JP2004512027A - Methods for identifying low abundance polynucleotides and related compositions - Google Patents

Methods for identifying low abundance polynucleotides and related compositions Download PDF

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Abstract

本発明はポリヌクレオチド試料から生成される複数のポリヌクレオチドを生成するための新規な方法及びそうして製造される複数のポリヌクレオチドを提供する。1つの具体例において、複数のポリヌクレオチドは試験及び参照ポリヌクレオチド試料間の刪減ハイブリダイゼーションにより製造され、そして参照ポリヌクレオチド試料中に存在しないか又は試験ポリヌクレオチド試料中に存在するよりも実質的に低い濃度で参照ポリヌクレオチド試料中に存在するシーケンスに実質的に富む。複数のポリヌクレオチドも、試験ポリヌクレオチド試料と比較して実質的に低存在量シーケンスに富む。本方法は、本方法において及びそれにより製造されるポリヌクレオチドを使用するためのキットの提供もする。ポリヌクレオチドはクローニング、発現及びハイブリダイゼーション研究のような広範囲の適用に有用である。The present invention provides a novel method for producing a plurality of polynucleotides produced from a polynucleotide sample and a plurality of polynucleotides produced thereby. In one embodiment, the plurality of polynucleotides are produced by subtractive hybridization between a test and a reference polynucleotide sample and are not present in the reference polynucleotide sample or substantially more than present in the test polynucleotide sample. The sequence present in the reference polynucleotide sample at a lower concentration is substantially enriched. The plurality of polynucleotides are also enriched in substantially lower abundance sequences as compared to the test polynucleotide sample. The method also provides a kit for using the polynucleotides produced in and by the method. Polynucleotides are useful in a wide variety of applications, such as cloning, expression and hybridization studies.

Description

【0001】
関連出願情報
この出願は出願第09/632,898号(2000年8月7日出願)の一部継続出願であり、そして出願第06/288,777号(2001年5月4日出願)の一部継続出願であり、それらの両方が本明細書中に完全に参照として援用される。
【0002】
発明の分野
本発明は、試料からポリヌクレオチドプールを選択する方法及びキット、及びそれにより製造される選択されたポリヌクレオチドプールに関する。特に本発明は、試料に比べて高存在量(high−abundance)シーケンスに富むポリヌクレオチドプールを製造する方法、及びそのようなポリヌクレオチドプールを使用して低存在量(low−abundance)シーケンスに富むポリヌクレオチドプールを製造する刪減ハイブリダイゼーション(subtractive hybridization)反応を提供する。本発明は、さらに刪減されるポリヌクレオチドプールを試験及び参照ポリヌクレオチド試料から製造する一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法をも提供する。
【0003】
発明の背景
生物学的に活性なタンパク質は、治療、診断及び他の適用の候補として熱烈な調査の対象である。これらの試みにおける最初の段階は、典型的にはタンパク質を符号化する遺伝子のメッセンジャーRNA(mRNA)からのクローニングである。ヒト及び他の哺乳動物細胞のmRNAは、3種の頻度クラス(frequency class):(1)全mRNA個体数の約10〜20%を表す高存在量シーケンス(2)mRNAの約40〜45%を表す中程度の存在量シーケンス(3)mRNAの他の40〜45%を表す低存在量シーケンス、に分割できる。ホルモンやそれらのレセプターのような、重要な調節機能を有するタンパク質を符号化する遺伝子は低いレベルで発現され、そして対応する転写物はシーケンスの低存在量クラスに分類される。
【0004】
低存在量シーケンスをクローン化する試みは、ライブラリー中の全てのクローンの頻度が非常に狭い範囲内にある標準化cDNAライブラリーを使用してきた。しかし、このアプローチはcDNAライブラリーを発生させるプロセスにおける低存在量シーケンスのロスを処理せず、それはより短いシーケンスと同様に高存在量及び中程度の存在量シーケンスを優先的にクローン化する。クローニングに伴うロスなしで、mRNA分布からプール低存在量ポリヌクレオチドの選択を容易化する方法及び多量のこのようなシーケンスを提供する手段を備えた方法は、重要な調節タンパク質を特定することにて意図される調査を大いに容易化する。
【0005】
特に興味深いのは、2種の試料間で異なって発現される低存在量ポリヌクレオチドの同定を容易化する方法である。このようなポリヌクレオチドを同定する試みは、一般的に刪減ハイブリダイゼーションの数種のバリエーションを使用してきた。この技術において、この2種の試料は典型的には2種のmRNA試料であり、それは重要な写しを含む“試験” 試料と表される試料と、重要な写しを欠く“参照” 試料又は“ドライバー” と呼ばれる試料とを有する。例えば、この試験試料は組織細胞からのmRNAからなり、そして参照試料は正常細胞からのmRNAからなる。両方の試料は、最初にcDNAに変換され、それからハイブリダイズされる。両方の試料に共通のポリヌクレオチドは、ハイブリッドを形成し、それは数種の様式で除去され、2種の試料間で異なる一本鎖化されたポリヌクレオチドを残す。伝統的な刪減ハイブリダイゼーション技術は数種の場合において成功したが、これらの技術の2つの主要な欠点は、稀有のmRNAを特定するためには好適でなく、及びそれらは完全長の転写物を産するものではないことである。完全長の転写物は、符号化されたタンパク質を発現し及び機能的な研究において実行するために必須である。
【0006】
伝統的な刪減ハイブリダイゼーション技術において、mRNA試料はcDNAに変換され、そしてそれから頻繁に切断する制限酵素を用いて消化され、各cDNA分子が“接着末端化される(sticky ended)” ことを確保する。アダプターが接着末端上にライゲートされ、そしてフラグメントがベクター内にクローン化される。頻繁に切断する制限酵素を用いた消化は、生じたcDNAライブラリーがオリジナルのmRNAを可能な限り表すものであることを確保する必要があるが、切って短くされたcDNAクローンを生成するという所望でない効果を有する。このようなクローンは、完全長のクローンを得るための試みにおいて、さらなるライブラリをプローブするために使用でき、そしてこれは良くても困難であり、及び全ての適用可能なライブラリーにおいて典型的には不十分に表示されるか又は存在しない低存在量の転写物の場合にはしばしば無駄である。
【0007】
理想的には、特に試料間で異なる低存在量ポリヌクレオチドを同定することを意図する方法は、前もってベクター内へクローニングすることなく及びシーケンスの情報を必要とすることなく、広範囲の複写物を複製することができる。好ましくは、このような方法により提供される低存在量ポリヌクレオチドは、完全長の複写物(例えば完全長cDNAクローン)を表す。最終的には、2種の試料間で異なる低存在量ポリヌクレオチドの同定を容易化する方法が特に興味深い。
【0008】
発明の要約
本発明は、参照試料中には無いか又は低存在量である試験試料中の1種又はそれ以上のポリヌクレオチドを同定するための刪減ハイブリダイゼーションを提供する。本方法は、特に異なる試料間で異なって発現する低存在量シーケンスを同定するために有用である。好適な具体例において、試験及び参照ポリヌクレオチド試料は、以下の1つから選択される:
(a) 第一の細胞又は組織からのmRNA及び第二の異なる細胞又は組織からのmRNA、
(b) 分化又は成長の第一段階におけるmRNA及び分化又は成長の第二の異なる段階におけるmRNA、
(c) 活性試薬を用いて処理された細胞又は組織からのmRNA及び第二の異なる活性試薬用いて処理されない或いは処理されるmRNA、及び
(d) 正常細胞又は組織からのmRNA及び疾患細胞又は組織からのmRNA、疾患は例えば感染症又は癌である。
【0009】
本方法は、ハイブリダイゼーション混合物から高存在量シーケンスを除去するための第一刪減ハイブリダイゼーション反応における“ドライバー” として、試験又は参照ポリヌクレオチド試料と比較して、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む試験又は参照ポリヌクレオチドのプールの又はそれらから製造される高存在量富化ポリヌクレオチド鎖を使用する。1つの具体例において、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は、試験ポリヌクレオチドのプールのものであるか又はそれらから製造されるものである。好ましくは、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は、高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖である。例えば、試験又は参照ポリヌクレオチド試料がmRNA試料である場合は、高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖は好ましくはアンチセンスRNA分子である。
【0010】
この第一刪減ハイブリダイゼーションは、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖を試験ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造される試験ポリヌクレオチド鎖と、第一ハイブリダイゼーション混合物を形成するための条件下で接触させることを必要とする。試験ポリヌクレオチド鎖は、好ましくは、mRNA分子のようなセンス試験ポリヌクレオチド鎖である。この反応は、試験ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていない(unhybridized)試験ポリヌクレオチドを生成する。
【0011】
第二刪減ハイブリダイゼーション反応における使用のためのポリヌクレオチド鎖は、その後ハイブリダイズしていない試験ポリヌクレオチド鎖から合成され、それにより低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を生成する。これらの低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は、好ましくはアンチセンスcDNA鎖のようなアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖である。この第二刪減ハイブリダイゼーション反応用のドライバーは、参照ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドの参照プールであるか又はそれから製造される低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖である。低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は、好ましくはセンス参照ポリヌクレオチド鎖、例えばセンスcDNA鎖である。
【0012】
この第二ハイブリダイゼーション反応は、両方の試料中に(おおよそ同じ量で)存在する“シーケンス” を除去し、異なって発現されるハイブリダイズしていないシーケンスを残す。その反応は、低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖を低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖と、第二ハイブリダイゼーション混合物を形成するためのハイブリダイゼーション条件下で接触させることにより行われ、それにより、ハイブリッド二本鎖、ハイブリダイズしていない低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖及び低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を生成する。
【0013】
共通のシーケンスを表すハイブリッド二本鎖は除去又は消化され、そして“試験特異的な二本鎖” がハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖から生成される。好ましくは、ハイブリッド二本鎖は少なくとも1種の酵素、例えば制限エンドヌクレアーゼを用いて消化され、そして試験特異的な二本鎖はハイブリダイズしていないアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖から増幅により製造される。
【0014】
好適な具体例において、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は、第一アンチセンスプライマー又は第一アンチセンスプライマー複合物を使用して、ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖から合成される。この具体例のバリエーションにおいて、第一アンチセンスプライマー又は第一アンチセンスプライマー複合物は:(a) ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖中のプライマーサイトに結合するシーケンス;(b) (a)のシーケンスの第一制限サイト5’ 、ここで第一制限サイトは、二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが、一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全のままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される;並びに(c) (b)の制限サイトの第一ユニバーサルプライマーサイト5’ 、を含む。本発明のこのバリエーションにおいて、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は、好ましくはハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖から、第一アンチセンスプライマー及び第二制限サイトを含む(c)の第一ユニバーサルプライマーサイトを使用して合成され、ここで該第二制限サイトは第一制限サイトとは異なる。さらに、センス参照ポリヌクレオチド鎖は、好ましくは、先にセンス参照ポリヌクレオチド鎖の5’ 末端に加えられる第三制限サイトを含む、ここで第三制限サイトは二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全のままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される。
【0015】
ハイブリッド二本鎖を形成するポリヌクレオチド鎖内に好適な制限サイトを導入した後、ハイブリッド二本鎖の消化は、
(a) 第二ハイブリダイゼーション混合物を、ハイブリッド二本鎖の一本鎖部分を二本鎖化する酵素を用いて処理し、それによりハイブリッド二本鎖内に二本鎖第一、第二及び第三制限サイトを生成させ;
(b)第二ハイブリダイゼーション混合物内のポリヌクレオチド鎖の3’ 末端に第二ユニバーサルプライマーサイトを加え;そして
(c)第二ハイブリダイゼーション混合物を1種又はそれ以上の制限エンドヌクレアーゼを用いて処理する、ここで制限エンドヌクレアーゼはハイブリッド二本鎖を二本鎖第一及び第三制限サイトにて開裂するが、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖及びセンス参照ポリヌクレオチド鎖を実質的に完全なままにする、
ことにより便利に達成される。
【0016】
本発明の方法は、一般的に、1種又はそれ以上の試験特異的な二本鎖をベクター内へクローニングすることを含む。特に、このような方法は、“試験特異的な” cDNAライブラリーの構成を与える。このライブラリーは、他の刪減ハイブリダイゼーション技術により作成されるライブラリーよりも、通常、慣用技術を用いて失われる低存在量シーケンスを含む点で優れている。この具体例の好ましいバリエーションにおいて、クローン化された試験特異的な二本鎖はポリペプチドを符号化し、そしてベクターは発現ベクターである。本発明の方法は、さらに発現ベクターをホスト細胞に導入し、そして試験特異的な二本鎖により符号化されるタンパク質を発現させることを含む。
【0017】
1つの具体例において、試験特異的な二本鎖はハイブリダイズしていないアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖から、第一アンチセンスプライマー複合物を使用して合成され、本方法はさらに試験特異的な二本鎖から1種又はそれ以上のアンチセンスRNA分子を合成することを含む。この様式で生成されるアンチセンスRNA分子は、調査又は治療の目的のために細胞内に導入できる。
【0018】
本発明の方法に従って生成される試験特異的な二本鎖、又はそれらから直接若しくは間接的に生成されるポリヌクレオチドは、ハイブリダイゼーション反応に使用することもできる。このようなポリヌクレオチドは検出可能なラベルでラベルされることができ及び/又はサブストレートに対して付加されポリヌクレオチドアレイを生成することができる。所望であれば、1種又はそれ以上の試験特異的な二本鎖は増幅され得る。好適な具体例において、この増幅は1種又はそれ以上の遺伝子特異的プライマーを使用して実行される。従って、本発明の方法は試験特異的な二本鎖のこれらの適用の各々を含む。
【0019】
他の具体例において、本発明は一本鎖及び二本鎖ポリヌクレオチドの混合物中の一本鎖ポリヌクレオチドを機能的に単離する方法を提供する。この方法は、一本鎖及び二本鎖ポリヌクレオチドの混合物を、1種又はそれ以上の制限エンドヌクレアーゼと、二本鎖ポリヌクレオチドを消化させるに十分な条件下で接触させることが必要であり、鋳型として一本鎖ポリヌクレオチドを使用するヌクレオチド合成反応について、鋳型として使用することができないものを形成する。好ましくは、制限エンドヌクレアーゼは前記混合物中の二本鎖ポリヌクレオチドからプライマーサイトを開裂する。制限消化後、混合物中の開裂されない一本鎖ポリヌクレオチドは好ましくは増幅により二本鎖ポリヌクレオチドへ変換される。
【0020】
本発明の別の態様は、試験及び参照ポリヌクレオチド試料間の刪減ハイブリダイゼーションにより製造される複数のポリヌクレオチドであり、ここで複数のポリヌクレオチドは少なくとも10 種の異なるポリヌクレオチドを含む。複数のポリヌクレオチドは実質的には:
(a)参照ポリヌクレオチド試料中に存在しないか、又は参照ポリヌクレオチド試料中に試験ポリヌクレオチド試料中よりも実質的に低い濃度で存在するかのいずれかであり、並びに
(b)試験ポリヌクレオチド試料と比較して、低存在量である、
シーケンスに富む。複数のポリヌクレオチドにおける各ポリヌクレオチドはRNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含むことができる。好ましい具合例において、これらのポリヌクレオチドは二本鎖cDNA又はアンチセンスRNAである。
【0021】
本発明は、本発明の方法を行い及び/又は本発明の複数のポリヌクレオチドを使用するに有用であるキットも提供する。第一のキットはアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物及び本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法を行うための指示を含む。該アンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物は:
(a) プライマーサイトに結合するシーケンス;
(b) (a)のシーケンスの第一制限サイト5’ 、ここで第一制限サイトは二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが、一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全なままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される;及び、
(c) (b)の制限サイトの第一ユニバーサルプライマーサイト5’
を含む。
【0022】
第二のキットは:本発明の複数のポリヌクレオチド;RNAプロモーターシーケンスと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物、ここでRNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーの5’ である;及びセンスプライマーを含む。第三のキットは:本発明の複数のポリヌクレオチド、及び複数のポリヌクレオチドからアンチセンスRNAを転写できるRNAポリメラーゼを含む。
【0023】
本発明は、ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法も提供する。好適な具体例において、選択されたポリヌクレオチドプールはポリヌクレオチド試料と比較して1種又はそれ以上の高存在量のポリヌクレオチドに富む。本方法は、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を、ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されたセンスポリヌクレオチドから、アンチセンスプライマー複合物を使用して合成することが必要である。アンチセンスプライマー複合物は、RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含み、RNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーの5’ である。次にユニバーサルプライマーサイトが第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端に加えられる。結果物の第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖はそれから希釈され、少なくとも数種の低存在量第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を実質的に除去する。希釈後、第一の二本鎖ポリヌクレオチドは残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成される。第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む。
【0024】
本方法の好適な具体例において、ポリヌクレオチド試料はmRNA試料であり、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖は第一アンチセンスcDNA鎖であり、そして第一の二本鎖ポリヌクレオチドは第一の二本鎖cDNA分子である。第一アンチセンスcDNA鎖の合成は、ランダムなプライマー又はオリゴヌクレオチド−dTプライマーを使用してプライムされ得る。ユニバーサルプライマーサイトは鋳型交換、オリゴヌクレオチド配列化又はライゲーションにより第一アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端に加えられることができる。RNAプロモーターシーケンスは便利にはT7、T3又はSP6ポリメラーゼのようなバクテリオファージRNAポリメラーゼにより認識されるものである。
【0025】
好ましくは、第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、希釈後に残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を増幅することにより生成される、そして増幅は、5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトへハイブリダイズするユニバーサルプライマーを使用して、及び3’ プライマーとしてアンチセンスプライマー複合物を使用して行われる。最も好ましくは、増幅は促進されたポリメラーゼ鎖反応により行われる。この反応は、オリジナルのポリヌクレオチド試料と比較して高存在量シーケンスに富む二本鎖ポリヌクレオチドのプールを生成する。本方法は、随意に第一アンチセンスRNA分子を第一の二本鎖ポリヌクレオチドから合成することを含む。アンチセンスRNA分子のプールは、高存在量シーケンスに富み、及びそれゆえ刪減ハイブリダイゼーションにおいて“ドライバー”として使用できる。
【0026】
本発明はアンチセンスポリヌクレオチド鎖、好ましくは上述のように製造された高存在量富化アンチセンスRNA分子を使用する方法も提供し、ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを生成する。好ましい具体例において、選択されたポリヌクレオチドプールは、ポリヌクレオチド試料と比較して1種又はそれ以上の低存在量ポリヌクレオチドに富む。本方法は、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を、ハイブリダイゼーション条件において、ポリヌクレオチド試料又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖に対してハイブリダイズすることが必要である。好ましくは、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖のハイブリダイゼーション混合物中の他のポリヌクレオチドに対するモル比は、約1〜約100:1である。
【0027】
結果として生じるハイブリダイゼーション混合物は、ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖を含む。第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、アンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して、ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から合成される。アンチセンスプライマー複合物は、RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含み、RNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーの5’ である。アンチセンスプライマー複合物は、それぞれがRNAプロモーターを含む選択されたポリヌクレオチドのプールを生成し、選択されたポリヌクレオチドからのアンチセンスRNAの合成を容易化することが所望な場合に、使用されることが好ましい。
【0028】
さらに、ユニバーサルプライマーサイトは、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端に加えられる。第二の二本鎖ポリヌクレオチドは、それから第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成される。このポリヌクレオチドのプールは、ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む。
【0029】
本方法の好適な具体例において、ポリヌクレオチド試料はmRNA試料であり、センスポリヌクレオチド鎖はmRNA分子であり、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖は第二アンチセンスcDNA鎖であり、そして第二の二本鎖ポリヌクレオチドは第二の二本鎖cDNA分子である。第二アンチセンスcDNA鎖の合成は、オリゴヌクレオチド−dTプライマーを使用してプライムできる。ユニバーサルプライマーサイトは鋳型交換、オリゴヌクレオチド配列化又はライゲーションにより第二アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端に加えられることができる。アンチセンスプライマー複合物が使用される場合は、RNAプロモーターシーケンスは便利にはT7、T3又はSP6ポリメラーゼのようなバクテリオファージRNAポリメラーゼにより認識されるものである。
【0030】
好ましくは、第二の二本鎖ポリヌクレオチドは第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を増幅することにより製造され、そして該増幅は5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトに対してハイブリダイズするユニバーサルプライマーを使用することにより及び3’ プライマーとしてアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用することにより実行される。最も好ましくは、該増幅は促進されたポリメラーゼ鎖反応により行われる。この反応は、オリジナルのポリヌクレオチド試料と比較して低存在量のシーケンスに富む二本鎖ポリヌクレオチドのプールを生成する。アンチセンスプライマー複合物が使用され第二の二本鎖ポリヌクレオチドが生成する場合は、これらのポリヌクレオチドはRNAプロモーターを含む。この場合、本方法は随意に。第二の二本鎖ポリヌクレオチドからアンチセンスRNA分子を合成することを含むことができる。
【0031】
本発明の方法の好適な具体例において、ユニバーサルプライマー及び/又はアンチセンスプライマー若しくはアンチセンスプライマー複合物は、それぞれが制限サイトを含む。本発明の方法は、1種又はそれ以上の第二の二本鎖(低存在量富化)ポリヌクレオチドをベクター内にクローニングすることを随意に含むことができる。特にそのような方法は、“標準化された”cDNAライブラリーの構成を認める。このライブラリーは他の技術により製造された標準化ライブラリーよりも、ライブラリー中のcDNAの複製数が、オリジナルのポリヌクレオチド試料のものよりも非常に少なく変化する点で優れている;例えばcDNA複製数は1桁より大きくないオーダーで変化する高度な表示(representative)cDNAライブラリーが製造される。この具体例の好適なバリエーションにおいて、クローン化された二本鎖ポリヌクレオチドはポリペプチドを符号化し、ベクターは発現ベクターである。本発明の方法は、さらに発現ベクターをホスト細胞内に導入し、クローン化された二本鎖ポリヌクレオチドにより符号化されるタンパク質を発現させることを含む。
【0032】
本発明に方法に従って生成される二本鎖ポリヌクレオチド、又はそれらから直接的又は間接的に製造されるポリヌクレオチドは、ハイブリダイゼーション反応においても使用できる。このようなポリヌクレオチドは、検出可能なラベルを用いてラベルされることができ及び/又はサブストレートに付着させることができ、ポリヌクレオチドアレイを生成する。所望であれば、1種又はそれ以上の第二の二本鎖ポリヌクレオチドが増幅され得る。好適な具体例において、この増幅は1種又はそれ以上の遺伝子特異的プライマーを使用して行われる。従って、本発明の方法は、これらのポリヌクレオチドのこれらの適用の各々を包含する。
【0033】
代わりの具体例において、ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法は、ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチドから第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を合成し、そして第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を希釈し、少なくとも数種の低存在量第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を実質的に除去することにより行われる。第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、そのあと、残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成される。これらの第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチド試料に比べ、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む。それらは第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を製造することに使用され、それらはそれからポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチドとハイブリダイゼーション条件下で接触させる。結果として生じるハイブリダイゼーション混合物は、ポリヌクレオチド試料に比べて低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖を含む。第三アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から合成され、第二の二本鎖ポリヌクレオチドは、第三アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成される。これらの第二の二本鎖ポリヌクレオチドは、低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む選択されたポリヌクレオチドプールを利用する。
【0034】
本発明の別の態様は、ポリヌクレオチド試料から製造される複数のポリヌクレオチドである、ここで複数のポリヌクレオチドは少なくとも10 種の異なるポリヌクレオチドを含み、それぞれがポリヌクレオチド試料に比べて高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富むか、ポリヌクレオチド試料に比べて低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むかのいずれかである。複数のポリヌクレオチド中の各ポリヌクレオチドは、好ましくは、RNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含む。好適な具体例において、これらのポリヌクレオチドは二本鎖cDNA又はアンチセンスRNAである。
【0035】
本発明は本発明の方法を行うために有用なキット及び/又は本発明の複数のポリヌクレオチドを使用するために有用なキットを提供する。第一のキットは:RNAプロモーターシーケンスと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、該RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該複合物;センスプライマー;及び上記本発明の方法の少なくとも1種を行うための指示、を含む。第二のキットは:本発明の複数のポリヌクレオチド;RNAプロモーターシーケンスと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、該RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該複合物;及びセンスプライマー、を含む。第三のキットは:本発明の複数のポリヌクレオチド、及び複数のポリヌクレオチドからアンチセンスRNAを転写することができるRNAポリメラーゼ、を含む。
【0036】
図面の簡単な説明
図1A−1Bは、ポリヌクレオチド試料に比べて高存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドのプールを製造するために有用である本発明の選択方法の好適な具体例の概略図を表す。例4に詳細に説明されるこの具体例は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第一刪減ハイブリダイゼーション反応において使用するための高存在量富化アンチセンスRNAドライバーを製造することに使用できる。
【0037】
