JP2004073065A - Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit - Google Patents

Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit Download PDF

Info

Publication number
JP2004073065A
JP2004073065A JP2002237046A JP2002237046A JP2004073065A JP 2004073065 A JP2004073065 A JP 2004073065A JP 2002237046 A JP2002237046 A JP 2002237046A JP 2002237046 A JP2002237046 A JP 2002237046A JP 2004073065 A JP2004073065 A JP 2004073065A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nucleic acid
seq
sequence
acid probe
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002237046A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Motoma
源間 信弘
Koji Hashimoto
橋本 幸二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002237046A priority Critical patent/JP2004073065A/en
Publication of JP2004073065A publication Critical patent/JP2004073065A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for simply detecting and/or elongating a nucleic acid chain in high sensitivity. <P>SOLUTION: The nucleic acid fragment is a nucleic acid fragment which is hybridized with a target nucleic acid containing a first target sequence x and a second target sequence x' and comprises sequence X complementary to the sequence x, a spacer S and a sequence X' complementary to the sequence x' and is represented by X-S-X'. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核酸断片、核酸プローブ固定化基体およびアッセイキットに関する。
【0002】
【従来の技術】
特定の核酸配列を持った核酸鎖を検出するためには、先ず、検出対象の配列に相補的な1対の核酸プライマーを用いて増幅し、その後で、電気泳動または検出対象の配列に対して相補的な核酸プローブを固定化した基板などを用いて増幅産物を確認または検出する方法が一般的に用いられている。その場合、特定の核酸鎖を特異的に検出するためには、15塩基程度以上の連続する特異的な配列を有する核酸プローブまたはプライマーが必要である。しかしながら、プライマーまたはプローブ設計ソフトなどを利用しても、変異や多型の多い領域では15塩基の連続する特異的な配列を選択することは必ずしも容易には達成できない。そのために、最適な検出条件が設定できないという問題がある。
【0003】
また、核酸プローブ固定化電極と電気化学手に活性な挿入剤を用いた電流検出型のDNAチップが報告されている。この方法は標識が不要なためランニングコストが安いことと、蛍光検出の場合ような高価で大型の検出装置が不要であることなどのメリットがある。通常核酸プローブは長い方が検出感度が高いと考えられているが、挿入剤が核酸プローブにも若干反応するため、長い核酸プローブを用いるとノイズが増加してしまい、検出感度が不十分であるなどの問題がある。
【0004】
さらに、長い核酸プローブを使って特異的な反応を行なう際は、融解温度(Tm)が高くなってしまうことから、有害なジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド等の添加剤を加えて温度を低温にする必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況から、本発明の目的は、簡便且つ高感度に核酸鎖の検出および/または伸長を可能にする手段を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を提供する。即ち、
第1のターゲット配列xと第2のターゲット配列x’とを含むターゲット核酸にハイブリダイズさせるための核酸断片であって、配列xに相補的な配列Xと、スペーサーSと、配列x’に相補的な配列X’とを含みX−S−X’で表されることを特徴とする核酸断片;
第1のターゲット配列x1から第n+1のターゲット配列xn+1までの配列を含むターゲット核酸にハイブリダイズさせるための核酸断片であって、ターゲット配列x1に相補的な配列X1と、第1のスペーサーS1と、ターゲット配列xnに相補的な配列Xnと、第nのスペーサーSnと、配列xn+1に相補的な配列Xn+1とを含みX1−S1−・・・−Xn−Sn−Xn+1で表されることを特徴とする核酸断片(ここで、nは2以上の整数である);
上記の何れかの核酸断片を核酸プローブとして具備する核酸プローブ固定化基体;
プライマーおよび核酸プローブからなる群より選択される試薬として上記の何れかの核酸断片を具備することを特徴とするアッセイキット;
前記配列XとX’が、配列番号1と配列番号11、配列番号2と配列番号12、配列番号3と配列番号13、配列番号4と配列番号14、配列番号5と配列番号15、配列番号6と配列番号16、配列番号7と配列番号17、配列番号8と配列番号18、配列番号9と配列番号19、および配列番号10と配列番号20からなる群より選択されることを特徴とする上記の核酸断片を含むヒトC型肝炎ウイルスを検出するための核酸プローブ;および
前記配列XとX’が、配列番号34と配列番号37、配列番号35と配列番号38、および配列番号36と配列番号39からなる群より選択されることを特徴とする上記の核酸断片を含むヒトC型肝炎ウイルスを伸長するためのプライマー;
である。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の態様に従う核酸断片は、その一部の配列によりターゲット配列にハイブリダイズさせて使用するための核酸断片である。
【0008】
本発明の態様に従う核酸断片がハイブリダイズしようとするターゲット核酸は、ターゲット配列xと第2のターゲット配列x’を含む。このとき、第1のターゲット配列と第2のターゲット配列は、互いに隣合い、両配列が含まれるターゲット核酸上において連続する配列であってもよく、当該ターゲット核酸において離れた位置に存在する配列であってもよい。
【0009】
一方、本発明の態様に従う当該核酸断片は、ターゲット配列xに相補的な配列Xと、ターゲット配列x’に相補的な配列X’を含み、それらの間にスペーサーSを含む。即ち、当該核酸断片は、一般式「X−S−X’」によって表される配列で表される配列である。
【0010】
ここで、ターゲット配列に含まれる配列「x」および配列「x’」(ここでxは小文字)と、当該核酸断片に含まれる配列「X」および配列「X’」(ここでXは大文字)とは夫々互いに相補的である。また本明細書においては、便宜上、同じアルファベットを大文字と小文字で示した場合には、それらは互いに相補的な塩基配列からなる配列であることを示す。
【0011】
本発明に従う核酸断片とターゲット配列がハイブリダイズした場合、スペーサーは、ターゲット配列に対して結合することなく存在する。また、当該スペーサーは、当該核酸断片とターゲット配列がハイブリダイズした場合に、所望に応じてその自己配列内でハイブリダイゼーションなどの結合を生じてもよく、また所望に応じて何れの結合も生じせしめられることなく存在してもよい。
【0012】
ここで使用される「ターゲット配列」の語は、本発明の態様に従う核酸断片が結合するための塩基配列を示す。ここで使用される「ターゲット核酸」の語は、ターゲット配列を含む核酸を示す。
【0013】
ここで使用される「核酸」の語は、DNAおよびRNA、PNA(即ち、ペプチド核酸)およびLNA(即ち、ロック核酸)などの何れの核酸類似体など、一般的に、その一部の構造を塩基配列によって表されることが可能な物質を総括的に示す語である。また、そのような核酸は、天然に存在するものであっても、人工的に合成されたものであってもよい。
【0014】
また、本発明の核酸断片は、一般的にそれ自身公知の方法により合成または産生されればよい。例えば、そのような方法は、一般的な核酸の合成に使用される核酸合成機を使用しても、一般的な大腸菌などを利用した遺伝子操作などの手段を利用してもよい。合成あるいは産生された核酸は、液体クロマトグラフィーyや、マススペクトロスコピーなどで精製する事が望ましい。
【0015】
ここで使用される「相補」、「相補的」および「相補性」の語は、複数の配列が、互いに50%から100%の範囲で相補的あることを示す。本発明における好ましい相補性は、80%以上で相補的な場合であり、より好ましくは90%以上で相補的な場合である。また、ここで使用される「相同」、「相同的」および「相同性」の語は、複数の配列が、互いに50%から100%の範囲で相同であることを示す。本発明における好ましい相同性は、80%以上で相同的な場合であり、より好ましくは90%以上で相同的な場合である。
【0016】
ここで使用される「スペーサー」の語は、本発明の態様に従う核酸断片に含まれる配列のうち、ターゲット配列に相補的な配列の間に配置されるある程度の長さを有した鎖状物質をいう。当該スペーサーとして使用される物質の例は、有機鎖状分子であればよく、例えば、核酸、ペプチド、ポリペプチド、アルカン鎖、ポリビニルアルコールおよびポリエチレングリコールなどであればよい。
【0017】
配列Xおよび配列X’の長さは、特に限定されるものではないが、夫々5塩基から100塩基であればよく、好ましくは5塩基から9塩基であればよい。更に、配列Xと配列X’を合わせた長さは、特に限定されるものではないが、10塩基から200塩基であればよく、好ましくは10塩基から18塩基であればよい。
【0018】
