JP2004135659A - 塩基変異分析方法 - Google Patents

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Abstract

 【課題】本発明は、生命体の遺伝子塩基変異を正確且つ効率的に調査する方法を提供しようとする。
 【解決手段】a)フォワードプライマー及びリバースプライマーを利用して特定ポリヌクレオチドを増幅する段階、
 b)前記増幅された特定ポリヌクレオチドを制限酵素で切断し、2〜32個塩基の大きさを有しながら変異配列を含む2種類以上の単一筋のポリヌクレオチド切片を生成する段階、及び
 c)前記切断された切片の分子量を測定する段階を含む遺伝子変異分析方法。
【選択図】図1

Description

 生命体の遺伝子分析は疾病に対する危険度、診断、予診又は治療方法の提示等と関連し広範囲に用いられている。例えば、特定人の特定遺伝子に対する変異分析を介して疾病に対する危険度がどの程度であるか予測し予防努力をするよう誘導することができる。又は、生命体に肝炎を発生させる別の生命体、例えばウイルス等の遺伝変異分析を介してそのウイルスが治療薬物に対し耐性を有するか否かを調査することにより、効果的な治療を誘導することができる。本発明は、生命体の遺伝子を分析する方法に関し、特に遺伝変異を調査する方法に関する。
 人間のゲノム地図が完成されていきながら疾病に対する危険度の測定、疾病の診断又は予診、そして薬物に対する反応の予測をより広範囲に行うことができるとの可能性が提示されている。多数の個体を対象にゲノム単位の塩基配列分析をすれば個体間の多様性を示す染色体上の位置等が表われるが、これをSNP(single nucleotide polymorphism)という。SNPは、生命体の染色体に配列されている塩基配列中一定頻度以上に現われる変異であり、人間の場合約1,000個の塩基毎に1個程度の確率で現われるといわれる。人間の染色体の大きさを考慮する場合、数百万のSNPが存在するのである。SNPは、個体間の形質差を説明する手段として考えられており、疾病の原因を突き止めて疾病を予防又は治療するのに用いることができる。
 人間ゲノムプロジェクトにより発見されたSNP等は個体間の多様性を示すとの事実だけを示すだけで、その多様性が疾病と如何なる関連性があるのかを知らせてはいない。SNPと疾病との関係を明らかにするためには、正常人と患者に現われるSNPの変異形態を比較分析(SNPスコアリング)する過程が必要である。SNPと疾病との関係を明確に突き止めるためには、多数のSNPを分析しなければならないだけでなく、変異を誤謬なく分析することができなければならない。
 SNPスコアリング方法にはDNAシーケンシング、PCR−SSCP(Polymerase chain reaction−Single stranded conformation polymorphism)、アレル特異的混成化(allele specific hybridization)、オリゴリゲーション(oligo-ligation)(オリゴライゲーション)法、ミニシーケンシング(mini-sequencing)、そして酵素切断法によるもの等がある。DNAチップを利用した方法も紹介されているが、原理的にアレル特異的混成化と差がなく、ただオリゴヌクレオチドプローブ等を付着する固定相に差を置いたものである。
 DNAシーケンシングはマキサム−ギルバート法とサンガー法があるが、現在は後者の方法が主に用いられている。この方法は、特定位置の遺伝変異の可否だけを調査するための方法であるというよりは遺伝子全体又は一部部位の塩基配列を明らかにするための方法であるが、塩基配列を明らかにすれば特定位置の遺伝変異の可否も確認することができるので、SNPスコアリングに用いることができる。しかし、調査しようとするSNPの変異だけを確認するのではなく、敢えて調査しなくてもよい周辺の塩基配列を共に読取るとの面で非効率的である。
 PCR−SSCP(Orita,M.et.al,Genomics,1989,5:8874-8879)はPCRで分析しようとするSNPを含む配列を増幅した後、それぞれのチェーンに分離させてから、ポリアクリルアミドゲルで電気泳動を行う。1塩基の差によりDNAチェーンの2次構造が異なることになるので、この差による電気泳動移動速度の差により塩基変異の可否を調査する。
 アレル特異的混成化は、ナイロンフィルタ等に付着したプローブに放射線同位元素等で標識されたサンプルDNAを混成化するが、温度等混成化の条件を調節することにより塩基変異の可否を調査する方法である。
 オリゴリゲーション法(Nucleic Acid Research 24,3728,1996)は、鋳型DNAと相補的でない状態ではリゲーション(ligation)(ライゲーション)が起こらない条件で反応を行い、リゲーションが進められたのかを確認することにより塩基変異を調査する方法である。
 ミニシーケンシング(Genome Research 7:606,1997)は、変異の可否を調査しようとする位置の1個の塩基のみ重合されるよう条件を合わせ、重合された1個の塩基が何であるかにより検出反応が異なるよう考案された方法でSNPスコアリングのために開発された方法である。
 PCR−SSCP、アレル特異的混成化、オリゴリゲーション法等はポリアクリルアミドゲルを用いて多量のサンプルを分析するに不便であるか、又はプローブが望む位置に結合できずに発生する誤謬を確認できないという問題点がある。