図2A−2Cは、本発明の第二の選択方法の好適な具体例の概略図を表し、ポリヌクレオチド試料に比べて低存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドのプールを製造するために有用である。例4に詳細に説明されるこの具体例は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第二刪減ハイブリダイゼーション反応において使用するための低高存在量富化センスcDNAドライバーを製造するために使用できる。
【0038】
図3A−3Dは、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例の概略図である。この具体例の段階は例4Cに詳細に説明される。
【0039】
詳細な説明
本発明は、あるポリヌクレオチド試料中に存在するが第二のポリヌクレオチド試料中には存在しない(又は実質的に減少している)低存在量ポリヌクレオチドを同定することができる新規な刪減ハイブリダイゼーション方法を含む。この方法は、2種の刪減ハイブリダイゼーション反応に依る。最初に、試験又は参照ポリヌクレオチド試料からの過剰の高存在量ポリヌクレオチド鎖を試験試料からのポリヌクレオチド鎖と接触させ、それにより高存在量ポリヌクレオチドシーケンスを除去する。結果として生じる混合物は、試験試料に相当する低存在量富化ポリヌクレオチド鎖を生成することに使用される。第二ハイブリダイゼーション反応において、試験試料から誘導される低存在量富化ポリヌクレオチド鎖を参照試料からの過剰の低存在量ポリヌクレオチド鎖と接触させ、両方の試料中に存在するこれらの低存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックする。試験試料に対して独特な残留一本鎖低存在量ポリヌクレオチドは、それから二本鎖を再現し、典型的にはベクター内にクローンニングした後に、後続の分析又は操作のために使用できる。この方法は、例えば慣用の刪減ハイブリダイゼーション技術を使用して同定することが困難な低存在量疾患関連遺伝子を同定することを意図する研究において特に有用である。
【0040】
この方法は、誘導されるポリヌクレオチド試料に比べて(すなわち“出発ポリヌクレオチド試料” に比べて)、高及び低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドのプールの有用性に依存する。好適な具体例は、このようなポリヌクレオチドプールを発生させるための新規な方法を使用する。特に高存在量ポリヌクレオチドは、希釈において発生する低存在量ポリヌクレオチドのロスを利用することにより選択される。低存在量ポリヌクレオチドは、それから高存在量ポリヌクレオチド富化プール及び試料ポリヌクレオチド間の刪減ハイブリダイゼーションにより選択できる。
【0041】
本明細書中に記載される方法は、予めベクター内にクローニングすることなく及びシーケンス情報無しで、広範囲のポリヌクレオチドを複製することに使用できる。所望である場合は、完全長mRNA転写物を表すポリヌクレオチドを生成できる。本方法により生成されるポリヌクレオチドは、クローニング、発現及びハイブリダイゼーション研究のような広範囲の適用において有用である。
【0042】
I. 定義
用語“ポリヌクレオチド” とは、デオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチドポリマーを意味する、そして他に制限が無い限り、天然に発生するヌクレオチドに類似する様式で機能できる公知の天然ヌクレオチド類似体を含む。
【0043】
用語“ポリヌクレオチド” とは、例えばゲノムDNA;メッセンジャーRNA(mRNA)の逆転写又は増幅により通常得られる、mRNAのDNA表現である相補鎖DNA(cDNA);合成的又は増幅によりに生成されるDNA分子;及びmRNA、を含むDNA又はRNAの任意の形態を意味する。
【0044】
用語“ポリヌクレオチド” とは、一本鎖分子と同様に二本鎖ポリヌクレオチドを包含する。タンパク質を符号化する二本鎖ポリヌクレオチドは、“アンチセンス” ポリヌクレオチド鎖に水素結合する“センス” ポリヌクレオチド鎖を包含する。センスポリヌクレオチド鎖は、翻訳されたときに、そのヌクレオチドシーケンスが符号化されたタンパク質のアミノ酸シーケンスを提供する鎖である。用語“センスポリヌクレオチド鎖” とは、例えばmRNAと同様に、二本鎖DNA分子のセンス鎖を意味する。アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、センスポリヌクレオチド鎖に対して相補的である。アンチセンスポリヌクレオチド鎖の例は、二本鎖DNA分子のアンチセンス鎖(例えばアンチセンスcDNA鎖)及びアンチセンスRNA分子を含む。二本鎖ポリヌクレオチドにおいて、ポリヌクレオチド鎖は、同一の広がりを有する(coextensive)ものでなくてもよい(すなわち、二本鎖ポリヌクレオチドは両方の鎖の全長に沿って二本鎖である必要はない)。
【0045】
本明細書中で使用される用語“二本鎖” とは、二本鎖ヌクレオチドを意味する。“ハイブリッド二本鎖” とは、刪減ハイブリダイゼーション反応における2つのポリヌクレオチド間で形成される二本鎖であり、各鎖は異なるポリヌクレオチド試料から誘導される。
【0046】
本明細書中で使用される用語“相補的” とは、2種のヌクレオチド間で正確な対になるための能力を意味する。すなわち、ポリヌクレオチドの与えられた位置におけるヌクレオチドは、他のポリヌクレオチドと水素結合することができ、それから2種のポリヌクレオチドはその位置において互いに相補的になるものと認められる。用語“実質的に相補的” とは、互いに十分に相補的であり、厳しいハイブリダイゼーション条件下において特定のハイブリダイゼーションをさせるシーケンスを説明する。
【0047】
“厳しいハイブリダイゼーション条件” というフレーズは、一般的には規定されたイオン強度及びpHにおいて、特定のシーケンスについて融点(T )よりも約5℃低い温度を意味する。ほとんどのシーケンスの特定のハイブリダイゼーションを達成するために好適である厳しい条件の例は、少なくとも約60度の温度及びpH7において約0.2モル(molar)の塩濃度である。
【0048】
“特異的なハイブリダイゼーション” とは、規定された厳しい条件下で、ハイブリダイゼーション混合物中に存在する他のヌクレオチドシーケンスに対する実質的な結合の不存在下において、ターゲットヌクレオチドシーケンスに対するポリヌクレオチドの結合を意味する。当業者は、ハイブリダイゼーション条件の厳しさを緩和することがシーケンス不一致を容認することであることが理解できるであろう。
【0049】
ハイブリダイゼーションは一本鎖ポリヌクレオチドを二本鎖ポリヌクレオチドへ変換し、それは先に一本鎖ポリヌクレオチドがハイブリダイゼーション用のターゲットとして又はさらなるポリヌクレオチド鎖合成用の鋳型として働くことから妨げることができる。従ってハイブリダイゼーションは、前もって一本鎖ポリヌクレオチドを“ブロック” するといわれる。
【0050】
ポリヌクレオチド鎖に関して使用される場合、用語“ハイブリダイズしていない” とは、少なくとも数種のポリヌクレオチド鎖がハイブリダイズし、二本鎖ポリヌクレオチドを形成する条件下でのハイブリダイゼーション反応後に、一本鎖のままであるポリヌクレオチドを意味する。
【0051】
本明細書中で使用される用語“ドライバー” とは、刪減ハイブリダイゼーション反応に加えられ、反応混合物中に存在する相補的シーケンスをブロックする特別な型のポリヌクレオチド鎖を意味する。通常は、ドライバーは反応混合物中に過剰モルで加えられ、ハイブリダイゼーションをドライブする。
【0052】
用語“オリゴヌクレオチド” は比較的短い、通常は200ヌクレオチドよりも短い、特に100ヌクレオチドよりも短い、とりわけ50ヌクレオチドよりも短いポリヌクレオチドを意味することに使用される。典型的には、オリゴヌクレオチドは一本鎖DNA分子である。
【0053】
用語“選択されたポリヌクレオチドプール” とは、選択されたポリヌクレオチドプールを生成するために使用されるポリヌクレオチド試料内に存在するポリヌクレオチドのサブセットを表すポリヌクレオチドの集合を説明するために使用される。本明細書中で使用されるときは、この用語は希釈及び希釈後の刪減ハイブリダイゼーションによりそれぞれ製造される高−及び低−存在量プールを説明する。
【0054】
用語“刪減されたポリヌクレオチドプール” とは、本明細書中において2種の異なる試料から誘導されるポリヌクレオチド間の(例えば本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法を用いる)刪減ハイブリダイゼーションにより生成されるポリヌクレオチドプールを意味するために使用される。それゆえ、“刪減されたポリヌクレオチドプール” は一方の試料内に存在し、他の試料内に存在しない(又は実質的に減少した)ポリヌクレオチドを含む。参照ポリヌクレオチドが試験ポリヌクレオチドから刪減される場合は、刪減されたポリヌクレオチドプールのポリヌクレオチドは“試験特異的” と呼ばれ、試験試料中のそれらの存在及び参照試料中の実質的な不存在を示す。本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法により生成される刪減ポリヌクレオチドプールは、典型的にはベクター内にクローン化されるポリヌクレオチドのライブラリー(すなわちポリヌクレオチドクローンのライブラリー)として、典型的に生成される。
【0055】
用語“プライマー” とは、ポリヌクレオチドを用いてハイブリダイズすることができ(“アニーリング”とも呼ばれる)、そしてヌクレオチド(RNA又はDNA)ポリマー化のための出発サイトとして働くことができるオリゴヌクレオチドを意味する。
【0056】
“アンチセンスプライマー” とは、センスポリヌクレオチド中に存在するヌクレオチドシーケンスを用いてハイブリダイズし、そしてアンチセンスポリヌクレオチドの合成のための出発サイトとして作用できるプライマーである。
“センスプライマー” とは、アンチセンスポリヌクレオチド中に存在するヌクレオチドシーケンスを用いてハイブリダイズし、そしてセンスポリヌクレオチドの合成のための出発サイトとして作用できるプライマーである。本明細書中で使用される場合、センスプライマーはそれがアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して1種又はそれ以上のターゲットポリヌクレオチドシーケンスを増幅することができるようにするシーケンスを有する。
【0057】
“ユニバーサルプライマー” とは、ヌクレオチドポリマー化のための鋳型分子として働くことを意図された実質的に全てのポリヌクレオチド中に存在するヌクレオチドシーケンスとハイブリダイズできるものである。
【0058】
“遺伝子特異的プライマー”とは、ユニークな発現シーケンス中に存在し又はそれをフランクするヌクレオチドシーケンスとハイブリダイズするものであり、ユニークな発現シーケンス又はそれらの一部を、他のシーケンスを実質的に増幅させることなく増幅させる。
【0059】
用語“プライマーサイト” は、プライマーを用いてハイブリダイズし、そしてヌクレオチド(RNA又はDNA)ポリマー化のための出発サイトとして作用することができるポリヌクレオチドの領域を意味する。
【0060】
“ユニバーサルプライマーサイト” とは、ヌクレオチドポリマー化のための鋳型分子として作用することを意図する実質的に全てのポリヌクレオチド中に存在するプライマーサイトである。
【0061】
用語“アンチセンスプライマー複合物” は、本明細書中では、“RNAプロモーターシーケンス” を含むオリゴヌクレオチドと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを示すために使用される。後者のシーケンスは、正確な方向にてプロモーターを提供し、RNAポリマー化用の出発サイトとして働くものである。
【0062】
本明細書中で使用されるとき、用語“操作可能にリンクする” とは、コントロールシーケンス(典型的にはプロモーター)及び連結シーケンス間の機能的な連結を意味する。
【0063】
用語“存在量” とは、ポリヌクレオチド試料中のポリヌクレオチドの複製数を説明するために使用される。試料のポリヌクレオチドについて、中程度の数の複製物より多い数で試料中に存在するポリヌクレオチドは、“高存在量” ポリヌクレオチドと呼ばれる。中程度の数よりも少なく試料中に存在するポリヌクレオチドは、“低存在量ポリヌクレオチド” と呼ばれる。高及び低存在量シーケンスの複製物の絶対数は、ポリヌクレオチド試料に依存して変化する。mRNA試料において、高存在量シーケンスはいわゆる“ハウスキーピング遺伝子” から転写されるmRNAを含み、低存在量シーケンスはホルモン、レセプター又は他の信号及びコントロール分子のような調整タンパク質を符号化するものを含む。本発明の方法により選択され得る低存在量mRNAは、典型的には細胞中に存在するRNAの約1%未満、約0.1%未満、約0.01%未満又は約0.001%未満を占める。本発明の方法は、細胞中に約0.0000001%のみのオーダーで占める最も希有のmRNAを選択することにも使用できる。mRNA度数は、関心があるmRNAと特異的にハイブリダイズするプローブを用いてcDNAライブラリーをスクリーニングすることにより典型的に評価される。ライブラリー中のクローンの全数によって割られ、100%を掛けられたポジティブなクローンの数は、ライブラリー内のシーケンスの表示を与え、ライブラリーが生成される細胞中のmRNAの度数の評価を生成する。
【0064】
ポリヌクレオチド試料中に高存在量で存在するポリヌクレオチドは、試料中で“高度に表わされる(representated)” と言う。
【0065】
ポリヌクレオチドのプールは、ポリヌクレオチド試料と比較して与えられた型のポリヌクレオチドが試料中よりもプール中に高濃度で存在する場合は、ポリヌクレオチド試料と比較して与えられた型のポリヌクレオチドに“富む” と言われる。この用語は、本明細書中では以下のような刪減ハイブリダイゼーション反応の生成物を説明するために使用される。例えば刪減ハイブリダイゼーション反応が、試料から選択される高存在量富化ポリヌクレオチド鎖のプールを、同じ試料の(富まない)ポリヌクレオチド鎖を用いてハイブリダイズすることが必要な場合、高存在量シーケンスはハイブリダイズする。試料中に存在する低存在量シーケンスは、ハイブリダイズしていないままである。それゆえ刪減ハイブリダイゼーション反応は、ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに“富む” ハイブリダイズしていないポリヌクレオチド鎖を生成する。当業者は、反応混合物中に存在する低存在量ポリヌクレオチドシーケンスの濃度が、反応後に反応前と同じであることを理解する。しかし、低存在量シーケンスの濃度は、試料のポリヌクレオチド鎖内のものよりもハイブリダイズしていないポリヌクレオチド鎖のプール内の方が高い。
【0066】
“高存在量富化ポリヌクレオチド鎖” のフレーズは、ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドに富むポリヌクレオチド鎖の集合を意味する。
【0067】
“低存在量富化ポリヌクレオチド鎖” のフレーズは、ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドに富むポリヌクレオチド鎖の集合を意味する。
【0068】
本明細書中で使用されるとき、“実質的に富む” とは、約100倍の富化(enrichment)を意味する;すなわち、複数の高又は低存在量シーケンスの濃度が少なくとも選択されたポリヌクレオチドプール内で、プールが誘導されるオリジナルのポリヌクレオチド試料と比較して、少なくとも約100倍高い場合に、選択されたポリヌクレオチドプールは高又は低存在量シーケンスに実質的に富む。この目的のために、富化はラベルされたプローブをポリヌクレオチド試料及び選択されたポリヌクレオチドプールへハイブリダイズし、各々について観察されるハイブリダイゼーション信号を比較することにより評価される。例えば、ノーザン・ブロット(Northern blot)がポリヌクレオチド試料及び選択されたポリヌクレオチドプールから作成でき、そして放射的にラベルされたプローブを用いてハイブリダイズされ、つづけてX線撮影を行う。自動X線撮影はレーザー濃度計を用いてスキャンされ、ハイブリダイゼーション信号を定量することができる。ハイブリダイゼーション信号の強度を測定するための他の方法、例えばアレイベース(array−based)方法、は公知であり、そして本発明のポリヌクレオチドシーケンスの富化を評価することに使用できる。“ホールドエンリッチメント” は選択されたポリヌクレオチドプールについて観察されるハイブリダイゼーション信号を、プールが選択されたポリヌクレオチド試料について観察されるハイブリダイゼーション信号により割ることにより計算される。
【0069】
特定の型のポリヌクレオチド(例えば低存在量ポリヌクレオチド)は、ポリヌクレオチドのプール内のこのようなポリヌクレオチドの濃度が十分に減少し、そのようなポリヌクレオチドの存在が望ましくない適用のためにそのポリヌクレオチドのプールが使用できる場合に“実質的に除去された” という。
【0070】
参照試料中のポリヌクレオチドの存在量が試験試料中のものよりも少なくとも約100倍少ない場合に、ポリヌクレオチドは、“試験ポリヌクレオチド試料中よりも実質的に低い濃度で参照試料中に存在する” と言う。存在量における差異は、約10 、約10 、約10 及び約10 又はそれ以上のオーダーでもよい。
【0071】
“ポリヌクレオチド試料のポリヌクレオチド” のフレーズは、試料ポリヌクレオチドを意味する。“ポリヌクレオチド試料から製造されたポリヌクレオチド” の句は、試料ポリヌクレオチドからRNA又はDNAポリマー化により製造される(例えば逆転写、増幅、アンチセンスRNAの合成等)ポリヌクレオチドを意味する。ポリヌクレオチドは、試料ポリヌクレオチドがRNA又はDNAポリマー化用の鋳型として働く場合は、試料ポリヌクレオチドから“直接的に製造される” 。1種より多くのポリマー化の段階を行う場合は、ポリヌクレオチドは試料ポリヌクレオチドから“間接的に製造される” 。試料の又は試料から製造され及び本発明の選択又は刪減方法のいずれかにおいて、出発物質として使用されるポリヌクレオチドは、“出発ポリヌクレオチド” と呼ばれる。
【0072】
本明細書中で使用される場合、用語“促進されたポリメラーゼ鎖反応” 又は“促進されたPCR” は、少なくとも10キロベース(kb)の長さのポリヌクレオチドシーケンスを増幅できるポリメラーゼ鎖反応を意味する。
【0073】
用語“ベクター” は、本明細書中においてポリヌクレオチドを含むDNA構造を説明するために使用される。このようなベクターは、ホスト細胞中で安定に又は一時的に増殖する。このベクターは、例えばプラスミド、ウイルスベクター、又は単純に潜在的なゲノム挿入物であることができる。一旦好適なホスト内へ導入されると、ベクターはホストゲノムから独立して複写及び機能することができ、ある例においてはホストゲノム中へ統合できる。
【0074】
“発現ベクター” は、好適なホスト中でポリヌクレオチドの発現をもたらし得るコントロールシーケンスと操作可能にリンクするポリヌクレオチド分子を含むDNA構造を意味する。コントロールシーケンスの例は、転写をもたらすためのプロモーター、転写を調節するための随意のオペレーターシーケンス、好適なmRNAリボゾーム結合サイトを符号化するシーケンス、並びに転写及び翻訳の終結をコントロールするシーケンスを含む。
【0075】
用語“ホスト細胞” は、一時的に又は安定してベクターを維持することができる細胞を意味する。本発明のホスト細胞は、限定するものではないが、バクテリア細胞、酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞及び哺乳動物細胞を含む。他の公知な又は知られることとなるホスト細胞は、本発明における使用に適する。
【0076】
用語“アレイ” はエレメントの集合を意味し、ここでエレメントはユニークに同定可能である。例えば、この用語は、各エレメントが他の全てのエレメントの位置と異なるサブストレート表面の物理的位置を有するように、エレメントの配列を産するサブストレートを意味する。そのようなアレイにおいて、各エレメントは、その方向により単純に同定可能である。用語“アレイ” はエレメントの任意の配列を含み、平面同様に非平面上に配列されたエレメントを含むことができるが、この型の典型的なアレイは、線状に配列した又は二次元マトリックス中のエレメントを含む。非平面アレイは、アレイを形成するために例えばビード、ピン又は繊維を配列することにより作成できる。用語“アレイ” は、互いの固定された関係を有さないエレメントの集合を含み得る。例えば、各ビードが特性を同定することを有するビードの集合は、アレイを構成することができる。
【0077】
アレイのエレメントは“ターゲットエレメント” と呼ばれる。
【0078】
“ターゲットエレメント” に関して本明細書中で使用される場合は、用語“異なる位置” とは、各エレメントが全ての他のターゲットエレメントから、ターゲットエレメントに結合するラベルされた分子からの信号(例えば蛍光信号)が、そのターゲットエレメントにおける結合にユニークに寄与するように物理的に分離されることをいう。
【0079】
“マイクロアレイ” とは、サブストレート表面におけるターゲットエレメントの密度が少なくとも約100/cm のアレイである。
【0080】
本明細書中で使用される用語“活性試薬” は、例えば細胞又は組織培養物に加えられた場合に、インビボ又はインビトロにおける生物学的応答を顕在化させる任意の試薬である。
【0081】
“正常な” 細胞又は組織は、重要な特定の生理学的な無秩序がないものである。それゆえ、ある観点において、正常な細胞は“異常” でありうる、しかし本発明の目的については、未だ“正常な” 細胞であり得る。
【0082】
“疾患” 細胞又は組織は、重要な特定の生理学的な無秩序に苦しめられるものである。
【0083】
二本鎖及び一本鎖ポリヌクレオチドを含む混合物において、一本鎖ポリヌクレオチドがさらなるポリヌクレオチド鎖の合成のための鋳型として好適に使用される場合、一本鎖ポリヌクレオチドは二本鎖ポリヌクレオチドから“機能的に単離される” といわれる。例えば、一本鎖ポリヌクレオチドは酵素を用いて二本鎖ポリヌクレオチドを好適に消化することにより、二本鎖ポリヌクレオチドから機能的に単離できる。
【0084】
II. 一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法
A. 一般的
本発明は、参照ポリヌクレオチドが存在しない又はより少ない存在量である試験ポリヌクレオチド試料中の1種又はそれ以上のポリヌクレオチドの同定を容易化する一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法を提供する。この方法は高存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックするために第一刪減ハイブリダイゼーション反応を必要とし、低存在量シーケンスについて富む試験ポリヌクレオチド鎖を残す。第二刪減ハイブリダイゼーション反応において、両方の試料中に存在する低存在量富化ポリヌクレオチドシーケンスが除去され、そして試験特異的な二本鎖が生成する。
【0085】
より特定的には、本方法は、試験又は参照ポリヌクレオチドのいずれかと比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富むドライバーポリヌクレオチド鎖を使用する。本方法は高存在量富化ドライバーポリヌクレオチド鎖を、試験試料の又はそれから製造されるポリヌクレオチド鎖と、第一ハイブリダイゼーション混合物を形成させ、それにより高存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックするための条件下で、接触させることを必要とする。この反応は、試験試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないポリヌクレオチド鎖を、試験試料から生成する。
【0086】
ハイブリダイズしていない試験ポリヌクレオチド鎖は、それから低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を合成するための鋳型として働く。後者は、それからハイブリダイゼーション条件下で、参照試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む参照ポリヌクレオチド鎖からなるドライバーと接触する。この第二ハイブリダイゼーションは、両方の試料により分けられたシーケンスに相当するハイブリッド二本鎖、及び試料間で異なるシーケンスに相当するハイブリダイズしていない低存在量富化ポリヌクレオチド鎖を生成する。ハイブリッド二本鎖は除去又は消化され、ハイブリダイズしていない低存在量富化ポリヌクレオチド鎖を機能的に単離し、試験試料に対応するものは二本鎖に翻訳される。結果として生じる二本鎖は、参照試料に存在しない又は実質的に減少した量の低存在量ポリヌクレオチドシーケンスである。この様式において、試験試料特異的な又は異なって発現させる遺伝子が、たとえそれらの対応する転写物が試験試料中において低存在量であっても、同定できる。本方法のプロトコルの例は、例4に与えられる。
【0087】
上述のように、第一ハイブリダイゼーション反応用のドライバーは、試験又は参照試料から誘導できる。本方法を、本明細書中において、ドライバーが高存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖からなる好適な具体例を参照して説明する。特に好適な具体例において、高存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖であり、それは第一ハイブリダイゼーション混合物中の試験ポリヌクレオチド鎖を転写(sense)するためにハイブリダイズする。しかし、当業者であれば、このようなハイブリダイゼーション反応のポリヌクレオチド成分の転写は逆転することができ、例えば高存在量富化センス試験ポリヌクレオチド鎖はアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖を用いたハイブリダイゼーションにおいてドライバーとして使用できることが理解できる。
【0088】
高存在量富化ポリヌクレオチド鎖がアンチセンスポリヌクレオチド鎖である場合は、センス試験ポリヌクレオチド鎖を用いたハイブリダイゼーションは、試験ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖を生成する。これらのハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖は、それから低存在量富化アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖を合成するための鋳型として働く。後者は、それからハイブリダイゼーション条件下で、参照試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むセンス参照ポリヌクレオチド鎖と接触する。結果として生じるハイブリッド二本鎖は、除去又は消化され、ハイブリダイズしていない低存在量富化アンチセンスポリヌクレオチドを機能的に単離し、これらの試験試料に対応するものは好ましくは選択的な増幅により二本鎖化される。この段階は、さらなる分析のために一般的にクローン化される低存在量“試験特異的な” 二本鎖を生成する。
【0089】
本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーションにおいて有用な出発ポリヌクレオチドは、任意のソースから得られる。特に、本発明において有用なDNA又はRNAは、植物及び動物のような高度な有機体はもちろん、バクテリア、酵母、ウイルス、細胞小器官、を含む任意のソースから抽出及び/又は増幅されることができ、哺乳動物を使用することが好ましく、ヒトが最も好ましい。出発ポリヌクレオチドは、細胞、肉体中の流体(例えば血液)又は組織試料から、種々の標準技術により抽出又は増幅もできる。本発明中で有用な出発ポリヌクレオチドは、cDNA、コスミド、YAC又はBACライブラリー等を含むポリヌクレオチドライブラリーから誘導することもできる;しかし、このようなライブラリーの使用は好ましくない、なぜなら重要な多くの低存在量シーケンスがこのようなライブラリー中に存在しないからである。
【0090】
出発ポリヌクレオチドは純粋な形態である必要はないが、しかしハイブリダイゼーション及び行われる刪減ハイブリダイゼーションの合成反応を行わせるに十分に純粋でなければならない。
【0091】
好適な具体例において、試験及び参照ポリヌクレオチド鎖は、異なるポリヌクレオチド試料から得られる。例えば、試験及び参照ポリヌクレオチド試料は:第一細胞又は組織及び第二の異なる細胞又は組織;分化又は発育の第一段階における細胞又は組織及び分化又は発育の第二段階における同じ型の細胞又は組織;活性試薬で処理された細胞又は組織或いは第二の異なる活性試薬で処理されない又は処理された細胞又は組織、正常細胞又は組織或いは疾患細胞又は組織から誘導される。後者の好適な例は、限定するものではないが、感染症、炎症性疾患、血管疾患、癌及び/又は遺伝疾患を含む。
【0092】
刪減ハイブリダイゼーション方法は任意の型のポリヌクレオチド試料に適用できるが、mRNA試料は好ましくは2種の試料間の遺伝子発現の差の研究(すなわち発現モニタリング)に使用される。当業者が評価するときは、mRNAはcDNAに変換されることができ、それは随意にクローン化され、ポリヌクレオチドライブラリーを生成できる。同様に、細胞中に存在するmRNAの増幅されたDNA表示が、本発明の使用のために生成される。しかし、上述のように、このような操作はポリヌクレオチドシーケンス、特に低存在量シーケンスのロスを生じる、そしてそれゆえ、このさらなる理由のためにmRNA試料の使用が好ましい。
【0093】
B. 高存在量ポリヌクレオチドをブロックするための第一刪減ハイブリダイゼーション
本発明の一般的ハイブリダイゼーション反応における第一刪減ハイブリダイゼーション反応において、高存在量富化ドライバーは、試験ポリヌクレオチド鎖に対してハイブリダイズされ、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックする。ドライバーは、通常、試験又は参照ポリヌクレオチドと比較してそれぞれ高存在量ポリヌクレオチドに富む試験又は参照ポリヌクレオチドのプールである又はそれから製造される高存在量富化ポリヌクレオチド鎖からなる。高存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖がドライバーとして使用される場合、第一刪減ハイブリダイゼーション反応は、試験又は参照ポリヌクレオチド試料中で高度に表わされるそれらのポリヌクレオチドシーケンスをブロックする。高存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖がドライバーとして使用される場合、第一刪減ハイブリダイゼーション反応は、試験ポリヌクレオチド試料中で高度に表わされるそれらのポリヌクレオチドシーケンス(参照ポリヌクレオチド試料中で高度に表わされるものとはちょうど同じものではない)をブロックする。好ましくは、ドライバーは試験試料中に存在する高存在量シーケンスの最も高い濃度を有する試料から製造でき、多くの場合、それは試験試料自身である。
【0094】
好適な具体例において、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖はアンチセンスポリヌクレオチド鎖である。本発明の刪減ハイブリダイゼーション方法において使用するためのアンチセンスポリヌクレオチド鎖は、当業者に公知の任意の手段によりポリヌクレオチド試料から製造できる。例えば、誘導されるポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むアンチセンスポリヌクレオチド鎖は、高存在量及び低存在量のシーケンスの間の再結合(reassociation)動力学の差異を利用することにより製造できる。ポリヌクレオチドが変性され及び再結合される場合は、高度の複製数で試料中に存在するシーケンスは、低度の複製数のものより前に再結合する。それゆえ、比較的早く二本鎖になるシーケンスは(例えば、Cot=5.5又はそれ未満、ここでCoは1リットル当りのヌクレオチドのモルである及びtは秒である)、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスを表す。これらの二本鎖シーケンスは再結合混合物から回収でき、及び本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーションにおける使用のためのアンチセンスポリヌクレオチドを製造することに使用できる。好適な具体例において、高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、下記“選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法” のタイトルのセクションにおいて説明されるように製造される。
【0095】
刪減ハイブリダイゼーションのために、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は、試験ポリヌクレオチド鎖と、少なくとも数種のポリヌクレオチドが互いに特異的にハイブリダイズする条件下で接触させられる。好適な具体例において、高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖はセンス試験ポリヌクレオチド鎖と接触させられる。好ましくは、アンチセンスポリヌクレオチド鎖はアンチセンスRNA分子であり、そしてセンス試験ポリヌクレオチド鎖はmRNA分子である。
【0096】
本方法には必要ではないが、アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、通常は過剰にハイブリダイゼーション反応に加えられハイブリダイゼーションをドライブする(そしてそれゆえドライバーと呼ばれる)。ほとんどの適用について、アンチセンスポリヌクレオチドの反応混合物中の他のポリヌクレオチドに対するモル比は、約1:1〜約800:1、好ましくは約1:1〜約200:1、より好ましくは約1:1〜約100:1であるが、他の比も可能である。
【0097】
ハイブリダイゼーション反応は高温、通常は約60〜70℃で行われ、比較的特異的なハイブリダイゼーションを達成する。さらに、使用されるバッファー及び塩濃度が調節され、当業者に公知の技術を用いて必要な厳格さを達成する。典型的には公正に高度な厳格性が好ましい。ハイブリダイゼーションアッセイを行うために受け入れられる方法は公知である、そして当該技術の一般的な概観は:Nucleic Acid. Hybridization:A Practical Approach, Ed. Hames,B.D. and Higgins, S.J.,IRL Press, 1985;Hybridization of Nucleic Acid Immobilized on Solid Supports, Meinkoth, J.and Wahl, G.;Anatycal Biochemistry, 238:267−284, 1984中に見出される。刪減ハイブリダイゼーション技術も特に、米国特許第5,589,339号(1996年12月31日発行、Hampson等)、米国特許第5,935,788号(1999年8月10日発行、Burmer等)、及び米国特許第5,958,738号(1999年9月28日発行、Lindmann等)に記載される。
【0098】
高存在量富化ポリヌクレオチド鎖が例えばポリ−U又はポリ−Tシーケンスを含む場合及び試験ポリヌクレオチド鎖が例えばポリ−Aシーケンスを含む場合或いはその逆の場合は、全ての高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は、全ての試験ポリヌクレオチド鎖へハイブリダイズすることが予想され、刪減は起こらない。この型の“非特異的な” ハイブリダイゼーションを妨げるために、ブロッキングオリゴヌクレオチド(すなわちポリ−A、ポリ−U及び/又はポリ−T)が、通常は過剰にハイブリダイゼーション混合物中に含まれることができる。好ましくは、ブロッキングオリゴヌクレオチドはハイブリダイゼーション混合物中で、約1:1〜約800:1のブロッキングオリゴヌクレオチド:ポリヌクレオチドの比で使用される。より好ましくは、ブロッキングオリゴヌクレオチドの他のポリヌクレオチドに対する比は、約1:1〜約200:1、より好ましくは約1:1〜約100:1であるが、他の比も可能である。その代わりに、刪減ハイブリダイゼーション反応混合物中で使用されるポリヌクレオチド鎖は、非特異的なハイブリダイゼーションを生じるシーケンスを含まないように製造されるか、このようなシーケンスが好適な酵素を用いて部分的に消化され得るかのいずれかである。例えば、E.coli エクソヌクレアーゼ Iを用いた部分的な消化は、cDNAの3’ 末端からポリ−A配列を除去するために使用できる。
【0099】
ハイブリダイゼーションは、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに相当する二本鎖ポリヌクレオチド、及び試験ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていない試験ポリヌクレオチドを生成する。ハイブリダイゼーションのために使用される高存在量富化ポリヌクレオチド鎖が試験試料よりも参照試料から誘導される場合、反応混合物は一般的にハイブリダイズしていない高存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖も含む。
【0100】
