Heteroduplex PCR amplification provides sufficient pure material for sequencing or other applications requiring high purity material.

【0101】 本発明の好ましい態様として、「運動学的分離(kinetic separ
ation)」を突然変異検出に用い、そしてそれはミスマッチの部分融解をも
たらす温度でMIPC分離を利用する。この態様は、ヘテロ二本鎖及びホモ二本
鎖間のさらに優れた分離を成し遂げる。DNAフラグメントの混合物をMIPC
カラムにかけると、それらはサイズにより分離され、より小さいフラグメントは
最初にカラムから溶出する。しかしながら、非相補的塩基対もしくは多型を含有
するDNAフラグメントの部分を変性するために十分な高い温度でMIPCを行
うと、ヘテロ二本鎖はホモ二本鎖から分離する。
As a preferred embodiment of the present invention, “kinetic separation (kinetic separation) is performed.
ation) ”for mutation detection, which utilizes MIPC separation at temperatures that result in partial melting of mismatches. This aspect achieves even better separation between heteroduplexes and homoduplexes. MIPC a mixture of DNA fragments
When applied to the column, they are separated by size and smaller fragments elute first from the column. However, heteroduplexes separate from homoduplexes when MIPC is performed at temperatures high enough to denature portions of the DNA fragment containing non-complementary base pairs or polymorphisms.

【0102】 「運動学的分離」は、ヘテロ二本鎖及びホモ二本鎖種の分離を高めるためにヒ
ステリシス効果(図32に例示する)を用いるように温度条件を選択するアイソ
クラチックもしくはほぼアイソクラチック条件下で行う分離の方法である。温度
は、部分的に融解したヘテロ二本鎖種が固定相と相互作用せずに移動相のほぼ線
速度でカラムを移動するように選択する。ホモ二本鎖は、相互作用するかもしく
はカラムによって吸着され、そして後で溶出する。
“Kinematic separation” refers to isocratic or near isothermal selection of temperature conditions to use the hysteresis effect (illustrated in FIG. 32) to enhance the separation of heteroduplex and homoduplex species. This is a separation method performed under isocratic conditions. The temperature is chosen such that the partially melted heteroduplex species moves through the column at approximately the linear velocity of the mobile phase without interacting with the stationary phase. The homoduplex interacts or is adsorbed by the column and later elutes.

【0103】 ハイブリダイゼーションの冷却工程中に、より高融点のホモ二本鎖は迅速に完
全に再生し、一方、加熱中にいっそう大きく変性されているヘテロ二本鎖はゆっ
くり再生する。融解温度を固定しながら冷却することは同等である。
During the cooling step of hybridization, the higher melting homoduplexes regenerate rapidly and completely, while the heteroduplexes, which are more denatured during heating, regenerate slowly. Cooling while fixing the melting temperature is equivalent.

【0104】 図32は、一定温度を保つこと及び融解温度を上げることに関する変性のパー
センテージに対する高い温度の影響を例示する。再生は、変性の臨界度(cri
tical degree)を越えて運動学的に遅い。すなわち、変性に用いる
温度が高いほど、再生が起こるために必要とされる時間が長くなる。
FIG. 32 illustrates the effect of higher temperature on the percentage of denaturation with respect to maintaining a constant temperature and raising the melting temperature. Regeneration is a critical degree of denaturation (cri
It is kinematically slower than the physical degree. That is, the higher the temperature used for denaturation, the longer the time required for regeneration to occur.

【0105】 本発明の一つの態様は、比較的多量の野生型を含有するサンプルにおいて突然
変異を単離するために用いることができる方法を提供し、ここで、突然変異の濃
度は、検出器による検出の限界未満であることができる。あるいはまた、本発明
は、サンプル中の突然変異体DNAの濃度が検出するために十分であるかもしれ
ないがサンプル中の比較的多量の野生型により隠されるので突然変異体DNAが
認められない場合に突然変異を検出する方法を提供する。本発明は、そのような
サンプルにおいて突然変異を検出するという目的を達成するためにMIPC及び
DMIPCの独特で且つ意外な特性を利用し、ここで、野生型及び突然変異体は
既知である。
One aspect of the invention provides a method that can be used to isolate a mutation in a sample containing a relatively high amount of wild type, wherein the concentration of the mutation is the detector. Can be below the limit of detection by. Alternatively, the present invention may be sufficient if the concentration of mutant DNA in the sample is sufficient to be detected but is not found because the mutant DNA is masked by the relatively large amount of wild type in the sample. To provide a method for detecting a mutation. The present invention takes advantage of the unique and surprising properties of MIPC and DMIPC to achieve the goal of detecting mutations in such samples, where wild type and mutants are known.

【0106】 本発明の一つの態様は、同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖D
NAフラグメントの混合物におけるホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の有無
を決定する方法であり、ヘテロ二本鎖フラグメントは少なくとも1つのミスマッ
チ部位を有する。この方法は、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメント
の混合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質を含有する分離カラムにかけ
る工程を含んでなり、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物
は、対イオン及び駆動溶媒のDNA結合濃度を含有する第一の溶液中でかける。
次に、ヘテロ二本鎖フラグメントをそのミスマッチ部位で局所的に変性する温度
で媒質及び溶液を保ちながら、対イオン並びに標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘ
テロ二本鎖DNAフラグメントを分離媒質から別個の画分において分離するため
に前もって決定されている駆動溶媒の濃度を含有する第二の溶液と分離媒質とを
接触させることにより分離媒質から所望のホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本
鎖DNAフラグメントを分離する。
One aspect of the present invention is a homoduplex and a heteroduplex D having the same base pair length.
A method for determining the presence or absence of homoduplex or heteroduplex fractions in a mixture of NA fragments, wherein the heteroduplex fragment has at least one mismatch site. The method comprises subjecting a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the homoduplex and the heteroduplex. The mixture of single-stranded DNA fragments is applied in a first solution containing a DNA binding concentration of counterion and driving solvent.
The counterion and target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments are then separated from the separation medium while maintaining the medium and solution at a temperature that locally denatures the heteroduplex fragment at its mismatch site. A desired homoduplex and / or heteroduplex DNA fragment from the separation medium by contacting the separation medium with a second solution containing a concentration of the driving solvent that has been previously determined to separate in the fractions. To separate.

【0107】 突然変異の検出において、PCRプライマーは、好ましくは、MIPCにより
ホモ二本鎖からのヘテロ二本鎖の完全な分離を行うことができるフラグメントを
もたらすように選択される。適当なプライマー選択の詳細は、1998年8月4
日に出願された同時係属中の米国特許出願第09/129,105号に提供され
ており、その全内容は引用することにより本明細書に組み込まれる。
In detecting mutations, PCR primers are preferably selected to yield a fragment that is capable of undergoing complete separation of the heteroduplex from the homoduplex by MIPC. Details of proper primer selection, August 4, 1998
No. 09 / 129,105, co-pending U.S. Patent Application No. 09 / 129,105, filed Jan. 29, 1994, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

【0108】 一つの好ましい態様として、本発明は、サンプルが推定の突然変異に対して多
量の野生型DNAを含有する場合にサンプル中の特定の突然変異体フラグメント
の有無に関するあらゆるあいまいさを排除する多数の工程を含んでなる。これら
の工程を以下に記述する。
In one preferred embodiment, the present invention eliminates any ambiguity regarding the presence or absence of a particular mutant fragment in a sample when the sample contains large amounts of wild-type DNA for a putative mutation. It comprises a number of steps. These steps are described below.

【0109】 DMIPCによりホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物か
らホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントを分離する方法は、ホモ二本
鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を有す
る媒質を含有する分離カラムにかける工程を含んでなる。DNAフラグメントの
混合物は、対イオン及び補助溶媒における駆動溶媒のDNA結合濃度を含有する
第一の溶媒混合物中でかける。所望のDNAフラグメントは、対イオン及び所望
のフラグメントを選択的に取り出すために前もって決定されている補助溶媒にお
ける駆動溶媒の濃度を含有する第二の溶媒溶液と媒質とを接触させることにより
媒質から分離される。
A method for separating homoduplex and heteroduplex DNA fragments from a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments by DMIPC is a method of separating a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments. Comprising applying to a separation column containing a medium having a non-polar, non-porous surface. The mixture of DNA fragments is run in a first solvent mixture containing the counterion and the DNA binding concentration of the driving solvent in the cosolvent. The desired DNA fragment is separated from the medium by contacting the medium with a second solvent solution containing a counterion and a driving solvent concentration in the cosolvent that has been previously determined to selectively remove the desired fragment. To be done.

【0110】 所望のフラグメントはホモ二本鎖画分であることができる。ホモ二本鎖画分を
取り出すように駆動溶媒の濃度を選択し、そしてホモ二本鎖画分を集める。集め
た画分は、ホモ二本鎖に対するヘテロ二本鎖の増加した割合を得るために増幅す
ることができる。あるいはまた、所望のフラグメントはヘテロ二本鎖画分である
ことができ、そしてヘテロ二本鎖画分を取り出すように駆動溶媒の濃度を選択し
、そしてヘテロ二本鎖画分を集める。
The desired fragment can be a homoduplex fraction. The concentration of driving solvent is chosen to remove the homoduplex fraction, and the homoduplex fraction is collected. The collected fractions can be amplified to obtain an increased ratio of heteroduplex to homoduplex. Alternatively, the desired fragment can be a heteroduplex fraction, and the concentration of driving solvent is chosen to remove the heteroduplex fraction, and the heteroduplex fraction is collected.

【0111】 該方法は、Sklar et alの方法において、すなわち、DNAサンプ
ルが多量のバックグラウンドの野生型を含有し、突然変異体DNAが検出限界未
満であり、野生型DNA及び突然変異体DNAのDNA配列が既知であり、そし
て突然変異体DNAが野生型DNAと少なくとも1つの塩基対により異なる場合
に特に有用である。
The method is according to the method of Sklar et al, ie the DNA sample contains a large amount of background wild-type, the mutant DNA is below the detection limit, and the wild-type and mutant DNA It is particularly useful when the DNA sequence is known and the mutant DNA differs from wild-type DNA by at least one base pair.

【0112】 これらの分離方法において、ホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の分離に用
いる保持時間は、例えば、マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィー
によりサンプルと同じ塩基対配列を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の標準混
合物を分離することによって得ることができる参照標準から決定する。DNA混
合物の勾配及びアイソクラチック分離において、そして変性MIPC法において
、ホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の分離に用いる保持時間は、参照標準か
ら前もって決定することができ、そして高度に予測可能である。参照標準は、例
えば、マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィーによりサンプルと同
じ塩基対配列を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の標準混合物を分離しそして
所望のフラグメントの溶出時間もしくは複数の溶出時間を同定することによって
変性MIPC法において得ることができる。
In these separation methods, the retention time used for separation of the homoduplex or heteroduplex fraction is, for example, by matching ion polynucleotide chromatography, a homoduplex having the same base pair sequence as the sample and Determined from a reference standard that can be obtained by separating a standard mixture of heteroduplexes. The retention times used for separation of homoduplex or heteroduplex fractions in gradient and isocratic separations of DNA mixtures, and in denaturing MIPC methods, can be determined in advance from a reference standard and are highly predictive. It is possible. A reference standard separates a standard mixture of homoduplexes and heteroduplexes having the same base pair sequence as the sample by, for example, matched ion polynucleotide chromatography and identifies the elution time or times of elution of the desired fragment. Can be obtained by the modified MIPC method.

【0113】 サンプル野生型DNA及び推定の突然変異の塩基配列は既知であるので、これ
らの材料の標準を合わせ、そしてハイブリダイズさせる。ハイブリダイゼーショ
ンは、合わせた標準を約90℃に加熱し次に反応物を周囲温度まで約45〜60
分にわたってゆっくり冷却することによりもたらされる。ハイブリダイゼーショ
ン中に、サンプル中の二本鎖は変性し、すなわち、分離して一本鎖を生成せしめ
る。冷却すると、これらの鎖は再結合する。野生型との配列における少なくとも
一つの塩基対の違いを有する突然変異体鎖がサンプルに存在する場合、一本鎖は
再結合してホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の混合物を生成せしめる。このようにし
て、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の標準混合物が、図4に図式的に示すように生
成される。標準混合物は、同じ比率ではないが、推定の突然変異を含有するサン
プルに存在する同じホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖を含有する。この標準混合物は
、ヘテロ二本鎖及びホモ二本鎖が同じ塩基対長を有するので、通常の条件下でM
IPCにより分離することはできない。しかしながら、塩基対ミスマッチの部位
でヘテロ二本鎖を選択的且つ部分的に変性するために十分に高い温度でMIPC
を行うと(DMIPC)、部分的に変性したヘテロ二本鎖は、同じ塩基対長を有
するホモ二本鎖から分離する。従って、ハイブリダイズした標準混合物をMIP
Cカラムにかけ、そしてDMIPC条件下で分離を行う。そのようにして生成さ
れるクロマトグラムは、図5に示すようなホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の分離を
示す。次に、分離されたホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖標準の保持時間は、検出器
により検出するには低すぎる濃度を有する推定の突然変異の保持時間を予測する
ために用いることができる。あるいはまた、次に、分離されたホモ二本鎖及びヘ
テロ二本鎖標準の保持時間は、突然変異シグナルが野生型シグナルにより隠され
るサンプルにおける推定の突然変異の保持時間を予測するために用いることがで
きる。
Since the sample wild type DNA and the base sequences of the putative mutations are known, standards for these materials are combined and hybridized. Hybridization involves heating the combined standards to about 90 ° C. and then allowing the reaction to reach ambient temperature for about 45-60.
Provided by slow cooling over minutes. During hybridization, the duplexes in the sample are denatured, that is, separated to form single strands. Upon cooling, these chains recombine. If a mutant strand having at least one base pair difference in sequence from the wild type is present in the sample, the single strands will recombine, producing a mixture of homoduplexes and heteroduplexes. In this way, a standard mixture of homoduplexes and heteroduplexes is produced as shown diagrammatically in FIG. The standard mixture contains the same homoduplexes and heteroduplexes present in the sample containing the putative mutation, but not in the same ratio. This standard mixture contains M under normal conditions because the heteroduplex and homoduplex have the same base pair length.
It cannot be separated by IPC. However, MIPC at temperatures high enough to selectively and partially denature the heteroduplex at sites of base pair mismatches.
(DMIPC), partially denatured heteroduplexes separate from homoduplexes with the same base pair length. Therefore, MIP the hybridized standard mixture.
Apply to C column and perform separation under DMIPC conditions. The chromatogram so produced shows the separation of homoduplexes and heteroduplexes as shown in FIG. The retention times of the separated homoduplex and heteroduplex standards can then be used to predict the retention times of putative mutations that have concentrations that are too low to be detected by the detector. Alternatively, then, the retention times of the separated homoduplex and heteroduplex standards should be used to predict the retention time of putative mutations in samples where the mutation signal is masked by the wild-type signal. You can

【0114】 標準の保持時間を決定すると、サンプルの総量を増やすためにPCRを用いて
推定の突然変異を含有するサンプルを増幅する。配列は既知であるので、複製の
忠実度を最大にしそして反応アーチファクト及び副産物の生成を最低限に抑える
ようにプライマーを設計することができる。DMIPCによる突然変異検出のた
めのプライマー設計及びPCR最適化の方法は、1998年8月4日に出願され
た同時係属中の米国特許出願第09/129,105号に説明されている。しか
しながら、サンプル中の野生型及び突然変異体DNA鎖は、ほぼ同一の塩基配列
を有する。突然変異は、野生型と比較して1塩基対のみの違いを含有し得る。そ
れ故、野生型の存在下で突然変異体鎖に選択的にアニーリングしそして優先的に
増幅するようにプライマーを設計することはできない。従って、PCRを用いて
そのようなサンプルを増幅する場合、増幅産物における野生型に対する突然変異
体の比率は最初のサンプルにおけるものと同じである。
Once the standard retention time is determined, PCR is used to amplify the sample containing the putative mutation in order to increase the total amount of sample. Since the sequences are known, the primers can be designed to maximize replication fidelity and minimize reaction artifacts and the formation of byproducts. Methods for primer design and PCR optimization for mutation detection by DMIPC are described in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 129,105, filed Aug. 4, 1998. However, the wild type and mutant DNA strands in the sample have almost identical base sequences. Mutations may contain only one base pair difference compared to wild type. Therefore, primers cannot be designed to selectively anneal and preferentially amplify mutant strands in the presence of wild type. Thus, when PCR is used to amplify such a sample, the ratio of mutant to wild type in the amplified product is the same as in the first sample.

【0115】 MIPCを用いて増幅サンプルを分析すると、得られるクロマトグラムにおい
て単一の主要ピークが認められる。このピークは、突然変異体DNAが存在する
場合、合わせた野生型及び突然変異体DNAに相当する。突然変異体及び野生型
DNAは同じ塩基対長を有するので、いかなる分離も得られない。従って、増幅
サンプルをハイブリダイズさせ、そしてDMIPCにより部分的に変性する条件
下で分析する。しかしながら、推定の突然変異に対応するヘテロ二本鎖は、存在
しても、その濃度が検出器の検出限界未満であるかもしくは推定の突然変異に対
する野生型の比率が非常に大きいので野生型ホモ二本鎖ピークがヘテロ二本鎖ピ
ークを隠すいずれかのために検出器によって認められない。
Analysis of amplified samples using MIPC reveals a single major peak in the resulting chromatogram. This peak corresponds to the combined wild-type and mutant DNA when mutant DNA is present. Since the mutant and wild type DNA have the same base pair length, no isolation is obtained. Therefore, amplified samples are hybridized and analyzed under conditions that are partially denatured by DMIPC. However, the heteroduplex corresponding to the putative mutation, if present, either has a concentration below the detection limit of the detector, or the wild-type to putative mutation ratio is so high that the wild-type homoduplex is present. The double-stranded peak is not seen by the detector because it either hides the heteroduplex peak.

【0116】 いずれの場合でも、最初のサンプル中の突然変異体DNAに対応するヘテロ二
本鎖は、決定されるクロマトグラフィーピークとして認められる必要はない。ヘ
テロ二本鎖標準の保持時間を前もって同定すると、予想される保持時間で移動相
をカラムから「盲収集」する。
In any case, the heteroduplex corresponding to the mutant DNA in the original sample need not be seen as the chromatographic peak to be determined. Pre-identification of the retention time of the heteroduplex standard “blinds” the mobile phase from the column at the expected retention time.