スペーサーの長さは、約6Åから約1000Å、好ましくは約20Åから約200Åであればよい。或いは、当該スペーサーを構成する原子の数は、3原子以上10原子以下、10原子以上100原子以下、100原子以上500原子以下であってもよい。夫々の長さの場合、10原子以下では電子が効率よく移動できるので、電気化学的な核酸検出方法では利点がある。一方、100原子以上では基板の立体障害の問題が解決できるので、ハイブリダイゼーション反応の効率を高める事ができる。10原子以上100原子以下では、両者の特性を兼ね備えることができ、電気化学的な核酸鎖検出方法において高い検出感度を達成できるという利点がある。また、核酸の場合であれば、当該スペーサーは、約1塩基から約200塩基であればよく、約3塩基から約50塩基であれば好ましく、約5塩基から約30塩基であればより好ましい。核酸鎖の長さは長い方がハイブリダイゼーションの効率は向上するが、長い合成核酸は合成が困難で、収率も悪い。更に、電気化学検出方式でバックグラウンドが高くなってしまう問題がある。一方、短い核酸鎖は反応効率は低いが、バックグランドの問題は発生し難い。よって約5〜30塩基が最適な長さといえる。
【0019】
また、本発明に従う核酸断片は、ターゲット配列とのハイブリダイゼーションには関与しないスペーサーSを有する。上述の例においては、当該核酸断片内におけるスペーサーが1で含まれる例を示した。しかしながら、それに限定するものではなく、1つの核酸断片内に複数のスペーサーが含まれてもよい。その場合、何れのスペーサーも、その両端にターゲット配列に相補的な配列が連結していることが好ましい。また、スペーサーが複数で含まれる場合には、それらのスペーサが等しくてもよく、全て異なっていてもよく、一部等しくてもよい。
【0020】
例えば、第1のターゲット配列x1から第n+1のターゲット配列xn+1までの配列を含むターゲット核酸にハイブリダイズさせるための核酸断片の場合、第1のターゲット配列x1に相補的な配列X1とスペーサーS1からなるX1−S1から、第nのターゲット配列xnに相補的な配列XnとスペーサーSnとからなるXn−Snまでの連続した配列に、更に第n+1のターゲット配列xn+1に相補的な配列X(n+1)を含むような核酸断片、即ち、X1−S1−・・・−Xn−Sn−Xn+1で表される核酸断片であればよい。ここで、nは2以上の整数である。
【0021】
このように複数のスペーサーを含む場合、当該核酸断片の長さは、特に限定されるものではないが、スペーサー部分を含み約50Åから約3000Å、好ましくは約100Åから約500Åであればよい。また、当該核酸断片のスペーサ以外の部分を構成する核酸の全長は、特に限定されるものではないが、約10塩基から約500塩基であればよく、好ましくは約10塩基から約50塩基であればよい。
【0022】
従来使用される核酸の特異的な検出および増幅には、通常、約15塩基長以上の連続した配列が必要とされる。しかしながら、本発明により開示される当該核酸断片の場合、9塩基長以下の連続した配列であったとしても、ターゲット配列を特異的に検出並びに増幅および伸長が可能である。
【0023】
また、特異性を維持しながらTmを低温に設定することが可能であるので、特別な更なる試薬を添加することなく、低温でハイブリダイゼーション反応を達成することが可能である。
【0024】
以上のような本発明の態様に従う核酸断片は、ターゲット配列を検出するための核酸プローブ、またはターゲット配列を含むターゲット核酸に対する相補鎖を伸長するための、若しくはターゲット核酸およびその相補鎖を増幅するためのプライマーとして好ましく使用され得る。
【0025】
そのような核酸プローブにより検出またはプライマーにより増幅される対象となるターゲット配列またはターゲット核酸は、どのような種類の核酸であってもよく、また、ターゲット配列および/またはターゲット核酸の検出または増幅の対象とされるような核酸が含まれる核酸試料であればよい。
【0026】
ここで使用される「核酸試料」の語は、核酸を含む試料を示す。核酸試料は、個体から採取した試料、例えば、末梢静脈血等の血液、白血球、血清、尿、糞便、精液、唾液、細胞、臓器および組織など、並びに培養細胞などから、核酸を含有する試料にそれ自身公知の方法によって調製されればよい。ここで使用される「個体」の語は、ヒト、ヒト以外の動物及び植物、並びにウイルス、細菌、バクテリア、酵母及びマイコプラズマ等の微生物であってもよい。また、人工的に合成された核酸を含む試料であってもよい。また試料は、必要に応じて、ホモジネートおよび抽出などの必要な任意の前処理を行ってもよい。このような前処理は試料に応じて当業者によって選択され得る。
【0027】
2.核酸プローブ
本発明の態様に従う核酸プローブは、ターゲット配列を検出するための手段として使用される。即ち、当該核酸プローブは、検出または捕捉の目的とされるターゲット配列に相補的な配列を有する。従って、ターゲット配列にハイブリダイズすることが可能である。その後、生じたハイブリダイゼーションを検出することにより、試料核酸中にターゲット配列および/またはターゲット配列を含むターゲット核酸が存在することを検出することが可能である。
【0028】
ここで使用される「ハイブリダイゼーションを検出する」の語は、ハイブリダイゼーションにより生じた二本鎖核酸を検出すること、または試料核酸を予め何れかの標識物質により標識しておいて、ハイブリダイゼーション後にその標識物質に由来する信号を検出すること、或いはそれ自身公知の他の手段により、反応によって二本鎖核酸が存在することまたはハイブリダイゼーションが生じたことを検出することを総括的に示す語であり、何れの手段により検出が達成されてもよい。
【0029】
本発明の態様に従う核酸プローブは、上述した本発明に従う核酸断片の他に更なる配列を含んでもよい。また、Cy5、Cy3などの蛍光物質、色素物質、磁気性物質、並びにアビジンおよびビオチンなどの互いに特異的に結合する1対の物質の一方を標識物質として付与されてもよい。また、ハプテン、オキシダーゼ若しくはホスファターゼ等の酵素、またはフェロセン若しくはキノン類のが付与されていてもよい。或いはそれ自身公知の化学的な修飾がなされてもよい。そのような修飾がなされた核酸プローブも本発明として提供される。
【0030】
本発明の態様に従う核酸プローブの全長は、スペーサー部分を含み約50Åから約3000Å、好ましくは約100Åから約500Åであればよい。また、当該核酸断片のスペーサ以外の部分を構成する核酸の全長は、特に限定されるものではないが、約10塩基から約500塩基であればよく、好ましくは約10塩基から約50塩基であればよい。また、その一部分に核酸ではない物質、例えば、スペーサとしてそのような物質を含んでいても核酸プローブと称する。
【0031】
また、本発明に従う核酸プローブは、基体に固定化されて使用されてもよい。そのような核酸プローブ固定化基体も本発明の態様として提供される。
【0032】
3.核酸プローブ固定化基体
本発明の態様において提供され得る核酸プローブ固定化基体は、基本的には、基体と、前記基体に固定化された核酸プローブとからなる。好ましくは前記核酸プローブは前記基体に固定化される。また、当該核酸プローブを具備した核酸プローブ固定化基体も本発明の態様として提供される。
【0033】
核酸プローブ固定化基体は、一般的にはDNAチップまたはDNAマイクロアレイまたはDNAマクロアレイと称されるそれ自身公知の装置を利用してもよい。また、マイクロビーズや、マイクロタイタープレートなどを核酸プローブの固定化基体として用いることも可能である。
【0034】
ここで「核酸プローブ」とは、ターゲット配列に相補的な塩基配列を含む核酸であって、基体に固定化されるための核酸断片をいう。核酸プローブは、目的とするターゲット配列に相補的な配列を有し、それによって適切な条件下でターゲット配列とハイブリダイズすることが可能である。
【0035】
ここで「ターゲット配列」とは、その存在を検出したい塩基配列、または核酸プローブの塩基配列によって捕捉しようとする配列を指す。また、そのようなターゲット配列を含む核酸をターゲット核酸と称す。
【0036】
本発明の態様において使用される核酸プローブ固定化基体について、例を用いて以下に説明する。
【0037】
(1)第1の例
図1に本発明の態様に従い使用され得る核酸プローブ固定化基体の第1の例を模式的に示した。第1の例である核酸プローブ固定化基体は、基体1とその固定化領域2に固定化された核酸プローブとを具備する(図1)。
【0038】
このような核酸プローブ固定化基体は、例えば、それ自身公知の手段によりシリコン基板などの基体に対して核酸プローブを固定化することにより製造することが可能である。
【0039】
本態様においては、1つの基体に配置する核酸プローブの数はこれに限定するものではなく、所望に応じて変更してもよく、また、複数種類の塩基配列を有する核酸プローブを1つの基体に配置してもよい。複数および/または複数種類の核酸プローブの基体への固相パターンは、当業者が必要に応じて適宜設計変更することが可能である。そのような核酸プローブ固定化基体も本発明の範囲内である。
【0040】
(2)第2の例
図3を用いて、本発明の態様において使用され得る核酸プローブ固定化基体の第2の例を説明する。第2例である核酸プローブ固定化基体は、基体11に具備された電極12に固定化された核酸プローブを具備する(図3)。電極12は、電気的情報を取り出すためのパット13に接続されている。
【0041】
このような核酸プローブ固定化基体は、例えば、それ自身公知の手段によりシリコン基板などの基体に電極を配置し、その電極表面に対して核酸プローブを固定化することにより製造することが可能である。
【0042】
本態様においては、電極の数を10としたが1つの基体に配置する電極の数はこれに限定するものではない。また、電極の配置パターンも図3に示したものに限定されるものではなく、当業者が必要に応じて適宜設計変更することが可能である。必要に応じて参照電極および対極を設けてもよい。そのような核酸プローブ固定化基体も本発明の範囲内である。
【0043】
上記の例に記載するような蛍光検出を行うための核酸プローブ固定化基体の場合は、上記の何れかの基体に対して核酸プローブを固定化すればよい。また、上記の第1の例に記載するような電気化学的検出を行うための核酸プローブ固定化基体の場合は、上記の何れかの基体に電気化学的な検出が可能であるように電極を配置し、その電極上に核酸プローブを固定化すればよい。
【0044】
本発明において使用され得る電極は、特に限定されるものではないが、例えば、グラファイト、グラシーカーボン、パイロリティックグラファイト、カーボンペースト、カーボンファイバーのような炭素電極、白金、白金黒、金、パラジウム、ロジウムのような貴金属電極、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化鉛のような酸化物電極、Si、Ge、 ZnO、 CdS、 TiO2 、GaAsのような半導体電極、チタン等が挙げられる。これらの電極は導電性高分子によって被覆しても、単分子膜によって被覆してもよく、所望に応じてその他の表面処理剤を処理してもよい。