C. 低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖の生成
本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の次の段階は、第一ハイブリダイゼーション反応において製造されるハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を鋳型として使用し、相補的な低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を製造することである。
【0101】
1. 低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖の合成
好ましい具体例において、ハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は、オリジナルの試験ポリヌクレオチド試料と比較して同じく低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むアンチセンスポリヌクレオチド試験鎖を合成するための鋳型として働くセンス鎖である。この目的のために任意の鎖技術が使用できるが、特に好適な具体例においては、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の合成はアンチセンスプライマーを用いてプライムされる。
【0102】
アンチセンスプライマーは、センス試験ポリヌクレオチド鎖内に存在するアンチセンスプライマーサイトを用いてハイブリダイズする。このアンチセンスプライマーサイトは、センスポリヌクレオチド鎖(例えばmRNAのポリA配列)の3’ 末端に位置することができ、それは完全長のアンチセンスポリヌクレオチド鎖を生成する。その代わりに、アンチセンスプライマーサイトは、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖がセンス試験ポリヌクレオチド鎖の一部のみについて合成されるように位置することができる。後者の具体例において、ポリヌクレオチド鎖におけるランダムなサイトにおいて、ランダムなプライマーはプライムし、典型的には内部プライミングを生じ、切り取られたポリヌクレオチド鎖を生成する。
【0103】
アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の合成は、アンチセンスプライマー又は随意にアンチセンスプライマー複合物を使用してプライムされることが好ましい。アンチセンスプライマー複合物は2種の成分を有する:(1)アンチセンスプライマー及び(2)特異的な起源のRNAポリメラーゼプロモーターシーケンス。アンチセンスプライマー複合物は、例えば本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法を使用して得られる試験特異的な二本鎖からのアンチセンスRNAの生成を容易化する場合に、所望である。
【0104】
アンチセンスプライマーは、プライマー拡張に好適な条件下、すなわち好適な反応条件下における適切なヌクレオチド及び複製試薬(例えばDNAポリメラーゼ)の存在下に置かれた場合、ポリヌクレオチド合成、典型的にはDNA複製の出発点として作用でき、それは当業界で公知である。プライマーは好ましくは一本鎖オリゴヌクレオチドであり、最も好ましくはオリゴデオキシヌクレオチドである。プライマーは十分に長くなくてはならない、及びセンス試験ポリヌクレオチド鎖を用いて十分に安定な二本鎖を形成させ、複製試薬の存在下で拡張生成物の合成を許容する。プライマーの正確な長さと使用される量は、ハイブリダイゼーション温度、イオン条件、ホモロジーの程度、及び当業者に公知の他の要件を含む多くの因子に依存する。特異的なシーケンスモチーフへハイブリダイズするためにデザインされたプライマーは、典型的には約10〜約50個のヌクレオチド、及び好ましくは約15〜約25個又はそれ以上のヌクレオチドを含むが、プライマーは、例えばシーケンスモチーフに依存してより少ないヌクレオチドを含むことができる。他の適用について、オリゴヌクレオチドプライマーは、必要ではないが、典型的により短く、例えば約7〜約15個のヌクレオチドである。当業者がすでに評価しているように、このような短いプライマー分子は、鋳型ポリヌクレオチドを用いて十分に安定なハイブリッド複合物を形成させるために、一般的に、より低いハイブリダイゼーション温度が必要である。
【0105】
アンチセンスプライマーは任意の適用可能な方法により生成される。オリゴヌクレオチドプライマーは、便利には例えば公知のホスホトリエステル及びホスホジエステル方法、特にそれらの自動化バージョンにより合成される。標準的な自動化方法は、出発材料としてジエチルホスファアミダイト(diethylphosphoramidites)を使用し、それは市販入手でき又はBeaucage等によるTetrahedron Letters 22:1859−1962(1981)又は米国特許第4,458,066号に記載されるように合成できる。生物学的ソースから単離されたプライマーを使用することもできる(例えば制限エンドヌクレアーゼ消化又は増幅を経由する)。
【0106】
本発明の方法に有用なアンチセンスプライマーは、センスポリヌクレオチド鎖におけるアンチセンスプライマーサイトに対し相補的である。それゆえ、与えられたアンチセンスプライマーシーケンスは、ハイブリダイズするアンチセンスプライマーサイトの正確な捕体(complement)である必要はない。プライマーシーケンスがアンチセンスプライマーサイトとの十分な相補性を有し、ハイブリダイゼーション及びポリヌクレオチド延長をさせる場合には、非相補的な塩基又はより長いシーケンスがプライマー内に存在することができる。
【0107】
上述のように、好ましい態様において、アンチセンスプライマーはmRNA分子のような低存在量富化センス試験ポリヌクレオチド鎖に対しハイブリダイズする。この場合、アンチセンスプライマーは便利にはポリ−T(オリゴヌクレオチド−dT又はオリゴ−dTとも呼ばれる)シーケンスを含む。このシーケンスは、通常、約5〜約50、好ましくは約5〜約20、より好ましくは約10〜約15個のT残渣を含み、これは各ハイブリダイズしていないmRNA分子の3’ 末端に存在するポリ−A配列とハイブリダイズする。そのかわりに、共通のヌクレオチドシーケンスモチーフを分けるRNAのみが増幅される場合、それからアンチセンスプライマーは実質的にこのシーケンスモチーフに対して相補的である。
【0108】
アンチセンスプライマー複合物の第二成分は、RNAプロモーターシーケンスである。このようなシーケンスはRNAポリメラーゼを結び付け、そして転写出発サイトを含むことができる。アンチセンスプライマー複合物中で使用されるRNAプロモーターシーケンスは、一本鎖又は二本鎖であることができる。プロモーターシーケンスは、通常、天然に発生するRNAポリメラーゼプロモーターからの約15〜約250個のヌクレオチド、好ましくは約25〜約60個のヌクレオチド、コンセンサスプロモーターシーケンス(Alberts等,Molecular Biology of the Cell, 第二版、Garland, N.Y.(1989))、又はそれらの変更バージョンを含む。
【0109】
同種のプロモーターについての特異性を示す多種のプロモーター及びポリメラーゼは公知である。一般的には、真核生物プロモーターより原核生物プロモーターが好ましく、ファージ又はウイルスプロモーターが最も好ましい。特に好ましいものは、T3、T7及びSP6ファージプロモーター/ポリメラーゼ系である。おそらく最も研究されたものは、E.coliファージT7である。T7は17レートT7プロモーターについて高度に特異的な全く新しいポリメラーゼを作成する。E.coliプロモーターのような二本の分離した高度に維持される領域よりも、レートT7プロモーターはRNA出発サイトと比較して−17〜+6の単一の高度に維持されるシーケンスを有する。サルモネラファージSP6はT7と非常に類似する。ほとんどのRNAポリメラーゼは二本鎖プロモーターを認識するが、E.coliファージN4は、ネイティブ一本鎖N4DNAにおいて、N4プロモーターを早く認識するRNAポリメラーゼを作成する。プロモーターの転写及びDNA鋳型上でのRNA合成は、Watson等、Molecular Biology of The Gene, 第4版, 13−15節,Benjamin/Cummings Publishing Co.,Menlo Park,Calif、中に見出せる。好適なプロモーターシーケンスはT7ファージからのシーケンスであり、そのRNAサイトポリメラーゼ結合サイト(5’ −AAT TCT AAT ACG ACT CAC TAT AGG G−3’ ;シーケンスID NO:1)に相当する該シーケンスである。
【0110】
RNAプロモーターシーケンスは、アンチセンスプライマーとリンクし、好適な条件下でのリボヌクレオチド及びRNAポリメラーゼの存在下での転写を容易化する。プライマー及びプロモーター成分はアンチセンスプライマーの上流(5’ )のRNAプロモーターと、プライマーに対して相補的であるポリヌクレオチドストランドの転写を許容する方向で、すなわち(以下に記載されるように)アンチセンスRNA転写が一般的にプライマー延長と同じ方向になるようにリンクする。この基準に見合う任意の型の結合が使用されるが、ヌクレオチド結合が好ましい。存在する場合は、成分間のリンカーオリゴヌクレオチドは、典型的には約5〜約20個の塩基を含むが、所望よりも少なくとも多くとも良い。
【0111】
さらに、アンチセンスプライマー及びアンチセンスプライマー複合物は、好ましくは少なくとも1種の(第一)制限サイトを含み、及びより好ましくは少なくとも2種の制限サイトを含む。第一制限サイトは、典型的には鋳型と結合するアンチセンスプライマー中のシーケンスの5’ 並びに増幅のためのプライマーサイトとして働くことができるアンチセンスプライマー中のさらなるシーケンス3’ である。従って、第一制限サイトは、新規な選択的制限開裂方法(下記)において使用することができ、それにより一本鎖ポリヌクレオチドは完全なままであるが、ハイブリッド二本鎖は、増幅プライマーサイトを除去するための制限的な消化により増幅できなくなる。この具体例において、制限サイトは一本鎖ではなく二本鎖DNAを切断する制限酵素により開裂されるものである。例としては、AluI、BbvI、DpnI、FnuDII、FokI、HpaII、HphI、MboI、MboII、MspI、Sau3AI、SfaNI等である。
【0112】
存在する場合、第二制限サイトは、通常は第一の5’ である。第二制限サイトは本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法により生成される試験特異的な二本鎖のクローニングを容易化することに使用され得る。それゆえこのサイトは、好ましくはDNAを比較的稀に切断し、クローン化される試験特異的な二本鎖内の望まない内部開裂の見込みを減じる制限酵素により認識される。このような酵素は当業界で公知である。例4で説明されるように、第二制限サイトは増幅プライマーサイトとしても働き得る。この例において、アンチセンスプライマーは(3’ 〜5’ )ポリ−Tシーケンスを含み、それはAlu Iサイト(第一制限サイト)にリンクするmRNAのポリ−A配列に対しハイブリダイズし、それはSfi Iサイト(第二制限サイト)へリンクする。
【0113】
場合によっては操作可能にリンクするプロモーター領域を有するアンチセンスプライマーが、センス試験ポリヌクレオチドとハイブリダイズすると、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖が合成される。センスポリヌクレオチドがmRNAの場合は、cDNAの第一の鎖は逆転写プロセスを通じて便利に生成される、ここでDNAはRNAから作成され、標準的な技術による逆転写を利用する。全てのレトロウイルス(例えば鳥類ミエロブラストーマウイルス)中に存在するこの酵素は、デオキシリボ核酸をプライマーの3’ 末端に加える(Varmus, Science 240:1427−1435 (1988))。逆転写は低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖としてアンチセンスcDNA鎖を生成する。
【0114】
2. 低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖の単離
低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖の合成のすぐ後に、反応混合物はさらに鋳型ポリヌクレオチド鎖を含んだ。新しく合成される鎖が本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション反応の第二刪減ハイブリダイゼーション反応において使用できるように、通常は、新しく合成されたポリヌクレオチド鎖は鋳型から分離されることが望ましい。
【0115】
好ましくは、新規に合成された鎖はアンチセンス鎖、より好ましくはアンチセンスcDNA鎖であり、そして鋳型はセンスポリヌクレオチド鎖、より好ましくはmRNA鎖からなる。RNAは任意の種々の慣用方法により選択的に分解され、混合物中のDNAは完全なままにすることができる。例中に表されるように、水酸化ナトリウムを用いた混合物の処理はRNAを除去するための1つの便利な方法である。水酸化ナトリウム処理は、DNAが実質的には分解せず、刪減ハイブリダイゼーションに使用できるような条件で行われる。この目的のために、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を単離する他の方法は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーションの異なる適用のために当業者により直ちに考案され得る。
【0116】
D. 試験及び参照試料中に存在する低存在量ポリヌクレオチドをブロックするための刪減ハイブリダイゼーション
新規に合成された低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は、それから第二刪減ハイブリダイゼーション反応において使用される。第二刪減ハイブリダイゼーション反応も、参照ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドの参照プールの、又はそれから製造される低存在量富化ポリヌクレオチド鎖を含む。低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖はドライバーとして働き、それは両方の試料中に存在する低存在量ポリヌクレオチドをブロックする。
【0117】
新規に合成されたポリヌクレオチド鎖がアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖である場合は、低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖はセンス参照ポリヌクレオチド鎖である。低存在量富化センス参照ポリヌクレオチド鎖は、当業者に公知の任意の手段によりポリヌクレオチド試料から製造され得る。例えば、誘導されるポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むセンスポリヌクレオチド鎖は、上述のように高存在量及び低存在量シーケンス間の再結合動力学(reassociation kinetics)の差異を利用することにより製造できる。比較的早く二本鎖になるシーケンス(例えば、Cot=5.5又はそれ未満、ここでCoは1リットル当りのヌクレオチドのモルでありそしてtは秒である)は、高存在量ポリヌクレオチドシーケンスを表す。これらの二本鎖シーケンスは、当業界で公知の方法により再集合混合物から除去され(ヒドロキシアパタイト結合)、低存在量富化ポリヌクレオチドを残し、それは刪減ハイブリダイゼーションにて使用するための対応するセンスポリヌクレオチドを製造することに使用できる。好ましい具体例において、低存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、以下の“選択されたポリヌクレオチドプールの製造方法” のタイトルのセクションにおいて説明されるように製造される。
【0118】
刪減ハイブリダイゼーションについて、低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖と、少なくとも数種のポリヌクレオチドが互いに特異的にハイブリダイズする条件において接触される。好適な具体例において、低存在量富化センス参照ポリヌクレオチド鎖は低存在量アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖と接触される。特に好適な具体例において、センス参照ポリヌクレオチド鎖はセンスcDNA鎖であり、そしてアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖はアンチセンス試験cDNA鎖である。
【0119】
低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は、ハイブリダイゼーションをドライブするために、通常はハイブリダイゼーション反応に過剰に加えられるが、これは本発明に必要ではない。ほとんどの適用について、低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖の反応混合物中の他のポリヌクレオチドに対するモル比は、約1:1〜約800:1、好ましくは約1:1〜約200:1、より好ましくは約1:1〜約100:1であるが、他の比も可能である。
【0120】
ハイブリダイゼーション反応は高温、通常は60−70℃で行われ、比較的特異的なハイブリダイゼーションを達成する。第一刪減ハイブリダイゼーション反応について上述したように、使用されるバッファー及び塩濃度が調節でき、当業者に公知の技術を用いて必要な厳格さを達成する。典型的には公正に高度な厳格性が好ましい。
【0121】
低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖が例えばポリ−U又はポリ−Tシーケンスを含み及び低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖がポリ−Aシーケンスを含む場合、又はその逆の場合は、全ての高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は全ての試験ポリヌクレオチド鎖に対しハイブリダイズしかつ刪減が起こらないことが予想される。所望であれば、ブロッキングオリゴヌクレオチドがハイブリダイゼーション混合物中に加えられ、例えばポリヌクレオチド鎖のある集合内のポリ−Aシーケンス間のハイブリダイゼーションを、ポリヌクレオチド鎖の他の集合におけるポリ−U又はポリ−Tシーケンスとのハイブリダイジングから防ぐことができる。
【0122】
その代わりに、非特異的ハイブリダイゼーションを促進するシーケンスは、ポリヌクレオチド鎖の少なくとも1種の集合から除去され得る。例えば、好適な具体例において、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は、アンチセンスcDNAであり、低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は、センスcDNAである。後者は、ポリ−A配列を含み、それは例えばセンスcDNA鎖を3’ エキソヌクレアーゼを用いて、ポリ−A配列を除去するためにコントロールされた条件下で処理することにより除去できる。例4を参照されたい、(New England Biolabsから市販入手できる)E.coli エキソヌクレアーゼIがセンス参照cDNA鎖からポリ−A配列を除去することに使用される。
【0123】
最終的には、ポリヌクレオチド鎖の少なくとも1種の集合が、非特異的ハイブリダイゼーションを促進するシーケンスを除去する様式で生成され得る。例えば、好適な具体例において、センス参照cDNA鎖はアンチセンス試験cDNA鎖を用いた刪減ハイブリダイゼーションのために、アンチセンス参照RNAから生成される。アンチセンス参照RNAがポリ−U配列を含む場合は、このRNAから製造されるセンス参照cDNA鎖は対応するポリ−A伸張を含む。ポリ−U配列は、(72℃で約60分又は90℃で約5分)加熱してポリ−U配列を分解させることによりアンチセンス参照RNAから除去される。この“ポリ−U−除去” アンチセンスRNAは、対応するポリ−A伸張を欠くセンス参照cDNA鎖を合成することに使用される。
【0124】
ハイブリダイゼーションは、試験及び参照試料の両方に存在する低存在量ポリヌクレオチドシーケンス、ハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖、及びハイブリダイズしていない低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖に対応するハイブリッド二本鎖を生成する。
【0125】
E. ハイブリッド二本鎖の除去
本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法は、試験特異的なポリヌクレオチドを単離することに指図されるので、共通のシーケンスを表すハイブリッド二本鎖は、好ましくは除去又は消化される。二本鎖及び一本鎖ポリヌクレオチドを分離する方法は公知であり、任意の適用可能な方法が本発明中で使用できる。代わりに、二本鎖ポリヌクレオチドはヌクレアーゼ消化により選択的に分解される。二本鎖ポリヌクレオチドを選択的に消化するヌクレアーゼは公知であり、そして例えばラムダヌクレアーゼ、E.coli ヌクレアーゼ III等を含む。二本鎖ポリヌクレオチドの消化に適したバッファー、時間及び温度は当業界で公知である。
【0126】
さらに、上述のように、多くの制限酵素は二本鎖ポリヌクレオチドのみを開裂する。従って本発明は、一本鎖及び二本鎖ポリヌクレオチドの混合物中の一本鎖ポリヌクレオチドのみを機能的に単離する新規な選択的制限開裂方法を提供する。この方法は、ポリヌクレオチド混合物を、1種又はそれ以上の制限酵素と、二本鎖ポリヌクレオチドを消化してヌクレオチド合成のための鋳型として働くことができないものを形成させるに十分な条件にて接触させることを必要とする。ある具体例において、制限酵素、好ましくは4塩基長認識サイトを有するようなフリークエントカッター(frequent cutter)は、二本鎖ポリヌクレオチドをより小さな断片に切断することに使用できる。結果において、この開裂は1本鎖ポリヌクレオチドを機能的に単離し1本鎖ポリヌクレオチドに対応するポリヌクレオチド製造物の選択的な合成を許容する。バッファー、時間及び温度のような、二本鎖ポリヌクレオチドを消化するための反応条件は、本発明に使用するために好適な種々の制限酵素について公知である。
【0127】
好適な具体例において、ハイブリダイゼーション反応において使用される低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖及び/又は低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は、それぞれが5’ 末端近くに制限サイトを有する。これらのポリヌクレオチド鎖の各々のうちの1つがハイブリダイズする場合、制限サイトは生じたハイブリッド二本鎖の一端又は両端に生成される。
【0128】
典型的には、この具体例において、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖が低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖を用いてハイブリダイズする場合に生じたハイブリッド二本鎖は、5’ 制限サイトにおける二本鎖ではない。従って、標準的な“充填” 反応が行われ、これらのサイトにおける分子は二本鎖化された分子を翻訳する。この充填反応に有用な酵素は、他の情況において充填反応として使用されるものと異なるものではない。例えば、例4において、Taq DNAポリメラーゼが便利に使用され、5’ 突出部に充填される。このような酵素に適したバッファー及び反応条件は公知である。
【0129】
低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖がアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖である場合は、制限サイトは、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の合成に使用されるアンチセンスプライマー及びアンチセンスプライマー複合物へ導入され得る。上述のように、プライマー又はプライマー複合物は、制限サイトがその後の増幅反応において下流プライマーサイトとして働くシーケンスの3’ となるように、デザインされ得る。この具体例において、二本鎖ポリヌクレオチドにおける制限サイトにおける開裂は、プライマーサイトをポリヌクレオチドの残渣から分離する。開裂は二本鎖ポリヌクレオチドを増幅のための鋳型として働くことができない形態へ変換する。それゆえ、制限酵素消化は、一本鎖ポリヌクレオチドを機能的に単離し、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の選択的なヌクレオチド合成、例えば増幅をさせる。
【0130】
類似の制限サイトは、下記の“低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドプールの製造” のタイトルのセクションにおいて説明されるように、これらの鎖が製造される場合に、低存在量富化センス参照ポリヌクレオチド鎖に導入されることができる。これらの制限サイトは、増幅のための上流プライマーサイトとして働くシーケンスの3’ であることもできる。従って、このサイトにおける開裂は、プライマーサイトをポリヌクレオチドの残りからの分離も行い、それにより増幅を防ぐ。
【0131】
代わりの具体例において、3’ ユニバーサルプライマーサイトは、充填反応後及び制限酵素消化前に、ハイブリダイゼーション反応混合物中の分子の両端に加えられることができる。例4を参照されたい。ユニバーサルプライマーサイトは、試験ポリヌクレオチド鎖にライゲート又は別な方法でリンクするオリゴヌクレオチド内に、典型的に存在する。オリゴヌクレオチドはオリゴデオキシヌクレオチド、オリゴリボデオキシヌクレオチド、又はデオキシヌクレオチド及びリボデオキシヌクレオチドを含むハイブリッド分子であることができる。ユニバーサルプライマーサイトはユニバーサルプライマーに対してハイブリダイズするために好適な長さ及びシーケンスを有しなければならない。好ましい具体例において、ユニバーサルプライマーサイトは増幅反応のための“アンカー(anchor)” として働き、それは便利にはポリメラーゼ鎖反応(“PCR”)を使用して行われる。好適なユニバーサルプライマーサイトシーケンスを選択するための研究は、当業界で公知である。このようなシーケンスについての通常の及び好ましい長さは、上記アンチセンスプライマーについて与えられたものと同じである。
【0132】
ユニバーサルプライマーサイトは任意の便利な方法、例えば“オリゴヌクレオチド配列化” 又はライゲーションのような任意の便利な方法によりポリヌクレオチド鎖の3’ 末端に加えられることができる。
【0133】
オリゴヌクレオチド配列化(“ホモポリマー配列化” とも呼ばれる)において、特定の型のデオキシヌクレオチド、すなわちdA、dT、dG又はdCは、末端トランスフェラーゼを使用して、DNA鎖の3’ 末端に加えられる。この反応は、オリゴヌクレオチド−dT、−dA、dC又はdGプライマー用のユニバーサルプライマーとしてそれぞれ働くことができるオリゴヌクレオチド−dA、−dT、dG又はdC配列を有するDNA鎖を生成する。
【0134】
ユニバーサルプライマーサイトは、例えばAkowitz,Gene 81:295−306(1989)に記載されるように、アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端にライゲートすることにより加えられることもできる。
【0135】
好適な具体例において、充填反応後、オリゴヌクレオチド配列化が行われ、オリゴヌクレオチド配列が加えられ、それは適切なホモポリマープライマー用のプライマーサイトとして働くことができる。好適な制限酵素を用いた後に続く消化は、ハイブリッド二本鎖からオリゴヌクレオチド配列を除去するが、1本鎖化ポリヌクレオチドからは除去しない、それはそれから増幅のための鋳型として働く。
【0136】
F. ハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖からの試験特異的な二本鎖の生成
第二刪減ハイブリダイゼーション反応において生成されるハイブリッド二本鎖の除去又は消化は、低存在量富化試験又は参照ポリヌクレオチド鎖を実質的に完全なままにする。試験又は参照ポリヌクレオチド鎖は、反対の転写(sense)を有する。好適な具体例において、参照ポリヌクレオチド鎖はセンス参照ポリヌクレオチド鎖であり、試験ポリヌクレオチド鎖はアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖である。
【0137】
本方法は、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖が二本鎖化されることが必要であり、それにより低存在量富化試験特異的な二本鎖を生成する。低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖の試験特異的な二本鎖への選択的な変換は、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖が5’ アンチセンスプライマーサイトを有し及び3’ ユニバーサルプライマーサイトを有するアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖である具体例を参照して本明細書中で例証される。好ましくは、第二ハイブリダイゼーションにおいて使用される低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖は、これらのエレメントを持たないか、又はこれらのエレメントが存在する場合は、これらのヌクレオチドシーケンスは、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖が選択的に増幅され得るアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖中のものとは十分に異なる。その代わりに、例4に記載される好適な具体例においては、参照ポリヌクレオチド鎖は自己アニール可能な5’ プライマーサイト及び3’ プライマーサイトを含み、それは増幅を防ぐ。例4において、5’ ポリ−Gシーケンスは3’ ポリ−Cシーケンスとアニールする。低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を試験特異的な二本鎖への変換をさせる他の方法は、本明細書中のガイダンスを考慮して当業者によりデザインされることができる、そしてそれゆえ、本発明の範囲内である。
【0138】
ある具体例において、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は増幅反応を使用して二本鎖化される。好ましくは、増幅はPCRにより行われ、より好ましくは促進されたPCRにより行われ、それらの両方が当業者に公知である。PCRは、SaikiによるScience 230:1350(1985)と同様に、米国特許第4,683,202号、第4,683,195号、第4,800,159号及び第4,965,188号に記載される。PCRは2種のプライマーをポリヌクレオチド内のターゲットシーケンスをフランクする実質的に相補的なシーケンスに対してハイブリダイズすることが必要である。鋳型変性、プライマーアニーリング、及びDNAポリメラーゼによりアニールされたプライマーの延長を含む反応段階の一連の繰返しは、末端がプライマーの5’ 末端により規定されるターゲットシーケンスの幾何的集合を生じる。ほとんどのDNAポリメラーゼを変性させる温度(例えば約93−95℃)で変性が典型的に行われるときは、Thermus thermophilus、Thermus aquaticus(Taq)、又はThermus flavusから誘導されるような熱安定性ポリメラーゼが典型的には延長するために使用され、各延長サイクルのためにさらなるポリメラーゼを加える必要性を防ぐ。
【0139】
好ましい具体例において、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は促進されたPCRを用いて増幅される。促進されたPCRは、例えば米国特許第5,436,149号(Barnes等、1995年7月25日発行)に記載されるように行うことができ、3’ −エキソヌクレアーゼ活性を欠く異なるTaq又はThermus flavus DNAポリメラーゼ及びより少量のそのような活性を有する熱安定性DNAポリメラーゼを含むポリメラーゼの組合せの使用を開示する。本方法中で使用されることもできる類似のポリメラーゼの組合せは、米国特許第5,512,462号(Cheng等、1996年4月30日発行)に記載される。PCRプライマーの選択及び増幅条件に影響する考察は公知であり、当業者は直ちに本発明の方法の特定の適用について好適なプライマー及び条件を決定できる。
【0140】
5’ アンチセンスプライマーサイト及び3’ ユニバーサルプライマーサイトを有するアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖のPCR増幅は、例えば5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトに対してハイブリダイズするユニバーサルプライマーを使用し並びに3’ プライマーとしてアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用することにより便利に達成される。それゆえ、このようなプライマーは、効率的かつ十分な特異的なPCR増幅用のアンカーとして働くために、選択されることが好ましい。
【0141】
例4に表される好ましい具体例において、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は、上記選択的制限開裂方法におけるオリゴヌクレオチド配列化により加えられる5’ ポリ−Tシーケンス及びポリ−C配列を含むアンチセンスcDNA鎖である。ハイブリダイゼーション反応混合物は、ポリ−C配列を含むセンス参照ポリヌクレオチド鎖も含むが、ポリ−Tシーケンスは含まない。アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖は、それゆえ5’ プライマーとしてポリ−Gプライマーを使用し、そして3’ プライマーとしてポリ−Aプライマーを使用して選択的に増幅され得る。
【0142】
この具体例の特に好ましいバリエーションにおいて、試験特異的な二本鎖のクローニングを容易化する制限サイトは、増幅中に導入される。それゆえ、例4に記載されるように、5’ プライマーはNot Iのような制限サイトを含み、それはポリ−Gプライマーシーケンスの5’ 末端にリンクする。3’ プライマーとしてポリ−Aプライマーを使用する代わりに、Sfi Iサイトを含むプライマーが使用される。Sfi Iプライマーは、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の5’ 末端においてSfi Iサイトへハイブリダイズする。それゆえ、増幅は5’ Not Iサイト及び3’ Sfi Iサイトを有する二本鎖を生成し、それは試験特異的な二本鎖を選択物のベクター内にクローン化することに使用できる。上述のように、一般的には、DNA中にサイトがめったに現れず、試験特異的な二本鎖内の切断を減少させる酵素用の制限サイトを導入することが望ましい。当業者が直ちに認識できるように、各末端に異なる制限サイトを有する試験二本鎖が指向性クローニング用に好ましいが、各末端に同じ制限サイトを有する試験二本鎖も生成できる
【0143】
増幅後、“アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖” から製造される試験特異的な二本鎖は、典型的には標準的なDNA組換え技術を使用して、ベクター内へクローン化される、それは以下の“ポリヌクレオチドプールの使用” のタイトルのセクションにて説明する。このクローニング段階は、増幅反応混合物中の他の全てのシーケンスから試験特異的なシーケンスを単離する単純な方法を表す。生じたポリヌクレオチドライブラリーは、“刪減されたポリヌクレオチドプール” を表わし、それは参照ポリヌクレオチド試料中に存在しない、又は参照ポリヌクレオチド試料中に試験ポリヌクレオチド試料よりも実質的に低い濃度で存在する低存在量ポリヌクレオチドシーケンスを含む。
【0144】
III. 選択されたポリヌクレオチドプールの製造方法
本発明は、ポリヌクレオチド試料からポリヌクレオチドプールを選択する方法も提供する。これらのポリヌクレオチドプールは、上記第一及び第二刪減ハイブリダイゼーション反応用のドライバーを生成するために使用することができる。そのようなプールのための他の適用を、以下に詳細に記載する。
【0145】
1つの選択方法は、希釈中に低存在量シーケンスのロスを活用し、ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドプールを生成する。この方法は、例えば、試験又は参照ポリヌクレオチド試料それぞれと比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む試験又は参照ポリヌクレオチドのプールを得るために使用できる。このようなプールは、上記第一刪減ハイブリダイゼーション反応において、ドライバーとして使用できる。