【0117】 上記の「盲収集した」移動相は、好ましくは、例えば移動相の蒸発によって、
濃縮する。突然変異が最初のサンプルに存在した場合、今回、残留物にはヘテロ
二本鎖が濃縮されている。このヘテロ二本鎖濃縮残留物をPCRにより再増幅し
、そして生成物をハイブリダイズさせる。2回目のPCR増幅のハイブリダイズ
した生成物は、今回、ホモ二本鎖に対するヘテロ二本鎖の増加した量を含有する
。この方法の結果を示すクロマトグラムを図6に示す。蒸発は、標準的で且つ通
常のDNA溶液蒸発装置、例えば、SPEEDVACエバポレーター(モデルU
CS 100 Universal Speed Vacシステム,Savan
t Instruments,Inc,Hayward,CA)で行うことがで
きる。
The “blindly collected” mobile phase described above is preferably, for example, by evaporation of the mobile phase,
Concentrate. If the mutation was present in the first sample, the residue is now enriched for heteroduplexes. The heteroduplex enriched residue is reamplified by PCR and the products hybridized. The hybridized product of the second round of PCR amplification now contains increased amounts of heteroduplex relative to homoduplex. A chromatogram showing the result of this method is shown in FIG. Evaporation can be accomplished by standard and conventional DNA solution evaporators such as SPEEDVAC evaporator (Model U).
CS 100 Universal Speed Vac System, Savan
t Instruments, Inc, Hayward, CA).

【0118】 集めたフラグメントを通常のPCRもしくはクローニングにより増幅し、そし
て塩基配列決定及び制限消化によりさらに分析することができる。後の分析に利
用できる所望の画分の量を増やすために、必要に応じて、分離及び増幅のサイク
ルを繰り返すことができる。
The assembled fragments can be amplified by conventional PCR or cloning and further analyzed by sequencing and restriction digests. If desired, the cycle of separation and amplification can be repeated to increase the amount of the desired fraction available for later analysis.

【0119】 通常は検出されないままである突然変異の検出を可能するためにヘテロ二本鎖
に関してサンプルを濃縮するように本発明の方法を含んでなる工程を設計した。
本発明の方法の工程は、ヘテロ二本鎖の純度及び量を任意の所望のレベルまで上
げるために複数回繰り返すことができる。このようにして得られるホモ二本鎖と
比較したヘテロ二本鎖の増加した量は、「増大率」によって表すことができる。
「増大率」は、本明細書において、最初のハイブリダイズしたサンプルにおける
ホモ二本鎖に対するヘテロ二本鎖の比率と比較したホモ二本鎖に対するヘテロ二
本鎖の比率における増加と定義し、ここで、増加は、本発明の方法の実施に起因
する。「増大率」は、実施する反復の数に依存し、そして10から1,000以
上に及ぶことができる。
A process comprising the method of the invention was designed to enrich the sample for heteroduplexes to allow the detection of mutations that normally go undetected.
The steps of the method of the invention can be repeated multiple times to increase the purity and amount of heteroduplex to any desired level. The increased amount of heteroduplex compared to the homoduplex thus obtained can be represented by the "rate of increase".
"Rate of increase" is defined herein as the increase in the ratio of heteroduplex to homoduplex compared to the ratio of heteroduplex to homoduplex in the first hybridized sample, where Where the increase is due to the implementation of the method of the invention. The "rate of increase" depends on the number of iterations performed and can range from 10 to over 1,000.

【0120】 最後の反復後に、PCR産物をハイブリダイズさせ、そしてDMIPCにより
分析する。最初のサンプルが突然変異を含有する場合、ヘテロ二本鎖の濃度もし
くは野生型に対するその濃度は、今回、検出するために十分である。従って、D
MIPCクロマトグラムは、標準へテロ二本鎖の保持時間を有するピークを示す
。この場合、突然変異が最初のサンプルに存在したと明白に結論を下すことがで
きる。
After the last iteration, PCR products are hybridized and analyzed by DMIPC. If the initial sample contains a mutation, the concentration of the heteroduplex or its concentration relative to wild type is now sufficient for detection. Therefore, D
The MIPC chromatogram shows peaks with retention times for standard heteroduplexes. In this case, it can be clearly concluded that the mutation was present in the first sample.

【0121】 突然変異の同一性のさらなる確認として、標準ヘテロ二本鎖のアリコートをヘ
テロ二本鎖濃縮サンプルのアリコートと混合することができる。この混合物のD
MIPCクロマトグラムは、ヘテロ二本鎖濃縮サンプルピークのみの面積と比較
してヘテロ二本鎖ピークの面積における増加を示す。
As a further confirmation of the identity of the mutation, an aliquot of the standard heteroduplex can be mixed with an aliquot of the heteroduplex enriched sample. D of this mixture
The MIPC chromatogram shows an increase in the area of the heteroduplex peak compared to the area of the heteroduplex enriched sample peak alone.

【0122】 さらに、上記の精製及び濃縮方法は、その塩基対配列の決定のために十分なヘ
テロ二本鎖を提供する。塩基配列決定は、突然変異の同一性のさらなる確認を与
える。
Furthermore, the purification and enrichment methods described above provide sufficient heteroduplexes for their base pair sequencing. Sequencing gives further confirmation of the identity of the mutation.

【0123】 上記のような本発明の方法による複数の反復を行った後にヘテロ二本鎖ピーク
がDMIPCクロマトグラムにおいて認められない場合、最初のサンプルが突然
変異を含有しなかったと差し支えなく結論を下すことができる。
If no heteroduplex peak is observed in the DMIPC chromatogram after performing multiple iterations according to the method of the invention as described above, it is safe to conclude that the first sample did not contain a mutation. be able to.

【0124】 ヘテロ二本鎖からホモ二本鎖を分離することができる変性勾配ゲル電気泳動技
術は、DMIPCの代用品として用いることはできない。サンプルをゲルから困
難を伴って回収することはできるが、ゲルにおけるDNAフラグメントの移動度
は一定ではないので盲収集が可能ではない。従って、その位置を信頼性が高く予
測することはできない。さらに、ゲルにおけるDNAフラグメントバンドの形状
は不ぞろいであることが多く、サンプル回収をさらに難しくし、そして検出を不
確かにする。さらなる問題は、ゲルは展開するのに多くの時間がかかることであ
り、日常的な使用にはそれを非実用的にする。
Denaturing gradient gel electrophoresis technology capable of separating homoduplexes from heteroduplexes cannot be used as a substitute for DMIPC. Although it is possible to recover the sample from the gel with difficulty, blind mobility is not possible because the mobility of DNA fragments in the gel is not constant. Therefore, the position cannot be predicted with high reliability. Moreover, the shape of DNA fragment bands in gels is often irregular, making sample collection more difficult and detection uncertain. A further problem is that the gel takes a lot of time to develop, making it impractical for routine use.

【0125】 一方、DMIPC分離から決定される保持時間の高度に予測可能な性質は、盲
収集が必要とされる場合にこの方法を突然変異検出に比類なく好適にする。本願
に記述するような突然変異検出の目的のためのDMIPCの使用は、以前に報告
されていない。
On the other hand, the highly predictable nature of retention times determined from DMIPC separations makes this method uniquely suitable for mutation detection when blind collection is required. The use of DMIPC for the purpose of mutation detection as described herein has not been previously reported.

【0126】 本発明の他の特徴は、本発明の例示のために示しそしてそれを限定するもので
はない代表的態様の以下の記述の間に明らかになる。
Other features of the invention will become apparent during the following description of representative embodiments which are given by way of illustration of the invention and not limitation thereof.

【0127】 図7は、本発明のスピンバイアル分離装置の断面図である。この系は、分離媒
質に液体を迅速に通過させるために標準的な実験室遠心分離機を用いる。系は、
セパレーターチューブもしくはシリンダー144を挿入する標準的な円筒形の遠
心分離機バイアルもしくは溶離剤容器142を用いる。セパレーターシリンダー
は、円筒形のボディ146、最上部末端148での開口及び底末端150を有す
ることができ、そしてバイアル142内に適合するように大きさを合わせる。上
部末端148は、円筒形のバイアル142の上部縁154上に載っているように
大きさを合わせる外側に突き出る上部フランジ152を有する。下部末端150
は、分離ユニット158を支えるように大きさを合わせる内側に突き出る下部フ
ランジ156を有する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the spin vial separation device of the present invention. This system uses a standard laboratory centrifuge to rapidly pass liquid through the separation medium. The system is
A standard cylindrical centrifuge vial or eluent container 142 is used that inserts a separator tube or cylinder 144. The separator cylinder can have a cylindrical body 146, an opening at the top end 148 and a bottom end 150, and is sized to fit within the vial 142. The upper end 148 has an outwardly projecting upper flange 152 that is sized to rest on the upper edge 154 of the cylindrical vial 142. Lower end 150
Has an inwardly projecting lower flange 156 that is sized to support the separation unit 158.

【0128】 分離ユニットは、フランジ156上に載っている多孔質支持ディスク160、
分離媒質164が内部に配置される任意の外側シリンダー162を含んでなる。
分離ユニットはまた、分離媒質の破壊を防ぐための任意の上部多孔質ディスク1
66及び任意のリング168を含んでなることもできる。任意のリング168は
、好ましくは、わずかに弾性のあるもしくは曲がりやすい組成及びシリンダー1
46の内壁との摩擦連動を確立するように大きさを合わせる外径を有する。リン
グ168は、ディスク166に押しつけられると、カラムの使用中にディスクを
その場で保持する。
The separation unit comprises a porous support disk 160 mounted on a flange 156,
A separation medium 164 comprises an optional outer cylinder 162 within which is disposed.
The separation unit also includes an optional upper porous disc 1 to prevent destruction of the separation medium.
It may also include 66 and an optional ring 168. The optional ring 168 is preferably of slightly elastic or pliable composition and cylinder 1
It has an outer diameter that is sized to establish a friction interlock with the inner wall of 46. The ring 168, when pressed against the disc 166, holds the disc in place during use of the column.

【0129】 分離媒質は、本発明の独特な特徴である。媒質の表面は非極性表面でなければ
ならず、そして多価金属イオンのような金属汚染物のいかなる痕跡も含んではな
らない。媒質はビーズ;モノリス;一団の毛管もしくは上部分離室170に開い
た一組の末端及び下部分離室172に開いたもう一組の末端を有する平行毛管通
路を有する物体の形態であることができる。媒質表面は多孔質もしくは非孔質で
あることができる。しかしながら、迅速で且つ正確な分離をもたらすためには、
非孔質媒質表面が好ましい。多孔質媒質の例は、1998年5月18日に出願さ
れた同時係属中の共通に譲渡された米国特許出願第09/081,039号に記
述されている。好ましい非孔質媒質の例は、1998年10月30日に出願され
た同時係属中の共通に譲渡された米国特許出願第09/183,123号及び1
998年10月30日に出願された第09/183,450号に記述されている
Separation media is a unique feature of the invention. The surface of the medium must be a non-polar surface and should not contain any traces of metallic contaminants such as polyvalent metal ions. The medium can be in the form of a bead; a monolith; a group of capillaries or a body having parallel capillary passages with one set of ends open to the upper separation chamber 170 and another set of ends open to the lower separation chamber 172. The medium surface can be porous or non-porous. However, in order to provide a quick and accurate separation,
A non-porous medium surface is preferred. Examples of porous media are described in co-pending commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 081,039, filed May 18, 1998. Examples of preferred non-porous media are co-pending commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 183,123 and 1 filed October 30, 1998.
No. 09 / 183,450, filed October 30, 998.

【0130】 これらの分離媒質は、ビーズもしくは上記の他の構造であることができる。好
ましい分離媒質は、米国特許出願第09/183,123号に記述されている有
機ポリマーのような非極性材料で製造されるビーズ、または極性基を末端ブロッ
クするかもしくは被覆するように処理されている無機ポリマービーズである。最
適なビーズは、米国特許出願第09/183,123号に記述されている任意の
アルキル置換を有することができるスチレン−ジビニルベンゼンポリマービーズ
のような有機ポリマービーズである。
These separation media can be beads or other structures as described above. Preferred separation media are beads made of non-polar materials such as the organic polymers described in US patent application Ser. No. 09 / 183,123, or treated to endblock or coat polar groups. Inorganic polymer beads. The beads of choice are organic polymer beads, such as styrene-divinylbenzene polymer beads, which can have any alkyl substitution described in US patent application Ser. No. 09 / 183,123.

【0131】 ビーズは、好ましくは、スチレン、置換されたスチレン、アルファ−置換され
たスチレン及びジビニルベンゼンのようなモノ−及びジ−ビニル置換された芳香
族化合物;アクリレート及びメタクリレート;ポリプロピレン及びポリエチレン
のようなポリオレフィン;ポリエステル;ポリウレタン;ポリアミド;ポリカー
ボネート;並びにTEFLONの商標で一般に知られているフルオロ置換された
エチレンを包む置換されたポリマーを包含するポリマーで製造される。基本ポリ
マーはまたポリマーの混合物であることもでき、その非限定的な例には、ポリ(
スチレン−ジビニルベンゼン)及びポリ(エチルビニルベンゼン−ジビニルベン
ゼン)が包含される。ポリマーは置換されていないか、もしくは1〜1,000
,000個の炭素を有するアルキル基のような炭化水素で置換されることができ
る。好ましい態様として、炭化水素は1〜24個の炭素を有するアルキル基であ
る。さらに好ましい態様として、アルキル基は1〜8個の炭素を有する。
The beads are preferably mono- and di-vinyl substituted aromatic compounds such as styrene, substituted styrenes, alpha-substituted styrenes and divinylbenzenes; acrylates and methacrylates; polypropylene and polyethylenes. Polyolefins; Polyesters; Polyurethanes; Polyamides; Polycarbonates; as well as polymers including substituted polymers that include fluoro-substituted ethylene commonly known under the trademark TEFLON. The base polymer can also be a mixture of polymers, non-limiting examples of which include poly (
Styrene-divinylbenzene) and poly (ethylvinylbenzene-divinylbenzene). The polymer is unsubstituted or 1 to 1,000
It can be replaced by a hydrocarbon such as an alkyl group having 1,000 carbons. In a preferred embodiment, the hydrocarbon is an alkyl group having 1 to 24 carbons. In a more preferred embodiment, the alkyl group has 1-8 carbons.

【0132】 分離媒質表面は、最も有効な分離を得るために多価金属陽イオンを含んではな
らない。
The separation medium surface should be free of polyvalent metal cations for the most efficient separation.

【0133】 図7の装置を用いる物質の分離を以下に提示する実施例において示す。一般に
、それらは以下の順序の工程によって行われる。
Separation of materials using the apparatus of FIG. 7 is shown in the examples presented below. Generally, they are carried out by the following sequence of steps.

【0134】 1.分離する一本鎖オリゴヌクレオチド、一本鎖DNAフラグメント、一本鎖
DNAフラグメント、RNA、プラスミドなどの混合物を対イオン及び低濃度の
駆動溶媒を含有する水溶液に希釈する。
1. A mixture of single-stranded oligonucleotides, single-stranded DNA fragments, single-stranded DNA fragments, RNA, plasmids, etc. to be separated is diluted in an aqueous solution containing a counterion and a low concentration of a driving solvent.

【0135】 2.希釈した混合物を室170に置き、そして液体を有する分離装置を標準的
な実験室遠心分離機中に置き、そして遊離の液体の全てが室172に移るまで回
転させる。内部シリンダー144をバイアルから取り出し、そして室172の中
身を捨てる。この工程において、分離する物質は分離媒質に結合する。
2. The diluted mixture is placed in chamber 170, and the separator with liquid is placed in a standard laboratory centrifuge and spun until all of the free liquid has transferred to chamber 172. Remove the inner cylinder 144 from the vial and discard the contents of chamber 172. In this step, the substance to be separated is bound to the separation medium.

【0136】 3.対イオン及び第二のさらに高濃度の駆動溶媒を含有する第二の水溶液を調
製し、そして室170に置く。駆動溶媒濃度は、全ての所望しない小さいサイズ
の物質を分離媒質から取り除く量であるように計算する。駆動溶媒の正確な濃度
は標準表もしくは曲線から決定するか、または二本鎖DNA(dsDNA)ラダ
ーもしくは標準化した酵素消化産物を用いて行う媒質の検量において決定される
値を用いてそれを計算することができる。
3. A second aqueous solution containing counterions and a second, more concentrated drive solvent is prepared and placed in chamber 170. The driving solvent concentration is calculated to be the amount that removes all undesired small size material from the separation medium. The exact concentration of the driving solvent is determined from a standard table or curve, or it is calculated using values determined in a calibration of the medium performed with a double-stranded DNA (dsDNA) ladder or standardized enzymatic digestion products. be able to.

【0137】 4.遊離の第二の溶液の全てが室172に移るまで分離装置を遠心分離機にお
いて回転させる。内部シリンダー144をバイアルから取り出し、そして室17
2の中身を取り除く。この工程は、分離媒質から汚染物及び小さいサイズのフラ
グメントを取り除く。
4. The separator is spun in a centrifuge until all of the free second solution has been transferred to chamber 172. Remove inner cylinder 144 from vial and remove chamber 17
Remove the contents of 2. This step removes contaminants and small size fragments from the separation medium.

【0138】 5.対イオン及び第三のさらに高濃度の駆動溶媒を含有する第三の水溶液を調
製し、そして室170に置く。駆動溶媒濃度の第三のさらに高い濃度は、所望の
大きいサイズの物質を分離媒質から取り除く量であるように計算する。駆動溶媒
の正確な濃度は、標準表もしくは曲線から決定するか、または二本鎖DNA(d
sDNA)ラダーもしくは標準化した酵素消化産物を用いて行う媒質の検量にお
いて決定される値を用いてそれを計算することができる。
5. A third aqueous solution containing counterions and a third, more concentrated driving solvent is prepared and placed in chamber 170. The third, higher concentration of drive solvent concentration is calculated to be the amount that removes the desired large size material from the separation medium. The exact concentration of driving solvent can be determined from standard tables or curves, or double-stranded DNA (d
It can be calculated using the values determined in the calibration of the medium carried out with sDNA) ladders or standardized enzymatic digestion products.