【0045】
核酸プローブの固定は、それ自身公知の何れの手段によっても行ってよい。例えば、核酸プローブの固定は、処理または無処理の基体または電極表面に対して、共有結合、イオン結合または物理吸着等によって直接固定化してもよい。或いは、核酸プローブの固定を助けるリンカー剤を用いてもよく、基板または電極に対して更なるスペーサーを介して核酸プローブを固定化してもよい。また、電極に対する試料核酸の非特異的な結合を防止するためのブロッキング剤をリンカー剤と共に電極に処理してもよい。また、ここで使用されるリンカー剤およびブロッキング剤は、例えば、電気化学的検出を有利に行うための物質であってもよい。
【0046】
また、異なる塩基配列を有する核酸プローブは、それぞれ、異なる電極に対して固定化されてもよく、異なる塩基配列を有する複数種類の核酸プローブが混合された状態で1つの電極に対して固定化されてもよい。
【0047】
(3)検出
本発明に従う核酸プローブ固定化基体は、前記基体に固定化された核酸プローブとターゲット核酸との間のハイブリダイゼーション反応の結果生じた二本鎖の存在を検知するための手段として、電気化学的方法および蛍光検出法を利用することが可能である。
【0048】
(a)電気化学的検出
電気化学的による二本鎖核酸の検出は、例えば、それ自身公知の二本鎖認識物質を用いて行えばよい。
【0049】
ここで用いられる二本鎖認識体は特に限定されるものではないが、例えば、ヘキスト33258、アクリジンオレンジ、キナクリン、ドウノマイシン、メタロインターカレーター、ビスアクリジン等のビスインターカレーター、トリスインターカレーターおよびポリインターカレーター等を用いることが可能である。更に、これらのインターカレーターを電気化学的に活性な金属錯体、例えば、フェロセン、ビオロゲン等で修飾しておくことも可能である。また、その他の公知の何れの二本鎖認識物質も本発明において好ましく使用される。
【0050】
本発明に従う核酸プローブ固定化基体では、核酸プローブが電極に対して固定化されている。このような電極を用いての二本鎖核酸の検出は他の一般的な電気化学的検出法と同じように、更に対極や参照極を使用してもよい。参照極を配置する場合、例えば、銀/塩化銀電極や水銀/塩化水銀電極などの一般的な参照極を使用してよい。
【0051】
続いて、適切なハイブリダイゼーションが可能な条件下で反応を行う。そのような適切な条件は、ターゲット配列に含まれる塩基の種類、核酸プローブ固定化基体に具備される核酸プローブの種類、試料核酸の種類およびそれらの状態などの諸条件に応じて、当業者であれば適宜選択することが可能である。これに限定されるものではないが、例えば以下のような条件下で反応を行ってもよい。
【0052】
即ち、ハイブリダイゼーション反応溶液は、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液中で行う。この溶液中にはハイブリダイゼーション促進剤である硫酸デキストラン、並びに、サケ精子DNA、牛胸腺DNA、EDTAおよび界面活性剤などを添加してもよい。ここに得られた試料核酸を添加し、90℃以上で熱変性させる。熱変性された試料核酸への核酸プローブ固定化基体の挿入は、変性直後、あるいは0℃に急冷後に行ってもよい。また、基体上に液を滴下することでハイブリダイゼーション反応を行うことも可能である。
【0053】
反応中は、撹拌、あるいは振とうなどの操作で反応速度を高めてもよい。反応温度は、例えば、10℃〜90℃の範囲で、反応時間は1分以上1晩程度で行えばよい。ハイブリダイゼーション反応後、電極を洗浄する。洗浄には、例えば、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いればよい。試料核酸中にターゲット配列を含むターゲット核酸が存在した場合、核酸プローブとハイブリダイズし、それにより二本鎖核酸が生じる。
【0054】
続いて、電気化学的手段により、以下のような手順で生じた二本鎖核酸の検出を行う。一般的には、ハイブリダイゼーション反応の後に、基体を洗浄し、電極表面に形成された二本鎖部分に二本鎖認識体を作用させて、それにより生じる信号を電気化学的に測定する。
【0055】
二本鎖認識体の濃度は、その種類によって異なるが、一般的には1ng/mL〜1mg/mLの範囲で使用する。この際には、イオン強度0.001〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いればよい。
【0056】
例えば、電気化学的な測定は、二本鎖認識体が電気化学的に反応する電位以上の電位を印加し、二本鎖認識体に由来する反応電流値を測定してよい。この際、電位は定速で掃引するか、あるいはパルスで印加するか、あるいは、定電位を印加してもよい。測定の際に、例えば、ポテンショスタット、デジタルマルチメーターおよびファンクションジェネレーター等の装置を用いて電流、電圧を制御してもよい。例えば、得られた電流値を基に、検量線からターゲット核酸の濃度を算出してもよい。
【0057】
このような電気化学的な核酸検出方法において、本発明の態様に従うヘアピン構造を有するヘアピン構造を有する核酸プローブ(ヘアピンプローブとも称される)を使用することにより、挿入剤を使用する電気化学的な核酸検出方法の高感度化が達成される。即ち、ハイブリダイゼーション反応前は、核酸プローブは通常一本鎖の構造を形成している。しかしながら、ターゲット配列と結合、即ち、ハイブリダイズすることによって、ターゲット配列と当該核酸プローブとの間に二本鎖構造が形成されると共に、核酸プローブの内部にも二次構造(即ち、二本鎖)が形成される。このような構造によって、プローブがヘアピン構造を形成していないものに比べ、より多くの挿入剤が結合可能となる。それによって、結果的に電流信号の増大、高感度化が達成される。
【0058】
また、特異性を維持しながらTmを低温に設定することが可能であるので、特別な更なる試薬を添加することなく、低温でハイブリダイゼーション反応を達成することが可能である。PCR反応を行うことが可能である。
【0059】
また、それ自体公知の電気化学的検出手段、例えば、以下の文献に開示されている(Hashimoto et al. 1994, Wang et al. 1998)手段なども本発明の方法において好ましく使用できる。当該文献において、橋本らは、DNAプローブで修飾された金電極と電気化学的に活性な色素を用いる配列特異的遺伝子検出を報告した。色素に由来する陽極の電流は、ターゲットDNAの濃度に相関する。また、ワンらは、インディケーターフリーの電気化学的なDNAのハイブリダイゼーションを報告した。このバイオセンサーの構成は、カーボンペースト電極へのイノシン置換プローブ(グアニンを含まない)の固定化と、当該標識のグアニン酸化ピークの存在による二重鎖の形成のクロノポテンショメトリック検出を含む。これらの文献に記載される検出手段は好ましく本発明において使用されてよい。
【0060】
(b)蛍光検出法
蛍光標識物質を用いる方法の場合には、アンチセンスプライマーを、FITC、Cy3、Cy5若しくはローダミンなどの蛍光色素などの蛍光学的な活性が得られる物質で標識しておいてもよい。或いは、その標識の代わりに前述した物質で標識したセカンドプローブを用いることで検出を行ってもよい。複数の標識物質を同時に使用してもよい。
【0061】
幾つかの態様においては、試料から抽出した核酸成分と核酸プローブ固定化チップに固定化された核酸プローブとのハイブリダイゼーション反応は、例えば、以下のように行う。即ち、ハイブリダイゼーション反応溶液は、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液中で行う。この溶液中にはハイブリダイゼーション促進剤である硫酸デキストラン、並びに、サケ精子DNA、牛胸腺DNA、EDTAおよび界面活性剤などを添加してもよい。ここに抽出した核酸成分を添加し、90℃以上で熱変性させる。核酸プローブ固定化チップの挿入は、変性直後、あるいは0℃に急冷後に行ってよい。また、基体上に液を滴下することでハイブリダイゼーション反応を行うことも可能である。反応中は、撹拌、あるいは振とうなどの操作で反応速度を高めてもよい。反応温度は、例えば、10℃〜90℃の範囲で、反応時間は1分以上1晩程度で行えばよい。ハイブリダイゼーション反応後、洗浄を行う。洗浄には、例えば、イオン強度0.01〜5の範囲で、pH5〜10の範囲の緩衝液を用いる。
【0062】
蛍光検出の場合、ハイブリダイゼーション反応の検出は、標識の種類に応じた適宜の検出装置を用いて、試料中の標識された塩基配列又は2次プローブ中の標識を検出することによって行う。標識が蛍光物質の場合には、例えば、蛍光検出器を用いて標識を検出すればよい。
【0063】
本発明に従う核酸プライマーを使用すると、特異性を維持しながらTmを低温に設定することが可能である。従って、特別な更なる試薬を添加することなく、低温でハイブリダイゼーション反応を達成することが可能である。PCR反応を行うことが可能である。
【0064】
また、本発明の核酸断片、核酸プローブおよび/または核酸プローブ固定化基体を使用したターゲット核酸の検出方法も本発明の態様として提供される。
【0065】
本発明の態様に従うプローブを用いると、挿入剤の電気化学反応を利用した電気化学的な核酸検出におけるS/Nを大幅に向上させることが可能である。電気化学的な核酸検出におけるノイズの原因は一本鎖のプローブ部分に結合する挿入剤に由来する信号である。また、挿入剤の結合量は核酸プローブが長いほど多くなる。従って、ノイズを下げるためには短い核酸プローブが好ましい。しかしながら9塩基以下の短鎖の核酸プローブでは十分な特異性が出ないという問題がある。本発明では、短い核酸プローブをスペーサーを連結することで、全体としては長くし、それにより、特異性を犠牲にせずにノイズの低減することに成功した。
【0066】
4.プライマー
本発明の態様に従う核酸断片は、ターゲット核酸に含まれるターゲット配列にハイブリダイズして、核酸を伸長するためのプライマーとして使用されてもよい。
【0067】
本発明の態様に従うプライマーの全長は、スペーサー部分を含み約50Åから約3000Å、好ましくは約100Åから約500Åであればよい。また、当該核酸断片のスペーサ以外の部分を構成する核酸の全長は、特に限定されるものではないが、約10塩基から約500塩基であればよく、好ましくは約10塩基から約50塩基であればよい。
【0068】
ここで使用される「核酸を伸長する」の語は、鋳型核酸と、その一部の塩基配列に相補的なプライマーとを用いて、ポリメラーゼを作用させることにより、目的とする核酸を伸長することをいい、更に、そのような伸長と、そのような伸長が繰り返し行われる増幅の両方を示す。
【0069】