ミニシーケンシングは、SNPスコアリングのため開発された技術であるため分析が簡単で多量のサンプルの分析に有利であるが、誤謬による誤った結果を確認できないという欠点を依然有しており、塩基の欠失(deletion)と挿入(insertion)を見つけ出すことができないという限界がある。
 SNPスコアリングのため開発された技術中さらに1つの方法として酵素切断法がある(WO 01/90419)。この方法は、分析しようとする塩基配列をPCRと同一の方法で増幅するが、増幅された結果物が2つの制限酵素により切断又は認知できる塩基配列を含むようにする。増幅された結果物を2種類の制限酵素で切断して生成された断片の分子量を測定し、塩基変異の可否を測定する方法である。この分析方法はPCRによる遺伝子の増幅後直ちに制限酵素反応で断片を作ってマススペクトロメトリ等で分子量を測定するので、分析段階が簡単で迅速であるとの利点がある。しかし、WO 01/90419に記載された酵素切断法は依然誤謬による誤った分析を確認することができない。たとえば、PCR遂行時にプライマーが望まない位置に結合する場合誤った分析結果をもたらすことがあるが、望まない位置に結合したのか否かを確認することができないという問題がある。たとえば、CYP2C9の塩基変異を調査するため用いたプライマーがCYP2C8に結合することになることがあるが、この場合プライマーがCYP2C9でないCYP2C8に結合したとの事実を確認できないため、誤謬が発生したか否かの確認が困難である。さらに、1塩基が別の塩基に置換される変異は検測可能であるが、塩基の欠失(deletion)又は挿入(insertion)による変異は検測できないという問題点がある。さらに、隣接した2つ以上の塩基変異を同時に検測することができないという問題点がある。
WO 01/90419 Orita,M.et.al,Genomics,1989,5:8874-8879 Nucleic Acid Research 24,3728,1996 Genome Research 7:606,1997
 本発明は前記の問題点を解決し、前記の必要性により考案されたもので、本発明の目的は生命体の遺伝変異を正確且つ効率的に調査することができる方法を提供することにある。
 本発明は、生命体の遺伝変異を正確且つ効率的に分析する方法を提供する。
 本発明を簡単に説明すれば、本発明は幾多の試料の塩基変異調査を簡単で速やかに行いながらも、プライマーが誤った位置に結合して生成する可能性のある誤謬を検証することができるようにすることにより正確な塩基変異の調査を可能にし、32個の塩基範囲以内に隣接した幾多の塩基の変異を同時に調査するだけでなく、欠失又は挿入による遺伝変異も検測することができる方法を開発した。特に、一生命体内に幾多の遺伝型が同時に存在する場合、互いに異なる位置の塩基変異が一遺伝型に同時に存在するのか、それとも互いに異なる遺伝型に混在して存在するのかを区別することができる。たとえば、人間は同一の遺伝情報を収めている染色体が2つ(1対)ずつ存在しており、遺伝変異が起こる場合2つの染色体に全て変異があり得るが(ホモ)、1つの染色体にのみ起こることもある(ヘテロ)。隣接した2つ以上の塩基変異が全てヘテロである場合、2つの塩基変異が1つの染色体に同時に存在することがあり得るが、互いに異なる染色体に存在することもある。2通りの場合が生命体に及ぼす影響が異なる場合もあるので、これを区別する必要がある。人間を感染させるウイルスの場合も幾種類の遺伝型が混在して存在することがある。隣接した2つ以上の塩基変異が全てヘテロである場合、2つの塩基変異が1つの遺伝型に同時に存在するのか、それとも互いに異なる遺伝型に分かれて存在するのかを区別する必要がある。
 本発明は、遺伝変異を分析するためその結果物が制限酵素で切断できる部位を含むよう望む塩基配列を増幅するが、制限酵素により切断された断片の塩基の数が32個以下になるようにし、そのうち少なくとも1つの塩基はプライマーでない鋳型(template)の複製により生成されるようにし、増幅された生成物を制限酵素で切断した後分子量を測定することにより遺伝変異を分析する方法を提供する。
 即ち、本発明はフォワードプライマー及びリバースプライマーを利用して特定ポリヌクレオチドを増幅する段階、前記増幅された特定ポリヌクレオチドを制限酵素で切断し、2〜32個塩基の大きさを有しながら変異配列を含む2種類以上の単一筋のポリヌクレオチド切片を生成する段階、及び前記切断された切片の分子量を測定する段階を含む遺伝子変異分析方法を提供する。本発明で、互いに異なる2つ以上の塩基変異中1つの変異は1つの単一筋(単一鎖)のポリヌクレオチド切片にのみ存在し、さらに他の単一筋のヌクレオチド切片には2つ以上の塩基変異を全て含むよう切断するのが好ましい。たとえば、...ATG...との配列中でAとGが変異配列である場合、制限酵素切断により生成された第1の単一筋のヌクレオチドは2つの変異配列中Aのみを含んでおり、第2の単一筋のヌクレオチドはAとGを全て含むように切断する場合である。
 本発明は、遺伝変異を分析するためその生成物が制限酵素で切断できる部位を含むよう望む塩基配列を増幅するが、下記の表1のような構造の断片を作る方法を提供する。
 ‘制限酵素認知配列’は、互いに異なる制限酵素により同時に又は隣接して認知される配列であり、切断される配列と一致しないこともある。たとえば、Fok1とBstF5Iは全てGGATG配列を認知するが、切断される位置は認知配列の3’末端からそれぞれ第9/第13と第2/第0の塩基の次である。制限酵素認知配列を認知する本発明で用いることができる2つの制限酵素は本発明の目的に用いることができる全ての制限酵素、即ち互いに同一の最適温度又は互いに異なる最適温度を有する制限酵素が可能であり、その中でも互いに異なる最適温度を有しているのがさらに好ましく、相対的に低い最適温度を有する制限酵素としてFok1、Bbv I、Bsg I、Bcg I、Bpm I、BseR I又はBae Iが好ましく、相対的に高い最適温度を有する制限酵素としてBstF5 I、Taq I、BsaB I、Btr I、BstAP I、Fau I、Bcl I、Pci I又はApo Iが好ましく、Fok1及びBstF5 I対が最も好ましい。