【0146】
第二の選択方法は、本発明又は他の希釈方法により生成される高存在量ポリヌクレオチドプールを用いて出発する。この方法は、高存在量ポリヌクレオチドプールを用いた刪減ハイブリダイゼーションに依存し、低存在量富化ポリヌクレオチドプールを生成する。この選択方法は、参照ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む参照ポリヌクレオチド鎖のプールを得るために使用できる。低存在量富化参照ポリヌクレオチドプールは、例えば上記の第二刪減ハイブリダイゼーション反応におけるドライバーとして使用できる。
【0147】
選択されたポリヌクレオチドプールを製造するための両方の方法が、出願第09/632/898号(2000年8月7日出願)に記載され、それは本明細書中に参照として明確に記載される。
【0148】
A. 高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドプールの製造
1. ポリヌクレオチド試料からの第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の合成
高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドプールを製造するために、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖が、ポリヌクレオチド試料のセンスポリヌクレオチド鎖又はポリヌクレオチド試料から製造されたセンスポリヌクレオチド鎖から合成できる。
【0149】
必然的に、任意のポリヌクレオチドは、それらがそれぞれアンチセンスプライマーに対して実質的に相補的なヌクレオチドシーケンスを含む場合は、高存在量富化ポリヌクレオチドプールの製造のための出発ポリヌクレオチドとして使用できる。このアンチセンスプライマーサイトはセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端(例えばmRNA分子のポリ−A配列)に位置することができ、それは完全長アンチセンスポリヌクレオチド鎖を生成する。その替わりに、アンチセンスプライマーサイトは、(ランダムプライマー混合物が使用された場合のように)アンチセンスポリヌクレオチド鎖がセンスポリヌクレオチド鎖の一部のみのために合成されるように位置することができる。
【0150】
本発明の選択方法において有用な出発ポリヌクレオチドは、一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法において有用なものについて上述するように、任意のソースから得ることができる。出発ポリヌクレオチドは、最初には純粋な形態で存在する必要はない:混合物中の他の成分が第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の合成を実質的に妨げないものである場合は、それらは複合混合物中でマイナーなフラクションであることができる。
【0151】
好適な具体例において、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の合成は、アンチセンスプライマー複合物を使用してプライムされる。上述のように、アンチセンスプライマー複合物は:(1)アンチセンスプライマー及び(2)特異的に適応されるRNAポリメラーゼプロモーターシーケンスを含む。アンチセンスプライマー複合物は、制限エンドヌクレアーゼサイト(制限サイト)であるシーケンスを含むこともでき、それは選択的制限開裂( 上記参照) 又は本発明の方法に従って製造されるポリヌクレオチドプールのクローニングを容易化する。
【0152】
本発明の選択方法において有用なアンチセンスプライマーについての研究は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法において有用なアンチセンスプライマーに関する上述のものと同じである。簡単には、プライマーは好ましくは一本鎖オリゴヌクレオチドであり、最も好ましくはオリゴデオキシヌクレオチドである。特異的なシーケンスモチーフに対してハイブリダイズするためにデザインされたプライマーは、典型的には約10〜約50個のヌクレオチドを含み、そして好ましくは約15〜約25個のヌクレオチドを含むが、プライマーは例えばシーケンスモチーフに依存してより少ないヌクレオチドを含むことができる。他の適用のために、オリゴヌクレオチドプライマーは、典型的には、必要ではないが、より短い例えば約7〜約15個のヌクレオチドである。
【0153】
アンチセンスプライマー複合物の第二の成分は、RNAプロモーターシーケンスである。本発明の方法において有用なRNAプロモーターシーケンスは、一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法に関連して上述したとおりである。従って、プロモーターシーケンスは、天然発生RNAポリメラーゼプロモーター、コンセンサスプロモーターシーケンス(Alberts等、Molecular Biology of the Cell、第2版、Garland,N.Y.(1989)、又はそれらの修飾バージョンから発生する通常、約15〜約250個のヌクレオチドを含み、そして好ましくは約25〜約60個のヌクレオチドを含む。本発明の選択方法において、使用されるために特に好適なものは、T3、T7及びSP6ファージプロモーター/ポリメラーゼシステムである。
【0154】
RNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーとリンクし、好適な条件下でのリボヌクレオチド及びRNAポリメラーゼの存在下で転写を容易化する。プライマー及びプロモーター成分は、プライマーに対して相補的であるポリヌクレオチド鎖の転写を許容する方向において、すなわちアンチセンスRNA転写がプライマー延長と同じ方向であるようにアンチセンスプライマーの上流(5’ )のRNAプロモーターとリンクする。この基準に見合う任意の型の結合が使用されることができるが、ヌクレオチド結合が好ましい。成分間のリンカーオリゴヌクレオチドは、存在する場合には典型的には約5〜約20個の塩基を含むが、所望より少なくとも多くとも良い。
【0155】
好適な具体例において、選択されたポリヌクレオチドプールはRNAから生成される。全RNAを使用することができるが、ほとんどの適用においてポリ−A RNA(すなわちmRNA)が好ましい。各場合において、ランダムシーケンスのアンチセンスプライマー(すなわちランダムプライマー)を含む複数のアンチセンスプライマー複合物が使用できる。試料中に存在するmRNAから選択されたポリヌクレオチドプールを生成するために、アンチセンスプライマーはオリゴ−dTシーケンス(例えば約5〜約50、好ましくは約5〜約20、より好ましくは約10〜約15個のT残渣)を含むことができる。共通のヌクレオチドシーケンスモチーフを分けるRNAのみが増幅される場合は、それからプライマーはこのシーケンスモチーフに対して実質的に相補的である。上記第一刪減ハイブリダイゼーション反応においてドライバーとして使用されるための高存在量富化ポリヌクレオチドプールが製造される場合、出発ポリヌクレオチドは、好ましくはmRNAであり、アンチセンスプライマー複合物は、好ましくはランダムプライマーを含む。
【0156】
試料中のアンチセンスプライマー及びセンスポリヌクレオチドに対して操作可能にリンクしたプロモーター領域のハイブリダイゼーションの後に、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖が合成される。センスポリヌクレオチドがmRNAである場合は、上述のように第一アンチセンスcDNA鎖が逆転写の方法を通じて便利に生成される。
【0157】
2. ユニバーサルプライマーサイトの添加
ポリヌクレオチド試料の及びそれから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖からの第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の合成の後に、上述のように第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端へのユニバーサルプライマーサイトの添加が続くことが好ましい。ユニバーサルプライマーサイトは、ユニバーサルプライマーに対してハイブリダイズするために好適な長さ及びシーケンスを有しなければならない、そして好ましくはPCRのような増幅反応用のアンカーとして働くためにデザインされる。ユニバーサルプライマーサイトは、随意に制限サイトを含み、本発明の選択的制限開裂及びポリヌクレオチドプールのクローニングを容易化する。ユニバーサルプライマーサイトは、上述のように“鋳型交換” と同様にオリゴヌクレオチド配列化、及びライゲーションを含む任意の便利な方法により第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖へ加えられることができる。
【0158】
センスポリヌクレオチド鎖がmRNAであり、そして第一アンチセンス鎖がcDNAである場合は、鋳型交換は以下のように行われる。鋳型交換オリゴヌクレオチドが逆転写の間に含まれるときは、それはmRNA−アンチセンスcDNAハイブリッドを生成する。鋳型交換オリゴヌクレオチドは、mRNA鎖の5’ 末端におけるCAPサイトに対してハイブリダイズし、そしてアンチセンスcDNA鎖の3’ 末端のCAP依存延長のための短く延長された鋳型として働く。鋳型交換オリゴヌクレオチドは、典型的には少量のリボヌクレオチドを3’ 末端に必要とし、CAP依存延長を促進する。それゆえ、鋳型交換オリゴヌクレオチドは、通常、約1〜約5個のリボヌクレオチドを、それらの3’ 末端に含む。
【0159】
3. 第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の希釈
好ましくはユニバーサルプライマーサイトを含む第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の生成後、反応混合物は希釈され、少なくとも数種の低存在量アンチセンスポリヌクレオチド鎖を実質的に除去する。連続希釈は典型的にこの目的のために行われ、そして希釈の程度は所望の存在量限界に依存する。多量の希釈では多数の複製数にて存在するポリヌクレオチド鎖を除去するのに対し、最小限希釈は混合物中の最も稀なポリヌクレオチドを除去する。本方法の標準的な適用において有用な希釈は、約10−1、約10−2、約10−3、約10−4、約10−5、約10−6、約10−7、約10−8、約10−9、約10−10 、約10−11 、約10−12 からの範囲であるが、特定の適用においてはより高い又は低い希釈が所望であり得る。連続的な希釈は、反応混合物の等分を除去し、所望の希釈程度を提供する水溶液へ等分を移すことにより行われる。所望であれば、複数の移送が使用され、所望の程度の希釈を生じる段階的な希釈を達成する。希釈に用いられる水溶液は、好ましくは本方法の次の段階において使用される酵素と相溶性であり、希釈後に存在する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から二本鎖ポリヌクレオチドを生成する。
【0160】
4. 残留第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖からの第一の二本鎖ポリヌクレオチドの生成
第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、任意の数の適用可能な方法による希釈後に残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成され得る。第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖が第一アンチセンスcDNA鎖である場合は、第二鎖cDNAは、随意にDNAリガーゼを含むRNase H及びE.coli DNAポリメラーゼを使用して合成される。RNaseはRNA/第一鎖cDNAハイブリッドを壊すことを助け、そしてDNAポリメラーゼは鋳型として第一鎖cDNAを用いて相補的なDNA鎖を合成する。第二鎖は、成長する鎖の3’ 末端に加えられるデオキシヌクレオチドとして発生する.第一アンチセンスcDNAが5’ 末端にてRNAプロモーターシーケンスを含む場合、一本鎖プロモーターシーケンスは所望の方向にて二本鎖プロモーター領域内に複製される。
【0161】
好ましい具体例において、第一の二本鎖ポリヌクレオチドは増幅により生成される。第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖がRNA/第一鎖cDNAハイブリッド内のcDNA分子である場合は、RNAが分解する条件下で増幅が行われる。その代わりに、RNAは、例えば水酸化ナトリウムを用いる処理のような任意の好適な技術により増幅される前に除去できる。増幅は好ましくはPCRにより行われ、より好ましくは促進されたPCRにより行われる。3’ ユニバーサルプライマーサイトを有する第一アンチセンスポリヌクレオチドのPCR増幅は、例えば5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトにハイブリダイズするユニバーサルプライマーを使用して、及び3’ プライマーとしてアンチセンスプライマー複合物を使用することにより、便利に達成される。それゆえ、そのようなプライマーは効率的かつ十分に特異的なPCR増幅用のアンカーとして働くために、選択されることが好ましい。
【0162】
第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖が、ランダムプライマーを含むアンチセンスプライマー複合混合物を使用して発生される場合は、RNAプロモーターシーケンスにリンクするランダムシーケンスは、アンチセンスポリヌクレオチド鎖へ導入される。この具体例において、RNAプロモーターシーケンスは増幅のためのプライマーサイトとして働くことができる。従って、増幅反応は各アンチセンスポリヌクレオチド鎖の5’ 末端において、RNAプロモーターシーケンスと結合する3’ プライマーを含むことができる。
【0163】
第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成されるポリヌクレオチドのプールは、出発ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富み、そして例えば刪減ハイブリダイゼーション反応において使用され、以下に詳しく説明されるように出発ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドに富む選択されたポリヌクレオチドプールを生成する。
明確化のため、高存在量富化ポリヌクレオチドは“第一の二本鎖ポリヌクレオチド”と呼ばれ、そして下記低存在量富化ポリヌクレオチドは“第二の二本鎖ポリヌクレオチド”と呼ぶ。
【0164】
ポリヌクレオチド試料がmRNA試料である場合は、第一の二本鎖ポリヌクレオチドは“cDNA” 分子と呼ばれる。好適な具体例において、第一の二本鎖ポリヌクレオチドは、(センス鎖と比べ)5’ 末端においてユニバーサルプライマーサイトを、及び(センス鎖と比べ)3’ 末端において機能的RNAポリメラーゼを保有する。
【0165】
5. 第一の二本鎖ポリヌクレオチドからのアンチセンスRNAの合成
アンチセンスRNAは、RNAプロモーターを含む第一の二本鎖ポリヌクレオチドから、ポリヌクレオチドをRNA合成に好適な条件下で、RNAプロモーター領域に結合可能なRNAポリメラーゼと接触させることにより合成できる。センス鎖は、アンチセンスRNAに転写される。増幅は、ポリメラーゼが繰り返し鋳型上にリサイクルされるために起こる(すなわちプロモーター領域からの転写を再開(reintiate)する)。この技術は、ベクター内にクローニングする必要無く、広範囲のポリヌクレオチドを複写させる。さらに、同じ鋳型上におけるポリメラーゼのリサイクルは、間違った伝達を防ぐ。
【0166】
転写に使用されるRNAポリメラーゼは、上述のアンチセンスプライマー複合物において使用される特定のプロモーター領域に操作可能にリンクできなければならない。実質的には、任意のポリメラーゼ/プロモーターの組合せが使用できる;しかしバクテリオファージRNAポリメラーゼ、特にT3、T7及びSP6ファージからのものが好ましい。最も好ましいポリメラーゼはT7 RNAポリメラーゼである。T7 RNAポリメラーゼにより表されるそのプロモーターサイトについての特に高度の特異性(Chamberlin等、in The Enzymes,ed.P.Boyer(Academic Press,New York)87−108頁(1982))は、この酵素を、プローブとして使用するための(Melton等、Nucl.Acids Res.,12:7035−7056(1984))、インビトロ翻訳研究について(Krieg等、Nuc.Acid Res.12:7057−7070(1984))及び合成オリゴリボヌクレオチドの製造における使用について(Milligan等、Nuc.Acid Res.15:8783−8798(1987))プロモーターサイトを含むプラスミドからのインビトロRNA合成を含む種々の組換えDNA技術において有用な試薬にする。T7ポリメラーゼについての有効な末端信号の欠如も、この酵素がほとんど任意のDNAシーケンスの転写をすることを可能にする(Rosenberg等、Gene56:125−135( 1987) 参照)。最終的には、T7ポリメラーゼは、Promega Biotech,Madison,Wis.,又は濃縮形態(1000単位/・l)でEpicenter Technologies, Madison,Wisのような多数の市販ソースから入手可能である。E.coli RNAポリメラーゼは適切なE.coli RNAポリメラーゼプロモーター領域とともに使用できる。
【0167】
転写反応混合物は必要なヌクレオチドトリホスフェートを含み、それはアンチセンスRNAの最終的な使用に依存して修飾されることができる。例えば、アンチセンスがRNA核酸ハイブリダイゼーションプローブとしての使用を意図する場合、1種又はそれ以上のヌクレオチドは以下に詳細に記載されるようにラベルされることができる。
【0168】
B. 低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドプールの製造
1. 高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むアンチセンスポリヌクレオチド鎖を用いたポリヌクレオチド試料の刪減ハイブリダイゼーション
高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むアンチセンスポリヌクレオチド鎖は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法に関連して上述したものを含む任意の便利な方法によりポリヌクレオチド試料から製造され得る。好ましい具体例において、高存在量富化ポリヌクレオチド鎖は、上述のような第一の二本鎖ポリヌクレオチドから転写されたアンチセンスRNAである。アンチセンスRNAはポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチドを用いてハイブリダイズされる。このハイブリダイゼーション反応は二本鎖ポリヌクレオチド及びハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチドを生成する。アンチセンスRNAは高存在量シーケンスに富むので、高存在量シーケンスは二本鎖になり、そしてハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチドはポリヌクレオチド試料と比較して低存在量シーケンスに富む。
【0169】
刪減ハイブリダイゼーション反応において使用されるアンチセンスポリヌクレオチド鎖及びセンスポリヌクレオチド鎖は、同じポリヌクレオチド試料から誘導されることが好ましい。それゆえ、上述の一般的な刪減ハイブリダイゼーションの第二ハイブリダイゼーション反応における使用のための低存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドの参照プールを生成するために、アンチセンス参照ポリヌクレオチド鎖は、センス参照ポリヌクレオチド鎖を用いてハイブリダイズされることが好ましい。しかし、本発明の選択方法は、1種のポリヌクレオチド試料並びに異なるポリヌクレオチド試料の又はそれらから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖から誘導されるアンチセンスポリヌクレオチド鎖の刪減ハイブリダイゼーションを含む。この場合において、刪減ハイブリダイゼーションは、2種の試料により分けられる高存在量シーケンスをブロックする。
【0170】
アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、通常は過剰にハイブリダイゼーション反応に加えられハイブリダイゼーションをドライブするが、これは本方法の必要なことではない。ほとんどの適用において、反応混合物中のアンチセンスポリヌクレオチドの他のポリヌクレオチドに対するモル比は、約1:1〜約800:1、好ましくは約1:1〜約200:1、及びより好ましくは約1:1〜約100:1であるが、他の比でも良い。刪減ハイブリダイゼーションは、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第一及び第二刪減ハイブリダイゼーション反応について上述されたように行われる。
【0171】
好ましい具体例において、アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、高存在量富化ポリヌクレオチドのプール(例えば高存在量富化参照ポリヌクレオチド)の及びそれから製造されるアンチセンスRNA分子であり、そしてセンスポリヌクレオチド鎖は同じ試料からのmRNA分子である。この場合、刪減ハイブリダイゼーションは、試料と比較して、ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖として、低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないmRNA分子を生成する。
【0172】
2. ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖からの第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖の合成
刪減ハイブリダイゼーション反応からのハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖は、所望ならば、それからアンチセンスポリヌクレオチド鎖の他のセットの合成用の鋳型として使用できる。この目的のために任意の標準的な鎖技術を使用し得るが、好適な具体例において、このアンチセンスポリヌクレオチド鎖の第二のセットは、上述のようにアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して合成される。アンチセンスプライマー複合物が使用される場合、アンチセンスポリヌクレオチド鎖は、5’ 末端にプライマーサイト及びRNAプロモーターシーケンスを含む。それゆえ、所望の場合にはアンチセンスプライマー複合物が使用され、それぞれがRNAプロモーターを含む選択されたポリヌクレオチドからのアンチセンスRNAの合成を容易化する選択されたポリヌクレオチドのプールを生成することが好ましい。プライマーサイト及び/又はRNAプロモーターシーケンスが使用され、プライマーサイト及び/又はプロモーターシーケンスをも有する所望でないポリヌクレオチドを含み得る反応混合物中におけるヌクレオチド合成を開始する場合、プライマーサイト及び/又はプロモーターシーケンスは所望のポリヌクレオチドからの特異的なヌクレオチド合成をさせるために十分に異なることが好ましい(例えば例4を参照されたい、B.2.で使用されるプライマー及びRNAプロモーターシーケンスは、A.1.で使用されるものと異なり、そしてプライマーサイトはC.2.で使用されるものとは異なる)。使用される方法にかかわらず、ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から生成される第二のアンチセンスポリヌクレオチド鎖は、ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量シーケンスに富む。
【0173】
ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチドがmRNA分子である場合は、mRNAは便利に逆転写され、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖として第二アンチセンスcDNA鎖を生成する。
【0174】
3. ユニバーサルプライマーサイトの添加
本発明の好ましい具体例において、ユニバーサルプライマーサイトは、上述のように第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端へ添加され、低存在量シーケンスに富む第二の二本鎖ポリヌクレオチドの同時合成及び増幅を容易化する。ユニバーサルプライマーサイトは、鋳型交換、オリゴヌクレオチド配列化又はライゲーションにより加えられる。プライマーサイトが、ユニバーサルプライマーサイトも有する所望でないポリヌクレオチドを含み得る反応混合物中においてヌクレオチド合成を開始させることに使用されるものである場合、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖へ導入されるプライマーサイトは特異的なヌクレオチド合成させるために、所望のポリヌクレオチドとは十分異なることが好ましい(例えば例4を参照されたい、B.3.で使用されるユニバーサルプライマーサイトはA.2.で使用されるものとは異なる)。
【0175】
4. 第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖からの第二の二本鎖ポリヌクレオチドの生成
第二の二本鎖ポリヌクレオチドは、上述のように第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖から生成できる。3’ ユニバーサルプライマーサイトがアンチセンスポリヌクレオチド鎖へ加えられた場合は、ポリヌクレオチド鎖は、好ましくはPCRを使用して増幅され、より好ましくは促進されたPCRを使用して増幅される。この増幅は、5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトへハイブリダイズするユニバーサルプライマーを使用して、及び3’ プライマーとしてアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して、便利に行われる。これらのプライマーは、所望であれば、制限サイトを含み、本発明の選択的な制限開裂又はポリヌクレオチドプールのクローニングを容易化する。結果物であるポリヌクレオチドのプールは、出発ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む。
【0176】
第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖がRNA/第一鎖cDNAハイブリッド中のcDNA鎖である場合は、RNAシーケンスは好ましくは、例えば水酸化ナトリウムを用いた処理のような任意の好適な技術による増幅の前に除去される。それから増幅は二本鎖cDNA分子を生成する。
【0177】
IV. ポリヌクレオチドプール
A. 一般
本発明は本発明の方法を使用して製造され得るポリヌクレオチドプールを提供する。このようなプールは、複数の異なるポリヌクレオチドシーケンスを含み、通常は少なくとも約10 、少なくとも約10 、少なくとも約10 、少なくとも約10 、少なくとも約10 又は少なくとも約10 種の異なるポリヌクレオチドシーケンスを含む。好ましい具体例において、各ポリヌクレオチドはRNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含む。ポリヌクレオチドは任意の形体のDNA又はRNAで良く、そして一本鎖又は二本鎖である。好ましくは、ポリヌクレオチドは二本鎖又は一本鎖cDNA又はアンチセンスDNAである。
【0178】
1つの具体例において、本発明は、上述の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法にあるように、試験及び参照ポリヌクレオチド試料間の刪減ハイブリダイゼーションにより製造される刪減ポリヌクレオチドを提供する。通常は、刪減ポリヌクレオチドプールはポリヌクレオチドクローンのライブラリーを含む。刪減ポリヌクレオチドプールは、参照ポリヌクレオチド試料中には存在せず又は参照ポリヌクレオチド試料中に試験試料よりも実質的に低い濃度で存在するポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富む。好ましい態様において、富化(enrichment)は約10 、約10 、約10 、約10 又は約10 倍のオーダーである。刪減ポリヌクレオチドプールも、試験ポリヌクレオチド試料と比較して実質的に低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む。好ましくは、低存在量ポリヌクレオチドは約10 、約10 、約10 、約10 又は約10 倍富む。本発明の刪減ポリヌクレオチドプールは、典型的にはベクター内にクローン化されるポリヌクレオチドのライブラリーとして生成される。
【0179】
本発明の選択方法から生じる選択されたポリヌクレオチドプールは、ポリヌクレオチド試料と比較して高又は低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富むポリヌクレオチド試料から製造される複数のポリヌクレオチドを含む。選択されたポリヌクレオチドプールは、ポリヌクレオチドクローンのライブラリー又はクローン化されないポリヌクレオチドのプールを含むことができる。好ましい態様においては、ポリヌクレオチドヌクレオチドと比較して高又は低存在量ポリヌクレオチドシーケンスは約10 、約10 、約10 、約10 又は約10 倍富む。
【0180】
本発明のポリヌクレオチドは多彩な適用に有用である。以下の記載はプールの使用を議論するが、ポリヌクレオチドプールから個々のポリヌクレオチドが選択され、そしてプールについて記載したように必須に使用されることは、当業者には理解できるであろう。
【0181】
B. ポリヌクレオチドプールの使用
1. ヌクレオチド合成
本発明に従って製造されるポリヌクレオチドプールは、cDNA合成用の鋳型として使用されることができ及び/又は1種又はそれ以上の所望のシーケンスをさらに拡張するために増幅を受けることができる。増幅は、好ましくはPCRにより行われ、そしてより好ましくは促進されたPCRにより行われる。好ましくは適切なアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物及びユニバーサルプライマーを使用してプール全体が増幅されることができ、或いはプールのサブセットが増幅されることができる。興味深い個々のシーケンスは、少なくとも1種の、及び好ましくは2種の、遺伝子特異的プライマーを使用して増幅され得る。その代わりに、アンチセンスRNAは上述のようにポリヌクレオチドプールから合成され得る。
【0182】
2. ハイブリダイゼーション
ポリヌクレオチドプール又は(アンチセンスRNAのように)それらから製造されるポリヌクレオチドは、ハイブリダイゼーションにおいて使用できる。所望の場合は、プール又はそれらから製造されるポリヌクレオチドは、検出可能なラベルでラベルされる。広範囲のラベリング技術は当業者に公知であり、そして標準的な手順(米国特許第4,755,619号)に従い本発明のラベルされたポリヌクレオチドを生成するために使用できる。ラベリング段階は、上記反応の1つに導入でき、上記方法はラベルされたポリヌクレオチドプールを生成する。例えば、1種又はそれ以上のヌクレオチドトリホスフェートが反応混合物中に含まれることができる。好適なラベルは公知であり、例えば32S、32P、 H等のような放射性ラベル、又は蛍光ラベルのような非放射性ラベルを含む。ラベリングは直接でも間接でもよい。後者の例において、1種又はそれ以上のビオチニル化ヌクレオチドは、ビオチニル化ポリヌクレオチドを合成することに使用される(Sive 及びSt.John、Nucl.Acids Res.16:10937(1988)及びDuguid等.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA85:5738−5742(1988)参照)。ビオチニル化ポリヌクレオチドはラベル化アビジンと結合することにより検出され得る。
【0183】
3. 刪減ハイブリダイゼーションにおけるドライバー
他の適用において、本発明のポリヌクレオチドプールは、刪減ハイブリダイゼーションプロトコルにおけるドライバーとしての使用について意図するポリヌクレオチドを生成するために特に有用である。そのようなプロトコルは、典型的には大量のドライバー(通常は10μg)が必要である。この要求は少量の供給にて利用可能な生物学的材料中に存在するmRNAの異なる発現を検査することを困難にする。この困難性は、刪減の前に興味深いポリヌクレオチド集合物をクローニングすることにより処理でき、クローニングベクターはハイブリダイゼーションに利用可能な量のポリヌクレオチドを増幅できる。しかし、刪減は前もってのクローニングを必要とするので、それは複雑化され、混合された分布の成長速度の差に依存して過少及び過剰のシーケンスの表示(under− and over−representation)を被り、そして混合分布の伝播の中のシーケンス間の再結合の危険があり得る。
【0184】
本発明の方法は、これらの問題を、限定量のポリヌクレオチドから大量のアンチセンスRNAを生成させることにより、前もってのクローニングをすることなく回避する。これらの方法はPCRより優れており、それは刪減ハイブリダイゼーションにおける使用前に分離されなければならないセンス及びアンチセンス鎖の両方を製造する。上述のように生成された高又は低存在量アンチセンスRNAは、検出の方法において及び異なる分布間の存在量で変化するポリヌクレオチドを単離する方法において使用でき、例えばmRNA発現が、生理学的状態に関して異なる組織間で又は同じ組織内で比較されることを許容する。
【0185】
好ましい具体例において、試験又は参照mRNA試料から誘導される高存在量富化ポリヌクレオチドのプールから合成されるアンチセンスRNAは、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第一刪減ハイブリダイゼーション反応において使用される。アンチセンスRNAは、試験mRNAにおける高存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックし、低存在量富化mRNA鎖をヌクレオチド合成用の鋳型として働かせるためにフリーなままにする。
【0186】
他の好ましい具体例において、参照mRNA試料から誘導される低存在量富化ポリヌクレオチドのプールから合成されるアンチセンスRNAは、一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第二刪減ハイブリダイゼーション反応において使用される。より特定的には、低存在量富化アンチセンス参照RNAは低存在量富化センス参照cDNA鎖を合成するための鋳型として使用される。例4はこの適用の好ましい具体例を例証し、そこでcDNA合成は5’ 末端に制限サイトを含むユニバーサルを使用してプライムされる。合成されるcDNA鎖は5’ 制限サイト、ユニバーサルプライマーサイト、ポリ−Aシーケンス及び3’ プロモーターシーケンスを有する。後者の2種のエレメントは、E.Coli エキソヌクレアーゼ Iのようなエキソヌクレアーゼを用いた部分的な消化により除去されることが好ましい。生じた低存在量富化センス参照cDNA鎖は、ポリ−T含有分子を用いて“非特異的に” ハイブリダイズするポリ−Aシーケンスを欠く。これらのセンス参照cDNA鎖は、便利には刪減ハイブリダイゼーション反応におけるドライバーとして使用され、参照及び試験ポリヌクレオチド試料中の両方に存在する低存在量ポリヌクレオチドシーケンスをブロックし、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖が、参照試料中に存在しないか又はより少ない量で存在するままにする。例4を参照されたい、ブロックされない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖は、ヌクレオチド合成用の鋳型として働き、二本鎖ポリヌクレオチドを生成する。
【0187】
4. ヌクレオチドアレイ
本発明のポリヌクレオチドプール又はそれらから生成されたポリヌクレオチドは、所望であれば1種又はそれ以上のサブストレートに付着させ、ポリヌクレオチドアレイを生成する、それはハイブリダイゼーションアッセイにおいて使用できる。好ましい具体例において、ポリヌクレオチドの各型は、アレイにおける異なるターゲットエレメントを構成する。好ましくは、本発明のポリヌクレオチドプールはDNAマイクロアッセイを生成するために使用される。
【0188】