【0139】 6.遊離の第三の溶液の全てが室172に移るまで分離装置を遠心分離機にお
いて回転させる。内部シリンダー144をバイアルから取り出し、そして所望の
大きいサイズの画分もしくは複数の画分を含有する室172の中身をさらなる処
理のために取り出す。この工程は、分離媒質から所望の物質を取り除く。
6. The separator is spun in a centrifuge until all of the free third solution has been transferred to chamber 172. Inner cylinder 144 is removed from the vial and the contents of chamber 172 containing the desired large size fraction or fractions are removed for further processing. This step removes the desired material from the separation medium.

【0140】 明らかに、バイアル142は、生成物画分もしくは複数の画分の汚染を防ぐた
めに工程間で取り替えるかもしくは工程間で洗浄することができる。
Clearly, the vial 142 can be replaced or washed between steps to prevent contamination of the product fraction or fractions.

【0141】 第三の溶液における駆動溶媒の濃度は、単一のフラグメントサイズもしくは一
続きのフラグメントサイズを取り除くように選択することができる。
The concentration of the driving solvent in the third solution can be selected to remove a single fragment size or a series of fragment sizes.

【0142】 工程(5)及び(6)は、一連の連続して増加するフラグメントサイズを取り
出すために連続したさらに大きい濃度の溶媒で繰り返すことができる。
Steps (5) and (6) can be repeated with successive higher concentrations of solvent to remove a series of successively increasing fragment sizes.

【0143】 上記に示しそして本願の実施例及び図面において例示するのとほぼ同じように
して一連の精製画分を取り出すために他のバリエーションを適応できることが当
業者に容易に明らかである。
It will be readily apparent to those skilled in the art that other variations can be adapted to remove a series of purified fractions in much the same way as shown above and illustrated in the examples and figures of the present application.

【0144】 適当な有機剥離溶媒の例には、アルコール、ニトリル、ジメチルホルムアミド
、テトラヒドロフラン、エステル、エーテル及びその1種以上の混合物、例えば
、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、テトラヒド
ロフラン、酢酸エチル、アセトニトリルが包含される。最も好ましい有機溶媒は
アセトニトリルである。対イオン因子は、好ましくは、低級アルキル第一級アミ
ン、低級アルキル第二級アミン、低級アルキル第三級アミン、低級トリアルキル
アンモニウム塩、第四級アンモニウム塩及びその1種以上の混合物よりなる群か
ら選択される。対イオン因子の非限定的な例にはオクチルアンモニウムアセテー
ト、オクタジメチルアンモニウムアセテート、デシルアンモニウムアセテート、
オクタデシルアンモニウムアセテート、ピリジニウムアンモニウムアセテート、
シクロヘキシルアンモニウムアセテート、ジエチルアンモニウムアセテート、プ
ロピルエチルアンモニウムアセテート、プロピルジエチルアンモニウムアセテー
ト、ブチルエチルアンモニウムアセテート、メチルヘキシルアンモニウムアセテ
ート、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラプロピルアンモニウムアセ
テート、テトラブチルアンモニウムアセテート、ジメチルジエチルアンモニウム
アセテート、トリエチルアンモニウムアセテート、トリプロピルアンモニウムア
セテート、トリブチルアンモニウムアセテート、テトラエチルアンモニウムアセ
テート、テトラプロピルアンモニウムアセテート、テトラブチルアンモニウムア
セテート及び上記の任意の1種以上の混合物が包含される。
Examples of suitable organic stripping solvents are alcohols, nitrites, dimethylformamide, tetrahydrofuran, esters, ethers and mixtures of one or more thereof, such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, tetrahydrofuran, acetic acid. Ethyl, acetonitrile are included. The most preferred organic solvent is acetonitrile. The counterion factor is preferably the group consisting of lower alkyl primary amines, lower alkyl secondary amines, lower alkyl tertiary amines, lower trialkylammonium salts, quaternary ammonium salts and mixtures of one or more thereof. Selected from. Non-limiting examples of counterion factors include octyl ammonium acetate, octadimethyl ammonium acetate, decyl ammonium acetate,
Octadecyl ammonium acetate, pyridinium ammonium acetate,
Cyclohexyl ammonium acetate, diethyl ammonium acetate, propyl ethyl ammonium acetate, propyl diethyl ammonium acetate, butyl ethyl ammonium acetate, methylhexyl ammonium acetate, tetramethyl ammonium acetate, tetrapropyl ammonium acetate, tetrabutyl ammonium acetate, dimethyl diethyl ammonium acetate, triethyl ammonium Acetate, tripropylammonium acetate, tributylammonium acetate, tetraethylammonium acetate, tetrapropylammonium acetate, tetrabutylammonium acetate and mixtures of any one or more of the above.

【0145】 適当な対イオン因子の例は陰イオン、例えば、アセテート、カーボネート、バ
イカーボネート、ホスフェート、スルフェート、ニトレート、プロピオネート、
ホルメート、クロリド、ペルクロレートもしくはブロミドを含む。最も好ましい
対イオン因子は、トリエチルアンモニウムアセテートもしくはトリエチルアンモ
ニウムヘキサフルオロイソプロピルアルコールである。
Examples of suitable counterion agents are anions such as acetates, carbonates, bicarbonates, phosphates, sulphates, nitrates, propionates,
Contains formate, chloride, perchlorate or bromide. The most preferred counterion agent is triethylammonium acetate or triethylammonium hexafluoroisopropyl alcohol.

【0146】 図8は本発明の真空トレー分離装置の断面図であり、そして図9は図8の分離
トレーの上面図である。分離トレー200は管状の分離溝202の横列及び縦列
を有する単一プレートであり、好ましくは間隔を示すために横列及び縦列間に一
定の繰り返される間隔を有する。トレー200及び分離溝の寸法は、96穴マイ
クロタイタープレートのような標準的なマルチウェルプレートの寸法に対応しそ
して合わせることができる。
FIG. 8 is a sectional view of the vacuum tray separating apparatus of the present invention, and FIG. 9 is a top view of the separating tray of FIG. Separation tray 200 is a single plate having rows and columns of tubular separation grooves 202, preferably with a constant repeating spacing between rows and columns to indicate spacing. The dimensions of the tray 200 and separation groove can correspond to and match the dimensions of a standard multi-well plate such as a 96-well microtiter plate.

【0147】 多溝プレート200は、真空アセンブリ207の上部プレート206の内腔に
作られる支持フランジ及び真空シール204上に支えられる。真空アセンブリ2
07は、ハウジング210により特定される真空腔208をさらに含んでなる。
上部プレート206は、ピン212を配置することによりハウジング210上に
置かれ、そして上部プレート206及びハウジング210は、シール204との
密封連動を有する。ハウジング210は、真空室208並びに真空導管216及
び真空弁218に通じている排出出口溝214を有する。真空導管216及び真
空弁218は、真空源(示さない)に通じている。
The multi-groove plate 200 is supported on a support flange and vacuum seal 204 created in the lumen of the top plate 206 of the vacuum assembly 207. Vacuum assembly 2
07 further comprises a vacuum cavity 208 identified by housing 210.
The top plate 206 is placed on the housing 210 by locating the pins 212, and the top plate 206 and the housing 210 have a sealing engagement with the seal 204. The housing 210 has a vacuum chamber 208 and an exhaust outlet groove 214 leading to a vacuum conduit 216 and a vacuum valve 218. The vacuum conduit 216 and vacuum valve 218 lead to a vacuum source (not shown).

【0148】 マルチウェル収集プレート220は、真空室208において支えられる。マル
チウェル収集プレート220は分離溝222の横列及び縦列を有する単一プレー
トであり、好ましくは間隔を示すために横列及び縦列間に一定の繰り返される間
隔を有する。トレー220及び収集溝の寸法は、96穴マイクロタイタープレー
トのような標準的なマルチウェルプレートの寸法に対応しそして合わせることが
できる。収集プレート220は、各ウェル222が対応する分離溝202から落
下する液体を集めることができるように収集ウェル222の各々を分離プレート
200の対応する分離溝202と一直線に合わせる位置で保たれる。
The multi-well collection plate 220 is supported in the vacuum chamber 208. The multi-well collection plate 220 is a single plate having rows and columns of separation grooves 222, preferably with a constant repeating spacing between rows and columns to indicate spacing. The dimensions of the tray 220 and collection groove correspond and can be matched to those of standard multi-well plates such as 96-well microtiter plates. The collection plates 220 are kept in alignment with each of the collection wells 222 in alignment with the corresponding separation groove 202 of the separation plate 200 so that each well 222 can collect liquid that falls from the corresponding separation groove 202.

【0149】 図10は、線A−Aに沿って得た図9の分離トレーの断面図である。分離溝2
02は各々、均一に間隔をおいた上部腔224、分離媒質226及び液体出口2
28を有する。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the separation tray of FIG. 9 taken along line AA. Separation groove 2
02 are respectively uniformly spaced upper cavity 224, separation medium 226 and liquid outlet 2.
28.

【0150】 図11は、図10の分離トレーの分離成分の拡大図である。分離腔224の底
は多孔質ディスク230を支え、それは今度は分離媒質232を支える。任意の
閉じ込めディスク234は分離媒質232上に載っており、そして閉じ込めディ
スク234は摩擦リング236もしくは同等の装置により場合によりその場で保
つことができる。
FIG. 11 is an enlarged view of the separated components of the separation tray of FIG. The bottom of the separation cavity 224 carries the porous disk 230, which in turn carries the separation medium 232. An optional containment disc 234 rests on the separation medium 232, and the containment disc 234 can optionally be held in place by a friction ring 236 or equivalent device.

【0151】 分離媒質232は、図3における媒質122に関する上記のものと同じ非極性
媒質であることができる。
Separation medium 232 can be the same non-polar medium as described above for medium 122 in FIG.

【0152】 図7の分離バイアル成分142及び146並びに図8−11におけるプレート
200及び220は、ポリスチレン、ポリプロピレンもしくはポリカーボネート
のような分離工程を妨げない材料で製造される。上部プレート206及びハウジ
ング210は、硬質有機ポリマー、アルミニウム、ステンレス鋼などのような必
要な強度を有する任意の材料で製造することができる。真空室壁は、好ましくは
、テフロン(登録商標)フィルムで被覆する。真空導管及び弁もまた、テフロン
被覆したアルミニウムなどで製造することができる。
Separation vial components 142 and 146 of FIG. 7 and plates 200 and 220 of FIGS. 8-11 are made of materials that do not interfere with the separation process, such as polystyrene, polypropylene or polycarbonate. The top plate 206 and housing 210 can be made of any material that has the required strength, such as hard organic polymers, aluminum, stainless steel, and the like. The vacuum chamber walls are preferably covered with Teflon film. Vacuum conduits and valves can also be made of Teflon coated aluminum or the like.

【0153】 図8−11の装置を用いる物質の分離は、以下の順序の工程によって行われる
Separation of materials using the apparatus of Figures 8-11 is performed by the following sequence of steps.

【0154】 1)分離する混合物から分離する成分を含有する一本鎖オリゴヌクレオチド、
一本鎖DNAフラグメント、一本鎖DNAフラグメント、RNA、プラスミドな
どの混合物を対イオン及び低濃度の駆動溶媒を含有する水溶液に希釈する。
1) a single-stranded oligonucleotide containing components that separate from the mixture that separates,
A mixture of single-stranded DNA fragments, single-stranded DNA fragments, RNA, plasmids, etc. is diluted in an aqueous solution containing counterions and a low concentration of driving solvent.

【0155】 2)希釈した混合物を完全に組み立てた真空装置の室202の一つに置く。他
の室202には同じ方法により分離する他の混合物を入れる。
2) Place the diluted mixture in one of the fully assembled vacuum chambers 202. The other chamber 202 contains another mixture which is separated by the same method.

【0156】 3)各室に入っている混合物からの液体の全てが室222に集まるまで真空弁
218を開くことにより真空室208に真空をかける。真空装置を分解し、そし
て室222の中身を捨てる。この工程において、分離する物質は各室202中の
分離媒質232に結合する。
3) Apply vacuum to vacuum chamber 208 by opening vacuum valve 218 until all of the liquid from the mixture contained in each chamber has collected in chamber 222. The vacuum device is disassembled and the contents of chamber 222 are discarded. In this step, the material to be separated binds to the separation medium 232 in each chamber 202.

【0157】 4)真空装置及びプレートを再び組み立て、そして対イオン及び第二のさらに
高濃度の駆動溶液を含有する第二の水溶液を調製し、そして室202に置く。駆
動溶媒濃度は、全ての低分子量物質を分離媒質から取り除く量であるように計算
する。駆動溶媒の正確な濃度は、標準表もしくは曲線から決定するか、または二
本鎖DNA(dsDNA)ラダーもしくは標準化した酵素消化産物を用いて行う
媒質の検量において決定される値を用いてそれを計算することができる。
4) Reassemble the vacuum apparatus and plate and prepare a second aqueous solution containing counterions and a second, more concentrated drive solution and place in chamber 202. The driving solvent concentration is calculated to be the amount that removes all low molecular weight material from the separation medium. The exact concentration of the driving solvent is determined from a standard table or curve or calculated using values determined in a calibration of the medium performed with a double stranded DNA (dsDNA) ladder or standardized enzymatic digestion products. can do.

【0158】 5)各室に入っている混合物からの液体の全てが室222に集まるまで真空弁
218を開くことにより真空室208に真空をかける。真空装置を分解し、そし
て室222の中身を取り除く。この工程において、低分子量及び小さいサイズの
物質がカラムから取り除かれそして集められ、そして大きい塩基対長の物質は分
離媒質232上にとどまる。
5) Apply vacuum to vacuum chamber 208 by opening vacuum valve 218 until all of the liquid from the mixture contained in each chamber has collected in chamber 222. The vacuum system is disassembled and the contents of chamber 222 are removed. In this step, low molecular weight and small size material is removed from the column and collected, and large base pair length material remains on the separation medium 232.

【0159】 6)真空装置及びプレートを再び組み立て、そして対イオン及び第二のさらに
高い濃度の駆動溶媒を含有する第三の水溶液を調製し、そして室202に置く。
駆動溶媒濃度は、所望の大きいサイズの物質もしくは複数の物質を分離媒質から
取り除く量であるように計算する。駆動溶媒の正確な濃度は、標準表もしくは曲
線から決定するか、または二本鎖DNA(dsDNA)ラダーもしくは標準化し
た酵素消化産物を用いて行う媒質の検量において決定される値を用いてそれを計
算することができる。
6) Reassemble the vacuum apparatus and plate and prepare a third aqueous solution containing counterions and a second, higher concentration of driving solvent and place in chamber 202.
The driving solvent concentration is calculated to be the amount that removes the desired large size substance or substances from the separation medium. The exact concentration of the driving solvent is determined from a standard table or curve or calculated using values determined in a calibration of the medium performed with a double stranded DNA (dsDNA) ladder or standardized enzymatic digestion products. can do.

【0160】 7)各室に入っている混合物からの液体が室222に集まるまで真空弁218
を開くことにより真空室208に真空をかける。真空装置を分解し、そして室2
22の中身を取り出す。大きいサイズの物質を室から取り出し、集める。
7) Vacuum valve 218 until liquid from the mixture contained in each chamber collects in chamber 222.
A vacuum is applied to the vacuum chamber 208 by opening. Disassemble the vacuum device and chamber 2
Take out the contents of 22. Remove large size material from chamber and collect.

【0161】 第三の溶液における駆動溶媒の濃度は、単一のフラグメントサイズもしくは一
続きのフラグメントサイズを取り除くように選択することができる。この方法は
、標的サイズ未満の全ての物質を取り除く第三の水溶液における駆動溶媒濃度を
選択しそしてその後に標的サイズの特定サイズの物質を取り除く駆動溶媒濃度を
繰り返して続けることにより精巧にすることができる。
The concentration of the driving solvent in the third solution can be selected to remove a single fragment size or a series of fragment sizes. This method can be elaborated by selecting a driving solvent concentration in a third aqueous solution that removes all substances below the target size and then repeatedly repeating the driving solvent concentration to remove substances of a specific size of the target size. it can.

【0162】 明らかに、プレート220は、生成物画分もしくは複数の画分の汚染を防ぐた
めに工程間で取り替えるかもしくは工程間で洗浄することができる。
Obviously, the plate 220 can be changed between steps or washed between steps to prevent contamination of the product fraction or fractions.

【0163】 これらの工程は、一連の連続して増加するフラグメントサイズを取り除くため
に連続するさらに大きい濃度の溶媒で繰り返すことができる。
These steps can be repeated with successive higher concentrations of solvent to remove a series of successively increasing fragment sizes.

【0164】 上記に示しそして本願の実施例及び図面において例示するのとほぼ同じように
して一連の精製画分を取り出すために他のバリエーションを適応できることは当
業者に容易に明らかである。
It will be readily apparent to those skilled in the art that other variations can be adapted to remove a series of purified fractions in much the same way as shown above and illustrated in the examples and figures of the present application.

【0165】 MIPCは、フラグメントが外来成分(すなわち、蛍光色素、ビオチンなど)
で標識されていても標識されていなくても、核酸精製の方法に比類なく適してい
る。サイズ、配列もしくは両方に基づいてフラグメントを単離するMIPC条件
を適応することにより、核酸に対して最高に可能な純度が得られる。このレベル
の性能は、化学的/溶離剤条件に対する厳重な制御、並びに適切なマトリックス
材料を用いることにより得られる。本発明の装置及び方法を用いて行う分離では
、ゲル電気泳動により得ることができるものよりクローニングのために適当なD
NAフラグメントを生成することができる、例えば、Hecker,Karl
H.et al,“Optimization of cloning eff
icacy by pre−cloning DNA fragment an
alysis”,Biotechniques,26(6):216−222(
1999年2月)。
In MIPC, fragments are foreign components (ie, fluorescent dyes, biotin, etc.).
It is unrivaledly suitable for the method of purifying nucleic acids, whether labeled with or without. Adapting MIPC conditions to isolate fragments based on size, sequence or both gives the highest possible purity for nucleic acids. This level of performance is obtained by tight control over chemical / eluent conditions, as well as by using appropriate matrix materials. Separations performed using the apparatus and methods of the present invention are more suitable for cloning than those obtainable by gel electrophoresis.
NA fragments can be generated, eg, Hecker, Karl
H. et al, "Optimization of cloning eff"
icacy by pre-cloning DNA fragment an
alysis ", Biotechniques, 26 (6): 216-222 (
(February 1999).