 制限酵素Bae Iは25℃、Fok1、Bbv I、Bsg I、Bcg I、Bpm I、BseR I、Mmel I及びAvaIIは37℃の相対的に低い最適温度を有し、BstF5 I及びTaq Iは65℃、BsaB I、Btr I及びBstAP Iは60℃、Fau Iは55℃、Bcl I、Pci I及びApo Iは50℃の相対的に高い最適温度を有する。
 PCR増幅に用いる2つのプライマーのうち1つはプライマー結合配列1、制限酵素認知配列、そしてプライマー結合配列2で構成されており、残りの1つはプライマー結合配列3で構成されている。
 ‘プライマー結合配列’は鋳型になる核酸と相補的に結合することができる配列であるが、制限酵素認知配列は核酸と相補的でない場合もある。プライマー結合配列1、2、そして3はプライマーがtemplate DNAと結合するためには少なくとも4つ以上でなければならないので、その塩基数は4つ以上でなければならず、8〜30個の大きさでtemplate DNAと最もよく結合したため、8つ以上、30個以下であるのが好ましい。‘変異前配列’は調査しようとする塩基変異の5’の方の配列である。‘変異配列’は調査しようとする塩基の変異に該当する配列である。塩基の置換、挿入、欠失が起こることもあるが、塩基数は1つのものが普通であり、2つ以上の場合もある。‘変異後配列’は変異配列の3’の方の配列である。
 変異前配列と変異後配列を合わせて1つ以上であるのが好ましい。制限酵素の切断後生成される切片は変異配列を含んでいなければならず、切片の塩基数は2〜32個であるのが好ましい。より好ましくは、12個の塩基を有するのが良い。切断された切片の大きさを数値限定した理由は、マススペクトロメトリで分析する場合、分析結果が良好な切片のサイズを反映したのである。32個を超える大きさを有する切片は、マススペクトロメトリを利用して分子量を計算することにより塩基変異を調査するにはあまりにも大きいので、前記のような切片の塩基数が好ましい。さらに、1つの塩基だけで成る切片の場合は変異配列だけを含んでいるものであるので、プライマーが誤った位置に結合したのかを確認するのを困難にするので好ましくない。2つの制限酵素が同一又は隣接した部位を認知するので、2つの制限酵素のうち何れか1つの反応が進められる間にさらに他の1つの制限酵素は作用しないのが好ましい。このような場合、増幅された生成物を制限酵素で切断するとき、2つの制限酵素の最適温度に鑑み互いに異なる温度で連続して反応させることができる。若しくは、1つの制限酵素で先ず切断してから残りの酵素で切断することもできる。このとき、先に用いる制限酵素による切断が変異配列を含む切片に存在する第2の制限酵素の認知配列又は切断位置を除去又は損壊してはならない。
 本発明は、既存の塩基変異分析方法が有していた誤謬による誤った分析を検証することができ、32個塩基範囲以内に隣接した幾多の塩基の変異を同時に調査することができる。特に、塩基の変異を示す生命体の遺伝型が幾種類に存在する場合、互いに異なる位置の塩基変異が1つの遺伝型に同時に存在するのか、それとも2種類以上の遺伝型に混在され存在するのかを区別することができる。さらに、欠失又は挿入による遺伝変異も検測することができる。
 以下に実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。
 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基の塩基変異
 人間の癌転移抑制遺伝子として知られたmaspin(serpinb5)遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基(rs1509477;染色体18番の第61001755の塩基)の変異を調査した。
1.PCR増幅と制限酵素切断
Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
GTTTCACTTGATAAAGCAATAAAATGCTATTCAcAGCTGCATGAGGCTACACCCTTCTTTTGAATGCAG(配列情報1)(配列番号1に想到する配列の情報、以下配列情報2〜32についても同様である。)
 下線の配列等は下記のプライマー1と2が結合する部位等である。小文字で表記された塩基は‘変異配列’である。
 プライマー1.5’−TCACTTGATAAAGCAATAAAAggatgGCTATTCA−3’(34mer)(配列情報2)
 プライマー2.5’−CATTCAAAAGAAGGGTGTAGCCTCATGC−3’(28mer)(配列情報3)
 小文字で表記された配列はFok1及びBstF5Iの認知配列である。
 PCR buffer(1x)、MgSO2 mM、dNTP 200 mM、Platinum Taq Polymerase(Invitrogen、10966-026)0.315U、プライマー1と2それぞれ0.5uM、ゲノムDNA 36ngを投入して総反応嵩を18μlに合わせる。そして、次の条件でPCR反応を行う。
94℃ 2分、
94℃ 15秒 55℃ 15秒 72℃ 30秒(10cycles)、
94℃ 15秒 60℃ 15秒 72℃ 30秒(35cycles)