本発明のポリヌクレオチドのアレイは、DNAアレイ作成のため慣用技術に従って生成できる。例えば、正確に位置付けられ得る装置に取り付けられた試料ディスペンサーは、サブストレート上に試料をスポットするために使用できる。米国特許第5,807,522号(Brown及びShalon、1998年9月15日発行)は、50−200ミクロン又はそれ未満の距離で分けられ多数のミクロサイズ化アッセイ領域及びアレイの各領域に連結する良好に規定された量(典型的にはピコモル単位で)のアナライトにより特徴付けられるマイクロアレイの質量構成(mass fabrication)を容易化する装置を記載する。
【0189】
ロボットのスポッティングに対する別のアプローチは、ウェル、例えば試料のアレイをサブストレート上に移すためのミクロ滴定プレートの96ウェル内に沈められるピン又はキャピラリ−ディスペンサーのアレイを使用する。アレイは、試料とともにビーズ又は光学ファイバーのようなエレメントをコーティングし、ターゲットエレメントを形成させることにより容易化することもできる。米国特許第5,830,645号(Pinkel等、1998年11月3日発行)はポリヌクレオチドアレイを生成するためのビーズの使用を記載し、そして米国特許第5,690,894号(Pinkel等、1997年11月25日発行)は、光学繊維から作成されたポリヌクレオチドアレイを開示する。
【0190】
5. クローニング
上記方法により製造されるポリヌクレオチドプールは、標準的なクローニング技術を使用してベクター中にクローン化され、ポリヌクレオチドライブラリーを生成する。このようなライブラリーは、必然的に任意の細胞又は細胞分布における遺伝子発現の調査を容易化する。対象細胞は血液(例えばT又はB細胞のような白血球)又は脳、脾臓、骨、心臓、管、肺、腎臓、肝臓、下垂体、内分泌腺、リンパ節、分散原始細胞、腫瘍細胞等のような他の組織から得られる。神経調査のエリアにおいて、例えば覚醒状態、行動、医薬治療、及び改善の機能として変化するmRNAの特定は、小脳細胞核からcDNAライブラリーを構成させることの困難性により妨げられてきた。個々の脳細胞核からcDNAライブラリーを構成させるための本発明のポリヌクレオチドプールの使用は、全体の脳cDNAライブラリーにおけるこれらの表示と比べ、これらの組織からの低存在量mRNAのより大きな表示のために提供され、重要な低存在量メッセージのクローニングを容易化する。
【0191】
クローニングに使用するための好適なベクターは、抗生物質耐性遺伝子のような選択可能なマーカーを符号化するシーケンスと同様に、好適なホスト細胞(すなわち複製の起源)におけるベクターの複製を行うことができる複製シーケンスを含む。好適なホストへのベクターの導入において、ベクターは複製可能で、そしてホストゲノムから独立して機能するか又はホストゲノム内に統合する。他の事項中でのベクターのデザインは、ベクターについて意図する使用及びホスト細胞に依存し、そして特定の使用及びホスト細胞についての本発明のベクターのデザインは、当業者の水準内である。
【0192】
好適な具体例において、本発明のポリヌクレオチドはポリペプチドを符号化し、そして発現ベクター中にクローン化される。発現ベクターは、シーケンスを符号化する操作可能にリンクされたタンパク質の発現を行い及び/又は促進することができる1種又はそれ以上のコントロールシーケンスを含む。原核生物内での発現に適したコントロールシーケンスは、例えばプロモーターシーケンス、オペレーターシーケンス及びリボゾーム結合サイトを含む。真核生物内での発現のためのコントロールシーケンスは、プロモーター、エンハンサー、及び転写終結シーケンスを含む(すなわちポリアデニル化信号を含む)。本発明の方法において有用な発現ベクターは、例えば信号シーケンス又は増幅可能な遺伝子を符号化するシーケンスのような、他のシーケンスも含む。信号シーケンスは、タンパク質を発現させる細胞からそれらへ融合されるポリペプチドの分泌物を方向付ける。選択されたホスト細胞中における栄養要求性の欠乏を相補する遺伝子のベクター内の含有物は、ベクターを用いて変形するホスト細胞の選択を見込む。。
【0193】
本発明のベクターは、典型的には便利な制限サイトにおけるライゲーションにより所望のエレメントをリンクさせることにより生成される。クローニングは、本発明のポリヌクレオチドを発生させるために使用されるアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物及びユニバーサルプライマーサイトが制限サイトを含む場合に、単純化され得る。プライマー又はプライマー複合物及びユニバーサルプライマーサイト内の異なる制限サイトの含有物は、指向性(directional)クローニングを容易化する。好ましくは、使用される制限サイトは、オリジナル試料のポリヌクレオチド内に頻繁に発生し、本発明のポリヌクレオチドの内部切断を最少化する。好適なサイトの例はSfiI及びNotIにより認識されるものを含む。
【0194】
クローン化されたポリヌクレオチドを含むベクターは、ホスト細胞に導入できる。多種のホスト細胞がベクターの伝搬及び/又は発現に利用できる。(E.coli及びBacillusの菌株、シュードモナス、並びに他のバクテリアのような)原核生物の例としては、(ヒト未発達腎臓細胞又は他の哺乳動物細胞のような)高度な真核細胞と同様に、酵母又は(S.cerevesiae及びP.pastorisを含む)他の菌細胞、昆虫細胞及び植物細胞も含む。本発明のホスト細胞は、倍地中の細胞及び(遺伝子導入植物又は動物のような)生きている有機体中に存在する細胞を含む。
【0195】
ベクターは任意の便利な方法によりホスト細胞中に導入され、それは使用されるベクター−ホストシステムに依存して変化する。通常は、ベクターは形質転換(トランスフェクションとして公知である)又はベクターを産するウイルス(例えばファージ)を用いた感染により細胞中へ導入される。ホスト細胞が原核生物(又は細胞壁を有する他の細胞)ならば、便利な形質転換方法は、Cohen等による(1972)Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,69:2110−14に記載されるカルシウム処理法を含む。原核生物がホストとして使用され及びベクターがファージミドベクターである場合は、ベクターは感染によりホスト細胞中に導入され得る。酵母細胞は、例えばHinnen(1978)によるProc.Natl.Acad.Sci,USA,75:1929−33に教示されるように、ポリエチレングリコールを用いて形質転換される。哺乳動物細胞は、便利には、Graham等(1978)Virology,52:546及びGorman等(1990)DNA and Prot.Eng.Tech.,2:3−10に記載されるカルシウムホスフェート沈殿方法を使用して形質転換される。しかし、核注入、エレクトロポレ−ション及びプロトプラスト融合のような、ホスト細胞中にDNAを導入するための他の公知の方法も本発明での使用のために許容される。
【0196】
6. 符号化されたポリぺプチドの発現
発現ベクターを用いて形質転換されるホスト細胞は、本発明のクローン化ポリヌクレオチドにより符号化されるポリぺプチドを発現させるために使用できる。発現は、細胞成長及び発現並びに細胞溶解物からの発現ポリペプチドの回収、或いはポリペプチドが分泌される場合は培地から回収するに適した条件下でホスト細胞を培養することが必要である。特に、培地は使用される細胞のための適切な栄養分と成長因子を含む。多くの場合、栄養分と成長因子は公知であり、特に当業者により直ちに決定し得る。哺乳動物ホスト細胞用に好適な培養条件は、例えばMammalian Cell Culture(Mather ed., Plenum Press 1984)及びBarnes and Sato(1980)Cell 22:649に記載される。
【0197】
さらに、培養条件は転写、翻訳及び細胞区画間のタンパク質輸送を許容しなければならない。これらのプロセスに影響を与える因子は公知であり、そして例えばDNA/RNA複製数;DNAを安定化する因子;培地中に存在する栄養分、供給物及び転写促進剤又は抑制剤;培養温度、pH及びオスモル濃度(osmolality);及び細胞密度を含む。特定のベクター−ホスト細胞システムにおける発現を促進するためのこれらの因子の調節は、当業者の水準内である。インビトロでの哺乳動物細胞培養の生産性を最大化するための原理及び実際の技術は、Mammalian Cell Biotechnology:a Practical Approach(Butler ed.,IRL Press(1991))中に見出すことができる。
【0198】
大規模又は小規模なタンパク質製造用の任意の数の公知技術が、本発明のポリペプチドを発現させることに使用できる。これらは、限定するものではないが、振盪フラスコ、流動床バイオリアクター、ローラーボトル培養システム、及び攪拌タンクバイオリアクターシステムの使用を含む。細胞培養はバッチ、供給バッチ又は連続様式で行うことができる。
【0199】
上述のように生成する組換えタンパク質の回収方法は公知であり、そして使用される発現システムに依存して変化する。信号シーケンスを含むポリペプチドは、培地又は原形質から回収できる。ポリペプチドは細胞内で発現され、そして細胞溶解物にから回収できる。
【0200】
発現されたポリペプチドは、培地又は細胞溶解物から、ホスト細胞又は培地の1種以上の成分からポリペプチドを分離できる任意の方法により精製できる。典型的には、ポリペプチドはポリペプチドの意図する使用を妨げるホスト細胞及び/又は培地成分から分離される。第一段階として、培地又は細胞溶解物は遠心分離又は濾過され、細胞残骸を除去する。上澄みは、典型的には所望の体積まで濃縮又は希釈され或いは好適な緩衝液中へダイア濾過(diafilter)し、さらなる精製用の調製を必要とする。
【0201】
それからポリペプチドは公知の技術を使用してさらに精製できる。選択される技術は、発現されるポリペプチドの特性に依存して変わる。例えば、ポリペプチドが親和領域を含む融合タンパク質として発現される場合は、精製は典型的には、同属の結合パートナーを含む親和カラムの使用を含む。例えば、ヘキサヒスチジン又は類似の金属親和標識と融合したポリペプチドは、固定金属親和カラム上での分画より精製できる。
【0202】
7. 他の調査及び治療学的使用
本発明のポリヌクレオチドプールも、調査及び治療の両方において広範囲の使用を有する。アンチセンスRNAは、例えば種々の原核生物システムにおいて、遺伝子発現を調節するために機能する。同様に、アンチセンスRNAは、多くの原核生物遺伝子の発現を調節できる。これは、機能を特定することを意図する研究において、所望でない遺伝子の発現又は非公知の遺伝子の発現をブロックすることを可能にする。
【0203】
本発明のポリヌクレオチドの調査及び治療学的使用は、例えば後に続く細胞又は対象物への導入を用いて、ポリヌクレオチドのインビトロの生成を含むことができる(一般的には、Melton、Antisence RNA and DNA, Cold Spring Harbor(1988)を参照されたい)。ポリヌクレオチドは二本鎖又は一本鎖であることができ、そして一本鎖ポリヌクレオチドはセンス又はアンチセンスであることができる。ポリヌクレオチドのフラグメントも使用できる。転写を抑制しかつそれにより遺伝子発現をブロックするためのアンチセンスRNAオリゴヌクレオチドの使用は公知であり、そして当業者は直ちに本発明のポリヌクレオチドに基づきアンチセンスオリゴヌクレオチドをデザインできる。例えば、Reeder等 Cancer Res.58:3719−26(1998)を参照されたい。さらに、一本鎖センス又は二本鎖ポリヌクレオチドはRNA干渉による遺伝子発現を防ぐことに使用することができ、それはターゲット化mRNA分解(共抑制(co−supression)又はクエリング(quelling)とも呼ばれる)を必要とする。Fire等.,Nature 391:806−811(1998);Sharp and Zamore,Science 287:2431(2000); 及びMarx, Science 288:1370(2000)を参照されたい。
【0204】
調査及び治療学的適用のために、ポリヌクレオチドは典型的には生理学的に許容できるキャリア、賦形剤及び/又は安定化剤、及び/又は細胞内へのポリヌクレオチドの導入を容易化する成分と組み合わされる。生理学的に許容できるキャリア、賦形剤及び安定化剤は、RemingtonのPharmaceutical Science(1980)16版 Osol ed.,(1980)に記載される。本発明における使用のために生理学的に許容できるキャリア、賦形剤及び安定化剤は、使用される用量において細胞又は対象物に対して無毒であり、そしてそれは(ホスフェートバッファー、クエン酸塩バッファー、又は他の有機酸から作られるバッファーのような)バッファー、抗酸化剤(例えばアスコルビン酸)、低分子量(約10個未満の残基の)ポリペプチド、(血清アルブミン、ゼラチン及び免疫グロブリンのような)タンパク質、(ポリビニルピロリドンのような)タンパク質、親水性ポリマー、(グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニン及びリジンのような)アミノ酸、単糖、二糖、及び他の炭水化物(グルコース、マノース及びデキストリンを含む)、キレート試薬(例えばエチレンジアミン四酢酸[EDTA])、(マニトール及びソルビトールのような)糖アルコール、塩形成対イオン(例えばナトリウム)、及び/又は(Tween(登録商標)、Pluronics(登録商標)及びPEGのような)アニオン性界面活性剤を含むことができる。1つの具体例において、生理学的に許容できるキャリアは、水性pH−緩衝化(pH−buffered)溶液である。
【0205】
ポリヌクレオチドの細胞間デリバリーを容易化する成分は公知であり、そして例えば脂質、リポソーム、水−油エマルジョン、ポリエチレンイミン及びデンドリマーを含み、それらのうち任意のものが本発明の組成物において使用できる。脂質はこの型の最も広く使用される成分中であり、そして入手可能な脂質又は脂質配合物のうち任意のものが、本発明のポリヌクレオチドとともに使用できる。典型的にはカチオン性脂質が好ましい。好ましいカチオン性脂質は、N−[1−(2,3−ジオレイロキシ)プロピル]−n,n,n,−トリメチルアンモニウムクロライド(DOTMA)、ジオレイルホスフォチジルエタノールアミン(DOPE)、及び/又はジオレイルホスファチジルコリン(DOPC)を含む。
【0206】
他の具体例において、リポソームエントラップされた(loposomally entrapped)ポリヌクレオチドは、ポリヌクレオチドを細胞に運ぶことに使用できる。リポソームは種々の型の脂質、リン脂質及び/又は界面活性剤より構成される。これらの成分は、典型的には生物学的な膜の脂質配列に類似する二層配合物中に配列される。ポリヌクレオチドを含むリポソームは、例えばEpstein等のPNAS USA 82:3688−92(1985)及びHwang等のPNAS USA 77:4030−34(1980)に記載されるような公知の方法により製造される。通常は、このような製造におけるリポソームは、小さい(約200−800Å)一層タイプであり、脂質含有率は約30モル%コレステロール以上であり、最適な治療を提供するために特定の割合に調節される。有用なリポソームは、例えばホスファチジルコリン、コレステロール、及びPEG誘導ホスファチジルエタノールアミン(PEG−PE)を含む脂質組成物を使用して逆相蒸発方法により発生できる。所望であれば、リポソームは特定の径のリポソームを産するために規定された孔径の濾紙を通して押し出される。
【0207】
ポリヌクレオチドはデンドリマーへ複合されることができ、それは細胞をトランスフェクトすることに使用できる。デンドリマーポリカチオンは3次元で、典型的にはコア分子又は明確な開始剤上において、オリゴマー又はポリマーを加える反復反応シーケンスにより形成される高度に整列したオリゴマー又はポリマー化合物であり、そしてそれは正に帯電した外表面を提供する。好適なデンドリマーは、限定するものではないが、“スターバースト” デンドリマー及び種々のデンドリマーポリカチオンを含む。
【0208】
デンドリマーポリカチオンは、好ましくは本発明のポリヌクレオチドと非共有結合する。これは、一旦細胞内に運ばれた場合に容易な分解及び解離を許容する。本明細書中で好適に使用される典型的なデンドリマーポリカチオンは、約2,000〜1,000,000Da、より好ましくは約5,000〜500,000Daの範囲の分子量を有する。しかし他の分子量も使用できる。好適なデンドリマーポリカチオンは約11〜60Å、及びより好ましくは約15〜55Åの流体力学的半径を有する。しかし、本発明における使用では他のサイズも好適である。ポリヌクレオチドを細胞内にインビボで誘導するためのデンドリマーの製造方法及び使用方法は当業者に公知であり、PCT/US83/02052、及び米国特許第4,507,466号;第4,558,120号;第4,568,737号;第4,587,329号;第4,631,337号;第4,694,064号;第4,713,975号;第4,737,550号;第4,871,779号;第4,857,599号;及び第5,661,025号に詳細に記載される。
【0209】
予防又は治療の使用のために、本発明のポリヌクレオチドは特定の適応に適する様式で配合される。Bennett等の米国特許第6,001,651は、オリゴヌクレオチドを用いた使用に適する多数の医薬組成物及び配合物を、そのようなオリゴヌクレオチドを投与する方法と同様に、記載する。好ましい具体例において、本発明の予防又は治療組成物は、上述のように脂質と結合したポリヌクレオチドを含む。
【0210】
本発明の組成物は、例えば水溶液又は凍結乾燥ケーキを含む任意の標準的な形態で保存できる。このような組成物は、細胞や受容者に投与される場合には、典型的には無菌である。水溶液の無菌化は、無菌化濾過膜を通す濾過により直ちに達成できる。組成物が凍結乾燥形態で保存される場合は、組成物は凍結乾燥及び再構成の前又は後で濾過できる。
【0211】
数種の適用において、本明細書中に記載されるポリヌクレオチドを安定化させ、そして特定の適用のためにそれらをよりよく適用するため修飾されたポリヌクレオチドを製造することが有利である。このため、本発明のポリヌクレオチドは、ホスホロチオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート、短鎖アルキル又はシクロアルキル糖間結合又は短鎖ヘテロ原子又複素環式糖間結合(intersugar linkage)(“バックボーン” )を含む。最も好ましいものはホスホロチオエート及びCH ―NH―O―CH 、CH ―N(CH )―O―CH (メチレン(メチルイミノ)又はMMIバックボーンとして公知)、CH ―O―N(CH )―CH 、CH ―N(CH )―N(CH )―CH 及び、O―N(CH )―CH ―CHバックボーン(ここでホスホジエステルはO―P―O―CH )を有するものである。生態学的バックボーン構造を有するポリヌクレオチドも好ましい。Summerton,J.E.及びWeller,D.D., 米国特許第5,034,506号。他の好ましい具体例は、タンパク質−核酸又はペプチド−核酸(PNA)バックボーンを使用し、ポリヌクレオチドのホスホジエステルバックボーンはポリアミドバックボーンを用いて置きかえられ、塩基はポリアミドバックボーンのアザ窒素原子へ直接的に又は間接的に結合する。P.E.Nielsen, M.Egholm, R.H.Berg, O.Buchardt, Science 1991、254,1497。本発明のポリヌクレオチドは、アルキル又はハロゲン置換糖部位を有し、及び/又はペントフラノシル基に替わってシクロブチルのような糖類似物を有することができる。他の好適な具体例において、ポリヌクレオチドは、少なくとも1種の修飾された塩基形態又はイノシンのような“ユニバーサル塩基” を含み得る。所望であれば、ポリヌクレオチドはRNA開裂基、コレステリル基、レポーター基、インターカレーター(intercalator)、ポリヌクレオチドの薬物動力学特性を改良する基、及び/又はポリヌクレオチドの薬力学特性を改良する基を含むことができる。
【0212】
V. キット
本発明の方法における使用のための材料は、理想的には公知の手順に従って製造されるキットの製造に適する。1つの具体例において、本発明のキットは:(1)RNAプロモーターシーケンスにリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該複合物;(2)センスプライマー;及び(3)本発明の方法を行うための指示、を含む。指示材料は記載又は印刷された材料であるが、それらに限定されるものではない。それらの指示を保存しかつ末端ユーザーへ伝達できる任意の媒体が本発明により企図される。このような媒体は、限定されるものではないが、電気記録媒体(例えば磁気ディスク、テープ、カートリッジ、チップ)、光学媒体(例えばCD−ROM)等を含む。このような媒体は、このような指示材料を提供するインターネットサイトへのアドレスを含み得る。好ましいキットは、本発明において利用される種々の試薬の1種又はそれ以上を(典型的には濃縮形態で)含み、それは例えば1種又はそれ以上のバッファー、適切なヌクレオチドトリホスフェート(例えばdATP、dCTP、dGTP及びdTTP;又はrATP、rCTP、rGTP及びUTP)、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ及び/又はRNAポリメラーゼを含む。
【0213】
他の具体例において、本発明のキットは:(1)本発明のポリヌクレオチドプール、(2)上述のようなアンチセンスプライマー複合物及び(3)センスプライマー、を含む。このキットは、選択されたポリヌクレオチドプールから増幅されたDNAを製造するために有用である。好適なキットは1種又はそれ以上のコンテナを含み、それぞれがDNA増幅用の試薬、例えばバッファー、ヌクレオチドトリホスフェート及び/又はDNAポリメラーゼ、の1種又はそれ以上を含む。
【0214】
さらに別の具体例において、キットは:(1)本発明のポリヌクレオチドプール、及び(2)選択されたポリヌクレオチドプールからアンチセンスRNAを転写することができるRNAポリメラーゼ、を含む。好適なキットは1種又はそれ以上のコンテナを含み、それぞれがアンチセンスRNA生成用の試薬、例えばバッファー及び/又はヌクレオチドトリホスフェートの1種又はそれ以上を含む。
【0215】
本明細書中に引用された全ての刊行物は、参考として明確に引用される。
【0216】

例証のために以下の例を表す、しかし特許請求の範囲の発明に限定されるものではない。
【0217】
例1
ヒト胎盤mRNAからの低存在量シーケンスに富むcDNAの生成
A. 第一鎖cDNA及びPCR
1. 鋳型交換により加えられるユニバーサルPCRアンカー
T7プロモーターシーケンスにリンクするランダムプライマー(ランダム−T7プライマー)を使用して、第一鎖cDNAをヒト胎盤ポリA+RNAから合成した:5’ −AAT−TCT−AAT−ACG−ACT−CAC−TAT−AGG−GNN−NN−NN−3’ (N=A,T,C又はG;シーケンスID NO:2)。短く言えば、1μlのヒト胎盤ポリA+RNA(1μg)、1μlのランダム−T7プライマー(20μM)、1μlのPCRアンカーオリゴ(鋳型交換オリゴとも呼ばれる:
【表1】

Figure 2004512027
(太字で示される3’“GGG” はリボヌクレオチドである;シーケンスID NO:3)、及び2μlの脱イオン化H Oを含む5μlのcDNA合成混合物であった。該混合物を72℃で2分間及びそれから37℃で2分間インキュベートした。それから体積を以下の試薬を用いて10μlに調節した:2μlの5X第一鎖合成バッファー(250mMのTris−HCl、pH8.3;30mMのMgCl ;及び375mMのKCl)、0.5μlのジチオトレイトール(DTT;50mM)、1μlのdNTP混合物(10mMの各dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、0.5μlのRnasin(20単位、プロメガ)、1μl(200単位)のMMLV逆転写酵素(SuperscriptII(登録商標)、Life Technologies)。逆転写を42℃にて90分間行った。反応は氷上にチューブを静置することにより終了させた。
【0218】
第一鎖cDNAを約1pg/μl(約1×10−6)まで希釈し、希有の転写物を除去し、続けてPCRを、40mM Tricine−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ −アンカープライマー(5’ −TGC−TGC−GAG−AAG−ACG−ACA−GAA−3’ );0.2μMのランダム−T7プライマー;0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;及び2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−1及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontechを含む)を含む100μl反応中で行った。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間、30−35サイクル;62℃で30秒;及び72℃で6分間。
【0219】
PCR後、二本鎖cDNAをS−200スピンカラム(Clontech)を通すことにより精製した。アンチセンスRNAドライバー合成の前に、二本鎖cDNAを、グルコース3−ホスフェート脱水素酵素(G3PDH)及びc−myc遺伝子の増幅について試験した。PCR増幅の25サイクル後、G3PDHをエチジウムブロマイドを用いて染色された1.1%アガロースゲル上の濃い色のバンドとして視覚化した。c−mycは増幅の35サイクル後でさえ、エチジウムブロマイド染色ゲル上で視覚化されなかった。
【0220】
2. ホモポリマー配列化により加えられるユニバーサルPCRアンカー
第一鎖cDNAを、方法1のランダム−T7プライマーを使用してヒト胎盤ポリA+RNA上で合成した。短く言えば、1μlのヒト胎盤ポリA+RNA(1μg)、1μlのランダム−T7プライマー(20μM)、及び3μlの脱イオン化H Oを含む5μlのcDNA合成混合物を、72℃で2分間及びそれから37℃で2分間インキュベートした。体積を以下の試薬を用いて10μlに調節した:2μlの5X第一鎖合成バッファー(250mMのTris−HCl、pH8.3;30mMのMgCl ;及び375mMのKCl)、0.5μlのDTT(50mM)、1μlのdNTP混合物(10mMの各dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、0.5μlのRnasin(20単位、プロメガ)、1μl(200単位)のMMLV逆転写酵素(SuperscriptII(登録商標)、Life Technologies)。逆転写を42℃にて90分間行った。反応を氷上にチューブを静置することにより終了させた。
【0221】
ホモポリマー配列化は以下の改変を伴って、先に報告されたように(D.J.Bertioli等., BioTechnology,1994)行った。20μlの脱イオン化H Oを第一鎖cDNA混合物へ添加した。希釈した第一鎖混合物を、CHROMA SPIN−100カラム(Clontech)を使用して精製し、小さなcDNAフラグメント同様にプライマー及びdNTPを除去した。オリゴ−dC配列化を以下を混合することにより行った:30μlの精製第一鎖cDNA;1μlの5X配列化バッファー(0.5Mカリウムカコジレート、pH7.2、10mM CoCl 、1mM DTT)、1μlの1mM dCTP、1μlの末端トランスフェラーゼ(15単位/μl;Life Technoligies)、8μlの脱イオン化H O(最終体積は50μl)。反応混合物を37℃で1時間インキュベートし、続けてフェノール/クロロホルム抽出及び析出を行った。
【0222】
オリゴ−dC−配列化cDNAを約10pg/μl(約1×10−5)まで希釈し、希有な転写物を除去し、続けてPCRを、40mM Tricine−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ −dG12プライマー(5’ −d(G)12 −VN−3’ 、N=A、G,C又はT;V=A、G又はC);0.2μMのランダム−T7プライマー;0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−1及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontech)を含む100μl反応中で行った。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 30−35サイクル;52℃で30秒;及び72℃で6分間。
【0223】
PCR後、二本鎖cDNAをS−200スピンカラム(Clontech)を通すことにより精製した。アンチセンスRNAドライバー合成の前に、二本鎖cDNAを(G3PDH)及びc−myc遺伝子の増幅について試験した。PCR増幅の25サイクル後、G3PDHをエチジウムブロマイドを用いて染色された1.1%アガロースゲル上の濃い色のバンドとして視覚化した。c−mycは増幅の35サイクル後でさえ、エチジウムブロマイド染色ゲル上で視覚化できなかった。
【0224】
B. アンチセンスRNA合成
アンチセンスRNAを以下を混合することにより合成した:上記二本鎖cDNA(1μg);5XRNA翻訳バッファー(200mMのTris−HCl、pH8.5;60mMのMgCl ;及び350mMのKCl;25mMのDTT;2.5mMのITP;7.5mMのGTP;10mMのATP;10mMのUTP;10mMのCTP)そして、それから40単位のRNasin(プロメガ)及び80単位のT7 RNAポリメラーゼ(Boehringer Mannheim)を加えた。H Oを体積50μlの最終反応物に加えた。混合物を、41℃で90分間インキュベートした。それから10単位のDNase I(RNaseフリー;Boehringer Mannheim)を加えた。この反応物を37℃で15分間インキュベートし、続けてフェノール/クロロホルム抽出及び析出を行った。
【0225】
C. 刪減ハイブリダイゼーション
刪減ハイブリダイゼーションを(高存在量シーケンスに富む)ヒト胎盤アンチセンスRNAをドライバーとして使用して、並びに正常なヒト胎盤mRNA(アンチセンスRNAと同起源)を“テスター”として使用して行った、第1表に、各混合物中のアンチセンスRNAと胎盤mRNAの種々の量を列挙する。
【0226】
Figure 2004512027
混合後、チューブをPE9600 Thermal Cycler中で68℃で20分インキュベートした。それから温度を16hインキュベーション中に45℃まで上昇させた。
【0227】
D. cDNA合成
(上記)試料A、B、C及びDを、オリゴd(T)30 プライマー(5’ −d(T)30 −VN−3’ 、N=A、G、C又はT;V=A、G又はC)を第一鎖cDNA合成用の鋳型として使用した。短く言えば、2μlの10mM オリゴd(T)30 を、各試料に加え、続けて72℃で2分間インキュベートした。それから反応混合物を即座に氷浴に2分間移した。体積を以下の試薬を用いて10μlに調節した:2μlの5X第一鎖合成バッファー(250mMのTris−HCl、pH8.3;30mMのMgCl ;及び375mMのKCl)、0.5μlのDTT(50mM)、1μlのdNTP混合物(10mMの各dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、0.5μlのRnasin(20単位、プロメガ)、1μl(200単位)のMMLV逆転写酵素(SuperscriptII(登録商標)、Life Technologies)。逆転写を42℃にて90分間行った。反応を、氷上にチューブを静置することにより終了させた。
【0228】
E. オリゴ−dG配列化
第一鎖合成後、RNAを100mM 1μlのNaOHを各第一鎖合成混合物に加え及び68℃で30分間インキュベートすることにより分解した。それから19μlの脱イオン化H Oを各第一鎖混合物へ加え、そしてDNAをChroma Spin 100(登録商標)カラム(Clontech)を使用して精製した。オリゴ−dG配列化を以下のものを混合することにより行った:30μlの精製第一鎖cDNA;1μlの5X配列化バッファー(0.5Mカリウムカコジレート、pH7.2、10mM CoCl 、1mM DTT)、1μlの1mM dGTP、1μlの末端トランスフェラーゼ(15単位/μl;Life Technoligies)、8μlの脱イオン化H O(最終体積は50μl)。反応混合物を37℃で1時間インキュベートし、続けてフェノール/クロロホルム抽出及び析出を行った。
【0229】
F. 低サイクルPCRによる二本鎖cDNA合成及びPCR生成物の分析
1. 0.9kb胎盤転写物:
試料A−Dにおける低存在量シーケンスの刪減を、0.9kb胎盤“ハウスキーピング” 転写物に相当するcDNAのレベルを検査することにより行った。低サイクルPCR増幅を、先の段階で得られたペレットを、40mM Tricinc−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ −dC12プライマー(5’ −d(C)12 −VN−3’ 、N=A、G,C又はT;V=A、G又はC);0.2μMのオリゴd(T)30 プライマー;0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−1及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontechを含む)を含む100μl反応物中に溶解させることにより行った。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 8サイクル;52℃で30秒;及び72℃で6分間。
【0230】
試料A、B、C及びDからのPCR生成物を、200ng 1kb DNAラダー(Life Technologies)とともに、1.1%アガロースゲル(5μl/ウェル)上に充填した。エチジウムブロマイドを用いた染色は、胎盤mRNAに対するアンチセンスmRNAドライバーの比とともにバンディングプロファイル(banding profile)が変化したことを表した。特に、ヒト胎盤ハウスキーピング遺伝子に相当する0.9kbにおけるバンドの強度は、アンチセンスRNA/mRNAの比の増加とともに減少し、試料Dにおいてはほとんど検出できなかった、それはアンチセンスRNAドライバーが高存在量RNAシーケンスに対してハイブリダイズし、そしてそれらを刪減することを示す。
【0231】
2. グルコース3−ホスフェート脱水素酵素(G3PHD):
試料A−D中の高存在量シーケンスの刪減も、ハウスキーピング遺伝子G3PHDに相当するcDNAのレベルを検査することにより行った。試料A、B、C及びDを、40mM Tricine−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ 及び3’ G3PHD Amplimerセット(Clontech);0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−1及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontechを含む)を含む50μlの反応混合物中でPCR増幅した。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 25サイクル;68℃で2分間。
【0232】
試料A、B、C及びDからのPCR生成物を、200ng 1kb DNAラダー(Life Technologies)とともに、1.1%アガロースゲル(5μl/ウェル)上に充填した。エチジウムブロマイドを用いた染色は、ハウスキーピング遺伝子G3PHDに相当するバンドの濃い色がアンチセンスRNA/mRNAの比の増加とともに減少し、試料Dにおいてはほとんど検出できず、それはアンチセンスRNAが高存在量mRNAシーケンスを刪減することが確認される。
【0233】
3. c−myc:
c−myc遺伝子をマーカーとして使用し、試料A−Dにおける低存在量シーケンスの富化をアッセイした。各試料をG3PHDの研究で記載したようにPCR増幅したが、5’ 及び3’ c−myc Amplimerセット(Clontech)をプライマーとして使用し、そして以下の循環条件を使用してPCRを行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 30サイクル;68℃で2分間。
【0234】
試料A、B、C及びDからのPCR生成物を、200ng 1kb DNAラダー(Life Technologies)とともに、1.1%アガロースゲル(5μl/ウェル)上に充填した。エチジウムブロマイドを用いた染色は、c−myc表示の濃い色がアンチセンスRNA/mRNAの比の増加とともに減少することを表した。この結果はc−mycが正常なヒト胎盤RNA中に存在するが、アンチセンスRNAドライバー中には存在しないことを示す、そして刪減ハイブリダイゼーション、後に続く増幅はc−mycのような低存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドプールを生成する。
【0235】
例2
種々の組織から製造されるmRNAからの低存在量シーケンスに富むcDNAの製造
本発明の方法の再現性を試験するために、アンチセンスRNAドライバーを、ヒト脳、胎児脳、肝臓及び腎臓mRNAから、例1に記載されるように生成させた。各組織からのmRNA試料は、同じ組織(A群)から製造されるアンチセンスRNAドライバーを用いた刪減ハイブリダイゼーションを受けた。ネガティブコントロール(すなわちアンチセンスRNAで処理されない)が各試料(B群)について含まれた。刪減後、低サイクルPCRを行い、ハイブリダイズしていないmRNAシーケンスに相当する二本鎖cDNAが発生させた。
【0236】