【0166】 MIPCは化学的方法であるので、核酸精製を任意の圧力で行うことができる
。これは、以下に提示する実施例3及び4並びに図22−27において示すよう
な周囲圧力でのPCR産物及び制限消化産物のサイズに基づく精製のために特に
有益である。それは、以下の実施例1及び図12−21において示すような塩基
配列決定の前の高圧でのPCR産物のサイズに基づく(Marino,et a
l,Electrophoresis,1998,19,108−118)及び
配列に基づく精製のために同様に有益である。それはまた、クローニングの前の
プラスミド制限消化産物のサイズに基づく精製にも適用することができる。全部
が本明細書に組み込まれる、4/23/99に出願された米国仮出願第60/1
30,700号を参照。
Since MIPC is a chemical method, nucleic acid purification can be performed at any pressure. This is particularly useful for size-based purification of PCR products and restriction digests at ambient pressure as shown in Examples 3 and 4 presented below and Figures 22-27. It is based on the size of the PCR product at high pressure before sequencing as shown in Example 1 and Figures 12-21 below (Marino, et a.
1, Electrophoresis, 1998, 19, 108-118) and for sequence-based purification as well. It can also be applied to size-based purification of plasmid restriction digests prior to cloning. US Provisional Application No. 60/1, filed 4/23/99, incorporated herein in its entirety
See No. 30,700.

【0167】 精製された核酸を得る一般法は、圧力条件に依存しない。高圧もしくは低圧で
操作しようとも、精製は以下の工程を特徴とする: 1.目的の核酸(1つもしくは複数)を適切なDNAクロマトグラフィー条件
下でDNAクロマトグラフィーマトリックス上に捕獲すること。
The general method for obtaining purified nucleic acids does not depend on pressure conditions. Whether operating at high or low pressure, purification features the following steps: Capturing the nucleic acid (s) of interest on a DNA chromatography matrix under appropriate DNA chromatography conditions.

【0168】 2.除去のために選択した成分を定量的に遊離させる化学及び/もしくは熱条
件に捕獲された核酸(1つもしくは複数)をさらすこと。
2. Exposing the captured nucleic acid (s) to chemical and / or thermal conditions that quantitatively liberate components selected for removal.

【0169】 3.後の使用のために目的の取り除かれた成分を集めること(任意)。[0169]   3. Collecting the removed components of interest for later use (optional).

【0170】 4.取り除かれた成分を検出すること(任意)。[0170]   4. Detecting removed components (optional).

【0171】 5.残留する核酸(1つもしくは複数)を定量的に遊離させる化学及び/もし
くは熱条件に残留する捕獲された核酸(1つもしくは複数)をさらすこと。
5. Exposing the remaining captured nucleic acid (s) to chemical and / or thermal conditions that quantitatively liberate the remaining nucleic acid (s).

【0172】 6.目的の遊離された核酸(1つもしくは複数)を集めること(任意)。[0172]   6. Collecting the liberated nucleic acid (s) of interest (optional).

【0173】 7.目的の遊離された核酸(1つもしくは複数)を検出すること(任意)。[0173]   7. Detecting the liberated nucleic acid (s) of interest (optional).

【0174】 下記のものは、核酸精製へのDNAクロマトグラフィーの適用の例である: PCR精製に用いる現在の技術が重大な問題を有することは既知である。現在
の技術のこの適用での単一の最大の問題の一つは、プライマー、プライマーダイ
マーもしくは他の非特異的増幅産物の不完全な除去である。これらの「バックグ
ラウンド」成分は、競合によって、多数の後の分子生物学作業(ほんの2つの例
を挙げるにすぎないが、塩基配列決定及びクローニングのような)を混乱させる
。一つの例として、これらの問題は、サイクルシークエンス法における色素標識
したターミネーターの工業標準法を用いる場合に塩基配列決定において特に悪化
する。色素標識したターミネーターを用いる場合、PCRで作製した鋳型の精製
は、例外的に高い鋳型回収及び鋳型純度を与えなければならない。これは、現在
のシリカに基づく技術でいつも起こるとは限らない潜在的に妨害する汚染物(増
幅プライマー及びプライマーダイマー、非特異的増幅産物、dNTPs、Taq
)の完全な除去がなければならないことを意味する。
The following are examples of the application of DNA chromatography to nucleic acid purification: It is known that the current technology used for PCR purification has serious problems. One of the single biggest problems with this application of current technology is the incomplete removal of primers, primer dimers or other non-specific amplification products. These "background" components confuse many subsequent molecular biology tasks (such as sequencing and cloning, to name but a few) by competition. As one example, these problems are particularly exacerbated in sequencing when using the industry standard method of dye-labeled terminators in cycle sequencing. When using dye-labeled terminators, purification of PCR-generated templates must give exceptionally high template recovery and template purity. This is due to potentially interfering contaminants (amplification primers and primer dimers, non-specific amplification products, dNTPs, Taq) that do not always occur with current silica-based technologies.
) Must be completely removed.

【0175】 それは所望しないフラグメントのクローニングにつながる可能性があるので、
他の後の問題はクローニングを行う場合にも起こる。これらのクローニングの問
題は、Hecker,Karl H.et al,上記に略述されており、その
全内容は引用することにより組み込まれる。
Since it can lead to the cloning of unwanted fragments,
Other later problems also occur when cloning. These cloning problems are described in Hecker, Karl H. et al. et al, outlined above, the entire contents of which are incorporated by reference.

【0176】 PCR除去技術の主要な生産者により利用される精製方法は、シリカゲルへの
核酸(ssDNA、dsDNA、RNA)の吸着に基づく。シリカゲルをいった
ん高塩溶液で処理すると、核酸は交換機構によりシリカゲルに吸着する。次に低
塩溶離剤を加えることにより核酸を脱着させる。これはきれいなDNAでは非常
にうまくいくが、他の成分では問題を有する。シリカゲル表面上で起こる化学プ
ロセスは厳重には制御されず、従って、粒子表面にわたって均一に起こるラジカ
ル変化に依存している。効率のよいプライマー、プライマーダイマー及び非特異
的増幅産物除去がないことは周知である。実施例5は、PCR副産物の除去を例
示する。さらに、シリカゲルの(典型的に)多孔質の表面は、除去を最も必要と
する汚染物を捕獲することができる。
The purification method utilized by the major producers of PCR removal technology is based on the adsorption of nucleic acids (ssDNA, dsDNA, RNA) on silica gel. Once silica gel is treated with a high salt solution, nucleic acids adsorb to the silica gel by an exchange mechanism. The nucleic acid is then desorbed by adding a low salt eluent. This works very well with clean DNA, but has problems with other components. The chemical processes that occur on silica gel surfaces are not tightly controlled and therefore rely on radical changes occurring uniformly across the particle surface. It is well known that there is no efficient primer, primer dimer and removal of non-specific amplification products. Example 5 illustrates the removal of PCR byproducts. In addition, the (typically) porous surface of silica gel is able to capture the contaminants most in need of removal.

【0177】 本発明のMIPCカラムマトリックスに現在使用する材料、並びにMIPCに
適当な他の材料(1例として、より大きいポリマー粒子サイズの非孔質逆相材料
)は、長鎖核酸に対する例外的に高い容量及び選択性を有することが既知である
。適当な対合イオンを用い、そして次にアセトニトリル濃度(もしくはアルコー
ルのような任意の他の適当な溶媒)以外は何も変えないことにより、様々な長さ
の短鎖及び長鎖核酸の定量的吸着/脱着を本質的に開始しそして止める。さらに
、マトリックスは非孔質のポリマー材料で製造されるので、浸入物(dNTPs
、プライマー、プライマーダイマー、非特異的な増幅産物)が捕獲されそして後
で問題になる機会はない。本質的に、我々が有するマトリックス材料(アルキル
化されていないかもしくはアルキル化されたいずれかの、非孔質のポリスチレン
−ジビニルベンゼン)は、最も要求が厳しい分子生物学用途の前のPCR産物の
精製に完全に適している。汚染物のない表面を生じるように製造もしくは精製さ
れている非孔質のポリマーもしくは修飾シリカ材料もまた適している。これらは
、ビーズ、モノリス、溝、毛管もしくは平面の形態であることができる。ポリマ
ー表面は、ポリスチレン、ジビニルベンゼン、ヒドロキシエチルメタクリレート
及び他の非イオン性ポリマーを包含するアルキル化されていない及びアルキル化
された材料により提供することができる。負の電荷を有するポリマーもまた、中
性表面、すなわちカルボン酸を生じるように荷電基がプロトンを付加されるなら
ば用いることができる。この例を実施例1により例示する。フラグメントのプー
ル(cDNAフラグメントプール、プラスミド/人工染色体/ゲノムDNAの制
限消化からのフラグメントプールなど)からサイズに基づくクローニングを行お
うとする場合、ベクターへのフラグメント連結の効率(従って、クローニング効
率)は、より小さいフラグメントに対して偏りがある。PCR産物の精製に適用
する同一原理の拡張として、キット上でフラグメントプールの分別を行うことが
できる。徐々に増加する濃度のアセトニトリルを加え、そして収集した画分を適
当な260/280検出器で分析することにより、フラグメントプールをゲル上
でスミアーさせて広げそして目的のサイズ範囲を安全かみそりの刃で薄く切り出
すことに有効に取って代わる非常に迅速な方法がもたらされる。この一般法は、
クローニングの前のフラグメントの高圧サイジング(sizing)について示
されており、そして直接低圧形態になる。
The materials currently used for the MIPC column matrix of the present invention, as well as other materials suitable for MIPC, such as larger polymer particle size non-porous reverse phase materials, are exceptional for long nucleic acids. It is known to have high capacity and selectivity. Quantitative analysis of short and long nucleic acids of various lengths by using the appropriate counterion ion and then changing nothing but the acetonitrile concentration (or any other suitable solvent such as alcohol). Adsorption / desorption essentially starts and stops. In addition, since the matrix is made of a non-porous polymeric material, infiltrant (dNTPs)
, Primers, primer dimers, non-specific amplification products) and there is no chance of later becoming a problem. In essence, our matrix material (either non-alkylated or alkylated, non-porous polystyrene-divinylbenzene) is one of the predominant PCR products for most demanding molecular biology applications. Perfectly suitable for purification. Also suitable are non-porous polymeric or modified silica materials that have been manufactured or purified to yield a contaminant-free surface. These can be in the form of beads, monoliths, grooves, capillaries or planes. The polymer surface can be provided by non-alkylated and alkylated materials including polystyrene, divinylbenzene, hydroxyethylmethacrylate and other nonionic polymers. Polymers with a negative charge can also be used if the charged groups are protonated to give a neutral surface, ie a carboxylic acid. This example is illustrated by Example 1. When attempting size-based cloning from a pool of fragments (cDNA fragment pool, fragment pool from restriction digests of plasmids / artificial chromosomes / genomic DNA, etc.), the efficiency of fragment ligation into the vector (and thus cloning efficiency) is Biased for smaller fragments. As an extension of the same principles applied to the purification of PCR products, fragment pool fractionation can be performed on the kit. The fragment pool was smeared and expanded on the gel by adding increasing concentrations of acetonitrile and analyzing the collected fractions with an appropriate 260/280 detector and a safe razor blade to reach the desired size range. It provides a very fast method that effectively replaces thin sectioning. This general method is
It has been shown for high pressure sizing of the fragment prior to cloning and is directly in the low pressure form.

【0178】 クローン(これは、特に20μgのプラスミドのミニプレップに該当する)
の多数のシリカに基づく及び陰イオン交換に基づく精製キットは、(LB培地に
対して)存在するプラスミドの高コピー数のために、TB(富栄養培地)からの
精製では難点を有することが既知である。我々は、DNAクロマトグラフィーマ
トリックスが、典型的なシリカゲルに基づく調製物(すなわち、QiaGenミ
ニプレップ)より高い容量を有することを認めている。さらに、我々の分離機構
は陰イオン交換と同種であるので、DNAクロマトグラフィーで得られる純度は
、競争相手の最高級の(そして著しくより高価な)「超高純度」陰イオン交換生
成物の純度に匹敵するかもしくはそれを超えると大いに思われ、従って、同時に
著しい費用節約に相当する。下記のものは、この方法のプロトコルである。
Clones (this particularly applies to minipreps of < 20 μg of plasmid)
Of many silica-based and anion exchange-based purification kits are known to have difficulties in purification from TB (rich medium) due to the high copy number of plasmids present (relative to LB medium). Is. We recognize that the DNA chromatography matrix has a higher capacity than typical silica gel based preparations (ie QiaGen minipreps). Moreover, because our separation mechanism is homologous to anion exchange, the purity obtained by DNA chromatography is comparable to that of the competition's finest (and significantly more expensive) "ultra pure" anion exchange products. It is highly likely that it will be equal to or more than, and thus represents a significant cost savings at the same time. The following is the protocol for this method.

【0179】 最初に、エシェリキア・コリ(E.Coli)からプラスミドDNAを遊離さ
せる(もしくはM13ファージからssDNA)。エシェリキア・コリのアルカ
リ溶解は、エシェリキア・コリからのプラスミドの単離の典型的な第一段階であ
る。これを行うために、細胞を遠心分離してそれらを上清/増殖培地(ルリア−
ベルタニ(別称LB)もしくは富栄養培地(別称TB)のいずれかの培地)から
分離する。いったんペレットにすると、細胞を再懸濁し(たいてい、グルコース
/EDTA/Tris、別称GETで)、そして次にNaOH/SDSで溶解す
る。これは、剪断された染色体DNAのさらに小さい断片を導入しないように、
穏やかに行われなければならない。得られる溶液は、かなり清澄で且つ粘性があ
るはずである。この溶液を適切なバッファー(たいてい、酢酸カリウム)で中和
し、このようにして細胞残渣、SDS、染色体DNA及びいくらかのタンパク質
を含有する白色の沈殿物を生成せしめる。プラスミドDNAは(様々な可溶性脂
質、様々なタンパク質、炭水化物、塩類、RNAと一緒に)溶液に留まる。溶解
産物溶液は、典型的には遠心分離によって清澄化する。プラスミドもしくはss
DNAを含有するこの清澄化した溶解産物を次にDNAクロマトグラフィーマト
リックスに導入する。
First, plasmid DNA is released from E. Coli (or ssDNA from M13 phage). Alkaline lysis of Escherichia coli is a typical first step in the isolation of plasmids from Escherichia coli. To do this, the cells are centrifuged and they are supernatant / growth medium (Luria-
Separate from either Bertani (also known as LB) or rich medium (also known as TB). Once pelleted, cells are resuspended (usually with glucose / EDTA / Tris, aka GET) and then lysed with NaOH / SDS. This avoids the introduction of smaller fragments of sheared chromosomal DNA,
Must be done gently. The resulting solution should be fairly clear and viscous. The solution is neutralized with a suitable buffer (usually potassium acetate), thus producing a white precipitate containing cell debris, SDS, chromosomal DNA and some proteins. The plasmid DNA remains in solution (along with various soluble lipids, various proteins, carbohydrates, salts, RNA). The lysate solution is typically clarified by centrifugation. Plasmid or ss
This clarified lysate containing DNA is then introduced into a DNA chromatography matrix.

【0180】 いったんマトリックスに導入すると、洗浄方法が行われる。これは、たいてい
、より高濃度のアセトニトリル(すなわち、15%アセトニトリル)を有するT
EAA溶液である。これは、大部分の疎水性汚染物さえ取り除き、そしてプラス
ミドを樹脂上で元のままにしておくはずである。いったんこの溶液で洗浄すると
、プラスミドを最小量の溶出バッファー(25%アセトニトリル、より大きいプ
ラスミドではさらに高い)で溶出する。M13ファージからのssDNAの場合
、サイズに基づく分離が維持されるように異なるアルキルアンモニウムイオン対
合試薬にすることが必要であり得る。集めたプラスミド/M13ファージ(選択
肢として、溶媒を蒸発により除くことができる)は、次に任意の後の用途に利用
できる。
Once introduced into the matrix, the washing method is performed. This usually means that T with a higher concentration of acetonitrile (ie 15% acetonitrile)
It is an EAA solution. This should even remove most of the hydrophobic contaminants and leave the plasmid intact on the resin. Once washed with this solution, the plasmid is eluted with a minimal amount of elution buffer (25% acetonitrile, higher for larger plasmids). In the case of ssDNA from M13 phage, it may be necessary to have different alkylammonium ion pairing reagents to maintain size-based separation. The collected plasmid / M13 phage (optionally solvent can be removed by evaporation) is then available for any subsequent use.

【0181】 これらは、たいてい多くの理由(塩基配列決定、サブクローニングなど)で精
製されなければならない非常に大きいDNA構築物(典型的には>100kb)
である。これらの構築物をそれらのそれぞれの媒体(すなわち、細菌、酵母、他
の細胞)から遊離させるために利用できる膨大な数の方法があることに留意せよ
。いずれにしても、いったん構築物が清澄化した溶解産物媒質に存在すると(上
記のプラスミド及びM13ファージとほぼ同じ)、それらがDNAクロマトグラ
フィーマトリックス上に捕獲できるように適当な量のイオン対合試薬をそれらに
加えなければならない。いったん捕獲すると、汚染種を取り除くために適切な濃
度の有機溶媒(アセトニトリル、アルコールなど)を有する洗浄溶液を加え、よ
り大きいDNA構築物をマトリックス上に残す。これらの構築物はかなり大きい
ので、それらをマトリックスから遊離させるためにはたいていかなり高濃度のア
セトニトリル(もしくは他の適当な溶媒)を必要とする。いったんそれらを集め
ると(選択肢として、溶媒を蒸発により除くことができる)、構築物は任意の後
の用途に利用できる。
These are very large DNA constructs (typically> 100 kb) that often have to be purified for a number of reasons (sequencing, subcloning, etc.).
Is. Note that there are a vast number of methods available to release these constructs from their respective media (ie bacteria, yeast, other cells). In any case, once the constructs were present in the clarified lysate medium (much the same as the plasmids and M13 phages described above), appropriate amounts of ion-pairing reagents were added so that they could be captured on the DNA chromatography matrix. You have to add to them. Once captured, a wash solution with an appropriate concentration of organic solvent (acetonitrile, alcohol, etc.) to remove contaminating species is added, leaving the larger DNA construct on the matrix. Since these constructs are fairly large, they often require fairly high concentrations of acetonitrile (or other suitable solvent) to release them from the matrix. Once they are assembled (optionally the solvent can be removed by evaporation), the construct is available for any subsequent use.