 ゲノムDNAは、血液から抽出し通常の方法により純粋分離する。たとえば、‘SDS/蛋白質分解酵素K’方法を用いることができる(Maniatis, Molecular Cloning, A laboratory Manual, Cold Spring Harber Laboratory Press, Cold Spring Harber, 1989)又はQIAamp DNA Mini Kit 250(Qiagen 51106)を用いて血液からDNAを分離することができる。DNAの濃度が低い場合、次のような方法でDNAを濃縮して用いることができる。DNA溶液に1/10嵩の3M Sodium acetate(pH 5.3)と2.5嵩のエタノールを投入して緩やかに混合した後、−20℃で1時間以上のあいだ放置する。4℃、13000rpmで15分間遠心分離する。上澄液を慎重に除去し70%エタノールを投入して4℃、13000rpmで10分間遠心分離する。エタノールを乾燥させた後、望む嵩の蒸留水を添加して溶解する。
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
 TCACTTGATAAAGCAATAAAAggatgGCTATTCA[C/T]AGCTGCATGAGGCTACACCCTTCTTTTGAATG(配列情報4)
 AGTGAACTATTTCGTTATTTTcctacCGATAAGT[G/A]TCGACGTACTCCGATGTGGGAAGAAAACTTAC(配列情報5)
 小文字で表記された部位はFok1及びBstF5Iにより認知される配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列であり、大括弧([])で表記された塩基は‘変異配列’である。この反応物にFokI(NEB R109L)1U、BstF5I(NEB、V0031L)1U、50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT(PH7.9 @ 25℃)反応組成下で25℃で2時間、連続的に45℃でも2時間のあいだ反応を実施する。
 酵素反応の最適化のため、増幅された生成物をFok1とBstF5Iで25℃、37℃、45℃、55℃、65℃でそれぞれ反応した結果Fok Iの場合は25℃で70%、37%で90%以上反応が進められるものと確認された。併せて、BstF5Iの場合は25℃を除いた温度で酵素反応が進められるのが確認された。したがって、FokIのみ作用することができる温度の25℃で先ず反応させてから、BstF5Iが反応することができる温度の37℃以上で反応させるのが好ましい。
2.精製及び脱塩
 制限酵素で処理した前記の溶液からDNA切片を純粋分離した後、分子量を測定するのが好ましい。たとえば、Nucleave Genotyping Kit(Variagenics,USA)を用いることができる。先ず、制限酵素反応液に1M TEAA(Triethylammoniumacetate,pH7.6)70μlを添加して1分間放置する。Sample Preparation Plateに1M TEAA 70μlと前記の混合液90μlを順次投入して通過した後、0.1M TEAA 85μlを5回完全に通過させる。Sample Preparation Plateを1000rpmで5分間遠心分離する。Collection Plate上にSample Preparation Plateを位置させ、60% isopropanol 60μlを投入して通過させる。溶出液がCollection Plateに集まるとCollection Plateを115℃で75分間乾燥させる。
3.MALDI−TOFマススペクトロメトリ
 Collection plateにMALDI matrix(22.8mg ammonium citrate,148.5mg hydroxypicolinic acid,1.12ml acetonitrile,7.8ml HO)6μlを添加した後、そのうち4μlをMALDI−TOF(Biflex IV,Bruker)のAnchor chip plateに載せる。37℃で30分間乾燥させ、室温に暫く置いて熱を冷やした後、MALDI−TOFで分析する。分析方法はMALDI−TOFのマニュアルに従う。
 第4のイントロンの第2741の塩基が正常の場合(C/C)、酵素切断後生成される切片の分子量は2135.4D(7mer)と4078.6(13mer)Dである(図1及び図2)。ヘテロの場合(C/T)、生成される切片の分子量は2135.4D、2150.4D(以上7mer)、4078.6D、そして4062.6D(13mer)である(図3及び図4)。一方、全てTに変異された場合(T/T)、切片の分子量は2150.4D(7mer)と4062.6D(13mer)である(図5及び図6)。
 人間の癌転移抑制遺伝子として知られたmaspin(serpinb5)遺伝子の第4のイントロンの第3597の塩基(rs1396782;染色体18番の第61002611の塩基)の変異
 Template DNAの配列は次の通りである。
 CTGGAGTATTATCCTTGCAGGCTTGATATGAAGcTTGAAATTTCTCCCCAAAGAGATTTAGTTAACAGGCAAA(配列情報6)
 前記の配列で下線の部位は、下記のプライマ3と4がそれぞれ結合する部位である。小文字で表記された変異が‘変異配列’である。
 プライマー3.5’ GAGTATTATCCTTGCAGGCTTggatgATATGAAG 3’(34mer)(配列情報7)
 プライマー4.5’−GCCTGTTAACTAAATCTCTTTGGGGAGAA 3’(29mer)(配列情報8)