P50遺伝子をマーカーとして使用し、低存在量シーケンスの富化をアッセイした。各試料を40mM Tricine−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ 及び3’ P50 Amplimerセット(Clontech);0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−1及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontechを含む)を含む50μlの反応物中で増幅した。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 30サイクル;68℃で2分間。
【0237】
PCR生成物の分析を、1.1%アガロースゲル(5μl/ウェル)上における電気泳動により行い、続けてエチジウムブロマイドを用いた染色によりA群試料(低存在量シーケンスに富む)がP50シーケンスを含むことを表したが、B群試料(ネガティブコントロール)は検出可能なP50シーケンスを示さなかった。結果は本発明の方法が組織の型にかかわらず選択されたポリヌクレオチドプールを製造するために効果的であることを示す。
【0238】
例3
ヒト睾丸mRNAから製造される変化する長さの低存在量シーケンスに富むcDNAの生成
変化する長さの低存在量シーケンスの富化について試験するために、アンチセンスRNAドライバーをヒト睾丸mRNAから例1に記載されるように生成させた。ヒト睾丸mRNA試料は、アンチセンスRNAドライバーを用いた刪減ハイブリダイゼーションを受け(A群試料を発生させ)た。ネガティブコントロール(すなわちアンチセンスRNAで処理されない)を含んだ(B群試料を発生させた)。刪減後、低サイクルPCRを行い、ハイブリダイズしていないmRNAシーケンスに相当する二本鎖cDNAを生成した。
【0239】
インターロイキン−6(IL6、0.6kb ORFフラグメント)、P50(2.8kb ORF)及びインスリン成長因子レセプター(IGFR;4.8kb ORFフラグメント)をマーカーとして使用し、低存在量遺伝子富化及びサイズ表示をチェックした。A及びB試料を、40mM Tricine−KOH、pH9.2;15mM KOAc;3.5mM Mg(OAc);及び0.2μMの5’ 及び3’ IL6−,P50又はIGFR特異的プライマーセット(Clontech);0.2mMの各dATP、dGTP、dCTP、dTTP;2μlのAdvantage(登録商標)cDNAポリメラーゼ混合物(50X;KlenTaq−I及びDeep Ventポリメラーゼ;Clontechを含む)を含む50μlの反応物中でPCR増幅した。PCRを以下の循環条件を使用して、DNA Thermal Cycler 480(PE Biosystems)中で行った:95℃で1分間;95℃で15秒間 30サイクル;68℃で5分間。
【0240】
PCR生成物の分析を、1.1%アガロースゲル(5μl/ウェル)上で電気泳動させることにより行い、続けてエチジウムブロマイドを用いた染色によりA群試料(低存在量シーケンスに富む)がIL6、P50又はIGFRシーケンスに相当するバンドを含むことを表したが、B群試料(ネガティブコントロール)はこれらのシーケンスに相当する検出可能なバンドを示さなかった。結果は本発明の方法が変化するサイズの低存在量転写物について富化することをを示す。
【0241】
例4
試験及び参照試料間で異なる低存在量ポリヌクレオチドを同定するための好適な刪減ハイブリダイゼーション方法
この例は、本発明の一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例についてのプロトコルを提供する。この具体例は、高存在量富化試験ポリヌクレオチドプール及び低存在量富化参照ポリヌクレオチドプールを使用し、それらは本発明の例示的な選択方法により生成される。
【0242】
A. 高存在量シーケンスに富むアンチセンス試験RNAプールの製造
高存在量富化アンチセンスRNAプールを、図1に示し及び以下に記載するように試験RNA試料から製造する。
1. 第一鎖(アンチセンス)試験cDNAを、逆転写酵素及びアンチセンスプライマー複合物の混合物を使用して試験RNA試料から合成する。各アンチセンスプライマー複合物はランダムシーケンスを含み、それはアンチセンスプライマーとして働く。T7 RNAプロモーターシーケンスをランダムシーケンスの5’ 末端にリンクさせる。
2. ユニバーサルプライマーサイトをオリゴヌクレオチド配列化によりアンチセンス試験cDNA鎖の3’ 末端に加える。この例において、dG配列化をポリ−G配列を製造するために使用する。
3. 段階2の反応混合物を連続的に希釈し、低存在量シーケンスを除去する。このようなシーケンスの除去を上述の例のようにPCRによりモニターする。
4. それから希釈した反応混合物を、新たに合成されるアンチセンス試験cDNA鎖の3’ ユニバーサルプライマーサイトに対してハイブリダイズする5’ ユニバーサルプライマーを使用して、それからPCRを受けさせる。図1B(4)に表されるように、3’ プライマーはアンチセンス試験cDNA鎖の5’ 末端においてT7 RNAプロモーターシーケンスに対してハイブリダイズするものである。PCRは高存在量シーケンスに富む二本鎖試験cDNA分子のプールを生成する。
5. アンチセンス試験RNAを、T7 RNAポリメラーゼを使用して高存在量シーケンスに富むcDNA分子から合成し、手順C(段階C.1、以下)の第一刪減ハイブリダイゼーションにおける使用のためのドライバーを生成させる。このドライバーは高存在量試験RNAシーケンスに富む。
【0243】
B. 低存在量シーケンスに富むセンス参照cDNA鎖のプールの製造
アンチセンス参照RNAを、A.5(上記)においてアンチセンス試験RNAについて記載されたように製造する。高存在量シーケンスに富むアンチセンス参照RNAは、図2に示し及び以下説明するように、センス参照cDNA鎖の低存在量富化プールを生成することに使用される。
1. アンチセンス参照RNAを、参照mRNAを用いる刪減ハイブリダイゼーション反応におけるドライバーとして使用し、高存在量mRNAをブロックし、低存在量参照mRNA分子をフリーなままにし、第一鎖cDNA合成のための鋳型として働かせる。第一鎖(アンチセンス)参照cDNAは、逆転写酵素及び5’ 末端においてSP6 RNAプロモーターシーケンスに対してリンクするオリゴ−dTシーケンスを含むアンチセンスプライマー複合物を使用して合成する。(これらのプライマー及びプロモーターシーケンスは上記A.1.において使用されるものと異ならなければならない。)
2. ユニバーサルプライマーサイトをオリゴヌクレオチド配列化によりアンチセンス参照cDNA鎖の3’ 末端に加える。ユニバーサルプライマーサイトは上記A.2.にてアンチセンス試験cDNA鎖に加えられるものとは異ならなくてはならない、及びそれゆえdC配列化はポリdC配列を生成するために使用される。
3. それからB.2.の反応混合物を、100mMのNaOHを用いて68℃、60分間処理し、参照mRNAを分解する。低存在量富化アンチセンス参照cDNA鎖を残す。
4. それからアンチセンス参照cDNA鎖を、3’ ユニバーサルプライマーサイトに対してハイブリダイズする5’ ユニバーサルプライマー(ここではポリ−G)、並びにSP6プロモーターシーケンスにリンクするアンチセンス参照cDNA(ここではポリ−A)の5’ アンチセンスプライマーサイトに対してハイブリダイズする3’ アンチセンスプライマーを使用してPCRを受けさせる。PCRは、低存在量シーケンスに富む二本鎖参照cDNA分子のプールを生成する。
5. アンチセンス参照RNAを、低存在量富化参照cDNA分子から、SP6ポリメラーゼを使用して合成する。
6. センス参照cDNA鎖を、アンチセンス参照RNAから、逆転写酵素及び5’ 末端に制限サイト(例えばポリ−GにリンクするAlu I)を含む5’ ユニバーサルプライマーを使用して合成する。この制限サイトは、二本鎖DNAに特異的な酵素により開裂されるものである。この態様は(以下の)Cの一般的ハイブリダイゼーション方法の第二ハイブリダイゼーション反応後にハイブリダイズされたシーケンスの選択的な開裂を容易化する。
7. それからB.6の反応混合物を100mMのNaOHを使用して、68℃で60分間処理し、アンチセンス参照RNAを分解し、センス参照cDNAを残す。
8. 結果として生じる参照cDNA鎖は低存在量シーケンスに富み、Cの一般的な刪減ハイブリダイゼーション方法の第二刪減ハイブリダイゼーションにて使用できる。ポリ−A及びポリ−Tシーケンス間の非特異的ハイブリダイゼーションを減少させるために、センス参照cDNA鎖のポリ−A配列を、本発明の第二刪減ハイブリダイゼーション反応にて使用する前に、E.coliエキソヌクレアーゼIを用いた部分消化により除去する。好適な反応条件を、(例えば約5〜約3分の複数の反応を設定し、そしてオリゴヌクレオチド−dTプライマーを使用して増幅することによりポリ−A除去をモニタリングすることを使用することによって)経験的に決定する。
【0244】
C. 試験及び参照ポリヌクレオチド間の一般的な刪減ハイブリダイゼーション
1. 試験mRNAを用いた第一刪減ハイブリダイゼーション反応において、A.5.のアンチセンス試験RNAをドライバーとして使用し、高存在量試験mRNA分子をブロックし、第一鎖cDNA合成用の鋳型として働かせるために、低存在量試験mRNA分子をフリーなままにしておく。低存在量富化第一鎖(アンチセンス)試験cDNAを、ハイブリダイズしていない試験mRNA分子から、逆転写酵素並びにオリゴdTシーケンスとオリゴdTシーケンスの2種の制限サイト5’ とを含むアンチセンスプライマーを使用して、合成する(プライマーシーケンスはB.2.にて使用されるものとは異なるものでなければならないが、A.1.にて使用されるものとは同じか又は異なるものであることができる)。1つの制限サイト(例えばAlu I)は二本鎖DNAについて特異的な酵素により開裂される。この態様は、(下記)方法Cの一般的なハイブリダイゼーションの第二ハイブリダイゼーション反応後に、ハイブリダイズされるシーケンスの選択的な開裂を容易化するために使用する。他の制限サイトは、試験特異的ポリヌクレオチドを第二ハイブリダイゼーション反応後にクローニングベクター内へクローン化するために使用する。
2. それからC.2.の反応混合物を、100mMのNaOHを用いて68℃、60分間処理し、試験mRNAを分解する。低存在量富化アンチセンス試験cDNA鎖を残す。
3. B.7.のセンス参照cDNAを、段階3のアンチセンス試験cDNA鎖を用いた刪減ハイブリダイゼーション反応におけるドライバーとして使用し、試験及び参照試料の両方において存在するポリヌクレオチドシーケンスに相当するアンチセンス試験cDNA鎖をブロックする。この第二ハイブリダイゼーション反応は、二本鎖cDNA分子、ハイブリダイズしていない低存在量富化アンチセンス試験cDNA鎖及びハイブリダイズしていない低存在量富化センス参照cDNA鎖(すなわちドライバー)を生成する。ハイブリダイズしていないアンチセンス試験cDNA鎖は試験特異的なシーケンスに相当するが、ハイブリッド二本鎖は、試験及び参照試料の両方において存在するシーケンスに相当する。
4. ハイブリッド二本鎖の“粘着末端” を、Taqポリメラーゼを使用して充填し、二本鎖Alu I制限サイトを発生させる。
5. オリゴヌクレオチド配列化をdCを使用して実行し、反応混合物中の全ての分子にポリ−C配列を加える。
6. ハイブリッド二本鎖をAlu Iを用いて消化し、それは二本鎖の両方の末端において3’ ポリ−C配列を開裂する。この反応はハイブリダイズしていない低存在量富化アンチセンス試験cDNA鎖、及びハイブリダイズしていない低存在量富化センス参照cDNA鎖(すなわちドライバー)を完全なまま残す。しかし、ドライバーは自己アニールする5’ ポリ−G及び3’ ポリ−Cシーケンスを有し、増幅を妨げる。
7. 低存在量富化アンチセンス試験cDNA鎖を、好適なプライマーを使用する選択的なPCRにより二本鎖試験cDNA分子に変換する。この例において、5’ プライマーはポリ−Gを含み、3’ プライマーはアンチセンス試験cDNA鎖の5’ 末端にてSfi Iシーケンスと結合するSfi Iシーケンスを含む。5’ プライマーも5’ 末端に制限サイトを含む(ここではNot I)。PCRは低存在量試験シーケンス並びに出発試験及び参照RNA試料間の異なるシーケンスに富む刪減cDNA分子のプールを生成する。各二本鎖分子は5’ 末端においてNot I制限サイトを有し、そして3’ 末端においてSfi I制限サイトを有する。
8. 7の混合物をSfi I及びNot Iを使用して消化させ、好適なベクター内へライゲートし、低存在量富化の試験特異的なクローンのライブラリーを生成する。Sfi I及びNot Iは“インフリークエントカッター(infrequent cutte)” であり、ほとんど全ての試験特異的なシーケンスを完全なままにし、それゆえ完全長cDNAの回収を高める。この手順における2種の異なる制限サイトの使用は、発現ベクターへ指向的なクローニングを容易化し、続けて発現された遺伝子の迅速な分析を容易化する。
【図面の簡単な説明】
【図1A】ポリヌクレオチド試料に比べて高存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドのプールを製造するために有用である本発明の選択方法の好適な具体例の概略図である。
【図1B】ポリヌクレオチド試料に比べて高存在量シーケンスに富むポリヌクレオチドのプールを製造するために有用である本発明の選択方法の好適な具体例の概略図である。
【図2A】本発明の第二の選択方法の好適な具体例の概略図である。
【図2B】本発明の第二の選択方法の好適な具体例の概略図である。
【図2C】本発明の第二の選択方法の好適な具体例の概略図である。
【図3A】本発明の一般的刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例の概略図である。
【図3B】本発明の一般的刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例の概略図である。
【図3C】本発明の一般的刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例の概略図である。
【図3D】本発明の一般的刪減ハイブリダイゼーション方法の好適な具体例の概略図である。[0001]
Related application information
This application is a continuation-in-part of application Ser. No. 09 / 632,898 (filed on Aug. 7, 2000) and is a continuation-in-part of application No. 06 / 288,777 (filed on May 4, 2001). Applications, both of which are fully incorporated herein by reference.
[0002]
Field of the invention
The present invention relates to a method and a kit for selecting a polynucleotide pool from a sample, and a selected polynucleotide pool produced thereby. In particular, the present invention provides methods for producing polynucleotide pools that are rich in high-abundance sequences as compared to samples, and that are rich in low-abundance sequences using such polynucleotide pools. The present invention provides a subtractive hybridization reaction for producing a polynucleotide pool. The present invention further provides a general method of reducing hybridization in which a reduced polynucleotide pool is prepared from test and reference polynucleotide samples.
[0003]
Background of the Invention
Biologically active proteins are the subject of intense investigation as candidates for therapeutic, diagnostic and other applications. The first step in these attempts is typically the cloning of a gene encoding a protein from messenger RNA (mRNA). The mRNAs of human and other mammalian cells have three frequency classes: (1) high abundance sequences representing about 10-20% of the total mRNA population; (2) about 40-45% of mRNA. (3) can be divided into low abundance sequences representing the other 40-45% of the mRNA. Genes encoding proteins with important regulatory functions, such as hormones and their receptors, are expressed at low levels, and the corresponding transcripts fall into the low abundance class of the sequence.
[0004]
Attempts to clone low abundance sequences have used standardized cDNA libraries where the frequency of all clones in the library is within a very narrow range. However, this approach does not address the loss of low abundance sequences in the process of generating a cDNA library, which preferentially clones high and medium abundance sequences as well as shorter sequences. A method that facilitates the selection of pooled low abundance polynucleotides from mRNA distribution without cloning losses and a method that provides a means to provide large amounts of such sequences will be useful in identifying key regulatory proteins. Greatly facilitates the intended search.
[0005]
Of particular interest are methods that facilitate the identification of low abundance polynucleotides that are differentially expressed between two samples. Attempts to identify such polynucleotides have generally used several variations of exclusion hybridization. In this technique, the two samples are typically two mRNA samples, a sample designated as a "test" sample containing important transcripts and a "reference" sample or " And a sample called “driver”. For example, the test sample consists of mRNA from tissue cells and the reference sample consists of mRNA from normal cells. Both samples are first converted to cDNA and then hybridized. The polynucleotide common to both samples forms a hybrid, which is removed in several ways, leaving a single stranded polynucleotide that differs between the two samples. Although traditional lip-reduction hybridization techniques have been successful in several cases, two major drawbacks of these techniques are that they are not suitable for identifying rare mRNAs, and that they are not suitable for full-length transcripts. That is not to produce. Full-length transcripts are essential for expressing the encoded protein and performing it in functional studies.
[0006]
In a traditional hybridization technique, mRNA samples are converted to cDNA and then digested with restriction enzymes that cut frequently to ensure that each cDNA molecule is "sticky ended". I do. The adapter is ligated onto the sticky end and the fragment is cloned into the vector. Digestion with frequently cleaving restriction enzymes needs to ensure that the resulting cDNA library represents as much of the original mRNA as possible, but it is desirable to generate truncated cDNA clones. Has no effect. Such clones can be used to probe additional libraries in an attempt to obtain full-length clones, and this is at best difficult and, typically, in all applicable libraries It is often wasteful in the case of low abundance transcripts that are poorly displayed or absent.
[0007]
Ideally, methods specifically intended to identify low abundance polynucleotides that differ between samples will replicate a wide range of copies without prior cloning into a vector and without the need for sequencing information. can do. Preferably, the low abundance polynucleotide provided by such a method represents a full-length copy (eg, a full-length cDNA clone). Finally, methods of facilitating the identification of low abundance polynucleotides that differ between the two samples are of particular interest.
[0008]
Summary of the Invention
The invention provides reduced hybridization to identify one or more polynucleotides in a test sample that are absent or low abundant in a reference sample. The method is particularly useful for identifying low abundance sequences that are differentially expressed between different samples. In a preferred embodiment, the test and reference polynucleotide samples are selected from one of the following:
(A) m mRNA from a first cell or tissue and mRNA from a second different cell or tissue;
(B) mRNA in the first stage of differentiation or growth and mRNA in the second different stage of differentiation or growth,
(C) mRNA from cells or tissues treated with an active reagent and mRNA not treated or treated with a second different active reagent; and
(D) m mRNA from normal cells or tissues and mRNA from diseased cells or tissues, for example, infection or cancer.
[0009]
The present method is used as a “driver” in a first subtraction hybridization reaction to remove high abundance sequences from a hybridization mixture, as a test enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to a test or reference polynucleotide sample. Alternatively, a high abundance-enriched polynucleotide chain from or produced from a pool of reference polynucleotides is used. In one embodiment, the high abundance-enriched polynucleotide strand is that of or produced from a pool of test polynucleotides. Preferably, the high abundance-enriched polynucleotide strand is a high abundance-enriched antisense polynucleotide chain. For example, if the test or reference polynucleotide sample is an mRNA sample, the high abundance-enriched antisense polynucleotide strand is preferably an antisense RNA molecule.
[0010]
This first reduction hybridization involves contacting the high abundance-enriched polynucleotide chain with a test polynucleotide sample or a test polynucleotide chain produced therefrom under conditions to form a first hybridization mixture. Need. The test polynucleotide strand is preferably a sense test polynucleotide strand, such as an mRNA molecule. This reaction produces an unhybridized test polynucleotide that is rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to the test polynucleotide sample.
[0011]
Polynucleotide strands for use in the second deletion hybridization reaction are then synthesized from unhybridized test polynucleotide strands, thereby producing a low abundance-enriched test polynucleotide strand. These low abundance enriched test polynucleotide strands are preferably antisense test polynucleotide strands, such as antisense cDNA strands. The driver for this second subtraction hybridization reaction is a reference pool of polynucleotides rich in the low abundance polynucleotide sequence compared to the reference polynucleotide sample, or a low abundance-enriched reference polynucleotide produced therefrom. Is a chain. The low abundance-enriched reference polynucleotide strand is preferably a sense reference polynucleotide strand, eg, a sense cDNA strand.
[0012]
This second hybridization reaction removes "sequences" that are present (in approximately the same amount) in both samples, leaving unhybridized sequences that are differentially expressed. The reaction is performed by contacting the low abundance-enriched reference polynucleotide chain with the low abundance-enriched test polynucleotide chain under hybridization conditions to form a second hybridization mixture, thereby comprising: A hybrid duplex, an unhybridized low abundance-enriched reference polynucleotide chain and a low abundance-enriched test polynucleotide chain are generated.
[0013]
Hybrid duplexes representing a consensus sequence are removed or digested, and "test-specific duplexes" are generated from unhybridized, low abundance-enriched test polynucleotide strands. Preferably, the hybrid duplex is digested with at least one enzyme, such as a restriction endonuclease, and the test-specific duplex is produced by amplification from an unhybridized antisense test polynucleotide strand. .
[0014]
In a preferred embodiment, the antisense test polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense test polynucleotide strand using a first antisense primer or first antisense primer complex. In a variation of this embodiment, the first antisense primer or first antisense primer complex is: (a) {a sequence that binds to a primer site in the unhybridized sense test polynucleotide chain; (b)} (a) A first restriction site 5 'of the sequence, wherein the first restriction site is cleaved by a restriction endonuclease that cleaves the double-stranded polynucleotide but leaves the single-stranded polynucleotide substantially intact; And (c) the first universal primer site 5 'of the restriction site of (b). In this variation of the invention, the antisense test polynucleotide strand preferably comprises a first universal primer site of (c) comprising a first antisense primer and a second restriction site from an unhybridized sense test polynucleotide strand. Wherein the second restriction site is different from the first restriction site. Further, the sense reference polynucleotide strand preferably includes a third restriction site previously added to the 5 'end of the sense reference polynucleotide strand, wherein the third restriction site cleaves the double-stranded polynucleotide but does It is cleaved by a restriction endonuclease that leaves the single-stranded polynucleotide substantially intact.