【0182】 MIPCは、オリゴヌクレオチド及びさらに長いプローブの精製によく適して
おり、これらは両方ともssDNA構築物である。オリゴヌクレオチド及びプロ
ーブ(標識されたもしくは標識されていないいずれか)は、使用の前に、社内合
成後に直接、そしてそれらを外部供給者から取り寄せる(そしてこれらの特定の
精製基準を経ていると考えられる)場合にも品質管理及び/もしくは精製を必要
とする。実施例1及び実施例6において詳細に示すように、これらの精製を高圧
形態で行うことが可能である。
MIPC is well suited for the purification of oligonucleotides and longer probes, both of which are ssDNA constructs. Oligonucleotides and probes (either labeled or unlabeled) are ordered prior to use, directly after in-house synthesis and from external suppliers (and are believed to have undergone these particular purification criteria). In some cases, quality control and / or purification is required. As detailed in Examples 1 and 6, these purifications can be carried out in high pressure form.

【0183】 これらの分析を低圧形態で行うこともまた同様に可能である。上記の核酸の場
合におけるように、ssDNA構築物をDNAの大きさに基づく識別を与える適
当な濃度の適切なイオン対合試薬と合わせる。
It is likewise possible to carry out these analyzes in low-pressure form. As with the nucleic acids above, the ssDNA construct is combined with an appropriate ion-pairing reagent at an appropriate concentration to provide discrimination based on DNA size.

【0184】 遺伝子型判定を行う標準的な手段は、プライマー伸長の使用を伴う。鋳型上の
目的の5’領域に隣接するオリゴヌクレオチドをアニーリングさせる。ヌクレオ
チドは、それらの一つが終結ジデオキシヌクレオチド(ddNTP)であること
を除いて標準的な割合で加える。Pfuのような適切な高忠実度ポリメラーゼを
加え、そしてヌクレオチドが鋳型上に付加され、ddNTPが取り込まれ従って
プライマー伸長工程を停止させる地点までプライマーを有効に伸長する。従って
、得られる伸長生成物の長さは、伸長が終結した塩基の正体を示す。この伸長は
1塩基に対してのみ起こることができるか、もしくはターミネーターに相補的な
塩基に遭遇するまで続くことができる。いずれにせよ、伸長したプライマーを次
に鋳型から変性させ、そして次に鋳型の正確な遺伝子型を決定するために伸長し
たプライマーを大きさに従って分類することが可能である。
The standard means of genotyping involves the use of primer extension. Anneal the oligonucleotides adjacent to the 5'region of interest on the template. Nucleotides are added in standard proportions except that one of them is a terminating dideoxynucleotide (ddNTP). A suitable high fidelity polymerase such as Pfu is added and the nucleotides are added onto the template, effectively extending the primer to the point where ddNTP is incorporated and thus stops the primer extension step. Therefore, the length of the obtained extension product indicates the identity of the extension-terminated base. This extension can occur for only one base or can continue until a base complementary to the terminator is encountered. In either case, the extended primer can then be denatured from the template, and then the extended primer can be sized to determine the correct genotype of the template.

【0185】 DNAクロマトグラフィーに関連して、伸長したプライマーをその鋳型から完
全に変性させるために温度(>75℃)を用いることが可能である。予熱したマ
トリックスに導入すると、(イオン対合した)鋳型及び(イオン対合した)伸長
したプライマーは、(著しく短い)プライマー及びプライマー伸長生成物(おそ
らく収集のため)のみを選択的に脱着させ従って最初の鋳型をマトリックス上に
残す適当な濃度の有機溶媒(アセトニトリル、アルコールなど)を導入するまで
表面上に吸着したままである。これは、より小さい生成物を最初に集め、そして
より大きい(不必要な)生成物を後に残す例である。
In the context of DNA chromatography, it is possible to use temperature (> 75 ° C.) to completely denature the extended primer from its template. When introduced into a preheated matrix, the (ion-paired) template and (ion-paired) extended primer selectively desorb only the (significantly short) primer and primer extension product (probably for collection), The first template remains adsorbed on the surface until the appropriate concentration of organic solvent (acetonitrile, alcohol, etc.) is left on the matrix. This is an example where the smaller product is collected first and the larger (unwanted) product is left behind.

【0186】 いったんプライマー伸長生成物を選択的に遊離させると、それらをDNAクロ
マトグラフィーマトリックス上で直接大きさに従って分類することができる(H
oogendoom,B.,et al“Genotyping single
nucleotide polymorphisms by primer
extension and high performance liqui
d chromatography”,Human Genetics,199
9,Vol.104,No.1,pp.89−93)。精製されたプライマー伸
長生成物を集める場合、それらをゲル電気泳動もしくは質量分析法のような他の
手段により大きさに従って分類することもできる。
Once the primer extension products have been selectively released, they can be sized directly on the DNA chromatography matrix (H
oooooooooooooo. , Et al "Genotyping single
nucleotide polymorphisms by primer
extension and high performance liqui
d chromatography ", Human Genetics, 199.
9, Vol. 104, No. 1, pp. 89-93). When collecting purified primer extension products, they can also be sized by other means such as gel electrophoresis or mass spectrometry.

【0187】 上記の精製方法を適用する場合、精製された生成物をUV吸光度もしくは蛍光
強度のいずれかにより検出することが可能である。通常の液体クロマトグラフィ
ー形態である高圧もしくは中圧精製の場合、この検出は適当な検出器を用いてオ
ンラインである(これは他の書類に詳細に記述されている)。これらの工程が低
圧形態である場合、精製された生成物をオンライン形態で検出することもまた可
能である。しかしながら、精製された生成物を検出する簡単な手段はオフライン
形態である(キュベットに基づく系におけるか、もしくは適当に設計されたウェ
ル−プレート読み取り装置によるいずれか)。
When applying the above purification method, it is possible to detect the purified product by either UV absorbance or fluorescence intensity. In the case of high pressure or medium pressure purification, which is the usual liquid chromatographic form, this detection is on-line with a suitable detector (which is described in detail elsewhere). If these steps are in low pressure form, it is also possible to detect the purified product in online form. However, a simple means of detecting the purified product is the off-line form (either in a cuvette-based system or by a well-designed well-plate reader).

【0188】 上記の検出手段に関係なく、核酸が精製後に別個に検出される場合、ゲルに基
づく精製の代わりとなるものがもたらされている。この概念の例示として、色素
−ターミネーター塩基配列決定の前の(低圧)精製されたPCR産物の検出につ
いて以下に例を示す。
Regardless of the detection means described above, an alternative to gel-based purification has been provided where nucleic acids are detected separately after purification. As an illustration of this concept, an example is given below for the detection of (low pressure) purified PCR products prior to dye-terminator sequencing.

【0189】 PCR産物が精製され、そして適切なウェル−プレートに集められると、それ
は分光分析を必要とする。この理由は2要素ある:成功するDNA塩基配列決定
(特に色素ターミネーターサイクルシークエンス法)は、塩基配列決定に導入す
るDNAの量に関するかなりの制御を必要とし;競合する酵素反応がないことを
保証するために、タンパク質不純物の量を測定しなければならない。これらの測
定を行うために、精製されたDNAを(DNA測定では)260nm及び(タン
パク質測定では)280nmの吸光度によって測定しなければならない。これは
、溶出されたDNAをUV透過性ウェル−プレートに集めることにより行うこと
ができる。ウェル間の測光「混信」のないことを保証しなければならないこと、
及び経路長は異なる溶離剤体積を反映するように「調整可能」であることに留意
せよ。各波長での分光測光必要条件は非常に重要である。最大DNA容量で操作
する場合、10μg DNA/50μL=200ng/μL;典型的条件下で操
作する場合:〜1μg/50μL=40ng/μL。0.2cm(polyfi
ltronics’UVMAXプレートにおける50μL)の呼称経路長を仮定
することができる。1.0cmの経路長で、260nmで1.0の吸光度(A2
60=1)≡50ng/μL DNA。∴0.2cmの経路長における50ng
/μL DNAではA260=0.2。上記の条件が事実である場合、以下の吸
光度基準(バックグラウンドを引いた)が、0.20cmの経路長でのA260
測定で達成可能でなければならない: 最大限(10μg DNA/50μL=200ng/μL):A260=0.
8 典型的(1μg DNA/50μL=20ng/μL): A260=0.
08 低限界(50ng DNA/50μL=1ng/μL): A260=0.
004 タンパク質「定量」及びDNA純度を測定する目的のためには、280nmで
測定を行うことが必要である。A260/A280測定値の比をこの作業に用い
る。規準として上記の吸光度基準、及び典型的な塩基配列決定反応にはA260
/A280比は1.8より上でなければならないという知識を用いて、下記のこ
とが280nmで達成可能でなければならない。
Once the PCR product has been purified and collected in appropriate well-plates, it requires spectroscopic analysis. The reason for this is twofold: successful DNA sequencing (especially the dye terminator cycle sequencing method) requires considerable control over the amount of DNA introduced for sequencing; ensuring that there are no competing enzymatic reactions. For this, the amount of protein impurities must be measured. In order to make these measurements, purified DNA must be measured by absorbance at 260 nm (for DNA measurements) and 280 nm (for protein measurements). This can be done by collecting the eluted DNA in UV transparent well-plates. Must ensure that there is no photometric "interference" between wells,
And the path length is "tunable" to reflect different eluent volumes. The spectrophotometric requirements at each wavelength are very important. When operating at maximum DNA volume, 10 μg DNA / 50 μL = 200 ng / μL; when operating under typical conditions: ˜1 μg / 50 μL = 40 ng / μL. 0.2 cm (polyfi
A nominal path length of 50 μL on the ltronics' UVMAX plate can be assumed. Absorbance of 1.0 (A2 at 260 nm with a path length of 1.0 cm).
60 = 1) ≡ 50 ng / μL DNA. 50ng at ∴0.2cm path length
A260 = 0.2 for μL DNA. If the above conditions are true, the following absorbance criteria (background subtracted) is A260 at a path length of 0.20 cm.
It must be achievable in the measurement: Maximum (10 μg DNA / 50 μL = 200 ng / μL): A260 = 0.
8 typical (1 μg DNA / 50 μL = 20 ng / μL): A260 = 0.
08 Low limit (50 ng DNA / 50 μL = 1 ng / μL): A260 = 0.
For the purposes of quantifying protein "quantification" and DNA purity, it is necessary to make measurements at 280 nm. The ratio of A260 / A280 measurements is used for this work. The above absorbance standard as a standard, and A260 for a typical nucleotide sequencing reaction
With the knowledge that the / A280 ratio must be above 1.8, the following must be achievable at 280 nm.

【0190】 最大限(200ng/μL):A280=0.440 典型的(20ng/μL): A280=0.044 低限界(1ng/μL): A280=0.0022 DNAもしくはRNAの試験鎖(もしくは複数の鎖)へのプローブ(もしくは
複数のプローブ)の相補的(もしくはほぼ相補的)ハイブリダイゼーションを必
要とする分子生物学の範囲内の多数の方法がある。いったんプローブ(もしくは
複数のプローブ)をハイブリダイズさせると、次にハイブリダイゼーション事象
を多数の手段により検出する。ハイブリダイゼーション事象を検出するためには
、プローブに結合したレポーター成分からのシグナルを調べること(放射性プロ
ーブ、蛍光プローブなど)、ゲル電気泳動実験における移動度変化を調べること
などが可能である。
Maximum (200 ng / μL): A280 = 0.440 Typical (20 ng / μL): A280 = 0.044 Low limit (1 ng / μL): A280 = 0.022 DNA or RNA test strand (or There are numerous methods within molecular biology that require complementary (or near complementary) hybridization of a probe (or probes) to multiple strands. Once the probe (or probes) have hybridized, the hybridization event is then detected by a number of means. In order to detect the hybridization event, it is possible to examine the signal from the reporter component bound to the probe (radioactive probe, fluorescent probe, etc.), the mobility change in the gel electrophoresis experiment, and the like.

【0191】 ハイブリダイゼーション事象をDNAクロマトグラフィーの使用により直接検
出することもまた可能である。いったんプローブ探査事象が起こり、そしてその
後で任意の他の工程を行うと(すなわち、アニーリングしたプライマーの伸長、
分析のためのプローブの排除など)、生成する一本鎖構造(これはそれが調べて
いる鋳型より小さい)を鋳型から直接変性させ、そしてオンライン(すなわち、
UV吸光度、蛍光、質量分析法)もしくはオフライン法(すなわち、MALDI
−TOF−MS)のいずれかで検出することができる。これらのタイプの操作及
び分析について以下に実例を示す。本明細書において記述する方法は全て化学的
方法であり、そして高圧もしくは低圧環境で実施できることに留意せよ。さらに
、これらの方法は全て、任意の規模(ミクロもしくはナノ規模を包含する)で行
うことができる。
It is also possible to detect hybridization events directly by using DNA chromatography. Once the probe probe event occurs and any other steps are followed (ie extension of the annealed primer,
Denaturing the resulting single-stranded structure (which is smaller than the template it is examining) directly from the template, and removing it online (ie, by removing the probe for analysis).
UV absorbance, fluorescence, mass spectrometry) or off-line method (ie MALDI)
-TOF-MS). The following are examples of these types of operations and analyses. Note that all the methods described herein are chemical methods and can be carried out in a high pressure or low pressure environment. Furthermore, all of these methods can be performed on any scale, including micro or nano scales.

【0192】 遺伝子型判定を行う標準的手段は、プライマー伸長の使用を伴う。鋳型(DN
AもしくはRNAのいずれか)上の目的の5’領域に隣接するオリゴヌクレオチ
ドをアニーリングさせる。ヌクレオチドは、それらの一つが終結ジデオキシヌク
レオチド(ddNTP)であることを除いて、標準的な割合で加える。適切な高
忠実度ポリメラーゼ(すなわち、Pfu)を加え、そしてヌクレオチドが1個ず
つ鋳型上に付加され、ddNTPが取り込まれ従ってプライマー伸長工程を停止
させる地点までプライマーを有効に伸長する。従って、得られる伸長生成物の長
さは、伸長が終結した塩基の正体を示す。この伸長は、1塩基に対してのみ起こ
ることができるか、もしくはターミネーターに相補的な塩基に遭遇するまで続く
ことができる。いずれにせよ、伸長したプライマーを次に鋳型から変性させ、そ
して次に鋳型の正確な遺伝子型を決定するために伸長したプライマーを大きさに
従って分類することが可能である。
A standard means of performing genotyping involves the use of primer extension. Mold (DN
Anneal the oligonucleotides adjacent to the 5'region of interest on either A or RNA). Nucleotides are added in standard proportions, except that one of them is a terminating dideoxynucleotide (ddNTP). Appropriate high fidelity polymerase (ie Pfu) is added and nucleotides are added one by one onto the template, effectively extending the primer to the point where ddNTP is incorporated and thus terminates the primer extension step. Therefore, the length of the obtained extension product indicates the identity of the extension-terminated base. This extension can occur for only one base or can continue until a base complementary to the terminator is encountered. In either case, the extended primer can then be denatured from the template, and then the extended primer can be sized to determine the correct genotype of the template.

【0193】 DNAクロマトグラフィーに関連して、伸長したプライマーをその対応する鋳
型から完全に変性するために温度(すなわち、>75℃)もしくは他の手段を用
いることが可能である(Hecker,Karl H. et al、上記)。
例えば、予熱したマトリックスに導入すると、(イオン対合した)鋳型及び(イ
オン対合した)伸長したプライマーは、(著しく短い)プライマー及びプライマ
ー伸長生成物のみを選択的に脱着させ従って最初の鋳型をマトリックス上に残す
適当な濃度の有機溶媒(アセトニトリル、アルコールなど)を導入するまで表面
上に吸着したままである。これは、より小さい生成物を最初に精製及び収集し、
そしてより大きい(不必要な)生成物を後に残す例である。
In the context of DNA chromatography, it is possible to use temperature (ie> 75 ° C.) or other means to completely denature the extended primer from its corresponding template (Hecker, Karl H). , Et al, supra).
For example, when introduced into a preheated matrix, the (ion-paired) template and the (ion-paired) extended primer selectively desorb only the (significantly short) primer and the primer extension product, and thus the initial template. It remains adsorbed on the surface until an appropriate concentration of organic solvent (acetonitrile, alcohol, etc.) that remains on the matrix is introduced. This is the smaller product first purified and collected,
And an example of leaving behind a larger (unwanted) product.

【0194】 これらの伸長生成物をDNAクロマトグラフィーによりオンラインで直接分析
することもまた可能である。ssDNAの正確なサイジングのために適切な化学
的条件を適用することにより、伸長工程を終結させた場所に関する情報を与え従
って終結ヌクレオチドの正体を示すように伸長生成物を溶出する。例えば、18
merのプライマーを変異体部位(ボールド体の変異体はCもしくはTのいずれ
かであるとする)の5’にアニーリングさせ(下線を施す)、そして加える終結
ヌクレオチドはddGTPである。可能な変異体を以下に例として示す。
It is also possible to analyze these extension products directly online by DNA chromatography. By applying the appropriate chemical conditions for the correct sizing of the ssDNA, the extension product is eluted so as to give information about where the extension step was terminated and thus indicate the identity of the terminated nucleotide. For example, 18
The mer primer is annealed (underlined) 5'of the mutant site (assuming the bold mutant is either C or T) and the terminating nucleotide added is ddGTP. Possible variants are given below as examples.

【0195】 変異体1:GTCATCGAATCCATGCTACAC 変異体2:GTCATCGAATCCATGCTATAC いったんプライマー伸長が起こると、生成物は19塩基の長さ(C変異体の場
合)もしくは21塩基の長さ(T変異体の場合、そして次のCヌクレオチドに遭
遇すると伸長は止まる)のいずれかである。
Variant 1: GTCATCGAATCCCATGCTA CAC Variant 2: GTCATCGAATCCCATGCTA TAC Once primer extension occurs, the product is 19 bases long (for C mutants) or 21 bases long (for T mutants: The extension stops when the next C nucleotide is encountered).