 上記のプライマーで小文字で表記された部位はTemplate DNAに存在しない配列であり、Fok1及びBstF5Iにより認知される配列である。PCR反応を含む実験方法は実施例1と同一である。
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
 GAGTATTATCCTTGCAGGCTTggatgATATGAAG[C/T]TTGAAATTTCTCCCCAAAGAGATTTAGTTAACAGGC(配列情報9)
 CTCATAATAGGAACGTCCGAAcctacTATACTTC[G/A]AACTTTAAAGAGGGGTTTCTCTAAATCAATTGTCCG(配列情報10)
 上記の配列で小文字で示された部位は制限酵素認知配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列であり、大括弧([])で表記された塩基は‘変異配列’である。この反応物にFokI(NEB R109L)1U、BstF5I(NEB、V0031L)1U、50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT(PH7.9 @ 25℃)反応組成下で25℃で2時間、連続的に45℃でも2時間のあいだ反応を実施する。
 第4のイントロンの第3597の塩基が正常の場合(C/C)、酵素切断後生成される切片の分子量は2209.4D(7mer)と3988.6(13mer)Dである(図7)。ヘテロの場合(C/T)、生成される切片の分子量は2209.4D、2224.4D(以上7mer)、3988.6D、そして3972.6D(13mer)である(図8)。一方、全てTに変異された場合(T/T)、切片の分子量は2224.4D(7mer)と3972.6D(13mer)である(図9)。
 B型肝炎ウイルスDNA重合酵素のチロシン−メチオニン−アスパテート−アスパテート(YMDD)部位塩基変異
 人間にB型肝炎を誘発させるB型感染ウイルスのDNA重合酵素遺伝子内に位置するYMDD部位の塩基変異を調査した。この部位の塩基変異によりB型肝炎の治療剤であるラミブジンに対する耐性が発生する。552番コドンのメチオニン(M)がバリン(V)又はイソロイシン(I)に変化した場合にラミブジンに対する耐性が生じるものと知られている。
1.PCR増幅と制限酵素切断
 QIAamp blood kit(Qiagen,CA)を用いてB型肝炎ウイルスのDNAを血清0.2mlから抽出し、このうち2μlをPCR増幅に用いる。
 Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
TTCCCCCACTGTTTGGCTTTCAGTTATATGGATGATGTGGTATTGGGGGCCAAGTCTGTA
(配列情報11)
 下線の配列等は、下記のプライマー5と6が結合する部位等である。
 プライマー5(配列情報12).5’−TTCCCCCACTGTTTGGCTggatgTCAGTTAT−3’(31mer)
 プライマー6(配列情報13).5’−TACAGACTTGGCCCCCAATACCACATATC−3’(30mer)
 プライマー5で小文字で表記された配列はFok1及びBstF5Iの認知配列でTemplate DNAにはないものを人為的に挿入した配列であり、プライマー6で下線の配列はFok1により認知されるのを防ぐため人為的に変更した配列である。
 20mM TrisHCl(pH8.4)、50mM KCl、0.2mM dNTP、0.4U Platinum Taq Polymerase(Invitrogen,10966-026)、プライマー5と6それぞれ10pmolを含んだ反応溶液18μlを用いて次の条件でPCR反応を行う。
 94℃ 2分、
 94℃ 15秒 50℃ 15秒 72℃ 30秒(10cycles)、
 94℃ 15秒 55℃ 15秒 72℃ 30秒(35cycles)
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
 TTCCCCCACTGTTTGGCTggatgTCAGTTATATGGATCATGTGGTATTGGGGGCCAAGTCTGTA(配列情報14)
 AAGGGGGTGACAAACCGAcctacAGTCAATATACCTAGTACACCATAACCCCCGGTTCAGACAT(配列情報15)
 小文字で表記された部位はFok1及びBstF5Iにより認知される配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列である。PCR反応物をFokI(NEB R109L)1U、BstF5I(NEB、V0031L)1U及び反応溶液(50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT)10μlと混合して37℃で2時間、そして45℃で2時間のあいだ反応を実施する。37℃で2時間のあいだFokIで先ず切断した後、BstF5Iを投入して45℃で2時間のあいだ切断することもできる。
2.精製及び脱塩とMALDI−TOFマススペクトロメトリ
 実施例1と同様の方法で行う。
 酵素切断により生成される切片の計算上の大きさと実際の分子量分析により測定した値は、0.1%以下の差を示す程度に正確に一致した(表2)。
 前記の表で解像度(観察された質量と予想質量との差を予想質量で分けたもの)は全て0.1%以下である。
 C型肝炎ウイルスの5’NCR(Non Coding Region)部位の塩基変異