[0015]
After introducing a suitable restriction site within the polynucleotide strand that forms the hybrid duplex, digestion of the hybrid duplex,
(A) treating the second hybridization mixture with an enzyme that double-strands the single-stranded portion of the hybrid duplex, such that the double-stranded first, second and Generate three restriction sites;
(B) adding a second universal primer site to the 3 'end of the polynucleotide strand in the second hybridization mixture; and
(C) treating the second hybridization mixture with one or more restriction endonucleases, wherein the restriction endonuclease cleaves the hybrid duplex at the duplex first and third restriction sites. Leaving the antisense test polynucleotide strand and the sense reference polynucleotide strand substantially intact,
This is conveniently achieved by:
[0016]
The method of the invention generally involves cloning one or more test-specific duplexes into a vector. In particular, such methods provide for the construction of "test-specific" cDNA libraries. This library is superior to libraries created by other subtractive hybridization techniques in that it contains low abundance sequences that are usually lost using conventional techniques. In a preferred variation of this embodiment, the cloned test-specific duplex encodes a polypeptide, and the vector is an expression vector. The method of the invention further comprises introducing the expression vector into a host cell and expressing the protein encoded by the test-specific duplex.
[0017]
In one embodiment, the test-specific duplex is synthesized from an unhybridized antisense test polynucleotide strand using a first antisense primer conjugate, and the method further comprises testing the test-specific duplex. And synthesizing one or more antisense RNA molecules from the main strand. Antisense RNA molecules produced in this manner can be introduced into cells for research or therapeutic purposes.
[0018]
Test-specific duplexes produced according to the methods of the invention, or polynucleotides produced directly or indirectly therefrom, can also be used in hybridization reactions. Such polynucleotides can be labeled with a detectable label and / or can be added to a substrate to produce a polynucleotide array. If desired, one or more test-specific duplexes can be amplified. In a preferred embodiment, the amplification is performed using one or more gene-specific primers. Accordingly, the methods of the present invention include each of these applications of a test-specific duplex.
[0019]
In another embodiment, the invention provides a method for functionally isolating a single-stranded polynucleotide in a mixture of single- and double-stranded polynucleotides. The method requires contacting the mixture of single- and double-stranded polynucleotides with one or more restriction endonucleases under conditions sufficient to digest the double-stranded polynucleotide; For a nucleotide synthesis reaction using a single-stranded polynucleotide as a template, one that cannot be used as a template is formed. Preferably, the restriction endonuclease cleaves the primer site from the double-stranded polynucleotide in the mixture. After restriction digestion, the uncleaved single-stranded polynucleotides in the mixture are converted to double-stranded polynucleotides, preferably by amplification.
[0020]
Another aspect of the invention is a plurality of polynucleotides produced by subtractive hybridization between a test and a reference polynucleotide sample, wherein the plurality of polynucleotides comprises at least 10 polynucleotides.3 Includes different types of polynucleotides. The plurality of polynucleotides is substantially:
(A) either not present in the reference polynucleotide sample or present at a substantially lower concentration in the reference polynucleotide sample than in the test polynucleotide sample;
(B) low abundance compared to the test polynucleotide sample;
Rich in sequence. Each polynucleotide in the plurality of polynucleotides can include an RNA promoter sequence and a universal primer site. In a preferred embodiment, these polynucleotides are double-stranded cDNA or antisense RNA.
[0021]
The invention also provides kits that are useful for performing the methods of the invention and / or using the plurality of polynucleotides of the invention. The first kit includes the antisense primer or antisense primer complex and instructions for performing the general deletion hybridization method of the present invention. The antisense primer or antisense primer complex comprises:
(A) a sequence that binds to the primer site;
(B) the first restriction site 5 'of the sequence of (a), wherein the first restriction site cleaves the double-stranded polynucleotide but keeps the single-stranded polynucleotide substantially intact; Cleaved by; and
(C) the first universal primer site 5 'of the restriction site of (b)
including.
[0022]
A second kit includes: a plurality of polynucleotides of the invention; an antisense primer complex comprising an antisense primer operably linked to the RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer; Includes sense primer. A third kit comprises: a plurality of polynucleotides of the invention and an RNA polymerase capable of transcribing antisense RNA from the plurality of polynucleotides.
[0023]
The invention also provides a method of producing a selected polynucleotide pool from a polynucleotide sample. In a preferred embodiment, the selected polynucleotide pool is enriched in one or more abundant polynucleotides as compared to a polynucleotide sample. The method requires that a first antisense polynucleotide strand be synthesized from a polynucleotide sample or from a sense polynucleotide produced therefrom using an antisense primer conjugate. The antisense primer complex includes an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer. Next, a universal primer site is added to the 3 'end of the first antisense polynucleotide strand. The resulting first antisense polynucleotide strand is then diluted to substantially remove at least some low abundance first antisense polynucleotide strand. After dilution, a first double stranded polynucleotide is formed from the remaining first antisense polynucleotide strand. The first double-stranded polynucleotide is enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to a polynucleotide sample.
[0024]
In a preferred embodiment of the method, the polynucleotide sample is an mRNA sample, the first antisense polynucleotide strand is a first antisense cDNA strand, and the first double-stranded polynucleotide is a first double-stranded polynucleotide. Chain cDNA molecule. Synthesis of the first antisense cDNA strand can be primed using random primers or oligonucleotide-dT primers. Universal primer sites can be added to the 3 'end of the first antisense cDNA strand by template exchange, oligonucleotide sequencing or ligation. The RNA promoter sequence is one that is conveniently recognized by a bacteriophage RNA polymerase such as T7, T3 or SP6 polymerase.
[0025]
Preferably, the first double-stranded polynucleotide is produced by amplifying the first antisense polynucleotide strand remaining after dilution, and the amplification is performed by a universal primer that hybridizes as a 5 'primer to a universal primer site. And using an antisense primer conjugate as the 3 'primer. Most preferably, amplification is performed by an enhanced polymerase chain reaction. This reaction produces a pool of double-stranded polynucleotides that is rich in high abundance sequences compared to the original polynucleotide sample. The method optionally comprises synthesizing a first antisense RNA molecule from the first double-stranded polynucleotide. The pool of antisense RNA molecules is rich in high abundance sequences and can therefore be used as a "driver" in subtractive hybridization.
[0026]
The present invention also provides a method of using an antisense polynucleotide strand, preferably a high abundance-enriched antisense RNA molecule produced as described above, to generate a selected polynucleotide pool from a polynucleotide sample. In a preferred embodiment, the selected polynucleotide pool is enriched in one or more low abundance polynucleotides as compared to a polynucleotide sample. The method requires that the first antisense polynucleotide strand hybridize under hybridization conditions to a polynucleotide sample or a sense polynucleotide strand produced therefrom. Preferably, the molar ratio of the first antisense polynucleotide strand to the other polynucleotides in the hybridization mixture is from about 1 to about 100: 1.
[0027]
The resulting hybridization mixture contains unhybridized sense polynucleotide strands that are rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to the polynucleotide sample. A second antisense polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer or an antisense primer complex. The antisense primer complex includes an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer. Antisense primer complexes are used when it is desired to generate a pool of selected polynucleotides, each containing an RNA promoter, and to facilitate the synthesis of antisense RNA from the selected polynucleotides. Is preferred.
[0028]
In addition, a universal primer site is added to the 3 'end of the second antisense polynucleotide strand. A second double stranded polynucleotide is then generated from the second antisense polynucleotide strand. This pool of polynucleotides is rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to a polynucleotide sample.
[0029]
In a preferred embodiment of the method, the polynucleotide sample is an mRNA sample, the sense polynucleotide strand is an mRNA molecule, the second antisense polynucleotide strand is a second antisense cDNA strand, and the second A single-stranded polynucleotide is a second double-stranded cDNA molecule. Synthesis of the second antisense cDNA strand can be primed using an oligonucleotide-dT primer. Universal primer sites can be added to the 3 'end of the second antisense cDNA strand by template exchange, oligonucleotide sequencing or ligation. If an antisense primer complex is used, the RNA promoter sequence is one that is conveniently recognized by a bacteriophage RNA polymerase such as T7, T3 or SP6 polymerase.
[0030]
Preferably, the second double stranded polynucleotide is produced by amplifying a second antisense polynucleotide strand, and the amplification uses a universal primer that hybridizes to a universal primer site as a 5 'primer. And by using an antisense primer or an antisense primer complex as the 3 'primer. Most preferably, the amplification is performed by an enhanced polymerase chain reaction. This reaction produces a low abundance sequence rich pool of double-stranded polynucleotides compared to the original polynucleotide sample. If an antisense primer complex is used to generate second double-stranded polynucleotides, these polynucleotides will include an RNA promoter. In this case, the method is optional. Synthesizing an antisense RNA molecule from the second double-stranded polynucleotide can be included.
[0031]
In a preferred embodiment of the method of the present invention, the universal primer and / or the antisense primer or antisense primer complex each contain a restriction site. The method of the invention can optionally include cloning one or more second double-stranded (low abundance-enriched) polynucleotides into a vector. In particular, such methods allow for the construction of "standardized" cDNA libraries. This library is superior to standardized libraries produced by other techniques in that the number of copies of the cDNA in the library varies much less than that of the original polynucleotide sample; for example, cDNA replication. Highly representative cDNA libraries are produced whose numbers vary by no more than an order of magnitude. In a preferred variation of this embodiment, the cloned double-stranded polynucleotide encodes a polypeptide and the vector is an expression vector. The method of the invention further comprises introducing the expression vector into a host cell and expressing the protein encoded by the cloned double-stranded polynucleotide.
[0032]
Double-stranded polynucleotides produced according to the methods of the present invention, or polynucleotides produced directly or indirectly therefrom, can also be used in hybridization reactions. Such polynucleotides can be labeled with a detectable label and / or can be attached to a substrate, producing a polynucleotide array. If desired, one or more second double-stranded polynucleotides can be amplified. In a preferred embodiment, the amplification is performed using one or more gene-specific primers. Thus, the method of the invention encompasses each of these applications of these polynucleotides.
[0033]
In an alternative embodiment, the method of producing a selected polynucleotide pool from a polynucleotide sample comprises synthesizing a first antisense polynucleotide strand from a polynucleotide sample or a sense polynucleotide produced therefrom, and This is done by diluting the sense polynucleotide strand and substantially removing at least some of the low abundance first antisense polynucleotide strand. A first double-stranded polynucleotide is then generated from the remaining first antisense polynucleotide strand. These first double-stranded polynucleotides are rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to polynucleotide samples. They are used to produce a second antisense polynucleotide strand, which is contacted under hybridization conditions with a polynucleotide sample therefrom or a sense polynucleotide produced therefrom. The resulting hybridization mixture contains unhybridized sense polynucleotide strands that are rich in low abundance polynucleotide sequences relative to the polynucleotide sample. A third antisense polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense polynucleotide strand, and a second double-stranded polynucleotide is generated from the third antisense polynucleotide strand. These second double stranded polynucleotides utilize a selected pool of polynucleotides that is rich in low abundance polynucleotide sequences.
[0034]
Another aspect of the invention is a plurality of polynucleotides produced from a polynucleotide sample, wherein the plurality of polynucleotides is at least 10%.3 It includes a variety of different polynucleotides, each of which is substantially rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to a polynucleotide sample, or rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to a polynucleotide sample. Each polynucleotide in the plurality of polynucleotides preferably comprises an RNA promoter sequence and a universal primer site. In a preferred embodiment, these polynucleotides are double-stranded cDNA or antisense RNA.
[0035]
The present invention provides kits useful for performing the methods of the invention and / or kits for using the plurality of polynucleotides of the invention. The first kit is: an antisense primer conjugate comprising an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer; a sense primer; Instructions for performing at least one of the above methods of the invention. A second kit is: an antisense primer complex comprising a plurality of polynucleotides of the invention; an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer. The complex; and a sense primer. A third kit comprises: a plurality of polynucleotides of the invention and an RNA polymerase capable of transcribing antisense RNA from the plurality of polynucleotides.
[0036]
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
1A-1B show schematics of preferred embodiments of the selection methods of the invention that are useful for producing a pool of polynucleotides that are enriched in high abundance sequences relative to a polynucleotide sample. This embodiment, described in detail in Example 4, demonstrates the production of a high abundance-enriched antisense RNA driver for use in the first reduction hybridization reaction of the general reduction hybridization method of the present invention. Can be used for
[0037]
2A-2C show schematics of a preferred embodiment of the second selection method of the present invention, which is useful for producing pools of polynucleotides that are rich in low abundance sequences as compared to polynucleotide samples. This embodiment, described in detail in Example 4, is used to produce a low abundance-enriched sense cDNA driver for use in the second deletion hybridization reaction of the general deletion hybridization method of the present invention. Can be used for
[0038]
3A to 3D are schematic diagrams of preferred embodiments of the general curtailing hybridization method of the present invention. The steps of this embodiment are described in detail in Example 4C.
[0039]
Detailed description
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides novel novel high abundance polynucleotides that can identify low abundance polynucleotides present in one polynucleotide sample but not present (or substantially reduced) in a second polynucleotide sample. Hybridization methods. This method relies on two types of reduced hybridization reactions. First, an excess abundant polynucleotide strand from a test or reference polynucleotide sample is contacted with a polynucleotide strand from a test sample, thereby removing the abundant polynucleotide sequence. The resulting mixture is used to generate a low abundance-enriched polynucleotide chain corresponding to the test sample. In a second hybridization reaction, the low abundance-enriched polynucleotide strands derived from the test sample are contacted with excess low abundance polynucleotide strands from the reference sample and these low abundance polynucleotide strands present in both samples Block the polynucleotide sequence. The residual single-stranded abundance polynucleotide that is unique to the test sample can then be used for subsequent analysis or manipulation, after recreating the duplex and cloning, typically into a vector. This method is particularly useful in studies intended to identify low abundance disease-related genes, for example, which are difficult to identify using conventional subtractive hybridization techniques.
[0040]
This method relies on the availability of a pool of polynucleotides that are rich in high and low abundance polynucleotide sequences relative to the polynucleotide sample to be derived (ie, compared to the “starting polynucleotide sample”). Preferred embodiments use a novel method for generating such a polynucleotide pool. In particular, high abundance polynucleotides are selected by taking advantage of the loss of low abundance polynucleotides that occur on dilution. Low abundance polynucleotides can then be selected by reduced hybridization between the high abundance polynucleotide-enriched pool and the sample polynucleotide.
[0041]
The methods described herein can be used to replicate a wide range of polynucleotides without prior cloning into a vector and without sequence information. If desired, a polynucleotide representing a full-length mRNA transcript can be generated. Polynucleotides produced by this method are useful in a wide variety of applications, such as cloning, expression and hybridization studies.
[0042]
I. Definition
The term "polynucleotide" means a deoxyribonucleotide or ribonucleotide polymer, and, unless otherwise limited, includes known natural nucleotide analogs that can function in a manner similar to naturally occurring nucleotides.
[0043]
The term "polynucleotide" refers to, for example, genomic DNA; complementary strand DNA (cDNA), a DNA representation of mRNA, usually obtained by reverse transcription or amplification of messenger RNA (mRNA); DNA produced synthetically or by amplification And any form of DNA or RNA, including molecules; and mRNA.
[0044]
The term "polynucleotide" includes double-stranded polynucleotides as well as single-stranded molecules. Double-stranded polynucleotides that encode proteins include "sense" polynucleotide strands that hydrogen bond to "antisense" polynucleotide strands. A sense polynucleotide chain is a chain that, when translated, provides the amino acid sequence of the protein whose nucleotide sequence is encoded. The term "sense polynucleotide strand" refers to the sense strand of a double-stranded DNA molecule, for example, as well as mRNA. The antisense polynucleotide strand is complementary to a sense polynucleotide strand. Examples of antisense polynucleotide strands include the antisense strand of a double-stranded DNA molecule (eg, an antisense cDNA strand) and an antisense RNA molecule. In double-stranded polynucleotides, the polynucleotide strands need not be coextensive (ie, the double-stranded polynucleotide need not be double-stranded along the entire length of both strands). Absent).
[0045]
As used herein, the term “double-stranded” refers to double-stranded nucleotides. A "hybrid duplex" is a duplex formed between two polynucleotides in a hybridization hybridization reaction, each strand being derived from a different polynucleotide sample.
[0046]
As used herein, the term "complementary" refers to the ability to pair exactly between two nucleotides. That is, a nucleotide at a given position in a polynucleotide can hydrogen bond with another polynucleotide, and the two polynucleotides are then found to be complementary to each other at that position. The term "substantially complementary" describes a sequence that is sufficiently complementary to one another to cause a particular hybridization under stringent hybridization conditions.
[0047]
The phrase "stringent hybridization conditions" generally refers to the melting point (T.sub.T) for a particular sequence at a defined ionic strength and pH.m ) Means about 5 ° C. lower. An example of a stringent condition that is suitable to achieve particular hybridization for most sequences is a salt concentration of about 0.2 molar at a temperature of at least about 60 degrees and a pH of 7.
[0048]
"Specific hybridization" refers to the binding of a polynucleotide to a target nucleotide sequence under defined stringent conditions in the absence of substantial binding to other nucleotide sequences present in the hybridization mixture. I do. One skilled in the art will appreciate that reducing the stringency of hybridization conditions is tolerating sequence mismatches.
[0049]
Hybridization converts a single-stranded polynucleotide to a double-stranded polynucleotide, which can prevent the single-stranded polynucleotide from first serving as a target for hybridization or as a template for further polynucleotide strand synthesis. . Thus, hybridization is said to "block" a single-stranded polynucleotide in advance.
[0050]
As used with respect to polynucleotide strands, the term "unhybridized" refers to the presence of one or more polynucleotide strands after hybridization reaction under conditions that hybridize and form double-stranded polynucleotides. A polynucleotide that remains single-stranded is meant.
[0051]
As used herein, the term "driver" refers to a special type of polynucleotide strand that is added to a subtractive hybridization reaction and blocks complementary sequences present in the reaction mixture. Usually, a driver is added in molar excess to the reaction mixture to drive hybridization.
[0052]
The term "oligonucleotide" is used to mean a polynucleotide that is relatively short, usually shorter than 200 nucleotides, especially shorter than 100 nucleotides, especially shorter than 50 nucleotides. Typically, the oligonucleotide is a single-stranded DNA molecule.
[0053]
The term “selected polynucleotide pool” is used to describe a collection of polynucleotides that represent a subset of the polynucleotides present in a polynucleotide sample used to generate the selected polynucleotide pool. You. As used herein, this term describes the high- and low-abundance pools produced by dilution and post-dilution reduction hybridization, respectively.
[0054]
The term “reduced polynucleotide pool” as used herein refers to a reduced polynucleotide pool between polynucleotides derived from two different samples (eg, using the general reduced hybridization method of the present invention). Used to mean the pool of polynucleotides generated by hybridization. Thus, a "reduced polynucleotide pool" includes polynucleotides that are present in one sample and not present (or substantially reduced) in the other sample. If the reference polynucleotide is deleted from the test polynucleotide, the polynucleotides of the reduced polynucleotide pool are called "test-specific" and their presence in the test sample and the substantial Indicates absence. The reduced polynucleotide pool generated by the general reduced hybridization method of the present invention is typically used as a library of polynucleotides cloned into a vector (ie, a library of polynucleotide clones). Is generated.
[0055]
The term “primer” refers to an oligonucleotide that can hybridize with a polynucleotide (also called “annealing”) and can serve as a starting site for nucleotide (RNA or DNA) polymerization. .
[0056]
An “antisense primer” is a primer that hybridizes with a nucleotide sequence present in a sense polynucleotide and can act as a starting site for the synthesis of the antisense polynucleotide.
A "sense primer" is a primer that hybridizes with a nucleotide sequence present in an antisense polynucleotide and can act as a starting site for the synthesis of a sense polynucleotide. As used herein, a sense primer has a sequence that allows it to amplify one or more target polynucleotide sequences using an antisense primer or an antisense primer complex. .
[0057]
"Universal primers" are those that are capable of hybridizing to a nucleotide sequence present in substantially all polynucleotides intended to serve as template molecules for nucleotide polymerization.
[0058]
A “gene-specific primer” is one which hybridizes to a nucleotide sequence present in or flanking a unique expression sequence, and which essentially replaces the unique expression sequence or portions thereof with other sequences. Amplify without amplification.
[0059]
The term “primer site” refers to a region of a polynucleotide that hybridizes with a primer and can act as a starting site for nucleotide (RNA or DNA) polymerization.
[0060]
"Universal primer sites" are primer sites present in virtually all polynucleotides intended to act as template molecules for nucleotide polymerization.
[0061]
The term “antisense primer complex” is used herein to indicate an antisense primer operably linked to an oligonucleotide comprising an “RNA promoter sequence”. The latter sequence provides a promoter in the correct orientation and serves as a starting site for RNA polymerization.
[0062]
As used herein, the term "operably linked" means a functional linkage between a control sequence (typically a promoter) and a ligation sequence.
[0063]
The term "abundance" is used to describe the number of copies of a polynucleotide in a polynucleotide sample. For a sample polynucleotide, a polynucleotide that is present in a sample in a number greater than the medium number of replicates is referred to as a "high abundance" polynucleotide. Polynucleotides that are present in a sample in less than a moderate number are referred to as "low abundance polynucleotides". The absolute number of high and low abundance sequence replicas will vary depending on the polynucleotide sample. In mRNA samples, high abundance sequences include mRNA transcribed from so-called "housekeeping genes" and low abundance sequences include those encoding regulatory proteins such as hormones, receptors or other signals and control molecules. . The low abundance mRNA that can be selected by the method of the invention is typically less than about 1%, less than about 0.1%, less than about 0.01%, or less than about 0.001% of the RNA present in the cell. Occupy. The method of the present invention can also be used to select the most rare mRNAs that occupy only about 0.0000001% in cells. mRNA frequency is typically assessed by screening a cDNA library with a probe that specifically hybridizes to the mRNA of interest. The number of positive clones, divided by the total number of clones in the library and multiplied by 100%, gives an indication of the sequence in the library and produces an estimate of the frequency of mRNA in the cells in which the library is generated I do.
[0064]
Polynucleotides that are present in high abundance in a polynucleotide sample are said to be "represented" in the sample.
[0065]
A pool of polynucleotides is a polynucleotide of a given type compared to a polynucleotide sample if a given type of polynucleotide is present in the pool at a higher concentration than in the sample compared to the polynucleotide sample. Is said to be "rich." This term is used herein to describe the product of a hybridization hybridization reaction as follows. For example, if the subtractive hybridization reaction requires that a pool of high abundance-enriched polynucleotide strands selected from a sample be hybridized with (non-enriched) polynucleotide strands of the same sample, The quantity sequence hybridizes. Low abundance sequences present in the sample remain unhybridized. Thus, a curtailing hybridization reaction produces an unhybridized polynucleotide strand that is "rich" in the low abundance polynucleotide sequence compared to the polynucleotide sample. One skilled in the art understands that the concentration of low abundance polynucleotide sequence present in the reaction mixture is the same after the reaction as before the reaction. However, the concentration of the low abundance sequence is higher in the pool of unhybridized polynucleotide strands than in the sample polynucleotide strands.
[0066]
The phrase “high abundance-enriched polynucleotide chain” refers to a collection of polynucleotide chains that are rich in high abundance polynucleotide as compared to a polynucleotide sample.
[0067]
The phrase "low abundance-enriched polynucleotide chain" refers to a collection of polynucleotide chains that are rich in low abundance polynucleotide as compared to a polynucleotide sample.
[0068]
As used herein, "substantially enriched" means about 100-fold enrichment; that is, the concentration of a plurality of high or low abundance sequences is at least selected poly. Within the nucleotide pool, the selected polynucleotide pool is substantially rich in high or low abundance sequences when at least about 100-fold higher compared to the original polynucleotide sample from which the pool is derived. To this end, enrichment is assessed by hybridizing the labeled probe to a polynucleotide sample and a selected pool of polynucleotides and comparing the observed hybridization signal for each. For example, a Northern blot can be generated from a polynucleotide sample and a selected pool of polynucleotides, and hybridized with a radiolabeled probe, followed by radiography. Automated radiography can be scanned using a laser densitometer to quantify the hybridization signal. Other methods for measuring the strength of the hybridization signal, such as array-based methods, are known and can be used to assess the enrichment of the polynucleotide sequences of the present invention. "Hold enrichment" is calculated by dividing the hybridization signal observed for the selected polynucleotide pool by the hybridization signal observed for the polynucleotide sample from which the pool was selected.
[0069]
Certain types of polynucleotides (e.g., low abundance polynucleotides) can reduce the concentration of such polynucleotides in a pool of polynucleotides sufficiently for applications in which the presence of such polynucleotides is undesirable. "Substantially removed" when a pool of polynucleotides is available.
[0070]
A polynucleotide is "present in a reference sample at a substantially lower concentration than in a test polynucleotide sample" if the abundance of the polynucleotide in the reference sample is at least about 100 times less than that in the test sample. Say. The difference in abundance is about 103 , About 104 , About 105 And about 106 Or more orders may be used.
[0071]
The phrase “polynucleotide of a polynucleotide sample” refers to a sample polynucleotide. The phrase “polynucleotide produced from a polynucleotide sample” refers to a polynucleotide produced from a sample polynucleotide by RNA or DNA polymerization (eg, reverse transcription, amplification, synthesis of antisense RNA, etc.). Polynucleotides are "directly produced" from a sample polynucleotide if the sample polynucleotide serves as a template for RNA or DNA polymerization. If more than one polymerization step is performed, the polynucleotide is "indirectly produced" from the sample polynucleotide. Polynucleotides produced from or from a sample and used as a starting material in either the selection or subtraction methods of the present invention are referred to as "starting polynucleotides."
[0072]
As used herein, the terms “enhanced polymerase chain reaction” or “enhanced PCR” refers to a polymerase chain reaction that can amplify a polynucleotide sequence of at least 10 kilobases (kb) in length. I do.
[0073]
The term "vector" is used herein to describe a DNA structure containing a polynucleotide. Such vectors grow stably or transiently in host cells. This vector can be, for example, a plasmid, a viral vector, or simply a potential genomic insert. Once introduced into a suitable host, the vector can copy and function independently of the host genome, and in some instances can be integrated into the host genome.
[0074]
"Expression vector" refers to a DNA structure containing a polynucleotide molecule that is operably linked to a control sequence that can result in expression of the polynucleotide in a suitable host. Examples of control sequences include a promoter to effect transcription, an optional operator sequence to regulate transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence controlling transcription and translation termination.
[0075]
The term “host cell” refers to a cell that can temporarily or stably maintain a vector. Host cells of the present invention include, but are not limited to, bacterial cells, yeast cells, insect cells, plant cells, and mammalian cells. Other known or known host cells are suitable for use in the present invention.
[0076]
The term "array" refers to a collection of elements, where the elements are uniquely identifiable. For example, the term refers to a substrate that yields an array of elements such that each element has a different physical location on the substrate surface than the location of all other elements. In such an array, each element is simply identifiable by its orientation. Although the term "array" includes any arrangement of elements and can include elements arranged in a planar as well as non-planar manner, typical arrays of this type are arranged in a linear or two-dimensional matrix. Element. Non-planar arrays can be made by, for example, arranging beads, pins or fibers to form an array. The term "array" may include a collection of elements that have no fixed relationship to one another. For example, a collection of beads, with each bead identifying a property, can constitute an array.
[0077]
The elements of the array are called "target elements".
[0078]
As used herein with respect to a "target element", the term "different position" refers to a signal (e.g., a fluorescent signal) from every other target element from a labeled molecule that binds to the target element. Signal) is physically separated to uniquely contribute to the binding at its target element.
[0079]
"Microarray" means that the density of target elements on the substrate surface is at least about 100 / cm2 Array.
[0080]
As used herein, the term "active reagent" is any reagent that, when added to a cell or tissue culture, for example, elicits a biological response in vivo or in vitro.
[0081]
"Normal" cells or tissues are those that are free of important specific physiological disorders. Thus, in one aspect, a normal cell may be "abnormal", but for the purposes of the present invention may still be a "normal" cell.
[0082]
"Disease" A cell or tissue is one that suffers from certain physiological disorders of interest.
[0083]
In a mixture comprising double-stranded and single-stranded polynucleotides, if single-stranded polynucleotides are suitably used as templates for the synthesis of further polynucleotide chains, single-stranded polynucleotides may be derived from double-stranded polynucleotides. It is said to be "functionally isolated." For example, a single-stranded polynucleotide can be functionally isolated from a double-stranded polynucleotide by suitably digesting the double-stranded polynucleotide with an enzyme.