本発明の態様に従って利用され得る伸長反応は、それ自体公知の一般的に核酸を伸長するために使用される手段であっても、および核酸を増幅するために使用される手段であってもよく、そのような手段で有れば何れも使用してよい。これらに限定するものではないが、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(一般的にPCRと称される、以下、PCRと記す)や逆転写PCRなどを利用した方法を用いることが可能である。また更に、Nucleic acid strand amplification(NASBA)、Transcription mediated amplification(TMA)、Ligase chain reaction(LCR)、Strand displacement amplification(SDA)、Isothermaland Chimeric primer−initiated Amplification of Nucleic acids(ICANN)および Rolling circle amplification(RCA)法などの手段も本発明の態様に従って利用することが可能である。
【0070】
ここで使用される「適切に伸長反応が得られる条件」とは、ポリメラーゼが核酸鎖を合成するための各種条件、例えば、温度、pH、塩濃度およびdNTPなどの条件が、ポリメラーゼの活性を適切に得るために十分であるような状態を示す。
【0071】
また更に、当該プライマーの5’端に、塩基配列からなるタグや、Cy5、Cy3等の蛍光物質、色素物質、磁気性物質、並びにアビジンおよびビオチンなどの互いに特異的に結合する1対の物質の一方が標識物質として付与されてもよい。また、ハプテン、オキシダーゼ若しくはホスファターゼ等の酵素、またはフェロセン若しくはキノン類が付与されていてもよい。そのような修飾がなされたプライマーも本発明の態様として提供される。
【0072】
本発明に従う核酸プライマーを使用すると、特異性を維持しながらTmを低温に設定することが可能である。従って、特別な更なる試薬を添加することなく、低温でハイブリダイゼーションや、伸長を達成することが可能である。
【0073】
5.アッセイキット
本発明はまた、上述したような本発明の何れの態様に従うプライマー、核酸プローブ、核酸プローブ固定化基体は、使用目的に応じて適切なキットとして提供されてもよい。
【0074】
例えば、本発明に従うプライマーの場合は、反応容器および/または緩衝液用塩類および/またはその他の必要な試薬、例えば、ポリメラーゼおよび/または基質などと組み合わせてキットを形成し、提供されてもよい。例えば、タグ配列、プライマーおよび伸長産物またはその一部に相補的な配列を含む核酸プローブなども、基板および/または種々の試薬および/または標識物質などと組み合わせてキットを形成し、本発明として提供されてもよい。上記のプライマーと所望の核酸プローブおよび/または核酸プローブ固定化基体を所望に応じて組み合わせてキットとして提供されてもよい。しかしながら、本発明により提供されるキットは、以上の組み合わせに限定されるものではなく、必要に応じて種々のものと組み合わせてキットとして提供されてもよい。また、使用目的もこれに限定するものではなく、上述した何れの目的に対するキットを形成することが可能である。そのようなキットも本発明の範囲に含まれる。
【0075】
【実施例】
実施例1
図1は、本発明の態様い従う核酸プローブ固定化基体の例である。図1はC型肝炎ウイルス(HCV)の型判定を行うための、所謂、DNAチップである。図1に示す核酸プローブ固定化基体Aの夫々の固定化領域2には、領域毎に、配列Xとしての配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9および配列番号10と、配列X’としての配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19および配列番号20と、スペーサとしての2個のヘキサエチレングリコールユニットとを具備する連結合成オリゴヌクレオチドからなる核酸プローブを固定した。夫々の核酸プローブの構成は、図2に示す通りである。即ち、図2に示す核酸プローブ1から核酸プローブ10までの10種類のプローブを各固定化領域に種類毎に固相化した。夫々の組み合わせは、配列番号1と配列番号11、配列番号2と配列番号12、配列番号3と配列番号13、配列番号4と配列番号14、配列番号5と配列番号15、配列番号6と配列番号16、配列番号7と配列番号17、配列番号8と配列番号18、配列番号9と配列番号19、および配列番号10と配列番号20である。
【0076】
HCVの1b型に反応する核酸プローブは図2に示す核酸プローブ1、核酸プローブ4および核酸プローブ6であり、HCVの2a型に反応する核酸プローブは、図2の核酸プローブ2、核酸プローブ5、核酸プローブ7および核酸プローブ9であり、HCVの2b型に反応する核酸プローブは図2の核酸プローブ3、核酸プローブ5、核酸プローブ8および核酸プローブ10である。ここで核酸プローブ5はHCVの2aおよび2bの両方に反応する。
【0077】
核酸プローブの固定化は、これらの核酸プローブの末端にアミノ基を導入し、ポリリジン処理したスライドガラス上にスポット後、乾燥固定することにより行った。
【0078】
対象として図2Bに示す核酸プローブ固定化基体Bの固定化領域2に対して、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29および配列番号30の塩基配列からなる核酸プローブを同様に固定化した(図2B)。
【0079】
実施例2
上述の実施例1で作製した核酸プローブ固定化基体を用いて、HCVのタイピングを行った。血清中から抽出したHCVのゲノムを、配列番号31および配列番号32の核酸プライマーで増幅した後、配列ビオチン標識した配列番号33とcy5標識した配列番号32の核酸プライマーで再PCR反応を行った。反応後、アビジン修飾磁気微粒子(Magnotex−SA、宝酒造)を用いて一本鎖DNAを得た。Cy5標識したターゲットを2xSSC溶液に溶解し、核酸プローブ固定化基体Aおよび核酸プローブ固定化基体Bに反応させ、HCVの型判定を行った。その結果、核酸プローブ固定化基体Bでは最適温度が45℃であったが、核酸プローブ固定化基体Bでは38℃で特異性が最も高くなった。蛍光強度は、核酸プローブ固定化基体Aの方が核酸プローブ固定化基体Bとほぼ同レベルとなることがわかった。
【0080】
実施例3
図3は、本発明の態様に係る電気化学的検出用の核酸プローブ固定化基体の概略構成を示す図である。図3は核酸プローブ固定化基体は、基板11に配置された電極12と、当該電極12に固定化された核酸プローブとを具備する。核酸プローブの電極への固定化は、各核酸プローブの末端にチオール基を導入し、パターニングした金電極上に固定することにより行った。
【0081】
図3に示す核酸プローブ固定化基体Aの夫々の固定化領域2には、領域毎に、配列Xとしての配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9および配列番号10と、配列X’としての配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19および配列番号20と、スペーサーとしての2個のヘキサエチレングリコールユニットからなる連結合成オリゴヌクレオチドからなる核酸プローブを固定した。夫々の核酸プローブの構成は図2に示す通りである。即ち、図2に示す核酸プローブ1から核酸プローブ10までの10種類のプローブを各固定化領域に種類毎に固相化した。
【0082】
HCVの1b型に反応する核酸プローブは図2に示す核酸プローブ1、核酸プローブ4および核酸プローブ6であり、HCVの2a型に反応する核酸プローブは、図2の核酸プローブ2、核酸プローブ5、核酸プローブ7および核酸プローブ9であり、HCVの2b型に反応する核酸プローブは図3の核酸プローブ3、核酸プローブ5、核酸プローブ8および核酸プローブ10である。ここで核酸プローブ5はHCVの2aおよび2bの両方に反応する。
【0083】
対象として図3Bに示す核酸プローブ固定化基体Bの固定化領域2に対して、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29および配列番号30の塩基配列からなる核酸プローブを同様に固定化した(図3B)。
【0084】
実施例4
第3の実施形態で作製したチップを用いて、HCVのタイピングを行った。血清中から抽出したHCVのゲノムを、配列番号31および配列番号32のプライマーで増幅した後、配列ビオチン標識した配列番号33と配列番号32のプライマーで再PCR反応を行った。反応後、アビジン修飾磁気微粒子(Magnotex−SA、宝酒造)を用いて一本鎖DNAを得た。一本鎖ターゲットを2xSSC溶液に溶解し核酸プローブ固定化基体Aおよび核酸プローブ固定化基体B上でハイブリダイゼーション反応を行い、最後にヘキスト33258の電流測定を行った。その結果、核酸プローブ固定化基体Bでは最適温度が35℃であったが、核酸プローブ固定化基体Aでは40℃で特異性が最も高くなった。電流強度は、核酸プローブ固定化基体Aの方が核酸プローブ固定化基体Bの約1.2倍となり、バックグラウンド電流も低下した。以上の結果からハイブリダイゼーション効率の向上とバックグランドの低下が確認できた(図5)。
【0085】
以上のように、本発明の核酸プローブを使用することにより、ハイブリダイゼーションに直接に関与する配列の長さが短くても、十分な特異性を得ることが可能となった。また、バックグランドの低下、即ち、ノイズを低減することが可能となった。
【0086】
実施例5
血清中から抽出したHCVのゲノムを、配列番号31および配列番号32のプライマーで増幅した後、配列番号33と配列番号32のプライマーで再PCR反応を行った。また、配列番号34と配列番号37の連結プライマー34、配列番号35と配列番号38の連結プライマー35で増幅した後、配列番号36と配列番号39の連結プライマー36と、配列番号35と配列番号38の連結プライマーで再PCR反応を行った。以上の連結プライマーは、スペーサーとして2個のヘキサエチレングリコールユニットを更に含む。即ち、使用した連結プライマーは図4に列記する通りである(図4)。PCR反応のアニーリング温度は55℃と60℃で行った。これらのPCR産物を電気泳動で解析した結果、配列番号31および配列番号32の場合、55℃では非特異的な増幅がみられ、60℃では非特異的な信号は見られなかったが収量は少なかった。これに対し配列番号34および配列番号35の連結プライマーを用いた場合は、55℃でも特異的で増幅効率も高いことが分かった。以上の結果から、本発明に基づくプライマーを用いると、PCR反応が特異的且つ高効率に行えることが明らかになった。また、本発明に従うプライマーにより、低温でのハイブリダイゼーションおよび伸長の達成が可能になった。
【0087】
【発明の効果】
本発明により、特異的にターゲット配列に結合する核酸断片、特異的且つ高感度にターゲット配列を検出するための核酸プローブ、特異的且つ効率的にターゲット配列にハイブリダイズし伸長するためのプライマー、並びにそれらを具備するキットが提供された。
【0088】
【配列表】

Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065

【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1および2に係る核酸プローブ固定化基体の概略構成を示す平面図。
【図2】実施例1に係る核酸プローブの1例を示す図。
【図3】実施例3および4に係る核酸プローブ固定化基体の概略構成を示す平面図。
【図4】実施例5の実施形態に係るプライマーの1例を示す図。
【図5】実施例4に係る検出結果の1例を示す図。
【符号の説明】
1.基体  2.固定化領域  11.基体  12.電極  13.パット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nucleic acid fragment, a nucleic acid probe-immobilized substrate, and an assay kit.
[0002]
[Prior art]
In order to detect a nucleic acid strand having a specific nucleic acid sequence, first, amplification is performed using a pair of nucleic acid primers complementary to the sequence to be detected. A method of confirming or detecting an amplification product using a substrate or the like on which a complementary nucleic acid probe is immobilized is generally used. In that case, in order to specifically detect a specific nucleic acid strand, a nucleic acid probe or primer having a continuous specific sequence of about 15 bases or more is required. However, even with the use of primer or probe design software, it is not always easy to select a 15-base continuous specific sequence in a region with many mutations and polymorphisms. Therefore, there is a problem that an optimal detection condition cannot be set.
[0003]
Further, a current detection type DNA chip using a nucleic acid probe-immobilized electrode and an intercalating agent active in an electrochemical hand has been reported. This method has advantages such as low running cost since no label is required, and no need for an expensive and large detection device as in the case of fluorescence detection. It is generally considered that a longer nucleic acid probe has higher detection sensitivity, but since the intercalating agent slightly reacts with the nucleic acid probe, the use of a longer nucleic acid probe increases noise, resulting in insufficient detection sensitivity. There is such a problem.
[0004]
Furthermore, when performing a specific reaction using a long nucleic acid probe, the melting temperature (Tm) becomes high. Therefore, a harmful additive such as dimethylsulfoxide (DMSO) or dimethylformamide is added to lower the temperature. I needed to.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a means that enables simple and highly sensitive detection and / or extension of a nucleic acid chain.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides the following means for solving the above problems. That is,
A nucleic acid fragment for hybridizing to a target nucleic acid containing a first target sequence x and a second target sequence x ′, comprising a sequence X complementary to sequence x, a spacer S, and a sequence complementary to sequence x ′. A nucleic acid fragment comprising a specific sequence X ′ and represented by XSX ′;
A nucleic acid fragment for hybridizing to a target nucleic acid including a sequence from the first target sequence x1 to the (n + 1) th target sequence xn + 1, wherein the sequence X1 is complementary to the target sequence x1, a first spacer S1, It includes a sequence Xn complementary to the target sequence xn, an n-th spacer Sn, and a sequence Xn + 1 complementary to the sequence xn + 1 and is represented by X1-S1 -...- Xn-Sn-Xn + 1. (Where n is an integer greater than or equal to 2);
A nucleic acid probe-immobilized substrate comprising any one of the above nucleic acid fragments as a nucleic acid probe;
An assay kit comprising any one of the above nucleic acid fragments as a reagent selected from the group consisting of a primer and a nucleic acid probe;
SEQ ID NOs: 1 and 11; SEQ ID NOs: 2 and 12; SEQ ID NOs: 3 and 13; SEQ ID NOs: 4 and 14; SEQ ID NOs: 5 and 15; 6 and SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 19, and SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 20 A nucleic acid probe for detecting human hepatitis C virus containing the above-described nucleic acid fragment; and the sequences X and X 'are those having SEQ ID NOs: 34 and 37, SEQ ID NOs: 35 and 38, and SEQ ID NOs: 36 and 36 A primer for extending human hepatitis C virus, comprising the nucleic acid fragment described above, which is selected from the group consisting of No. 39;
It is.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The nucleic acid fragment according to the embodiment of the present invention is a nucleic acid fragment to be used after being hybridized to a target sequence with a partial sequence thereof.
[0008]
The target nucleic acid to which the nucleic acid fragment according to the embodiment of the present invention hybridizes includes a target sequence x and a second target sequence x ′. At this time, the first target sequence and the second target sequence may be adjacent to each other and may be continuous sequences on the target nucleic acid including both sequences, or may be sequences that are located at distant positions in the target nucleic acid. There may be.
[0009]
On the other hand, the nucleic acid fragment according to the embodiment of the present invention includes a sequence X complementary to the target sequence x and a sequence X ′ complementary to the target sequence x ′, and includes a spacer S therebetween. That is, the nucleic acid fragment is a sequence represented by the sequence represented by the general formula “XSX ′”.
[0010]
Here, the sequence “x” and the sequence “x ′” (here, x is lowercase) included in the target sequence, and the sequence “X” and the sequence “X ′” (where X is uppercase) contained in the nucleic acid fragment are included. Are complementary to each other. Further, in the present specification, for the sake of convenience, when the same alphabet is indicated by uppercase and lowercase letters, it indicates that they are sequences comprising base sequences complementary to each other.
[0011]
When the nucleic acid fragment according to the invention hybridizes with the target sequence, the spacer is present without binding to the target sequence. Further, when the nucleic acid fragment and the target sequence are hybridized, the spacer may form a bond such as hybridization within its own sequence if desired, or may form any bond as desired. It may exist without being done.
[0012]
As used herein, the term "target sequence" refers to a base sequence to which a nucleic acid fragment according to an embodiment of the present invention binds. As used herein, the term "target nucleic acid" refers to a nucleic acid that includes a target sequence.
[0013]
The term "nucleic acid" as used herein generally refers to any structure thereof, including any nucleic acid analogs such as DNA and RNA, PNA (ie, peptide nucleic acids) and LNA (ie, locked nucleic acids). It is a general term for a substance that can be represented by a base sequence. Such a nucleic acid may be a naturally occurring one or an artificially synthesized one.
[0014]
The nucleic acid fragment of the present invention may be generally synthesized or produced by a method known per se. For example, such a method may use a nucleic acid synthesizer used for general nucleic acid synthesis, or may use a means such as general genetic manipulation using Escherichia coli or the like. The synthesized or produced nucleic acid is desirably purified by liquid chromatography y or mass spectroscopy.
[0015]
The terms “complementary,” “complementary,” and “complementary,” as used herein, indicate that the sequences are 50% to 100% complementary to each other. In the present invention, the complementarity is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. The terms "homologous", "homologous" and "homology" as used herein indicate that a plurality of sequences are homologous to each other in the range of 50% to 100%. In the present invention, the homology is preferably 80% or more of homology, more preferably 90% or more of homology.
[0016]
As used herein, the term "spacer" refers to a chain substance having a certain length arranged between sequences complementary to a target sequence among the sequences contained in the nucleic acid fragment according to the embodiment of the present invention. Say. Examples of the substance used as the spacer may be an organic chain molecule, such as a nucleic acid, a peptide, a polypeptide, an alkane chain, polyvinyl alcohol, and polyethylene glycol.
[0017]
The lengths of the sequence X and the sequence X 'are not particularly limited, but may be 5 to 100 bases, preferably 5 to 9 bases, respectively. Furthermore, the total length of the sequence X and the sequence X 'is not particularly limited, but may be 10 to 200 bases, preferably 10 to 18 bases.
[0018]
The length of the spacer may be from about 6 to about 1000, preferably from about 20 to about 200. Alternatively, the number of atoms constituting the spacer may be 3 or more and 10 or less, 10 or more and 100 or less, or 100 or more and 500 or less. In the case of the respective lengths, electrons can move efficiently when the length is 10 atoms or less. Therefore, there is an advantage in the electrochemical nucleic acid detection method. On the other hand, when the number is 100 atoms or more, the problem of steric hindrance of the substrate can be solved, so that the efficiency of the hybridization reaction can be increased. When it is 10 atoms or more and 100 atoms or less, both characteristics can be provided, and there is an advantage that high detection sensitivity can be achieved in an electrochemical nucleic acid chain detection method. In the case of nucleic acids, the spacer may be about 1 to about 200 bases, preferably about 3 to about 50 bases, and more preferably about 5 to about 30 bases. The longer the length of the nucleic acid chain, the higher the efficiency of hybridization. However, the synthesis of a long synthetic nucleic acid is difficult and the yield is poor. Further, there is a problem that the background is increased by the electrochemical detection method. On the other hand, a short nucleic acid chain has low reaction efficiency, but does not easily cause a background problem. Therefore, about 5 to 30 bases can be said to be the optimal length.
[0019]
Further, the nucleic acid fragment according to the present invention has a spacer S that is not involved in hybridization with the target sequence. In the above-described example, an example in which the spacer in the nucleic acid fragment is included by 1 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of spacers may be included in one nucleic acid fragment. In this case, it is preferable that a sequence complementary to the target sequence is linked to both ends of each spacer. When a plurality of spacers are included, the spacers may be equal, all may be different, or may be partially equal.
[0020]
For example, in the case of a nucleic acid fragment for hybridizing to a target nucleic acid containing a sequence from the first target sequence x1 to the (n + 1) th target sequence xn + 1, the nucleic acid fragment comprises a sequence X1 complementary to the first target sequence x1 and a spacer S1. A sequence X (n + 1) complementary to the (n + 1) th target sequence xn + 1 is further added to a continuous sequence from X1-S1 to Xn-Sn comprising the sequence Xn complementary to the nth target sequence xn and the spacer Sn. The nucleic acid fragment may include any nucleic acid fragment represented by X1-S1-... -Xn-Sn-Xn + 1. Here, n is an integer of 2 or more.
[0021]
When a plurality of spacers are included, the length of the nucleic acid fragment is not particularly limited, but may be about 50 to about 3000, preferably about 100 to about 500, including the spacer portion. The total length of the nucleic acid constituting the portion other than the spacer of the nucleic acid fragment is not particularly limited, but may be about 10 to about 500 bases, and preferably about 10 to about 50 bases. Just fine.
[0022]
Conventionally, specific detection and amplification of a nucleic acid usually requires a continuous sequence of about 15 bases or longer. However, in the case of the nucleic acid fragment disclosed by the present invention, the target sequence can be specifically detected, amplified and extended even if it is a continuous sequence of 9 bases or less.
[0023]
Further, since the Tm can be set at a low temperature while maintaining the specificity, the hybridization reaction can be performed at a low temperature without adding a special additional reagent.
[0024]
The nucleic acid fragment according to the embodiment of the present invention as described above is used to extend a complementary strand to a target nucleic acid containing the target sequence, or to amplify the target nucleic acid and its complementary strand. Can be preferably used as a primer.
[0025]
The target sequence or target nucleic acid to be detected by such a nucleic acid probe or amplified by a primer may be any type of nucleic acid, and may be the target of detection or amplification of the target sequence and / or target nucleic acid. Any nucleic acid sample containing such a nucleic acid may be used.
[0026]
As used herein, the term "nucleic acid sample" refers to a sample containing nucleic acids. A nucleic acid sample is a sample collected from an individual, for example, blood such as peripheral venous blood, leukocytes, serum, urine, feces, semen, saliva, cells, organs and tissues, and cultured cells. It may be prepared by a method known per se. The term "individual" as used herein may include humans, non-human animals and plants, and microorganisms such as viruses, bacteria, bacteria, yeasts and mycoplasmas. Further, a sample containing an artificially synthesized nucleic acid may be used. The sample may be subjected to any necessary pretreatment such as homogenate and extraction, if necessary. Such a pretreatment can be selected by those skilled in the art depending on the sample.
[0027]
2. Nucleic acid probe The nucleic acid probe according to the embodiment of the present invention is used as a means for detecting a target sequence. That is, the nucleic acid probe has a sequence complementary to the target sequence to be detected or captured. Therefore, it is possible to hybridize to the target sequence. Thereafter, by detecting the resulting hybridization, it is possible to detect the presence of the target sequence and / or the target nucleic acid containing the target sequence in the sample nucleic acid.
[0028]
As used herein, the term "detecting hybridization" refers to detecting double-stranded nucleic acid generated by hybridization, or pre-labeling a sample nucleic acid with any labeling substance, and after hybridization. This is a general term for detecting a signal derived from the labeling substance, or detecting, by other means known per se, the presence of double-stranded nucleic acid or the occurrence of hybridization by the reaction. Yes, detection may be achieved by any means.
[0029]