 慢性C型肝炎の治療のためインターフェロンを用いる場合、人体のC型肝炎ウイルスの遺伝子型に従い異なる治療効果を示し、インターフェロンを用いる前に体内に存在するC型肝炎ウイルスの遺伝子型の調査が必要である。遺伝子型を明らかにするため、5’NCRの塩基変異を調査するのが有効であり、本実施例はC型肝炎ウイルスの5’NCR部位の塩基変異を分析する方法を記述したものである。
1.RT PCR
 QIAamp viral RNA Mini kit(Qiagen,CA)を用いてC型肝炎ウイルスのRNAを血清0.14mlから抽出し、このうち10μlをRT PCR増幅に用いる。
 0.2mM dNTP、0.4μMプライマー2、10μl RNAを含んだ反応溶液を65℃で5分間反応させた後、氷に1分間放置する。この反応液に20mM TrisHCl(pH8.4)、50mM KCl、4mM DTT、0.4μMプライマー1、100U SuperScript III RNase H−Reverse Transcriptase(Invitrogen,18080-044)、20U RNaseOUT(Invitrogen,10777-019)、0.4U Platinum Taq Polymerase(Invitrogen,10966-026)を混合した反応溶液25μlを用いて次の条件でRT PCRを行う。
 50℃ 45分、
 94℃ 2分、
 94℃ 15秒 55℃ 15秒 72℃ 15秒(35cycles)
 72℃ 5分
 Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
 GCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGTTAGTATGAGT (中間省略)ACTGCCTGATAGGGTGCTTGCGAG(配列情報16)
 下線の配列等は下記のプライマー7と8が結合する部位等である。
 プライマー7(配列情報17).5’−GCAGAAAGCGTCTAGCCATGGCGT−3’(24mer)
 プライマー8(配列情報18).5’−CTCGCAAGCACCCTATCAGGCAGT−3’(24mer)
2.Nested PCR及び制限酵素切断
 前記RT PCR反応液を1/50に希釈してそのうち2μlを20mM TrisHCl(pH8.4)、50mM KCl、0.2mM dNTP、0.4U Platinum Taq Polymerase(Invitrogen,10966-026)、プライマー9と10、11と12又は13と14をそれぞれ10pmolずつを含んだ反応溶液18μlを用いて次の3種類のPCR反応及び制限酵素処理を実施する。反応1ではプライマー9と10を、反応2ではプライマー11と12を、そして反応3ではプライマー13と14を用いる。3種類の反応全てのPCR反応温度及び時間は次の通りである。
 94℃ 5分、
 94℃ 30秒 55℃ 30秒 72℃ 30秒(35cycles)
 72℃ 5分
1)反応<1>
 RT−PCR反応液をプライマー9と10を利用してPCRを行う。Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
CGTCTAGCCATGGCGTTAGTATGAGTGTCGTGCAGCCTCCAGGACCC ...(中間省略)
 ...CTGCTAGCCGAGTAGTGTTGGGTCGCGAAAGGCCTTGTGGTACTGCCTGATAGGG(配列情報19)
 下線の配列等は下記のプライマー9と10が結合する部位等である。
 プライマー9(配列情報20).5’−CGTCTAGCCATGGCGTTAGggatgATGAGTGT−3’(32mer)
プライマー10(配列情報21).5’−CCCTATCAGGCAGTACCACAAGGC−3’(24mer)
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
CGTCTAGCCATGGCGTTAGggatgATGAGTGTCGTGCAGCCTCCAGGACCC...(中間省略)
GCAGATCGGTACCGCAATCCCTACTACTCACAGCACGTCGGAGGTCCTGGG...(中間省略)
 ... CTGCTAGCCGAGTAGTGTTGGGTCGCGAAAGGCCTTGTGGTACTGCCTGATAGGG(配列情報22)
 ... GACGATCGGCTCATCACAACCCAGCGCTTTCCGGAACACCATGACGGACTATCCC(配列情報23)
 小文字で表記された部位はFok1及びBstF5Iにより認知される配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列である(7merと13mer)。PCR反応物をFokI(NEB R109L)1U、BstF5I(NEB、V0031L)1U及び反応溶液(50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT)10μlと混合して37℃で2時間、そして45℃で2時間のあいだ反応を実施する。37℃で2時間のあいだFokIで先ず切断した後、BstF5Iを投入して45℃で2時間のあいだ切断することもできる。
2)反応<2>
 RT−PCR反応液をプライマー11と12を利用してPCRを行う。Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
GTGGTCTGCGGAACCGGTGAGTACACCGGAAT
TGCCAGGACGACCGGGTCC...(中間省略)