【0196】 被験体が変異体1のホモである場合、(19merの)1つのピークのみが検
出される。それらが変異体2のホモである場合、(21merの)1つのピーク
のみが検出される。それらがヘテロである場合、2つのピーク(19mer及び
21mer)が検出される。実際には、変性条件及び適切なssDNAサイジン
グ操作を適用することにより、これらの決定の全てを自動化されるように行うこ
とができる。さらに、DNAクロマトグラフィーは定量的方法であるので、集団
遺伝学を研究する場合に「対立遺伝子計数」を簡単に見出すことができるように
、これは遺伝子型判定に直接なる。
If the subject is homozygous for variant 1, only one peak (at 19 mer) is detected. If they are homozygous for variant 2, only one peak (of 21 mer) is detected. If they are heterogeneous, two peaks (19mer and 21mer) are detected. In practice, by applying denaturing conditions and appropriate ssDNA sizing procedures, all of these determinations can be made to be automated. Moreover, since DNA chromatography is a quantitative method, this makes it directly to genotyping so that "allelic counts" can easily be found when studying population genetics.

【0197】 これらのさらなる説明を表Aに示し、ここで、(C)は検出する1ヌクレオチ
ド多型(SNP)を表す(AよりむしろC)。
A further description of these is given in Table A, where (C) represents the single nucleotide polymorphism (SNP) to be detected (C rather than A).

【0198】[0198]

【表1】 [Table 1]

【0199】 これらの伸長生成物を適当な「実時間」質量分光測定検出スキームにより直接
分析することもまた可能であり、それはこれらの種をそれらがDNAクロマトグ
ラフィー系から出てくるにつれて検出する。これは、可能性がある終結ヌクレオ
チドの全て(ddATP、ddCTP、ddGTP、ddTTP)を一度に加え
る場合に適用でき、従って、溶出される伸長生成物間の質量の差を与える。しか
しながら、これにより変異体ヌクレオチドを1段階で直接同定することができる
。上記の例を用いて、被験体がヘテロである(変異体1及び変異体2が存在する
)場合、2種の19merプライマー伸長生成物が生じる。しかしながら、それ
It is also possible to analyze these extension products directly by a suitable “real-time” mass spectrometric detection scheme, which detects these species as they emerge from the DNA chromatography system. This is applicable if all of the possible terminating nucleotides (ddATP, ddCTP, ddGTP, ddTTP) are added at once, thus giving a mass difference between the eluted extension products. However, this allows the mutant nucleotides to be identified directly in one step. Using the example above, if the subject is heterozygous (mutant 1 and mutant 2 are present), two 19mer primer extension products will result. However, it

【0200】[0200]

【外1】 [Outer 1]

【0201】 質量分析計が「オフライン」(MALDI−TOF)もしくは「オンライン」
(エレクトロスプレー)であるかにかかわらず、質量分析法の分析の前にフラグ
メントを大きさに従って分類できることは、特に一度に1つより多くのプライマ
ー伸長を行おうとする(すなわち、多重)場合に非常に有用である。多数のプラ
イマー(及びそれらのそれぞれの伸長生成物)を質量分析法により分析し、そし
て決定を必要とする標的生成物が20merである場合、20merの生成物の
理論質量と重複する18mer〜22merの質量を有することが理論的に可能
である。従って、プライマー伸長生成物を質量分析法によるそれらの分析の前に
サイズに基づいて分離することは、データの実時間解析をもたらし、従って、解
釈をいっそう簡単にする。
Mass spectrometer is "offline" (MALDI-TOF) or "online"
The ability to size fragments prior to mass spectrometric analysis, whether (electrospray), is very important, especially when trying to perform more than one primer extension at a time (ie multiplex). Useful for. A large number of primers (and their respective extension products) were analyzed by mass spectrometry, and if the target product requiring determination was a 20mer, the 18mer to 22mer overlap with the theoretical mass of the 20mer product. It is theoretically possible to have a mass. Therefore, separating the primer extension products based on size prior to their analysis by mass spectrometry results in a real-time analysis of the data, thus further simplifying interpretation.

【0202】[0202]

【表2】 [Table 2]

【0203】 鋳型(DNAもしくはRNA)内のある部位を調べるためにプローブを用いる
場合があり、そしてこのプローブ探査事象は多数の手段によりモニターされる。
これは、典型的には、ゲル上でフラグメントを大きさに従って分類しそして得ら
れる分離を次に放射性プローブで調べることにより行われる、DNAでは「サザ
ン」ブロッティング、そしてRNAではノーザンブロッティング。
The probe may be used to probe a site within the template (DNA or RNA), and this probing event is monitored by a number of means.
This is typically done by sizing the fragments on a gel and then examining the resulting separation with a radioactive probe, "Southern" blotting for DNA and Northern blotting for RNA.

【0204】 最初の鋳型からいったんはずすと分析することができる利用可能な他のプロー
ブがある。例として、これらのプローブのあるものは、いったん標識を(たいて
い光分解により)切断してはずすとプローブを同定するのに役立つ外来「質量標
識」を保有する。
There are other probes available that can be analyzed once removed from the original template. By way of example, some of these probes carry an exogenous "mass label" which helps identify the probe once it has been cleaved off (usually by photolysis).

【0205】 しかしながら、この「質量標識」を効率よく検出するためには、それが結合し
ているプローブを最初に鋳型から遊離させなければならない(PCT出願第WO
9905322号、第WO 9905321号、第WO 9905320号、第
WO 9905319号、第WO 9727327号、第WO 9727325号
、第WO 9905308号、第WO 9904896号、第WO 972733
1号を参照、上記の全ての全内容は引用することにより組み込まれる)。これは
、プライマー伸長生成物を遊離させるために上記に示すものと非常に同様の手段
により行うことができる。増幅産物を変性させ、そして「質量標識した」プロー
ブで調べる。これらの二本鎖をDNAクロマトグラフィーマトリックスに高度に
変性する条件下(すなわち、>75℃)で導入し、その結果、プローブ及び対応
する鋳型は相互から分離され、そしてDNAクロマトグラフィーマトリックスの
最上部で保持される。ssDNAの適当なサイジング条件下で、次にプローブを
DNAクロマトグラフィーマトリックスから選択的に溶出する。この場合、(プ
ライマー伸長生成物の場合におけるように)プローブを質量分析計に直接導く代
わりに、プローブから「質量標識」を切断し、そして次に検出(従って、プロー
ブ探査事象の検出)のために質量分析計に導く。これは、選択性を同時に与える
ことができる別の次元、すなわち、プローブの長さの次元を与えることにより「
質量標識」の検出をさらに簡略化することができる。
However, in order to detect this “mass label” efficiently, the probe to which it is bound must first be released from the template (PCT application No. WO).
No. 9905322, WO 9905321, WO 9905320, WO 9905319, WO 9727327, WO 9727325, WO 9905308, WO 9904896, WO 972733.
No. 1, all contents above are incorporated by reference). This can be done in much the same way as shown above to release the primer extension product. Amplification products are denatured and probed with "mass labeled" probes. These duplexes were introduced into the DNA chromatography matrix under highly denaturing conditions (ie> 75 ° C.), so that the probe and the corresponding template were separated from each other and the top of the DNA chromatography matrix. Held in. Under appropriate sizing conditions for ssDNA, the probe is then selectively eluted from the DNA chromatography matrix. In this case, instead of directing the probe directly to the mass spectrometer (as in the case of primer extension products), the "mass label" is cleaved from the probe and then for detection (and thus detection of the probe probe event) To the mass spectrometer. This is done by giving another dimension that can simultaneously give selectivity, namely the dimension of the probe length.
The detection of "mass labels" can be further simplified.

【0206】 本発明を以下の特定のしかし非限定的な実施例によりさらに例示し、ここで、
過去時制での方法の記述は完成された科学実験を表す。現在時制での記述は実験
室で実施されておらず、そして本願の出願による実施に本明細書において解釈上
縮小される。
The present invention is further illustrated by the following specific but non-limiting examples, wherein
The past tense description of the method represents a completed scientific experiment. The tense description is not currently being carried out in the laboratory, and is construed here for interpretation to be practiced according to the application of the present application.

【0207】 実施例1MIPC DNAフラグメント分析系でのDNA制限フラグメントのサイズ分別 WAVETM系の一つの用途は、DNAフラグメントの正確で且つ迅速なサイジ
ングである。この特徴は、DNAフラグメントの単離に利用することができる。
ここでは、HaeIIIでのpUC18の消化により生じる制限フラグメントの
サイズ分別及び単離に用いる方法及びバッファー勾配を記述する。単離する9種
のフラグメントは、80〜587塩基対のサイズに及ぶ。
Example 1 Size Fractionation of DNA Restriction Fragments in the MIPC DNA Fragment Analysis System One application of the WAVE system is the accurate and rapid sizing of DNA fragments. This feature can be used to isolate DNA fragments.
Described herein are methods and buffer gradients used for size fractionation and isolation of restriction fragments generated by digestion of pUC18 with HaeIII. The nine isolated fragments range in size from 80 to 587 base pairs.

【0208】 液体クロマトグラフィー(LC)は、その高分解能、短い分析時間、及び後の
研究のためのDNAフラグメントの回収の容易さのために核酸の分離の強力な技
術である。WAVETM系は、イオン対逆相LCの精度を自動サンプリング、デー
タ取得及び報告機能と組み合わせる。フラグメントを容易に集め、そしてサブク
ローニング、増幅及び塩基配列決定のような後の実験に用いることができる。
Liquid chromatography (LC) is a powerful technique for nucleic acid separation due to its high resolution, short analysis time, and ease of recovery of DNA fragments for later studies. The WAVE system combines the accuracy of ion-pair reversed phase LC with automatic sampling, data acquisition and reporting functions. Fragments can be easily assembled and used in subsequent experiments such as subcloning, amplification and sequencing.

【0209】[0209]

【表3】 [Table 3]

【0210】 表Dは、オクタデシルアルキル置換されたスチレン−ジビニルベンゼンコポリ
マービーズ(DNASepRカラム、Transgenomic,Inc.,O
maha,NE)を含有する4.6 x 50mmカラム上での表Cにおけるプロ
トコルを用いるHaeIIIで切断したpUC18プラスミドのフラグメントサ
イジングを示す。全部で9.96μgの消化したDNAを20μlの容量で注入
した。表Dは、9.96μgの注入に基づくフラグメント当たりのDNAの量を
示す。画分は、手動で集めた。
Table D shows octadecylalkyl substituted styrene-divinylbenzene copolymer beads (DNASep R column, Transgenomic, Inc., O.
3 shows fragment sizing of pUC18 plasmid cut with HaeIII using the protocol in Table C on a 4.6 × 50 mm column containing maha, NE). A total of 9.96 μg of digested DNA was injected in a volume of 20 μl. Table D shows the amount of DNA per fragment based on an injection of 9.96 μg. Fractions were collected manually.

【0211】[0211]

【表4】 [Table 4]

【0212】 80、102、174、298及び587bpフラグメントに対応するピーク
を200μlの容量で集めた。10bpによってのみ異なる257/267フラ
グメントは、相互の20秒未満以内に溶出し、434/458bpフラグメント
もまたそうである。これらのピークの分離を成し遂げるために、画分サイズを1
00μlに下げた。収集後に画分を乾燥濃縮し、そして30μlのTEバッファ
ー(10mM Tris,1mM EDTA)に再懸濁し、その25μlを表Cに
おけるプロトコルを用いる分析のために再注入した。フラグメントサイズ及び対
応する保持時間を表Eに記載する。
Peaks corresponding to the 80, 102, 174, 298 and 587 bp fragments were collected in a volume of 200 μl. The 257/267 fragments that differ only by 10 bp elute within less than 20 seconds of each other, as do the 434/458 bp fragment. To achieve separation of these peaks, the fraction size should be 1
It was lowered to 00 μl. Fractions were dry concentrated after collection and resuspended in 30 μl TE buffer (10 mM Tris, 1 mM EDTA), 25 μl of which were reinjected for analysis using the protocol in Table C. The fragment sizes and the corresponding retention times are listed in Table E.

【0213】[0213]

【表5】 [Table 5]

【0214】 得られた結果を図12〜21に示し、ここで、図面番号及び塩基対長を表Fに
示す。
The results obtained are shown in Figures 12 to 21, where the drawing numbers and base pair lengths are shown in Table F.

【0215】[0215]

【表6】 [Table 6]

【0216】 図12〜21に示すように80〜587bpのサイズに及ぶDNAフラグメン
トが分離され、そして回収された。80、102、174、257、298、4
34及び587bp DNAフラグメントは、制限消化産物のあらゆる他のフラ
グメントによる汚染なしに、完全に精製された。267bpフラグメント及び4
58bpフラグメントの単離のみが、それぞれ、257及び434bpの消化産
物中のフラグメントが前に位置し、対応する短い方のフラグメントでの微量の汚
染を示した。
DNA fragments ranging in size from 80 to 587 bp were isolated and recovered as shown in FIGS. 80, 102, 174, 257, 298, 4
The 34 and 587 bp DNA fragments were completely purified without contamination with any other fragments of the restriction digest. 267 bp fragment and 4
Only the isolation of the 58 bp fragment showed minor contamination with the corresponding shorter fragments, preceded by the fragments in the 257 and 434 bp digestion products, respectively.

【0217】 実施例2 スピンカラムの製造 カラム上に真空をかけながら50mg分の樹脂を各スピンカラム(図7におけ
るカラムの概要図を参照)に加える。壁から樹脂を取り除くためにカラムの側面
を軽くたたいた。フィルターに対して保持リングをしっかりと配置するためにハ
ンマーで穏やかにたたきながら、各バイアル中の樹脂の最上部にポリエチレンフ
ィルター、続いて保持リングを置いた。50%アセトニトリル(ACN)及び0
.1Mトリエチルアンモニウムアセテート(TEAA)を含有する水溶液でスピ
ンカラムを洗浄した。次にバイアルを25% ACN及び0.1M TEAAの水
溶液で、次いで0.1M TEAAの水溶液で洗浄した。
Example 2 Preparation of Spin Columns 50 mg of resin is added to each spin column (see schematic diagram of column in FIG. 7) while applying vacuum on the column. The side of the column was tapped to remove the resin from the wall. The polyethylene filter was placed on top of the resin in each vial, followed by the retaining ring, while gently tapping with a hammer to firmly position the retaining ring against the filter. 50% acetonitrile (ACN) and 0
. The spin column was washed with an aqueous solution containing 1M triethylammonium acetate (TEAA). The vial was then washed with an aqueous solution of 25% ACN and 0.1M TEAA, followed by an aqueous solution of 0.1M TEAA.

【0218】 実施例3 スピンカラムでのpUC18 MspIの分離 35mlのストックpUC18 MspIを0.1M TEAAで1mlに希釈
することによりサンプル溶液を調製した(1mlの総容量)。400mlのアリ
コート(カラム上に載せる6.6mgに対応する)を選択した。図1−3におい
て記述するWAVE分離系(Transgenomic,Inc.,Omaha
,NE)を用いて溶液の塩基対長分離を行い、そしてカラムの二つで得られるク
ロマトグラムをpUC18 MspI標準について図22に示す。
Example 3 Separation of pUC18 MspI on a Spin Column A sample solution was prepared by diluting 35 ml of stock pUC18 MspI to 1 ml with 0.1 M TEAA (1 ml total volume). A 400 ml aliquot (corresponding to 6.6 mg loaded on the column) was selected. The WAVE separation system (Transgenomic, Inc., Omaha) described in FIGS.
, NE) was used to perform the base pair length separation of the solution, and the chromatograms obtained on two of the columns are shown in FIG.

【0219】 サンプル溶液のアリコートを別個のスピンカラムにピペットで移し、そして5
分間静置させた。各バイアルを5000rpmで5分間遠心分離した。次に、9
.5% ACN及び0.1M TEAAを含有する400μlの新しく調製した水
溶液を各スピンカラムにピペットで移し、各バイアルを5分間静置させ、各バイ
アルを5000rpmで5分間遠心分離し、そしてWAVE分離系を用いて濾液
を分析した。溶離剤に対して得られるクロマトグラムをpUC18 MspI標
準について図23に示す。処理方法を繰り返した。
Pipet aliquots of the sample solution into separate spin columns and
Let stand for a minute. Each vial was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes. Next, 9
. Pipet 400 μl of freshly prepared aqueous solution containing 5% ACN and 0.1 M TEAA into each spin column, allow each vial to sit for 5 minutes, centrifuge each vial at 5000 rpm for 5 minutes, and WAVE separation system. Was used to analyze the filtrate. The chromatogram obtained for the eluent is shown in Figure 23 for the pUC18 MspI standard. The treatment method was repeated.

【0220】 38% B溶液を100μlの100% B溶液で置換することにより上記の方
法を繰り返した。WAVE分離系で溶離剤を分析することによるクロマトグラム
をpUC18 MspI標準について図24に示す。
The above method was repeated by replacing the 38% B solution with 100 μl of 100% B solution. A chromatogram from the analysis of the eluent on the WAVE separation system is shown in Figure 24 for the pUC18 MspI standard.

【0221】 本実施例は、カラム上に大きいサイズのフラグメントを保持したままのカラム
からの小さいサイズのフラグメントの除去、及びその後のカラムからの大きいサ
イズのフラグメントの除去を示す。これは、小さいサイズの汚染物から大きいサ
イズのフラグメントもしくは複数のフラグメントを精製するために特に有用であ
る。
This example demonstrates the removal of small size fragments from a column while retaining the large size fragments on the column, and the subsequent removal of large size fragments from the column. This is particularly useful for purifying large size fragments or multiple fragments from small size contaminants.

【0222】 実施例4 スピンカラムでのpBR322 HaeIIIの分離 18mlのストックpBR322 HaeIII消化産物を0.1M TEAA
で1mlに希釈することによりサンプル溶液を調製した(1mlの総容量)。4
00mlのアリコート(カラム上に載せる6.6mgに対応する)を選択した。
図1−3において記述するWAVE分離系(Transgenomic,Inc
.,Omaha,NE)を用いて溶液の塩基対長分離を行い、そしてカラムの二
つで得られるクロマトグラムをpBR322 HaeIII標準について図25
に示す。
Example 4 Separation of pBR322 HaeIII on a Spin Column 18 ml of stock pBR322 HaeIII digested product was added to 0.1M TEAA.
A sample solution was prepared by diluting to 1 ml with (1 ml total volume). Four
An aliquot of 00 ml (corresponding to 6.6 mg loaded on the column) was selected.
The WAVE separation system (Transgenomic, Inc. described in FIGS.
. , Omaha, NE) and base-length separation of the solution was performed, and the chromatograms obtained on two of the columns are shown in FIG.
Shown in.