A nucleic acid probe according to an embodiment of the invention may comprise further sequences in addition to the nucleic acid fragment according to the invention described above. In addition, one of a fluorescent substance such as Cy5 and Cy3, a dye substance, a magnetic substance, and a pair of substances that specifically bind to each other such as avidin and biotin may be provided as a labeling substance. Further, an enzyme such as hapten, oxidase or phosphatase, or ferrocene or quinones may be provided. Alternatively, a chemical modification known per se may be performed. Such modified nucleic acid probes are also provided as the present invention.
[0030]
The total length of the nucleic acid probe according to the embodiment of the present invention, including the spacer portion, may be about 50 ° to about 3000 °, preferably about 100 ° to about 500 °. The total length of the nucleic acid constituting the portion other than the spacer of the nucleic acid fragment is not particularly limited, but may be about 10 to about 500 bases, and preferably about 10 to about 50 bases. Just fine. Further, even if a part thereof contains a substance that is not a nucleic acid, for example, such a substance as a spacer, it is called a nucleic acid probe.
[0031]
Further, the nucleic acid probe according to the present invention may be used by being immobilized on a substrate. Such a nucleic acid probe-immobilized substrate is also provided as an aspect of the present invention.
[0032]
3. Nucleic acid probe-immobilized substrate The nucleic acid probe-immobilized substrate that can be provided in the embodiment of the present invention basically comprises a substrate and a nucleic acid probe immobilized on the substrate. Preferably, the nucleic acid probe is immobilized on the substrate. Further, a nucleic acid probe-immobilized substrate provided with the nucleic acid probe is also provided as an aspect of the present invention.
[0033]
As the nucleic acid probe-immobilized substrate, a device known per se, which is generally called a DNA chip or a DNA microarray or a DNA macroarray, may be used. Also, microbeads, microtiter plates, and the like can be used as a substrate for immobilizing a nucleic acid probe.
[0034]
Here, the “nucleic acid probe” is a nucleic acid containing a base sequence complementary to a target sequence, and refers to a nucleic acid fragment to be immobilized on a substrate. The nucleic acid probe has a sequence that is complementary to the target sequence of interest, and thus can hybridize with the target sequence under appropriate conditions.
[0035]
Here, the “target sequence” refers to a base sequence whose presence is to be detected or a sequence to be captured by the base sequence of a nucleic acid probe. A nucleic acid containing such a target sequence is called a target nucleic acid.
[0036]
The nucleic acid probe-immobilized substrate used in the embodiment of the present invention will be described below using examples.
[0037]
(1) First Example FIG. 1 schematically shows a first example of a nucleic acid probe-immobilized substrate that can be used according to an embodiment of the present invention. A nucleic acid probe-immobilized substrate as a first example includes a substrate 1 and a nucleic acid probe immobilized on an immobilized region 2 thereof (FIG. 1).
[0038]
Such a nucleic acid probe-immobilized substrate can be produced, for example, by immobilizing the nucleic acid probe on a substrate such as a silicon substrate by a means known per se.
[0039]
In this embodiment, the number of nucleic acid probes arranged on one substrate is not limited to this, and may be changed as desired, and a nucleic acid probe having a plurality of types of base sequences may be added to one substrate. It may be arranged. The solid phase pattern of a plurality and / or a plurality of types of nucleic acid probes on a substrate can be appropriately changed by a person skilled in the art as needed. Such a nucleic acid probe-immobilized substrate is also within the scope of the present invention.
[0040]
(2) Second Example A second example of the nucleic acid probe-immobilized substrate that can be used in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The nucleic acid probe-immobilized substrate as the second example includes a nucleic acid probe immobilized on an electrode 12 provided on a substrate 11 (FIG. 3). The electrode 12 is connected to a pad 13 for extracting electrical information.
[0041]
Such a nucleic acid probe-immobilized substrate can be produced, for example, by arranging electrodes on a substrate such as a silicon substrate by means known per se, and immobilizing the nucleic acid probe on the electrode surface. .
[0042]
In the present embodiment, the number of electrodes is set to 10, but the number of electrodes arranged on one base is not limited to this. Further, the arrangement pattern of the electrodes is not limited to the pattern shown in FIG. 3, and a person skilled in the art can appropriately change the design as needed. A reference electrode and a counter electrode may be provided as necessary. Such a nucleic acid probe-immobilized substrate is also within the scope of the present invention.
[0043]
In the case of a nucleic acid probe-immobilized substrate for performing fluorescence detection as described in the above example, the nucleic acid probe may be immobilized on any of the above substrates. Further, in the case of a nucleic acid probe-immobilized substrate for performing electrochemical detection as described in the first example, an electrode is attached to any of the substrates so that electrochemical detection is possible. It is sufficient to dispose and immobilize the nucleic acid probe on the electrode.
[0044]
Electrodes that can be used in the present invention are not particularly limited, for example, graphite, glassy carbon, pyrolytic graphite, carbon paste, carbon electrode such as carbon fiber, platinum, platinum black, gold, palladium, Examples include a noble metal electrode such as rhodium, an oxide electrode such as titanium oxide, tin oxide, manganese oxide, and lead oxide; a semiconductor electrode such as Si, Ge, ZnO, CdS, TiO 2 , and GaAs; and titanium. These electrodes may be coated with a conductive polymer or a monomolecular film, and may be treated with another surface treating agent as desired.
[0045]
The nucleic acid probe may be fixed by any means known per se. For example, the nucleic acid probe may be directly immobilized on a treated or untreated substrate or electrode surface by covalent bonding, ionic bonding, physical adsorption, or the like. Alternatively, a linker agent that assists in immobilizing the nucleic acid probe may be used, and the nucleic acid probe may be immobilized to the substrate or the electrode via an additional spacer. Further, a blocking agent for preventing non-specific binding of the sample nucleic acid to the electrode may be treated on the electrode together with a linker agent. Further, the linker agent and the blocking agent used here may be, for example, substances for performing electrochemical detection advantageously.
[0046]
Further, nucleic acid probes having different base sequences may be respectively immobilized on different electrodes, and a plurality of types of nucleic acid probes having different base sequences are immobilized on one electrode in a mixed state. You may.
[0047]
(3) Detection The nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention is used as a means for detecting the presence of a double strand resulting from a hybridization reaction between a nucleic acid probe immobilized on the substrate and a target nucleic acid. It is possible to use electrochemical methods and fluorescence detection methods.
[0048]
(A) Electrochemical detection The double-stranded nucleic acid can be detected electrochemically using, for example, a double-stranded recognition substance known per se.
[0049]
The double-stranded recognizer used here is not particularly limited, but for example, bisintercalators such as Hoechst 33258, acridine orange, quinacrine, dounomycin, metallointercalators, and bisacridines, tris intercalators and polyintercalators Etc. can be used. Furthermore, these intercalators can be modified with an electrochemically active metal complex such as ferrocene, viologen, or the like. Further, any other known double-stranded recognition substance is preferably used in the present invention.
[0050]
In the nucleic acid probe-immobilized substrate according to the present invention, the nucleic acid probe is immobilized on the electrode. Detection of a double-stranded nucleic acid using such an electrode may further use a counter electrode or a reference electrode, as in other general electrochemical detection methods. When a reference electrode is provided, a general reference electrode such as a silver / silver chloride electrode or a mercury / mercury chloride electrode may be used.
[0051]
Subsequently, the reaction is performed under conditions that allow appropriate hybridization. Such appropriate conditions can be determined by those skilled in the art depending on various conditions such as the type of base contained in the target sequence, the type of nucleic acid probe provided on the nucleic acid probe-immobilized substrate, the type of sample nucleic acid and their state. If so, it can be appropriately selected. Although not limited thereto, for example, the reaction may be performed under the following conditions.
[0052]
That is, the hybridization reaction solution is performed in a buffer having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10. To this solution, dextran sulfate as a hybridization accelerator, salmon sperm DNA, bovine thymus DNA, EDTA, a surfactant and the like may be added. The sample nucleic acid obtained here is added and denatured at 90 ° C. or higher. Insertion of the nucleic acid probe-immobilized substrate into the heat-denatured sample nucleic acid may be performed immediately after denaturation or after quenching to 0 ° C. Further, it is also possible to carry out a hybridization reaction by dropping a solution on a substrate.
[0053]
During the reaction, the reaction rate may be increased by an operation such as stirring or shaking. The reaction temperature may be, for example, in the range of 10 ° C. to 90 ° C., and the reaction time may be about 1 minute to about 1 night. After the hybridization reaction, the electrodes are washed. For washing, for example, a buffer solution having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10 may be used. If the target nucleic acid containing the target sequence is present in the sample nucleic acid, it hybridizes with the nucleic acid probe, thereby generating a double-stranded nucleic acid.
[0054]
Subsequently, double-stranded nucleic acid generated by the following procedure is detected by electrochemical means. Generally, after the hybridization reaction, the substrate is washed, a double-stranded recognizer is allowed to act on the double-stranded portion formed on the electrode surface, and a signal generated thereby is electrochemically measured.
[0055]
The concentration of the double-stranded recognizer varies depending on its type, but is generally used in the range of 1 ng / mL to 1 mg / mL. In this case, a buffer solution having an ionic strength of 0.001 to 5 and a pH of 5 to 10 may be used.
[0056]
For example, in the electrochemical measurement, a potential equal to or higher than the potential at which the double-stranded recognizer reacts electrochemically may be applied, and the reaction current value derived from the double-stranded recognizer may be measured. At this time, the potential may be swept at a constant speed, applied as a pulse, or a constant potential may be applied. At the time of measurement, for example, the current and voltage may be controlled using a device such as a potentiostat, a digital multimeter, and a function generator. For example, the concentration of the target nucleic acid may be calculated from a calibration curve based on the obtained current value.
[0057]
In such an electrochemical nucleic acid detection method, by using a nucleic acid probe having a hairpin structure having a hairpin structure according to an embodiment of the present invention (also referred to as a hairpin probe), an electrochemical agent using an intercalator is used. High sensitivity of the nucleic acid detection method is achieved. That is, before the hybridization reaction, the nucleic acid probe usually forms a single-stranded structure. However, by binding to, ie, hybridizing with, the target sequence, a double-stranded structure is formed between the target sequence and the nucleic acid probe, and a secondary structure (ie, double-stranded ) Is formed. Such a structure allows more intercalating agents to bind than those where the probe does not form a hairpin structure. As a result, an increase in current signal and an increase in sensitivity are achieved.
[0058]
Further, since the Tm can be set at a low temperature while maintaining the specificity, the hybridization reaction can be performed at a low temperature without adding a special additional reagent. It is possible to perform a PCR reaction.
[0059]
In addition, electrochemical detection means known per se, for example, means disclosed in the following documents (Hashimoto et al. 1994, Wang et al. 1998) can also be preferably used in the method of the present invention. In that article, Hashimoto et al. Reported sequence-specific gene detection using a gold electrode modified with a DNA probe and an electrochemically active dye. The anode current from the dye correlates with the concentration of the target DNA. Wang et al. Also reported indicator-free electrochemical DNA hybridization. The configuration of this biosensor involves immobilization of an inosine-substituted probe (without guanine) on a carbon paste electrode and chronopotentiometric detection of duplex formation due to the presence of the guanine oxidation peak of the label. The detection means described in these documents may preferably be used in the present invention.
[0060]
(B) Fluorescence detection method In the case of a method using a fluorescent labeling substance, the antisense primer is labeled with a substance capable of obtaining a fluorescent activity such as a fluorescent dye such as FITC, Cy3, Cy5 or rhodamine. Is also good. Alternatively, detection may be performed by using a second probe labeled with the above-mentioned substance instead of the label. A plurality of labeling substances may be used simultaneously.
[0061]
In some embodiments, a hybridization reaction between a nucleic acid component extracted from a sample and a nucleic acid probe immobilized on a nucleic acid probe-immobilized chip is performed, for example, as follows. That is, the hybridization reaction solution is performed in a buffer having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10. To this solution, dextran sulfate as a hybridization accelerator, salmon sperm DNA, bovine thymus DNA, EDTA, a surfactant and the like may be added. The extracted nucleic acid component is added thereto, and denatured at 90 ° C. or higher. Insertion of the nucleic acid probe-immobilized chip may be performed immediately after denaturation or after rapid cooling to 0 ° C. Further, it is also possible to carry out a hybridization reaction by dropping a solution on a substrate. During the reaction, the reaction rate may be increased by an operation such as stirring or shaking. The reaction temperature may be, for example, in the range of 10 ° C. to 90 ° C., and the reaction time may be about 1 minute to about 1 night. After the hybridization reaction, washing is performed. For washing, for example, a buffer solution having an ionic strength of 0.01 to 5 and a pH of 5 to 10 is used.