 ...CCCCGCAAGACTGCTAGCCGAGTAGRGTTGGGTRGCGAA(配列情報24)
 下線の配列等は下記のプライマー11と12が結合する部位等である。
 プライマー11(配列情報25).5’−GTGGTCTGtccaacCGGTGAGTACACCGGAAT−3’(32mer)
 プライマー12(配列情報26).5’−TTCGCRACCCAACRCTACTCCAACGGTCCGGCTAG−3’(35mer)
Rで表記された塩基はアデニン(A)又はグアニン(G)であり、それぞれの塩基が含まれた2種類のプライマーの混合物を用いる。
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
GTGGTCTGtccaacCGGTGAGTACACCGGAATTGCCAGGACGACCGGGTCC...(中間省略)
CACCAGACaggttgGCCACTCATGTGGCCTTA
ACGGTCCTGCTGGCCCAGG...(中間省略)
 ... CCCCGCAAGACTGCTAGCCGgaccgttggaGTAGRGTTGGGTRGCGAA(配列情報27)
 ... GGGGCGTTCTGACGATCGGCctggcaacctCATCRCAACCCARCGCTT(配列情報28)
 小文字で表記された部位はMme1及びAvaIIにより認知される配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列である(13mer、18mer、24mer、そして19mer)。PCR反応物をMmeI(NEB R0637L)1.5U、50μM SAM及び1X反応溶液(50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT、pH7.9)10μlと混合して37℃で2時間、そしてAvaII(NEB、R0153S)1.5Uを投入して37℃で2時間のあいだ反応を実施する。MmeIとAvaIIを同時に投入して反応させることもできる。
3)反応<3>
 RT−PCR反応液をプライマー13と14を利用してPCRを行う。Template DNAの配列(5’→3’)は下記の通りである。
 GACIGGGTCCTTTCTTGGATCAACCCGCTCAATGCCTGGAGATTTGGGCGTGCCCCCGC(配列情報29)
 下線の配列等は下記のプライマー13と14が結合する部位等である。
 プライマー13(配列情報30).5’−GACIGGGTCCTggatgTCTTGGA−3’(23mer)
 プライマー14(配列情報31).5’−GCGGGGGCACggatgCCCAAAT−3’(22mer)
 Iで表記された塩基はイノシン(Inosine)である。
 PCRを介して生成される断片の配列は次の通りである(5’→3’)。
 GACIGGGTCCTggatgTCTTGGATCAACCCGCTCAATGC CTGGAGATTTGGGcatccGTGCCCCCGC(配列情報32)
 CTGICCCAGGAcctacAGAACCTAGTTGG GCGAGTTACGGACCTCTAAACCCgtaggCACGGGGGCG(配列情報33)
 小文字で表記された部位はFok1及びBstF5Iにより認知される配列であり、下線の部位は制限酵素の切断により生成される切片の配列である。生成される切片は3merの2種類、13merの2種類、そして14merの2種類である。PCR反応物をFokI(NEB R109L)1U、BstF5I(NEB、V0031L)1U及び反応溶液(50mM potassium acetate、20mM Tris-acetate、10mM magnesium acetate、1mM DTT)10μlと混合して37℃で2時間、そして45℃で2時間のあいだ反応を実施する。37℃で2時間のあいだFokIで先ず切断した後、BstF5Iを投入して45℃で2時間のあいだ切断することもできる。
2.精製及び脱塩とMALDI−TOFマススペクトロメトリ
  3つのタイプのPCR及び制限酵素切断反応液を実施例1と同様の方法で精製して分子量を測定する。
 反応<1>(表3)、<2>(表4)、そして<3>(表5)により生成された切片等の大きさは、次の表3〜表5に表記した通りである。表3〜表5に示した早見表に基づき切片等の大きさを介してC型肝炎ウイルスの遺伝型を決定する。
人間のmaspin(serpinb5)遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基が正常の場合(C/C)の7merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基が正常の場合(C/C)の13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基がヘテロの場合(C/T)の7merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基がヘテロの場合(C/T)の13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基が全てTに変異された場合(T/T)の7merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第2741の塩基が全てTに変異された場合(T/T)の13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第3597の塩基が正常の場合(C/C)の7merと13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第3597の塩基がヘテロの場合(C/T)の7merと13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。 人間のmaspin遺伝子の第4のイントロンの第3597の塩基が全てTに変異された場合(T/T)の7merと13merのMALDI−TOFマススペクトロメトリ図である。