【0223】 サンプル溶液のアリコートを別個のスピンカラムにピペットで移し、そして5
分間静置させた。各バイアルを5000rpmで5分間遠心分離した。次に、3
8% B(Bは25% ACN水溶液,0.1M TEAAである)を含有する4
00μlの新しく調製した水溶液を各スピンカラムにピペットで移し、各バイア
ルを5分間静置させ、各バイアルを5000rpmで5分間遠心分離し、そして
WAVE分離系を用いて濾液を分析した。溶離剤に対して得られるクロマトグラ
ムをpBR322 HaeIII標準について図26に示す。処理方法を繰り返
した。
Pipet an aliquot of the sample solution into a separate spin column and
Let stand for a minute. Each vial was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes. Then 3
Containing 8% B (B is 25% ACN in water, 0.1M TEAA) 4
00 μl of freshly prepared aqueous solution was pipetted into each spin column, each vial was allowed to sit for 5 minutes, each vial was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes, and the filtrate was analyzed using the WAVE separation system. The chromatogram obtained for the eluent is shown in Figure 26 for the pBR322 HaeIII standard. The treatment method was repeated.

【0224】 38% B溶液を100μlの100% B溶液で置換して、上記の方法を繰り
返した。WAVE分離系で溶離剤を分析することによるクロマトグラムをpBR
322 HaeIII標準について図27に示す。
The above method was repeated substituting 100 μl of 100% B solution for the 38% B solution. The chromatogram obtained by analyzing the eluent with the WAVE separation system is
FIG. 27 shows the 322 HaeIII standard.

【0225】 本実施例は、カラム上に大きいサイズのフラグメントを保持したままのカラム
からの小さいサイズのフラグメントの除去、及びその後のカラムからの大きいサ
イズのフラグメントの除去を示す。これは、小さいサイズの汚染物から大きいサ
イズのフラグメントもしくは複数のフラグメントを精製するために特に有用であ
る。
This example demonstrates the removal of small size fragments from a column while retaining the large size fragments on the column, and the subsequent removal of large size fragments from the column. This is particularly useful for purifying large size fragments or multiple fragments from small size contaminants.

【0226】 実施例5 スピンカラムでのPCR産物の精製 100μlの0.2M TEAAをスピンカラム上にピペットで移し、そして
PCRにより増幅された100μlの200bpフラグメント(p53エキソン
6ゲノムDNA)をピペットで移すことによりサンプル溶液を調製した。図1−
3において記述するWAVE分離系(Transgenomic,Inc.,O
maha,NE)を用いて溶液の分離を行い、そして図28に示す。
Example 5 Purification of PCR Products on Spin Columns 100 μl 0.2M TEAA is pipetted onto the spin column and 100 μl PCR amplified 200 bp fragment (p53 exon 6 genomic DNA) is pipetted on. To prepare a sample solution. Figure 1-
WAVE separation system (Transgenomic, Inc., O.
Separation of the solution was carried out using (Maha, NE) and is shown in FIG.

【0227】 サンプル溶液のアリコートを別個のスピンカラムにピペットで移し、そして2
分間静置させた。各バイアルを5000rpmで5分間遠心分離した。次に、3
8% B(Bは25% ACN水溶液,0.1M TEAAである)を含有する4
00μlの新しく調製した水溶液を各スピンカラムにピペットで移し、各バイア
ルを2分間静置させ、各バイアルを5000rpmで5分間遠心分離し、そして
WAVE分離系を用いて濾液を分析した。処理方法を繰り返した。
Pipet an aliquot of the sample solution into a separate spin column and
Let stand for a minute. Each vial was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes. Then 3
Containing 8% B (B is 25% ACN in water, 0.1M TEAA) 4
00 μl of freshly prepared aqueous solution was pipetted into each spin column, each vial was allowed to sit for 2 minutes, each vial was centrifuged at 5000 rpm for 5 minutes, and the filtrate was analyzed using the WAVE separation system. The treatment method was repeated.

【0228】 38% B溶液を100μlの100% B溶液で置換して、上記の方法を繰り
返した。WAVE分離系で溶離剤を分析することによるクロマトグラムを200
bpフラグメントについて図29に示す。図29は、97.9%の精製されたP
CR産物の回収及び99.2%より大きい副産物の除去を示す。
The above method was repeated substituting 100 μl of 100% B solution for the 38% B solution. 200 chromatograms obtained by analyzing the eluent with a WAVE separation system
The bp fragment is shown in FIG. FIG. 29 shows 97.9% purified P
Recovery of CR products and removal of greater than 99.2% byproducts are shown.

【0229】 本実施例は、この方法がPCR産物を高回収で溶出しそしてPCR副産物をほ
とんど完全に除去できることを示す。
This example shows that this method can elute PCR products with high recovery and remove PCR byproducts almost completely.

【0230】 実施例6 MIPCによる同じ長さの標識オリゴヌクレオチドの分離 1個のビオチニル化プライマーを用いる200bpフラグメント(plitm
usから)をMIPCカラム上に注入し、そして勾配条件下で溶出して図30に
示すようなクロマトグラムを生成した。図1−3に記述するWAVE分離系(T
ransgenomic,Inc.,Omaha,NE)を用いて分離を行った
。移動相は、成分A,0.1Mトリエチルアンモニウムアセテート(TEAA)
及び成分B,0.1M TEAA,25%アセトニトリルを含んでなった。分離
には30%成分Bで開始しそして75℃で12分で70%成分Bに達する直線勾
配を用いた。カラムはDNASepTM(Transgenomic,Inc.S
an Jose,CA)であった。
Example 6 Separation of Labeled Oligonucleotides of Same Length by MIPC A 200 bp fragment (plitm) using one biotinylated primer.
was injected onto a MIPC column and eluted under gradient conditions to produce a chromatogram as shown in FIG. The WAVE separation system (T
transgenomic, Inc. , Omaha, NE). Mobile phase is component A, 0.1M triethylammonium acetate (TEAA)
And component B, 0.1 M TEAA, 25% acetonitrile. A linear gradient was used for the separation, starting with 30% component B and reaching 70% component B in 12 minutes at 75 ° C. The column is DNASep (Transgenomic, Inc. S).
an Jose, CA).

【0231】 図30において、ビオチニル化オリゴヌクレオチドは、非ビオチニル化オリゴ
ヌクレオチドより後に溶出される。より大きい保持時間は、ビオチン成分の疎水
性のためである。従って、変性条件下で、200ヌクレオチドssDNA種を同
じ長さのビオチニル化ssDNA種から分離することができる。
In FIG. 30, biotinylated oligonucleotides are eluted later than non-biotinylated oligonucleotides. The greater retention time is due to the hydrophobicity of the biotin component. Thus, under denaturing conditions, 200 nucleotide ssDNA species can be separated from biotinylated ssDNA species of the same length.

【0232】 実施例7 MIPCによるホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の運動学的分離 位置168でA→G突然変異を有するヒトY染色体遺伝子座DYS271から
の209bpフラグメントをMIPCによりクロマトグラフィーにかけ、そして
結果は図31において認められるものと実質的に同様である。
Example 7 Kinematic Separation of Homoduplex and Heteroduplex by MIPC A 209 bp fragment from the human Y chromosome locus DYS271 having an A → G mutation at position 168 is chromatographed by MIPC, and The results are substantially similar to those seen in Figure 31.

【0233】 WAVETM DNAフラグメント分析系を用いるMIPC分析条件は以下のと
おりである:成分A:0.1M TEAA、成分B:0.1M TEAA,25%
アセトニトリル;流速:0.9mL/分;温度:56℃;検出:UV,254n
M。用いる勾配は以下のとおりである:
The MIPC analysis conditions using the WAVE DNA Fragment Analysis System are as follows: Component A: 0.1M TEAA, Component B: 0.1M TEAA, 25%.
Acetonitrile; Flow rate: 0.9 mL / min; Temperature: 56 ° C; Detection: UV, 254n
M. The gradient used is as follows:

【0234】[0234]

【表7】 [Table 7]

【0235】 ヘテロ二本鎖は、ホモ二本鎖よりも前に溶出する。[0235]   The heteroduplex elutes before the homoduplex.

【0236】 明らかに、上記の教示を考慮に入れて本発明の多数の改変及びバリエーション
が可能である。従って、添付の請求項の範囲内で、本明細書において特に記述す
るようなものとは別のやり方で本発明を実施できると理解されるべきである。
Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Therefore, within the scope of the appended claims, it should be understood that the invention can be practiced otherwise than as specifically described herein.

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

【図1】 分離における溶媒濃度の勾配をもたらす比例弁系を有する、本発明のマッチド
イオン対クロマトグラフィー(MIPC)法を実施するための高圧系の概要図で
ある。
FIG. 1 is a schematic diagram of a high pressure system for carrying out the Matched Ion Pair Chromatography (MIPC) method of the present invention having a proportional valve system that provides a gradient of solvent concentration in the separation.

【図2】 図1の表示に対応するが、比例弁で分離系における溶媒濃度の勾配をもたらす
比例ポンプ系を有する部分的概要図である。
FIG. 2 is a partial schematic diagram corresponding to the representation of FIG. 1, but with a proportional pump system that provides a gradient of solvent concentration in the separation system with a proportional valve.

【図3】 図1及び2の装置における使用のために適当な高圧分離カラムの断面図である
FIG. 3 is a cross-sectional view of a high pressure separation column suitable for use in the apparatus of FIGS.

【図4】 2種のホモ二本鎖及び2種のヘテロ二本鎖の生成を示す、ホモ突然変異体鎖と
野生型DNA鎖とのハイブリダイゼーションの概要図である。
FIG. 4 is a schematic representation of the hybridization of homomutant strands with wild-type DNA strands showing the production of two homoduplexes and two heteroduplexes.

【図5】 図4の標準混合物の分離を示すDMIPCクロマトグラムである。[Figure 5]   5 is a DMIPC chromatogram showing the separation of the standard mixture of FIG.

【図6】 盲標的区画溶出の方法を用いる突然変異検出を示すDMIPCクロマトグラム
を示す。
FIG. 6 shows a DMIPC chromatogram showing mutation detection using the blind target compartment elution method.

【図7】 本発明による低圧分離のためのスピンバイアル系の断面図である。[Figure 7]   1 is a cross-sectional view of a spin vial system for low pressure separation according to the present invention.

【図8】 真空付属品と組み合わせた本発明のマルチウェルプレート分離系である。[Figure 8]   Figure 3 is a multi-well plate separation system of the present invention in combination with a vacuum accessory.

【図9】 図8のマルチウェルプレートの上面図である。[Figure 9]   FIG. 9 is a top view of the multi-well plate of FIG. 8.

【図10】 線A−Aに沿って得た図8の分離トレーの断面図である。[Figure 10]   FIG. 9 is a sectional view of the separation tray of FIG. 8 taken along line AA.

【図11】 図10のマルチウェルプレートの単一の分離セルの拡大図である。FIG. 11   FIG. 11 is an enlarged view of a single separation cell of the multiwell plate of FIG. 10.

【図12】 実施例1の方法におけるDNAフラグメントの分離されていない混合物のクロ
マトグラムである。
FIG. 12 is a chromatogram of an unseparated mixture of DNA fragments in the method of Example 1.

【図13】 実施例1の方法において得られる分離された80bpフラグメントのクロマト
グラムである。
FIG. 13 is a chromatogram of the separated 80 bp fragment obtained by the method of Example 1.

【図14】 実施例1の方法において得られる分離された102bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
14 is a chromatogram of the separated 102 bp fragment obtained by the method of Example 1. FIG.

【図15】 実施例1の方法において得られる分離された174bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
FIG. 15 is a chromatogram of the separated 174 bp fragment obtained by the method of Example 1.

【図16】 実施例1の方法において得られる分離された257bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
FIG. 16 is a chromatogram of the separated 257 bp fragment obtained by the method of Example 1.

【図17】 実施例1の方法において得られる分離された267bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
FIG. 17 is a chromatogram of the separated 267 bp fragment obtained by the method of Example 1.

【図18】 実施例1の方法において得られる分離された298bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
18 is a chromatogram of the separated 298 bp fragment obtained by the method of Example 1. FIG.

【図19】 実施例1の方法において得られる分離された434bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
FIG. 19 is a chromatogram of the separated 434 bp fragment obtained by the method of Example 1.

【図20】 実施例1の方法において得られる分離された458bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
20 is a chromatogram of the separated 458 bp fragment obtained by the method of Example 1. FIG.

【図21】 実施例1の方法において得られる分離された587bpフラグメントのクロマ
トグラムである。
21 is a chromatogram of the separated 587 bp fragment obtained in the method of Example 1. FIG.

【図22】 実施例3において用いるdsDNAフラグメントのpUC18 MspI標準
混合物のクロマトグラムである。
22 is a chromatogram of the pUC18 MspI standard mixture of dsDNA fragments used in Example 3. FIG.

【図23】 実施例3において得られる低分子量及び小塩基対長画分溶離剤のクロマトグラ
ムである。
FIG. 23 is a chromatogram of the low molecular weight and small base pair long fraction eluent obtained in Example 3.

【図24】 DNAフラグメントの混合物の高塩基対長成分を精製するためのスピンカラム
装置の効能を示す、実施例3において得られる高塩基対長画分溶離剤のクロマト
グラムである。
FIG. 24 is a chromatogram of the high base pair long fraction eluent obtained in Example 3 showing the efficacy of the spin column device for purifying the high base pair length components of a mixture of DNA fragments.

【図25】 実施例4において用いるdsDNAフラグメントのpBR322標準混合物の
クロマトグラムである。
FIG. 25 is a chromatogram of a pBR322 standard mixture of dsDNA fragments used in Example 4.

【図26】 実施例4において得られる低分子量及び小塩基対長画分溶離剤のクロマトグラ
ムである。
FIG. 26 is a chromatogram of the low molecular weight and small base pair long fraction eluent obtained in Example 4.

【図27】 実施例4において得られる高塩基対長画分溶離剤のクロマトグラムである。FIG. 27   4 is a chromatogram of the high base pair long fraction eluent obtained in Example 4.

【図28】 実施例5の方法において得られるクロマトグラムである。FIG. 28   5 is a chromatogram obtained by the method of Example 5.

【図29】 実施例5の方法において得られるクロマトグラムである。FIG. 29   5 is a chromatogram obtained by the method of Example 5.

【図30】 実施例6の方法において得られるクロマトグラムである。FIG. 30   9 is a chromatogram obtained by the method of Example 6.

【図31】 アイソクラチック移動相での溶出により得られる分離されたハイブリダイズし
たdsDNA混合物のクロマトグラムである。
FIG. 31 is a chromatogram of separated hybridized dsDNA mixtures obtained by elution with an isocratic mobile phase.

【図32】 運動学的分離において得られるヒステリシス効果を例示する。FIG. 32   6 illustrates the hysteresis effect obtained in kinematic separation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB ,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,IL, IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,L C,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG ,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT, RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,T J,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,YU ,ZA,ZW (72)発明者 テイラー,ポール・デイ アメリカ合衆国カリフオルニア州94301パ ロアルト・ホーソーンアベニユー248 (72)発明者 レジエンダー,ベンジヤミン・エル,ジユ ニア アメリカ合衆国ネブラスカ州68123ベルビ ユー・アパートメントナンバー2エム・ス カーボラウ1753 (72)発明者 ヘフエル,ロバート・エム アメリカ合衆国カリフオルニア州95008キ ヤンベル・レデイングロード270 Fターム(参考) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 BB20 FA15 4B063 QA12 QQ42 QR82 QS17 QS24 QS25 QS34 QX01 【要約の続き】 下部溶離剤受け取り室、及び中に支持する分離媒質の固 定ユニットを有する管を含んでなる、ポリヌクレオチド フラグメントの混合物からポリヌクレオチドフラグメン トを分離するための周囲圧もしくはより低圧の装置も記 述する。分離媒質は、対イオンと反応して分離媒質の表 面上に不溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽 イオンのない非極性分離表面を有する。─────────────────────────────────────────────────── ─── 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), OA (BF, BJ , CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, K E, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, C N, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB , GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, L C, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG , MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, T J, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU , ZA, ZW (72) Inventor Taylor, Paul Day             94301 Pa, California, United States             Roalto hawthorne avenue 248 (72) Inventor Resiender, Benjamin El, Jiyu             near             68123 Belbi, Nebraska, United States             You Apartment No.2 M Su             Carborau 1753 (72) Inventor Hefel, Robert Em             95008 Key, California California             Yanbell Reading Road 270 F term (reference) 4B024 AA11 AA20 CA01 CA09 HA12                 4B029 AA07 AA23 BB20 FA15                 4B063 QA12 QQ42 QR82 QS17 QS24                       QS25 QS34 QX01 [Continued summary] The lower eluent receiving chamber and the solids of the separation medium supported therein. A polynucleotide comprising a tube having a constant unit Polynucleotide fragments from a mixture of fragments Ambient or lower pressure equipment to separate I will describe. The separation medium reacts with the counterions and forms a surface of the separation medium. A polyvalent yang that produces an insoluble polar coating on a surface It has a non-polar separating surface without ions.