[0062]
In the case of fluorescence detection, the detection of the hybridization reaction is performed by detecting the labeled base sequence in the sample or the label in the secondary probe using an appropriate detection device according to the type of the label. When the label is a fluorescent substance, the label may be detected using, for example, a fluorescence detector.
[0063]
Use of the nucleic acid primer according to the present invention makes it possible to set Tm to a low temperature while maintaining specificity. Therefore, it is possible to achieve a hybridization reaction at a low temperature without adding a special additional reagent. It is possible to perform a PCR reaction.
[0064]
A method for detecting a target nucleic acid using the nucleic acid fragment, nucleic acid probe and / or nucleic acid probe-immobilized substrate of the present invention is also provided as an aspect of the present invention.
[0065]
When the probe according to the embodiment of the present invention is used, it is possible to greatly improve the S / N in electrochemical nucleic acid detection utilizing an electrochemical reaction of an intercalating agent. The cause of noise in electrochemical nucleic acid detection is a signal derived from an intercalating agent that binds to a single-stranded probe portion. In addition, the binding amount of the intercalating agent increases as the length of the nucleic acid probe increases. Therefore, a short nucleic acid probe is preferable to reduce noise. However, there is a problem that a short nucleic acid probe of 9 bases or less does not provide sufficient specificity. In the present invention, the overall length is increased by linking a short nucleic acid probe to a spacer, thereby successfully reducing noise without sacrificing specificity.
[0066]
4. Primers A nucleic acid fragment according to an embodiment of the present invention may be used as a primer for hybridizing to a target sequence contained in a target nucleic acid to extend the nucleic acid.
[0067]
The total length of a primer according to an embodiment of the present invention, including the spacer portion, may be from about 50 to about 3000, preferably from about 100 to about 500. The total length of the nucleic acid constituting the portion other than the spacer of the nucleic acid fragment is not particularly limited, but may be about 10 to about 500 bases, and preferably about 10 to about 50 bases. Just fine.
[0068]
As used herein, the term "extend a nucleic acid" refers to extending a nucleic acid of interest by causing a polymerase to act using a template nucleic acid and a primer complementary to a partial base sequence thereof. And further indicates both such extension and amplification in which such extension is performed repeatedly.
[0069]
The extension reaction that may be utilized in accordance with aspects of the present invention may be the means commonly used to extend nucleic acids, known per se, or the means used to amplify nucleic acids. Any of such means may be used. Although not limited thereto, for example, a method utilizing a polymerase chain reaction (generally called PCR, hereinafter referred to as PCR), reverse transcription PCR, or the like can be used. Furthermore, Nucleic acid strand amplification (NASBA), Transcription mediated amplification (TMA), Ligase chain reaction (LCR), Strand displacement amplification (SDA), Isothermaland Chimeric primer-initiated Amplification of Nucleic acids (ICANN) and Rolling circle amplification (RCA Means) can also be used in accordance with aspects of the present invention.
[0070]
As used herein, "conditions under which an appropriate extension reaction can be obtained" refers to various conditions for the polymerase to synthesize a nucleic acid chain, for example, conditions such as temperature, pH, salt concentration, and dNTP, which make the activity of the polymerase appropriate. Indicate a condition that is sufficient to obtain
[0071]
Furthermore, a tag consisting of a base sequence, a fluorescent substance such as Cy5 and Cy3, a dye substance, a magnetic substance, and a pair of substances that specifically bind to each other such as avidin and biotin are added to the 5 ′ end of the primer. One may be provided as a labeling substance. Further, an enzyme such as hapten, oxidase or phosphatase, or ferrocene or quinones may be provided. Primers with such modifications are also provided as embodiments of the present invention.
[0072]
Use of the nucleic acid primer according to the present invention makes it possible to set Tm to a low temperature while maintaining specificity. Therefore, hybridization and extension can be achieved at a low temperature without adding a special additional reagent.
[0073]
5. Assay Kit In the present invention, the primer, the nucleic acid probe, and the nucleic acid probe-immobilized substrate according to any of the above-described embodiments of the present invention may be provided as an appropriate kit depending on the purpose of use.
[0074]
For example, in the case of a primer according to the present invention, a kit may be provided in combination with a reaction vessel and / or salts for buffer solution and / or other necessary reagents such as a polymerase and / or a substrate. For example, a nucleic acid probe containing a sequence complementary to a tag sequence, a primer and an extension product or a part thereof is also provided as the present invention by forming a kit in combination with a substrate and / or various reagents and / or labeling substances. May be done. The primers and the desired nucleic acid probe and / or nucleic acid probe-immobilized substrate may be combined as needed to provide a kit. However, the kit provided by the present invention is not limited to the above combinations, and may be provided as a kit in combination with various ones as necessary. The purpose of use is not limited to this, and kits for any of the above-mentioned purposes can be formed. Such a kit is also included in the scope of the present invention.
[0075]
【Example】
Example 1
FIG. 1 is an example of a nucleic acid probe-immobilized substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a so-called DNA chip for determining the type of hepatitis C virus (HCV). In each of the immobilized regions 2 of the nucleic acid probe-immobilized substrate A shown in FIG. 1, SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10, and SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: as sequence X ′ 17, a nucleic acid probe comprising a ligated synthetic oligonucleotide comprising SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20, and two hexaethylene glycol units as spacers was immobilized. The configuration of each nucleic acid probe is as shown in FIG. That is, ten types of probes from nucleic acid probe 1 to nucleic acid probe 10 shown in FIG. 2 were immobilized on each immobilization region for each type. The respective combinations are as follows: SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: No. 16, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 19, and SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 20.
[0076]
The nucleic acid probes that react with HCV type 1b are nucleic acid probe 1, nucleic acid probe 4, and nucleic acid probe 6 shown in FIG. 2, and the nucleic acid probes that react with HCV type 2a are nucleic acid probe 2, nucleic acid probe 5, and nucleic acid probe 5 in FIG. The nucleic acid probes 7 and 9 that react with HCV type 2b are the nucleic acid probe 3, the nucleic acid probe 5, the nucleic acid probe 8 and the nucleic acid probe 10 in FIG. Here, the nucleic acid probe 5 reacts to both HCV 2a and 2b.
[0077]
The immobilization of the nucleic acid probes was carried out by introducing an amino group into the end of these nucleic acid probes, spotting them on a polylysine-treated slide glass, and drying and fixing them.
[0078]
As a target, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, sequence Nucleic acid probes consisting of the nucleotide sequences of Nos. 28, 29 and 30 were similarly immobilized (FIG. 2B).
[0079]
Example 2
HCV typing was performed using the nucleic acid probe-immobilized substrate prepared in Example 1 described above. After the HCV genome extracted from the serum was amplified with the nucleic acid primers of SEQ ID NO: 31 and SEQ ID NO: 32, a re-PCR reaction was performed with the nucleic acid primers of SEQ ID NO: 33 labeled with sequence biotin and SEQ ID NO: 32 labeled with cy5. After the reaction, single-stranded DNA was obtained using avidin-modified magnetic fine particles (Magnetex-SA, Takara Shuzo). The Cy5-labeled target was dissolved in a 2 × SSC solution, and allowed to react with the nucleic acid probe-immobilized substrate A and the nucleic acid probe-immobilized substrate B to determine the type of HCV. As a result, the optimum temperature was 45 ° C. for the nucleic acid probe-immobilized substrate B, but the specificity was highest at 38 ° C. for the nucleic acid probe-immobilized substrate B. It was found that the fluorescence intensity of the nucleic acid probe-immobilized substrate A was almost the same as that of the nucleic acid probe-immobilized substrate B.
[0080]
Example 3
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a nucleic acid probe-immobilized substrate for electrochemical detection according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a nucleic acid probe-immobilized substrate including an electrode 12 disposed on a substrate 11 and a nucleic acid probe immobilized on the electrode 12. The immobilization of the nucleic acid probe on the electrode was carried out by introducing a thiol group into the end of each nucleic acid probe and immobilizing it on a patterned gold electrode.
[0081]
In each of the immobilized regions 2 of the nucleic acid probe-immobilized substrate A shown in FIG. 3, for each region, SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10, and SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: as sequence X ′ 17, a nucleic acid probe comprising a linked synthetic oligonucleotide comprising SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 20 and two hexaethylene glycol units as a spacer was immobilized. The configuration of each nucleic acid probe is as shown in FIG. That is, ten types of probes from nucleic acid probe 1 to nucleic acid probe 10 shown in FIG. 2 were immobilized on each immobilization region for each type.
[0082]
The nucleic acid probes that react with HCV type 1b are nucleic acid probe 1, nucleic acid probe 4, and nucleic acid probe 6 shown in FIG. 2, and the nucleic acid probes that react with HCV type 2a are nucleic acid probe 2, nucleic acid probe 5, and nucleic acid probe 5 in FIG. The nucleic acid probe 7 and the nucleic acid probe 9 which react with the HCV type 2b are the nucleic acid probe 3, the nucleic acid probe 5, the nucleic acid probe 8 and the nucleic acid probe 10 in FIG. Here, the nucleic acid probe 5 reacts to both HCV 2a and 2b.
[0083]
For the immobilized region 2 of the nucleic acid probe-immobilized substrate B shown in FIG. 3B as a target, SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, sequence Nucleic acid probes consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 28, SEQ ID NO: 29 and SEQ ID NO: 30 were similarly immobilized (FIG. 3B).
[0084]
Example 4
HCV typing was performed using the chip manufactured in the third embodiment. After the HCV genome extracted from the serum was amplified with the primers of SEQ ID NO: 31 and SEQ ID NO: 32, a re-PCR reaction was performed with the primers of SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 32 labeled with sequence biotin. After the reaction, single-stranded DNA was obtained using avidin-modified magnetic fine particles (Magnetex-SA, Takara Shuzo). The single-stranded target was dissolved in a 2 × SSC solution, and a hybridization reaction was performed on the nucleic acid probe-immobilized substrate A and the nucleic acid probe-immobilized substrate B. Finally, the current of Hoechst 33258 was measured. As a result, the optimal temperature was 35 ° C. for the nucleic acid probe-immobilized substrate B, but the specificity was highest at 40 ° C. for the nucleic acid probe-immobilized substrate A. The current intensity of the nucleic acid probe-immobilized substrate A was about 1.2 times that of the nucleic acid probe-immobilized substrate B, and the background current was also reduced. From the above results, it was confirmed that the hybridization efficiency was improved and the background was reduced (FIG. 5).
[0085]
As described above, by using the nucleic acid probe of the present invention, sufficient specificity can be obtained even when the length of a sequence directly involved in hybridization is short. In addition, the background can be reduced, that is, noise can be reduced.
[0086]
Example 5
After the HCV genome extracted from the serum was amplified with the primers of SEQ ID NO: 31 and SEQ ID NO: 32, a re-PCR reaction was performed with the primers of SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 32. Also, after amplification with the connecting primer 34 of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 37 and the connecting primer 35 of SEQ ID NO: 35 and SEQ ID NO: 38, the connecting primer 36 of SEQ ID NO: 36 and SEQ ID NO: 39, and Re-PCR reaction was carried out using the ligation primer. The above ligated primer further contains two hexaethylene glycol units as a spacer. That is, the ligated primers used are as listed in FIG. 4 (FIG. 4). The annealing temperature of the PCR reaction was 55 ° C and 60 ° C. As a result of analyzing these PCR products by electrophoresis, in the case of SEQ ID NO: 31 and SEQ ID NO: 32, non-specific amplification was observed at 55 ° C., and no non-specific signal was observed at 60 ° C. There were few. On the other hand, it was found that the use of the ligated primers of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 35 was specific even at 55 ° C. and the amplification efficiency was high. From the above results, it was revealed that the PCR reaction can be performed specifically and with high efficiency by using the primer according to the present invention. The primers according to the invention have also made it possible to achieve hybridization and extension at low temperatures.
[0087]
【The invention's effect】
According to the present invention, a nucleic acid fragment that specifically binds to a target sequence, a nucleic acid probe for specifically and highly sensitively detecting the target sequence, a primer for specifically and efficiently hybridizing and extending to the target sequence, and Kits comprising them were provided.
[0088]
[Sequence list]
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065
Figure 2004073065