Claims (18)

  1.  a)フォワードプライマー及びリバースプライマーを利用して特定ポリヌクレオチドを増幅する段階、
     b)前記増幅された特定ポリヌクレオチドを制限酵素で切断し、2〜32個塩基の大きさを有しながら変異配列を含む2種類以上の単一筋のポリヌクレオチド切片を生成する段階、及び
     c)前記切断された切片の分子量を測定する段階を含む遺伝子変異分析方法。
  2.  互いに異なる2つ以上の塩基変異のうち1つの変異は1つのポリヌクレオチド切片にのみ存在し、さらに他のヌクレオチド切片には2つ以上の塩基変異を全て含むよう切断する請求項1に記載の遺伝子変異分析方法。
  3.  a)フォワードプライマー及びリバースプライマーを利用して特定ポリヌクレオチドを増幅する段階、
     b)第1の制限酵素反応が進められる間に第2の制限酵素の反応が進められないようにした後、第2の制限酵素が反応するようにして前記増幅された特定ポリヌクレオチドを切断する段階、及び
     c)前記切断された切片の分子量を測定する段階を含む遺伝子変異分析方法。
  4.  前記のフォワードプライマーはプライマー結合配列1、制限酵素認知配列及びプライマー結合配列2を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  5.  前記のフォワードプライマーは配列情報2、7、12、20、25及び30で構成された群から選択された1つのプライマーであることを特徴とする請求項4に記載の遺伝子変異分析方法。
  6.  前記の制限酵素処理段階は、互いに異なる最適の温度を有する制限酵素を利用することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  7.  前記制限酵素はFok1、Bbv I、Bsg I、Bcg I、Bpm I、BseR I及びBae Iで成る群から選択された1つの低い最適温度を有する制限酵素と、BstF5 I、Taq I、BsaB I、Btr I、BstAP I、Fau I、Bcl I、Pci I及びApo Iで成る群から選択された1つの高い最適温度を有する制限酵素であることを特徴とする請求項6に記載の遺伝子変異分析方法。
  8.  前記の制限酵素の切断により生成された切片は、変異配列を含んでいることを特徴とする請求項3に記載の遺伝子変異分析方法。
  9.  制限酵素の切断により生成された切片の塩基数は2〜32であることを特徴とする請求項3〜8のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  10.  前記の増幅するポリヌクレオチドは、B型肝炎ウィルス重合酵素の活性部位であるチロシン−メチオニン−アスパテート−アスパテート(YMDD)部位を含む請求項1〜3のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  11.  前記の増幅するポリヌクレオチドは、C型肝炎ウィルス5’−非コーディング地域(NCR)部位を含む請求項1〜3のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  12.  前記の増幅するポリヌクレオチドは、人間マスピン遺伝子の第4のイントロンの第2741又は第3597の塩基部位を含む請求項1〜3のいずれかに記載の遺伝子変異分析方法。
  13.  プライマー結合配列1、制限酵素認知配列及びプライマー結合配列を含むが、制限酵素認知配列を認知する2つ以上の制限酵素により切断されたポリヌクレオチド切片が変異配列を含み、切片の大きさが2〜32個塩基の大きさを有するよう構成された遺伝子変異分析用プライマー。
  14.  前記のフォワードプライマーは配列情報2、7、12、20、25及び30で成る群から選択された1つのプライマーであることを特徴とする請求項13に記載の遺伝子変異分析用プライマー。
  15.  前記の制限酵素等は、互いに同一又は互いに異なる最適温度を有することを特徴とする請求項13に記載の遺伝子変異分析用プライマー。
  16.  前記の制限酵素等は、互いに異なる最適温度を有することを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記載の遺伝子変異分析用プライマー。
  17.  前記の制限酵素はFok1、Bbv I、Bsg I、Bcg I、Bpm I、BseR I及びBae Iで成る群から選択された1つの低い最適温度を有する制限酵素と、BstF5 I、Taq I、BsaB I、Btr I、BstAP I、Fau I、Bcl I、Pci I及びApo Iで成る群から選択された1つの高い最適温度を有する制限酵素であることを特徴とする請求項16に記載の遺伝子変異分析用プライマー。
  18.  前記のプライマーは、人間マスピン遺伝子の第4のイントロンの第2741又は第3597の塩基の変異分析、ラミブジン耐性B型肝炎ウィルス変異分析、又はC型肝炎ウィルスの遺伝子型変異分析に用いられることを特徴とする請求項13又は14に記載の遺伝子変異分析用プライマー。
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