Claims (44)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 a)DNAフラグメントの混合物を非極性で非孔質の表面を
有する分離媒質を含有する分離カラムにかけること、DNAフラグメントの混合
物は、対イオン及び、駆動溶媒のDNA結合濃度、を含有する第一の溶液中であ
る;並びに b)対イオン、及び標的フラグメントを有するDNAフラグメントを分離媒質か
ら溶離剤の別個の区分に取り出すために前もって決定されている駆動溶媒の濃度
、を含有する第二の溶液と、媒質とを接触させることにより、媒質から標的DN
Aフラグメントを取り出すこと、 を含んでなる、DNAフラグメントの混合物から前もって決定された塩基対長を
有する標的DNAフラグメントを単離する方法。
1. A) subjecting a mixture of DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, wherein the mixture of DNA fragments comprises a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent, In a first solution containing; and b) a counterion, and a concentration of the driving solvent that has been previously determined to remove the DNA fragment with the target fragment from the separation medium into a separate compartment of the eluent. The target DN from the medium by contacting the medium with the second solution
Removing the A fragment, and isolating a target DNA fragment having a predetermined base pair length from the mixture of DNA fragments comprising:
【請求項2】 c)溶離剤の別個の区分を集め、それにより標的DNAフラ
グメントを回収すること、 の工程を含む請求項1の方法。
2. The method of claim 1 comprising the steps of: c) collecting separate compartments of the eluent, thereby recovering the target DNA fragment.
【請求項3】 回収した標的DNAフラグメントを増幅する請求項2の方法
3. The method according to claim 2, wherein the recovered target DNA fragment is amplified.
【請求項4】 回収した標的DNAフラグメントをクローン化する請求項2
の方法。
4. The method according to claim 2, wherein the recovered target DNA fragment is cloned.
the method of.
【請求項5】 d)サンプル混合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒
質を含有する分離カラムにかけること、サンプル混合物は、対イオン、及び補助
溶媒における駆動溶媒のDNA結合濃度、を含有する第一の溶媒混合物中である
;並びに e)対イオン、及び特定の塩基対長を有するDNAフラグメントを分離媒質から
取り出すために前もって決定されている駆動溶媒の濃度、を含有する第二の溶媒
溶液と、分離媒質とを接触させることにより、該特定の塩基対長を有するサンプ
ル中のいずれかのDNAを取り出すこと、 を含んでなるサンプル混合物における特定の塩基対長を有するDNAフラグメン
トの存在を決定する方法。
5. d) subjecting the sample mixture to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, the sample mixture comprising a counterion and a DNA binding concentration of the driving solvent in a co-solvent. In a first solvent mixture containing; and e) a second ion containing a counterion and a driving solvent concentration that has been previously determined to remove a DNA fragment having a particular base pair length from the separation medium. Removing any DNA in the sample having the specific base pair length by contacting a solvent solution with a separation medium, the presence of a DNA fragment having the specific base pair length in a sample mixture comprising How to determine.
【請求項6】 工程(b)において生成する第二の溶媒溶液を集める請求項
5の方法。
6. The method of claim 5, wherein the second solvent solution formed in step (b) is collected.
【請求項7】 該塩基対長を有するDNAフラグメントがサンプル混合物に
存在するかどうかを決定するために工程(b)の第二の溶媒溶液生成物を分析す
る請求項6の方法。
7. The method of claim 6, wherein the second solvent solution product of step (b) is analyzed to determine if the DNA fragment having the base pair length is present in the sample mixture.
【請求項8】 工程(b)の第二の溶媒溶液生成物中の任意のDNAを増幅
する請求項7の方法。
8. The method of claim 7, wherein any DNA in the second solvent solution product of step (b) is amplified.
【請求項9】 該塩基対長を有するDNAフラグメントが、分析において検
出するには低すぎる濃度でサンプル混合物に存在し、そしてサンプル混合物にお
ける該塩基対長を有するDNAフラグメントの存在を確かめるために増幅産物を
分析する請求項8の方法。
9. A DNA fragment having the base pair length is present in a sample mixture at a concentration that is too low to be detected in an assay, and is amplified to confirm the presence of the DNA fragment having the base pair length in the sample mixture. 9. The method of claim 8, wherein the product is analyzed.
【請求項10】 a)ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混
合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質を含有する分離カラムにかけるこ
と、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び
、駆動溶媒のDNA結合濃度、を含有する第一の溶液中でかける;並びに b)ヘテロ二本鎖フラグメントがそのミスマッチ部位で局所的に変性する温度に
媒質及び溶液を保ちながら、対イオン並びに、標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘ
テロ二本鎖DNAフラグメントを分離媒質から別個の画分において分離するため
に前もって決定されている駆動溶媒の濃度、を含有する第二の溶液と、分離媒質
とを接触させることにより、分離媒質から所望のホモ二本鎖及び/もしくはヘテ
ロ二本鎖DNAフラグメントを分離すること、 の工程を含んでなり、ヘテロ二本鎖フラグメントは少なくとも1つのミスマッチ
部位を有する、同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグ
メントの混合物から標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘテロ二本鎖DNAフラグメ
ントをDMIPCにより分離する方法。
10. A) applying a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface, homoduplex and heteroduplex. The mixture of strand DNA fragments is applied in a first solution containing a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent; and b) the medium and the temperature at which the heteroduplex fragment locally denatures at its mismatch sites. While maintaining the solution, a counterion and a concentration of a driving solvent that has been previously determined to separate the target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments from the separation medium in separate fractions. The desired homoduplex and / or heteroduplex DNA fragment is separated from the separation medium by contacting the second solution with the separation medium. Separating the target homoduplex from a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments having the same base pair length, wherein the heteroduplex fragment has at least one mismatch site. And / or a method for separating hetero double-stranded DNA fragments by DMIPC.
【請求項11】 所望のフラグメントがホモ二本鎖画分であり、ホモ二本鎖
画分の一方もしくは両方をホモ二本鎖画分から別個の画分として取り出すために
駆動溶媒の濃度を選択する請求項10の方法。
11. The desired fragment is a homoduplex fraction and the concentration of the driving solvent is selected to remove one or both homoduplex fractions from the homoduplex fraction as separate fractions. The method of claim 10.
【請求項12】 ホモ二本鎖画分を集める工程を含む請求項11の方法。12. The method of claim 11, comprising the step of collecting the homoduplex fraction. 【請求項13】 集めたホモ二本鎖画分を増幅することを含む請求項12の
方法。
13. The method of claim 12, comprising amplifying the pooled homoduplex fraction.
【請求項14】 所望のフラグメントがヘテロ二本鎖画分であり、ヘテロ二
本鎖画分の一方もしくは両方をホモ二本鎖画分から別個の画分として取り出すた
めに駆動溶媒の濃度を選択する請求項10の方法。
14. The desired fragment is a heteroduplex fraction and the concentration of the driving solvent is selected to remove one or both of the heteroduplex fractions as a separate fraction from the homoduplex fraction. The method of claim 10.
【請求項15】 ヘテロ二本鎖画分を集める工程を含む請求項11の方法。15. The method of claim 11, comprising the step of collecting the heteroduplex fraction. 【請求項16】 集めたヘテロ二本鎖画分を増幅することを含む請求項12
の方法。
16. The method of claim 12, comprising amplifying the pooled heteroduplex fraction.
the method of.
【請求項17】 ホモ二本鎖フラグメントに対するヘテロ二本鎖フラグメン
トの量の比が1:1未満である請求項10の方法。
17. The method of claim 10, wherein the ratio of the amount of heteroduplex fragment to homoduplex fragment is less than 1: 1.
【請求項18】 別個のヘテロ二本鎖画分におけるヘテロ二本鎖の量が検出
レベル未満である請求項17の方法。
18. The method of claim 17, wherein the amount of heteroduplex in the distinct heteroduplex fraction is below the level of detection.
【請求項19】 ホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の分離に用いる保持
時間を参照標準から前もって決定した請求項10の方法。
19. The method of claim 10, wherein the retention time used to separate the homoduplex or heteroduplex fractions was previously determined from a reference standard.
【請求項20】 マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィーによ
って、サンプルと同じ塩基対配列を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の標準混
合物を分離することにより参照標準を得る請求項19の方法。
20. The method of claim 19 wherein the reference standard is obtained by separating a standard mixture of homoduplexes and heteroduplexes having the same base pair sequence as the sample by matched ion polynucleotide chromatography.
【請求項21】 a)ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混
合物を非極性で非孔質の表面を有する分離媒質を含有する分離カラムにかけるこ
と、ホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び
、駆動溶媒のDNA結合濃度、を含有する第一の溶液中でかける;並びに b)ヘテロ二本鎖フラグメントがそのミスマッチ部位で局所的に変性する温度に
媒質及び溶液を保ちながら、対イオン並びに、標的ホモ二本鎖及び/もしくはヘ
テロ二本鎖DNAフラグメントを分離媒質から別個の画分において分離するため
に前もって決定されている駆動溶媒の濃度、を含有する第二の溶液と、分離媒質
とを接触させることにより、分離媒質から所望のホモ二本鎖及び/もしくはヘテ
ロ二本鎖DNAフラグメントを分離すること、 の工程を含んでなり、ヘテロ二本鎖フラグメントは少なくとも1つのミスマッチ
部位を有する、同じ塩基対長を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖DNAフラグ
メントの混合物におけるホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の存在を決定する
方法。
21. a) applying a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments to a separation column containing a separation medium having a non-polar, non-porous surface; homoduplex and heteroduplex The mixture of strand DNA fragments is applied in a first solution containing a counterion and a DNA binding concentration of a driving solvent; and b) a medium and a temperature at which the heteroduplex fragment locally denatures at its mismatch sites. While maintaining the solution, a counterion and a concentration of the driving solvent that has been previously determined to separate the target homoduplex and / or heteroduplex DNA fragments from the separation medium in separate fractions. The desired homoduplex and / or heteroduplex DNA fragment is separated from the separation medium by contacting the second solution with the separation medium. The step of separating, wherein the heteroduplex fragment has at least one mismatch site, the homoduplex in a mixture of homoduplex and heteroduplex DNA fragments having the same base pair length or A method for determining the presence of a heteroduplex fraction.
【請求項22】 c)溶離剤の別個の区分を集め、それにより標的DNAフ
ラグメントを回収すること、 の工程を含む請求項21の方法。
22. The method of claim 21, comprising the step of: c) collecting separate sections of the eluent, thereby recovering the target DNA fragment.
【請求項23】 回収した標的DNAフラグメントを増幅する請求項22の
方法。
23. The method of claim 22, wherein the recovered target DNA fragment is amplified.
【請求項24】 回収した標的DNAフラグメントをクローン化する請求項
22の方法。
24. The method of claim 22, wherein the recovered target DNA fragment is cloned.
【請求項25】 該DNAサンプルが、多量のバックグラウンドの野生型を
含有する請求項22の方法。
25. The method of claim 22, wherein the DNA sample contains a large amount of background wild type.
【請求項26】 該突然変異体DNAが検出限界未満である請求項22の方
法。
26. The method of claim 22, wherein the mutant DNA is below the detection limit.
【請求項27】 野生型DNA及び突然変異体DNAのDNA配列が既知で
ある請求項22の方法。
27. The method of claim 22, wherein the DNA sequences of wild type DNA and mutant DNA are known.
【請求項28】 突然変異体DNAが野生型DNAと少なくとも1つの塩基
対により異なる請求項21の方法。
28. The method of claim 21, wherein the mutant DNA differs from wild-type DNA by at least one base pair.
【請求項29】 ホモ二本鎖もしくはヘテロ二本鎖画分の分離に用いる保持
時間を参照標準から前もって決定した請求項21の方法。
29. The method of claim 21, wherein the retention time used to separate the homoduplex or heteroduplex fractions has been previously determined from a reference standard.
【請求項30】 マッチドイオンポリヌクレオチドクロマトグラフィーによ
って、サンプルと同じ塩基対配列を有するホモ二本鎖及びヘテロ二本鎖の標準混
合物を分離することにより参照標準を得た請求項29の方法。
30. The method of claim 29, wherein the reference standard was obtained by separating a standard mixture of homoduplexes and heteroduplexes having the same base pair sequence as the sample by matched ion polynucleotide chromatography.
【請求項31】 上部溶液投入室、下部溶離剤受け取り室、及び中に支持す
る分離媒質の固定ユニットを有する管を含んでなり、分離媒質は、対イオンと反
応して分離媒質の表面上に不溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽イオ
ンのない非極性分離表面を有する、ポリヌクレオチドフラグメントの混合物から
ポリヌクレオチドフラグメントを分離するための周囲圧もしくはより低圧の装置
31. A tube having an upper solution input chamber, a lower eluent receiving chamber, and a fixed unit of separation medium supported therein, the separation medium reacting with counterions on the surface of the separation medium. An ambient or lower pressure device for separating polynucleotide fragments from a mixture of polynucleotide fragments having a non-polar separating surface free of polyvalent cations that produces an insoluble polar coating.
【請求項32】 分離媒質がビーズ、毛管路及びモノリス構造よりなる群か
ら選択されるメンバーである請求項31の周囲圧もしくはより低圧の装置。
32. The ambient or lower pressure device of claim 31, wherein the separation medium is a member selected from the group consisting of beads, capillaries and monolith structures.
【請求項33】 分離媒質の固定ユニットが分離媒質粒子の固定ベッドを含
んでなる請求項32の周囲圧もしくはより低圧の装置。
33. The ambient or lower pressure apparatus of claim 32, wherein the separation medium fixation unit comprises a fixed bed of separation medium particles.
【請求項34】 分離媒質粒子が、非極性表面を有する有機ポリマー及び無
機粒子よりなる群から選択される請求項33の周囲圧もしくはより低圧の装置。
34. The ambient or lower pressure device of claim 33, wherein the separation medium particles are selected from the group consisting of organic polymers having non-polar surfaces and inorganic particles.
【請求項35】 下部室が閉じられている請求項31の周囲圧もしくはより
低圧の装置。
35. The ambient or lower pressure device of claim 31, wherein the lower chamber is closed.
【請求項36】 下部室が開いた底部分を有する請求項31の周囲圧もしく
はより低圧の装置。
36. The ambient or lower pressure device of claim 31, wherein the lower chamber has an open bottom portion.
【請求項37】 該下部室を受けるように合わせた溶離剤容器と組み合わせ
る請求項36の周囲圧もしくはより低圧の装置。
37. The ambient or lower pressure device of claim 36 in combination with an eluent container adapted to receive said lower chamber.
【請求項38】 溶離剤室が遠心分離機バイアルである請求項37の周囲圧
もしくはより低圧の装置。
38. The ambient or lower pressure device of claim 37, wherein the eluent chamber is a centrifuge vial.
【請求項39】 シリンダーが一連のシリンダーのメンバーであり、そして
溶離剤容器が一連の溶離剤容器のメンバーであり、そしてシリンダーの配列及び
容器の配列がマッチする配置を有する請求項37の周囲圧もしくはより低圧の装
置。
39. The ambient pressure of claim 37, wherein the cylinder is a member of a series of cylinders, the eluent container is a member of a series of eluent containers, and the arrangement of cylinders and the arrangement of containers have a matching arrangement. Or a lower pressure device.
【請求項40】 外密封縁を有する多腔分離プレート、マルチウェル収集プ
レート、並びに多腔分離プレートの外密封縁及びマルチウェル収集プレートを受
ける真空腔との密封連動を生じる分離プレート密封手段を有する真空系の組み合
わせを含んでなり;多腔分離プレートは一連の管を含み、各管は上部溶液投入室
、底開口部を中に有する下部溶離剤受け取り室、及び中に支持する分離媒質の固
定ユニットを有し、分離媒質は、対イオンと反応して分離媒質の表面上に不溶性
の極性コーティングを生成せしめる多価陽イオンのない非極性分離表面を有し;
マルチウェル収集プレートは、下部溶離剤受け取り室の底開口部から液体を受け
取るように配置される収集ウェルを有する、周囲圧もしくはより低圧の分離系。
40. A multi-lumen separation plate having an outer sealed edge, a multi-well collection plate, and a separation plate sealing means for producing a sealing engagement with the outer sealed edge of the multi-well separated plate and the vacuum cavity receiving the multi-well collection plate. The multi-lumen separation plate comprises a series of tubes, each tube comprising a top solution input chamber, a bottom eluent receiving chamber having a bottom opening therein, and fixation of a separation medium supported therein. A unit, the separation medium having a non-polar separation surface without polyvalent cations which reacts with counterions to produce an insoluble polar coating on the surface of the separation medium;
A multi-well collection plate is an ambient or lower pressure separation system having collection wells arranged to receive liquid from the bottom opening of the lower eluent receiving chamber.
【請求項41】 分離媒質がビーズ、毛管路及びモノリス構造よりなる群か
ら選択されるメンバーである請求項40の周囲圧もしくはより低圧の分離系。
41. The ambient or lower pressure separation system of claim 40, wherein the separation medium is a member selected from the group consisting of beads, capillaries and monolith structures.
【請求項42】 分離媒質の固定ユニットが分離媒質粒子の固定ベッドを含
んでなる請求項41の周囲圧もしくはより低圧の装置。
42. The ambient or lower pressure apparatus of claim 41, wherein the separation medium fixation unit comprises a fixed bed of separation medium particles.
【請求項43】 分離媒質粒子が、非極性表面を有する有機ポリマー及び無
機粒子よりなる群から選択される請求項42の周囲圧もしくはより低圧の装置。
43. The ambient or lower pressure device of claim 42, wherein the separation medium particles are selected from the group consisting of organic polymers having non-polar surfaces and inorganic particles.
【請求項44】 a)標的DNAフラグメントを含有し得るDNAフラグメ
ントの混合物を非極性で非孔質の表面を有する媒質を含有する分離カラムにかけ
ること、DNAフラグメントの混合物は、対イオン及び、補助溶媒における駆動
溶媒のDNA結合濃度、を含有する第一の溶媒混合物中である;及び b)対イオン及び、標的DNAフラグメント塩基対長を有するDNAフラグメン
トを媒質から取り出すために前もって決定されている補助溶媒における駆動溶媒
の濃度、を含有する第二の溶媒溶液と、媒質とを接触させることにより、媒質か
ら標的DNAフラグメントを取り出すこと、 の工程を含んでなる、上部溶液投入室、下部溶離剤受け取り室、及び中に支持す
る分離媒質の固定ユニットを有する管を含んでなり、分離媒質は、対イオンと反
応して分離媒質の表面上に不溶性の極性コーティングを生成せしめる多価陽イオ
ンのない非極性分離表面を有する、ポリヌクレオチドフラグメントの混合物から
ポリヌクレオチドフラグメントを分離するための周囲圧もしくはより低圧の装置
で、DNAフラグメントの混合物から前もって決定された塩基対長を有する標的
DNAフラグメントを取り出す方法。
44. a) applying a mixture of DNA fragments, which may contain target DNA fragments, to a separation column containing a medium having a non-polar, non-porous surface, the mixture of DNA fragments being counterions and auxiliary A first solvent mixture containing a DNA binding concentration of a driving solvent in a solvent; and b) a counterion and a previously determined aid for removing a DNA fragment having a target DNA fragment base pair length from the medium. Removing a target DNA fragment from the medium by contacting the medium with a second solvent solution containing the concentration of the driving solvent in the solvent, the upper solution input chamber, the lower eluent receiving The chamber comprises a chamber and a tube having a fixed unit of separation medium supported therein, the separation medium being a pair of tubes. Ambient or lower pressure for separating polynucleotide fragments from a mixture of polynucleotide fragments having a non-polar separating surface free from polyvalent cations that reacts with water to form an insoluble polar coating on the surface of the separation medium Apparatus for removing a target DNA fragment having a predetermined base pair length from a mixture of DNA fragments.
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