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a nucleic acid probe-immobilized substrate according to Examples 1 and 2.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a nucleic acid probe according to Example 1.
FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of a nucleic acid probe-immobilized substrate according to Examples 3 and 4.
FIG. 4 is a view showing one example of a primer according to the embodiment of Example 5.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a detection result according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Substrate 2. Immobilization area 11. Substrate 12. Electrode 13. Pat

Claims (10)

第1のターゲット配列xと第2のターゲット配列x’とを含むターゲット核酸にハイブリダイズさせるための核酸断片であって、配列xに相補的な配列Xと、スペーサーSと、配列x’に相補的な配列X’とを含みX−S−X’で表されることを特徴とする核酸断片。A nucleic acid fragment for hybridizing to a target nucleic acid containing a first target sequence x and a second target sequence x ′, comprising a sequence X complementary to sequence x, a spacer S, and a sequence complementary to sequence x ′. A nucleic acid fragment comprising a specific sequence X ′ and represented by XSX ′. 第1のターゲット配列x1から第n+1のターゲット配列xn+1までの配列を含むターゲット核酸にハイブリダイズさせるための核酸断片であって、ターゲット配列x1に相補的な配列X1と、第1のスペーサーS1と、ターゲット配列xnに相補的な配列Xnと、第nのスペーサーSnと、配列xn+1に相補的な配列Xn+1とを含みX1−S1−・・・−Xn−Sn−Xn+1で表されることを特徴とする核酸断片(ここで、nは2以上の整数である)。A nucleic acid fragment for hybridizing to a target nucleic acid containing a sequence from the first target sequence x1 to the (n + 1) th target sequence xn + 1, wherein the sequence X1 is complementary to the target sequence x1, a first spacer S1, It includes a sequence Xn complementary to the target sequence xn, an n-th spacer Sn, and a sequence Xn + 1 complementary to the sequence xn + 1 and is represented by X1-S1 -...- Xn-Sn-Xn + 1. (Where n is an integer of 2 or more). XおよびX’の夫々の長さが5塩基から20塩基である請求項1に記載の核酸断片。The nucleic acid fragment according to claim 1, wherein each of X and X 'has a length of 5 to 20 bases. 前記スペーサーが核酸、ポリペプチド、アルカンおよびポリエチレングリコールからなる群より選択されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の核酸断片。The nucleic acid fragment according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacer is selected from the group consisting of a nucleic acid, a polypeptide, an alkane, and polyethylene glycol. 前記スペーサーが3原子以上500原子以下であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の核酸断片。The nucleic acid fragment according to any one of claims 1 to 4, wherein the spacer has 3 to 500 atoms. 当該ターゲット核酸を伸長するためのプライマーおよび当該ターゲット核酸を検出するための核酸プローブからなる群より選択される試薬として使用されることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の核酸断片。The primer according to any one of claims 1 to 5, which is used as a reagent selected from the group consisting of a primer for extending the target nucleic acid and a nucleic acid probe for detecting the target nucleic acid. Nucleic acid fragments. 請求項1から5の何れか1項に記載の核酸断片を核酸プローブとして具備する核酸プローブ固定化基体。A nucleic acid probe-immobilized substrate comprising the nucleic acid fragment according to any one of claims 1 to 5 as a nucleic acid probe. プライマーおよび核酸プローブからなる群より選択される試薬として請求項1から5の何れか1項に記載の核酸断片を具備することを特徴とするアッセイキット。An assay kit comprising the nucleic acid fragment according to any one of claims 1 to 5 as a reagent selected from the group consisting of a primer and a nucleic acid probe. 前記配列XとX’が、配列番号1と配列番号11、配列番号2と配列番号12、配列番号3と配列番号13、配列番号4と配列番号14、配列番号5と配列番号15、配列番号6と配列番号16、配列番号7と配列番号17、配列番号8と配列番号18、配列番号9と配列番号19、および配列番号10と配列番号20からなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の核酸断片を含むヒトC型肝炎ウイルスを検出するための核酸プローブ。SEQ ID NOS: 1 and 11; SEQ ID NOs: 2 and 12; SEQ ID NOs: 3 and 13; SEQ ID NOs: 4 and 14; SEQ ID NOs: 5 and 15; 6 and SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 19, and SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 20 A nucleic acid probe for detecting a human hepatitis C virus containing the nucleic acid fragment according to claim 1. 前記配列XとX’が、配列番号34と配列番号37、配列番号35と配列番号38、および配列番号36と配列番号39からなる群より選択されることを特徴とする請求項1に記載の核酸断片を含むヒトC型肝炎ウイルスを伸長するためのプライマー。The sequence of claim 1, wherein the sequences X and X 'are selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 34 and 37, SEQ ID NOs: 35 and 38, and SEQ ID NOs: 36 and 39. A primer for extending human hepatitis C virus containing a nucleic acid fragment.
JP2002237046A 2002-08-15 2002-08-15 Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit Pending JP2004073065A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002237046A JP2004073065A (en) 2002-08-15 2002-08-15 Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002237046A JP2004073065A (en) 2002-08-15 2002-08-15 Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004073065A true JP2004073065A (en) 2004-03-11

Family

ID=32020986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002237046A Pending JP2004073065A (en) 2002-08-15 2002-08-15 Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004073065A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929997B (en) * 2008-12-26 2014-03-19 上海透景生命科技有限公司 Method for improving sensitivity of immune detection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929997B (en) * 2008-12-26 2014-03-19 上海透景生命科技有限公司 Method for improving sensitivity of immune detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5824477A (en) Electrochemical denaturation of double-stranded nucleic acid
JP4580875B2 (en) Primer design method for nucleic acid detection method
JP4410268B2 (en) Nucleic acid primer set and nucleic acid probe for detecting the genotype of methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR)
US5527670A (en) Electrochemical denaturation of double-stranded nucleic acid
US6197508B1 (en) Electrochemical denaturation and annealing of nucleic acid
EP1687406A2 (en) Nucleic acid detection method having increased sensitivity
US20090075275A1 (en) Nucleic acid probe-immobilized substrate and method of detecting the presence of target nucleic acid by using the same
US20100035248A1 (en) Surface-based nucleic acid assays employing morpholinos
JP5681217B2 (en) Nucleic acid detection method through promotion of formation of branched DNA complex
JP4516032B2 (en) Nucleic acid detection method and assay kit by hybridization
WO2013080307A1 (en) Primer set for amplifying mosquito-borne virus, assay kit for detecting mosquito-borne virus, and detection method using said primer set and said assay kit
JP4012008B2 (en) Method for detecting a target nucleic acid containing a plurality of target sequences
JP2004073065A (en) Nucleic acid fragment, nucleic acid probe immobilized substrate and assay kit
JP5676846B2 (en) Primer set for specifically amplifying nucleic acids derived from Helicobacter microorganisms, and method for detecting and / or classifying said microorganisms
US7550276B2 (en) Method of detecting nucleic acid
JP3917640B2 (en) Method for detecting presence of target nucleic acid using nucleic acid probe-immobilized substrate
JP5710190B2 (en) Primer set, probe, assay kit and detection method for β-actin gene
JP2007325600A (en) Method for determining repetition number of target nucleic acid
WO2024048602A1 (en) Buffer composition for hybridization, and hybridization method
JP4037766B2 (en) Target nucleic acid detection method and extension method, and assay kit
JP2004065125A (en) Method for determining number of iterations for target nucleic acid
JP3697436B2 (en) Nucleic acid sequence analysis method, probe-immobilized substrate, assay kit, and probe set
JP2010136692A (en) Method for detecting target nucleic acid using nucleic acid primer containing abasic nucleotide and/or nucleic acid probe
JP2004061237A (en) Nucleic acid probe immobilization substrate
JP2004041109A (en) Method for detecting nucleic acid and primer for use in the method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061003

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061204

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070529

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070730

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070913

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20071005