[0084]
II. General elimination hybridization method
A. general
The present invention provides a general deletion hybridization method that facilitates the identification of one or more polynucleotides in a test polynucleotide sample that is absent or less abundant in a reference polynucleotide. This method requires a first trimming hybridization reaction to block high abundance polynucleotide sequences, leaving test polynucleotide chains rich for low abundance sequences. In a second subtractive hybridization reaction, the low abundance-enriched polynucleotide sequences present in both samples are removed and a test-specific duplex is generated.
[0085]
More specifically, the method uses a driver polynucleotide strand that is substantially rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to either a test or reference polynucleotide. The method comprises forming a high abundance-enriched driver polynucleotide strand with a polynucleotide strand of a test sample or produced therefrom to form a first hybridization mixture, thereby blocking the high abundance polynucleotide sequence. Below, you need to make contact. This reaction produces unhybridized polynucleotide chains from the test sample that are rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to the test sample.
[0086]
The unhybridized test polynucleotide strand serves as a template from which to synthesize a low abundance-enriched test polynucleotide strand. The latter are then contacted under hybridization conditions with a driver consisting of a reference polynucleotide chain that is rich in low abundance polynucleotide sequences compared to a reference sample. This second hybridization produces a hybrid duplex corresponding to the sequence separated by both samples, and an unhybridized low abundance-enriched polynucleotide chain corresponding to a sequence that differs between samples. The hybrid duplex is removed or digested and the non-hybridized, low abundance-enriched polynucleotide chain is functionally isolated, and the corresponding test sample is translated into a duplex. The resulting duplex is a low abundance polynucleotide sequence that is absent or substantially reduced in the reference sample. In this manner, test sample-specific or differentially expressed genes can be identified, even if their corresponding transcript is abundant in the test sample. An example of the protocol of the method is given in Example 4.
[0087]
As mentioned above, the driver for the first hybridization reaction can be derived from a test or reference sample. The method is described herein with reference to preferred embodiments in which the driver comprises a high abundance-enriched test polynucleotide chain. In a particularly preferred embodiment, the high abundance-enriched test polynucleotide strand is a high abundance-enriched antisense polynucleotide strand, which is used to sense the test polynucleotide strand in the first hybridization mixture. Hybridize. However, those skilled in the art can reverse the transcription of the polynucleotide component of such hybridization reactions, for example, abundance-enriched sense test polynucleotide strands can be hybridized using antisense test polynucleotide strands. Can be used as a driver.
[0088]
If the high abundance-enriched polynucleotide strand is an antisense polynucleotide strand, hybridization with the sense test polynucleotide strand will hybridize with a low abundance polynucleotide sequence compared to the test polynucleotide sample. Not generate a sense test polynucleotide strand. These unhybridized sense test polynucleotide strands then serve as templates for synthesizing low abundance-enriched antisense test polynucleotide strands. The latter is then contacted under hybridization conditions with a sense reference polynucleotide strand that is rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to a reference sample. The resulting hybrid duplex is removed or digested to functionally isolate unhybridized, low abundance-enriched antisense polynucleotides, and those corresponding to these test samples are preferably selectively amplified. To make it double-stranded. This step produces low abundance "test-specific" duplexes that are generally cloned for further analysis.
[0089]
Starting polynucleotides useful in the general hybridization of the present invention can be obtained from any source. In particular, DNA or RNA useful in the present invention can be extracted and / or amplified from any source, including bacteria, yeast, viruses, organelles, as well as advanced organisms such as plants and animals. Preferably, mammals are used, and humans are most preferable. Starting polynucleotides can also be extracted or amplified from cells, fluids in the body (eg, blood) or tissue samples by various standard techniques. Starting polynucleotides useful in the present invention can also be derived from polynucleotide libraries, including cDNA, cosmid, YAC or BAC libraries, etc .; however, the use of such libraries is undesirable, because important Many low abundance sequences are not present in such libraries.
[0090]
The starting polynucleotide need not be in pure form, but must be sufficiently pure to effect the hybridization and synthesis reactions of the reduced hybridization to be performed.
[0091]
In a preferred embodiment, the test and reference polynucleotide strands are obtained from different polynucleotide samples. For example, test and reference polynucleotide samples include: a first cell or tissue and a second different cell or tissue; a cell or tissue in a first stage of differentiation or development and a cell or tissue of the same type in a second stage of differentiation or development. Derived from a cell or tissue treated with an active reagent or a cell or tissue not treated or treated with a second different active reagent, a normal cell or tissue or a diseased cell or tissue. Suitable examples of the latter include, but are not limited to, infectious diseases, inflammatory diseases, vascular diseases, cancer and / or genetic diseases.
[0092]
Although the hybridization method can be applied to any type of polynucleotide sample, the mRNA sample is preferably used to study differences in gene expression between two samples (ie, expression monitoring). As the skilled artisan will appreciate, mRNA can be converted to cDNA, which can optionally be cloned to generate a polynucleotide library. Similarly, an amplified DNA representation of the mRNA present in the cell is generated for use in the present invention. However, as noted above, such manipulations result in loss of polynucleotide sequences, especially low abundance sequences, and therefore, for this additional reason, the use of mRNA samples is preferred.
[0093]
B. First-reduction hybridization to block high abundance polynucleotides
In the first subtraction hybridization reaction of the general hybridization reaction of the present invention, the high abundance enrichment driver is hybridized to the test polynucleotide strand and blocks the high abundance polynucleotide sequence. The driver typically consists of a high abundance-enriched polynucleotide chain that is a pool of or produced from a test or reference polynucleotide that is each rich in the high abundance polynucleotide compared to the test or reference polynucleotide. When high abundance-enriched reference polynucleotide strands are used as drivers, the first trimming hybridization reaction blocks those polynucleotide sequences that are highly represented in the test or reference polynucleotide sample. When high abundance-enriched test polynucleotide strands are used as drivers, the first trimming hybridization reaction is performed on those polynucleotide sequences that are highly represented in the test polynucleotide sample (highly expressed in the reference polynucleotide sample). Is not exactly the same as what is represented). Preferably, the driver can be manufactured from the sample with the highest concentration of the high abundance sequence present in the test sample, which is often the test sample itself.
[0094]
In a preferred embodiment, the high abundance-enriched polynucleotide strand is an antisense polynucleotide strand. An antisense polynucleotide chain for use in the curative hybridization method of the present invention can be produced from a polynucleotide sample by any means known to those skilled in the art. For example, antisense polynucleotide strands that are enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to derived polynucleotide samples take advantage of the differences in reassociation kinetics between high and low abundance sequences. Can be manufactured. If the polynucleotide is denatured and recombined, sequences present in the sample at a high copy number will recombine before those at a low copy number. Therefore, sequences that become relatively double-stranded quickly (eg, Cot = 5.5 or less, where Co is moles of nucleotides per liter and t is seconds) are highly abundant poly Represents a nucleotide sequence. These double-stranded sequences can be recovered from the recombination mixture and used to produce antisense polynucleotides for use in general deletion hybridization of the present invention. In a preferred embodiment, the high abundance-enriched antisense polynucleotide strand is produced as described below in the section entitled "Method for Producing a Selected Polynucleotide Pool."
[0095]
For exclusion hybridization, the high abundance-enriched polynucleotide strand is contacted with the test polynucleotide strand under conditions where at least some of the polynucleotides specifically hybridize to each other. In a preferred embodiment, the high abundance-enriched antisense polynucleotide strand is contacted with a sense test polynucleotide strand. Preferably, the antisense polynucleotide strand is an antisense RNA molecule, and the sense test polynucleotide strand is an mRNA molecule.
[0096]
Although not required for this method, the antisense polynucleotide strand is usually added in excess to the hybridization reaction to drive hybridization (and is therefore called a driver). For most applications, the molar ratio of antisense polynucleotide to other polynucleotides in the reaction mixture will be from about 1: 1 to about 800: 1, preferably from about 1: 1 to about 200: 1, more preferably about 1: 1. : 1 to about 100: 1, but other ratios are possible.
[0097]
Hybridization reactions are performed at elevated temperatures, usually about 60-70 ° C., to achieve relatively specific hybridization. In addition, the buffers and salt concentrations used are adjusted to achieve the required stringency using techniques known to those skilled in the art. Typically, fairly high stringency is preferred. Acceptable methods for performing hybridization assays are known, and a general overview of the art is available at: Nucleic @ Acid. \\ Hybridization: A \ Practical \ Approach, \ Ed. {Hames, B .; D. And Higgins, S. J. , IRL Press, 1985; Hybridization of Nucleic Acid Immobilized on Solid Supports, Meinkoth, J.M. and \ Wahl, \ G. Analytic Cal Biochemistry, 238: 267-284, 1984. The tandem hybridization technique is also described in US Pat. No. 5,589,339 (December 31, 1996, Hampson et al.) And US Pat. No. 5,935,788 (August 10, 1999, Burmer et al.) ), And U.S. Patent No. 5,958,738 (issued September 28, 1999, Lindmann et al.).
[0098]
If the high abundance-enriched polynucleotide chain contains, for example, a poly-U or poly-T sequence and if the test polynucleotide chain contains, for example, a poly-A sequence, or vice versa, all high abundance-enriched polynucleotide chains The nucleotide strand is expected to hybridize to all test polynucleotide strands, and no clipping occurs. To prevent this type of "non-specific" hybridization, blocking oligonucleotides (ie, poly-A, poly-U and / or poly-T) are usually included in excess in the hybridization mixture. it can. Preferably, the blocking oligonucleotide is used in the hybridization mixture at a ratio of blocking oligonucleotide: polynucleotide of about 1: 1 to about 800: 1. More preferably, the ratio of blocking oligonucleotide to other polynucleotide is from about 1: 1 to about 200: 1, more preferably from about 1: 1 to about 100: 1, although other ratios are possible. Instead, the polynucleotide strands used in the hybridization hybridization reaction mixture are manufactured to contain no sequences that result in nonspecific hybridization, or such sequences are made using suitable enzymes. Either can be partially digested. For example, E. Partial digestion with E. coli exonuclease I can be used to remove the poly-A sequence from the 3 'end of the cDNA.
[0099]
Hybridization produces a double-stranded polynucleotide corresponding to the high abundance polynucleotide sequence, and an unhybridized test polynucleotide rich in the low abundance polynucleotide sequence as compared to the test polynucleotide sample. If the high abundance-enriched polynucleotide strand used for hybridization is derived from a reference sample rather than a test sample, the reaction mixture will generally also include an unhybridized high abundance-enriched reference polynucleotide strand. Including.
[0100]
C. Generation of low abundance enriched test polynucleotide chains
The next step of the general deletion hybridization method of the present invention is to use the unhybridized low abundance enriched test polynucleotide strand produced in the first hybridization reaction as a template, Abundance-enriched test polynucleotide chains.
[0101]
1. Synthesis of low abundance enriched test polynucleotide chains
In a preferred embodiment, the unhybridized low abundance test polynucleotide strand is used to synthesize an antisense polynucleotide test strand that is also rich in the low abundance polynucleotide sequence compared to the original test polynucleotide sample. Is a sense strand that serves as a template for Although any strand technique can be used for this purpose, in a particularly preferred embodiment, the synthesis of the antisense test polynucleotide strand is primed using an antisense primer.
[0102]
Antisense primers hybridize using antisense primer sites present in the sense test polynucleotide strand. This antisense primer site can be located at the 3 'end of the sense polynucleotide strand (e.g., the polyA sequence of the mRNA), which produces a full-length antisense polynucleotide strand. Alternatively, the antisense primer sites can be positioned such that the antisense test polynucleotide strand is synthesized for only a portion of the sense test polynucleotide strand. In the latter embodiment, at random sites in the polynucleotide strand, the random primer will prime, typically resulting in internal priming, producing a truncated polynucleotide strand.
[0103]
The synthesis of the antisense test polynucleotide strand is preferably primed using an antisense primer or, optionally, an antisense primer conjugate. The antisense primer complex has two components: (1) an antisense primer and (2) an RNA polymerase promoter sequence of specific origin. Antisense primer complexes are desirable, for example, to facilitate the production of antisense RNA from test-specific duplexes obtained using the general subtraction hybridization method of the present invention.
[0104]
Antisense primers produce polynucleotide synthesis, typically DNA replication, when placed under conditions suitable for primer extension, ie, in the presence of appropriate nucleotides and a replication reagent (eg, a DNA polymerase) under suitable reaction conditions. , Which are known in the art. The primer is preferably a single-stranded oligonucleotide, most preferably an oligodeoxynucleotide. The primer must be sufficiently long, and the sense test polynucleotide strand is used to form a sufficiently stable duplex, allowing synthesis of the extension product in the presence of a replication reagent. The exact length of the primers and the amount used will depend on many factors, including hybridization temperature, ionic conditions, degree of homology, and other requirements known to those skilled in the art. Primers designed to hybridize to a specific sequence motif typically contain about 10 to about 50 nucleotides, and preferably about 15 to about 25 or more nucleotides, although primers For example, fewer nucleotides can be included depending on the sequence motif. For other applications, oligonucleotide primers are not required, but are typically shorter, for example, from about 7 to about 15 nucleotides. As those skilled in the art have already appreciated, such short primer molecules generally require lower hybridization temperatures to form a sufficiently stable hybrid complex with the template polynucleotide. is there.
[0105]
Antisense primers are generated by any applicable method. Oligonucleotide primers are conveniently synthesized, for example, by known phosphotriester and phosphodiester methods, especially automated versions thereof. Standard automation methods use diethylphosphoramidites as a starting material, which are either commercially available or are described in Beaucage et al., Tetrahedron {Letters} 22: 1859-1962 (1981) or U.S. Pat. No. 4,458,066. Can be synthesized as described. Primers isolated from a biological source can also be used (eg, via restriction endonuclease digestion or amplification).
[0106]
Antisense primers useful in the methods of the invention are complementary to antisense primer sites on the sense polynucleotide strand. Therefore, a given antisense primer sequence need not be the exact complement of hybridizing antisense primer sites. If the primer sequence has sufficient complementarity with an antisense primer site to allow hybridization and polynucleotide extension, non-complementary bases or longer sequences can be present in the primer.
[0107]
As noted above, in a preferred embodiment, the antisense primer hybridizes to a low abundance-enriched sense test polynucleotide strand, such as an mRNA molecule. In this case, the antisense primer conveniently comprises a poly-T (also called oligonucleotide-dT or oligo-dT) sequence. This sequence usually contains about 5 to about 50, preferably about 5 to about 20, and more preferably about 10 to about 15 T residues, which are located at the 3 'end of each unhybridized mRNA molecule. Hybridizes with an existing poly-A sequence. Alternatively, if only RNAs that share a common nucleotide sequence motif are amplified, then the antisense primer is substantially complementary to this sequence motif.
[0108]
The second component of the antisense primer complex is an RNA promoter sequence. Such a sequence binds the RNA polymerase and can include a transcription start site. The RNA promoter sequence used in the antisense primer complex can be single-stranded or double-stranded. The promoter sequence is usually about 15 to about 250 nucleotides, preferably about 25 to about 60 nucleotides, from the naturally occurring RNA polymerase promoter, a consensus promoter sequence (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, 2nd ed. Edition, Garland, @NY (1989)), or modified versions thereof.
[0109]
Many types of promoters and polymerases that exhibit specificity for the same type of promoter are known. Generally, prokaryotic promoters are preferred over eukaryotic promoters, and phage or viral promoters are most preferred. Particularly preferred are the T3, T7 and SP6 phage promoter / polymerase systems. Probably the most studied is E.C. coli phage T7. T7 creates an entirely new polymerase highly specific for the 17-rate T7 promoter. E. FIG. The rate T7 promoter has a single highly-maintained sequence of -17 to +6 compared to the RNA starting site, rather than two separate highly-maintained regions such as the E. coli promoter. Salmonella phage SP6 is very similar to T7. Most RNA polymerases recognize double-stranded promoters, but E. coli. E. coli phage N4 creates an RNA polymerase that recognizes the N4 promoter early in native single-stranded N4 DNA. Transcription of the promoter and RNA synthesis on a DNA template are described in Watson et al., Molecular Biology of The Gene, 4th edition, verses 13-15, Benjamin / Cummings publishing Co. , Menlo Park, Calif. A preferred promoter sequence is a sequence from phage T7, which corresponds to its RNA site polymerase binding site (5'-AAT \ TCT \ AAT \ ACG \ ACT \ CAC \ TAT \ AGG \ G-3 '; sequence ID NO: 1).
[0110]
The RNA promoter sequence links with the antisense primer and facilitates transcription in the presence of ribonucleotides and RNA polymerase under suitable conditions. The primer and promoter components are ligated with the RNA promoter upstream (5 ') of the antisense primer in a direction that permits transcription of a polynucleotide strand complementary to the primer, ie, as described below. Linking is such that RNA transcription is generally in the same direction as primer extension. Any type of linkage that meets this criteria may be used, but nucleotide linkages are preferred. When present, the linker oligonucleotide between the components typically contains from about 5 to about 20 bases, but may be at least as large as desired.
[0111]
Furthermore, the antisense primer and the antisense primer complex preferably contain at least one (first) restriction site, and more preferably at least two restriction sites. The first restriction site is typically 5 'of the sequence in the antisense primer that binds to the template as well as an additional sequence 3' in the antisense primer that can serve as a primer site for amplification. Thus, the first restriction site can be used in a novel selective restriction cleavage method (described below), whereby the single-stranded polynucleotide remains intact, while the hybrid duplex remains the amplification primer site. Restriction digestion to remove will render amplification impossible. In this embodiment, the restriction site is one that is cleaved by a restriction enzyme that cuts double-stranded DNA instead of single-stranded. Examples are AluI, BbvI, DpnI, FnuDII, FokI, HpaII, HphI, MboI, MboII, MspI, Sau3AI, SfaNI and the like.
[0112]
If present, the second restriction site is usually the first 5 '. The second restriction site can be used to facilitate the cloning of test-specific duplexes generated by the general hybridization method of the present invention. Therefore, this site is preferably recognized by restriction enzymes that cut DNA relatively rarely and reduce the likelihood of unwanted internal cleavage within the test-specific duplex being cloned. Such enzymes are known in the art. As described in Example 4, the second restriction site may also serve as an amplification primer site. In this example, the antisense primer contains a (3′-5 ′) poly-T sequence, which hybridizes to the poly-A sequence of the mRNA linking to the AluΔI site (first restriction site), which Link to the site (second restricted site).
[0113]
When an antisense primer, optionally with an operably linked promoter region, hybridizes to a sense test polynucleotide, an antisense test polynucleotide chain is synthesized. If the sense polynucleotide is mRNA, the first strand of cDNA is conveniently generated through a reverse transcription process, where DNA is made from RNA and utilizes reverse transcription by standard techniques. This enzyme, present in all retroviruses (e.g., avian myeloblastoma virus), adds deoxyribonucleic acid to the 3 'end of the primer (Varmus, {Science} 240: 1427-1435} (1988)). Reverse transcription produces an antisense cDNA strand as a low abundance enriched test polynucleotide strand.
[0114]
2. Isolation of low abundance enriched test polynucleotide chains
Shortly after the synthesis of the low abundance enriched test polynucleotide strand, the reaction mixture further contained the template polynucleotide strand. Generally, it is desirable that the newly synthesized polynucleotide strand be separated from the template so that the newly synthesized strand can be used in the second trimming hybridization reaction of the general trimming hybridization reaction of the present invention. .
[0115]
Preferably, the newly synthesized strand is an antisense strand, more preferably an antisense cDNA strand, and the template consists of a sense polynucleotide strand, more preferably an mRNA strand. RNA is selectively degraded by any of a variety of conventional methods, and the DNA in the mixture can be left intact. As shown in the examples, treatment of the mixture with sodium hydroxide is one convenient way to remove RNA. The sodium hydroxide treatment is performed under such conditions that the DNA is not substantially decomposed and can be used for elimination hybridization. To this end, other methods of isolating the low abundance-enriched test polynucleotide strand can be readily devised by those skilled in the art for different applications of the general reduced hybridization of the present invention.
[0116]
D. Reduction hybridization to block low abundance polynucleotides present in test and reference samples
The newly synthesized low abundance enriched test polynucleotide strand is then used in a second deletion hybridization reaction. The second depletion hybridization reaction also includes a low abundance-enriched polynucleotide strand of, or produced from, a reference pool of polynucleotides that are enriched in the low abundance polynucleotide sequence compared to the reference polynucleotide sample. The low abundance reference polynucleotide chain acts as a driver, which blocks the low abundance polynucleotides present in both samples.
[0117]
If the newly synthesized polynucleotide strand is an antisense test polynucleotide strand, the low abundance-enriched reference polynucleotide strand is a sense reference polynucleotide strand. A low abundance-enriched sense reference polynucleotide chain can be produced from a polynucleotide sample by any means known to those of skill in the art. For example, a sense polynucleotide strand that is enriched in low abundance polynucleotide sequences as compared to a derived polynucleotide sample will exhibit differences in reassociation kinetics between the high and low abundance sequences as described above. It can be manufactured by utilizing. Sequences that become double stranded relatively quickly (eg, Cot = 5.5 or less, where Co is moles of nucleotides per liter and t is seconds) are those sequences that have high abundance polynucleotide sequences. Represent. These double-stranded sequences are removed from the reassembly mixture by methods known in the art (hydroxyapatite binding), leaving low abundance-enriched polynucleotides, which have corresponding counterparts for use in reduced hybridization. It can be used to produce a sense polynucleotide. In a preferred embodiment, the low abundance-enriched antisense polynucleotide strand is produced as described below in the section entitled "Methods for Producing Selected Polynucleotide Pools."
[0118]
For step hybridization, the low abundance-enriched reference polynucleotide chain is contacted with the low abundance-enriched test polynucleotide chain under conditions in which at least some of the polynucleotides specifically hybridize to each other. In a preferred embodiment, the low abundance sense reference polynucleotide strand is contacted with a low abundance antisense test polynucleotide strand. In a particularly preferred embodiment, the sense reference polynucleotide strand is a sense cDNA strand and the antisense test polynucleotide strand is an antisense test cDNA strand.
[0119]
The low abundance-enriched reference polynucleotide strand is usually added in excess to the hybridization reaction to drive hybridization, but this is not required for the present invention. For most applications, the molar ratio of the low abundance-enriched reference polynucleotide chain to other polynucleotides in the reaction mixture will be from about 1: 1 to about 800: 1, preferably from about 1: 1 to about 200: 1, More preferably from about 1: 1 to about 100: 1, other ratios are possible.
[0120]
Hybridization reactions are performed at elevated temperatures, usually 60-70 ° C, to achieve relatively specific hybridization. As described above for the first-reduction hybridization reaction, the buffer and salt concentration used can be adjusted to achieve the required stringency using techniques known to those skilled in the art. Typically, fairly high stringency is preferred.
[0121]
If the low abundance test polynucleotide strand contains, for example, a poly-U or poly-T sequence and the low abundance reference polynucleotide strand contains a poly-A sequence, or vice versa, all high abundance It is expected that the abundance-enriched polynucleotide strand will hybridize to all test polynucleotide strands and that no trimming will occur. If desired, blocking oligonucleotides may be added to the hybridization mixture, e.g., to allow hybridization between poly-A sequences within one set of polynucleotide chains to be poly-U or poly-U at another set of polynucleotide strands. Hybridization with the T sequence can be prevented.
[0122]
Alternatively, sequences that promote non-specific hybridization can be removed from at least one set of polynucleotide chains. For example, in a preferred embodiment, the low abundance test polynucleotide strand is an antisense cDNA and the low abundance reference polynucleotide strand is a sense cDNA. The latter contains a poly-A sequence, which can be removed, for example, by treating the sense cDNA strand with 3 'exonuclease under controlled conditions to remove the poly-A sequence. See Example 4, E.C. (commercially available from New England Biolabs). E. coli exonuclease I is used to remove poly-A sequences from the sense reference cDNA strand.
[0123]
Ultimately, at least one set of polynucleotide chains can be generated in a manner that eliminates sequences that promote non-specific hybridization. For example, in a preferred embodiment, a sense reference cDNA strand is generated from an antisense reference RNA for subtractive hybridization using an antisense test cDNA strand. If the antisense reference RNA comprises a poly-U sequence, the sense reference cDNA strand produced from this RNA contains the corresponding poly-A extension. The poly-U sequence is removed from the antisense reference RNA by heating (about 60 minutes at 72 ° C. or about 5 minutes at 90 ° C.) to degrade the poly-U sequence. This "poly-U-removed" antisense RNA is used to synthesize a sense reference cDNA strand lacking the corresponding poly-A extension.
[0124]
Hybridization includes the low abundance polynucleotide sequence present in both the test and reference samples, the unhybridized low abundance-enriched test polynucleotide strand, and the unhybridized low abundance-enriched reference polynucleotide strand. To generate a hybrid duplex corresponding to
[0125]
E. FIG. Removal of hybrid duplex
Since the general hybridization method of the invention is directed to isolating test-specific polynucleotides, hybrid duplexes representing a common sequence are preferably removed or digested. Methods for separating double-stranded and single-stranded polynucleotides are known, and any applicable method can be used in the present invention. Instead, the double-stranded polynucleotide is selectively degraded by nuclease digestion. Nucleases that selectively digest double-stranded polynucleotides are known and include, for example, lambda nuclease, E. coli. E. coli {nuclease} III and the like. Suitable buffers, times and temperatures for digesting double-stranded polynucleotides are known in the art.
[0126]
Further, as mentioned above, many restriction enzymes cleave only double-stranded polynucleotides. Thus, the present invention provides a novel selective restriction cleavage method that functionally isolates only single-stranded polynucleotides in a mixture of single- and double-stranded polynucleotides. This method involves contacting a mixture of polynucleotides with one or more restriction enzymes under conditions sufficient to digest the double-stranded polynucleotide to form one that cannot serve as a template for nucleotide synthesis. You need to be. In certain embodiments, restriction enzymes, preferably frequent cutters having a four base recognition site, can be used to cut the double stranded polynucleotide into smaller fragments. In consequence, this cleavage functionally isolates the single-stranded polynucleotide, allowing selective synthesis of a polynucleotide product corresponding to the single-stranded polynucleotide. Reaction conditions for digesting the double-stranded polynucleotide, such as buffer, time and temperature, are known for various restriction enzymes suitable for use in the present invention.
[0127]
In a preferred embodiment, the low abundance-enriched test polynucleotide strand and / or the low abundance-enriched reference polynucleotide strand used in the hybridization reaction each have a restriction site near the 5 'end. When one of each of these polynucleotide strands hybridizes, restriction sites are created at one or both ends of the resulting hybrid duplex.
[0128]
Typically, in this embodiment, the hybrid duplex produced when the low abundance-enriched test polynucleotide strand hybridizes with the low abundance-enriched reference polynucleotide strand will have a hybrid duplex at the 5 'restriction site. Not double-stranded. Thus, a standard "filling" reaction is performed and the molecules at these sites translate the double-stranded molecule. The enzymes useful for this filling reaction are not different from those used as filling reactions in other situations. For example, in Example 4, Taq DNA polymerase is conveniently used to fill the 5 'overhang. Buffers and reaction conditions suitable for such enzymes are known.
[0129]
If the low abundance enriched test polynucleotide strand is an antisense test polynucleotide strand, restriction sites can be introduced into the antisense primer and antisense primer complex used to synthesize the antisense test polynucleotide strand. . As described above, a primer or primer complex can be designed such that the restriction site is 3 'of the sequence that serves as a downstream primer site in a subsequent amplification reaction. In this embodiment, cleavage at a restriction site in the double stranded polynucleotide separates the primer site from the residue of the polynucleotide. Cleavage converts the double-stranded polynucleotide to a form that cannot serve as a template for amplification. Thus, restriction digestion functionally isolates the single-stranded polynucleotide and allows for selective nucleotide synthesis, eg, amplification, of the antisense test polynucleotide strand.
[0130]
Similar restriction sites are associated with low abundance-enhancing sense when these strands are manufactured, as described in the section entitled "Preparing Polynucleotide Pools Enriched in Low Abundance Polynucleotide Sequences" below. It can be introduced into a reference polynucleotide chain. These restriction sites can also be 3 'of the sequence which serve as upstream primer sites for amplification. Thus, cleavage at this site also separates the primer site from the rest of the polynucleotide, thereby preventing amplification.
[0131]
In an alternative embodiment, 3 'universal primer sites can be added to both ends of the molecule in the hybridization reaction mixture after the filling reaction and before restriction enzyme digestion. See Example 4. Universal primer sites are typically present in oligonucleotides that ligate or otherwise link to a test polynucleotide strand. Oligonucleotides can be oligodeoxynucleotides, oligoribodeoxynucleotides, or hybrid molecules comprising deoxynucleotides and ribodeoxynucleotides. The universal primer site must have a suitable length and sequence to hybridize to the universal primer. In a preferred embodiment, the universal primer sites serve as "anchors" for the amplification reaction, which is conveniently performed using the polymerase chain reaction ("PCR"). Studies for selecting a suitable universal primer site sequence are known in the art. The usual and preferred lengths for such a sequence are the same as given for the antisense primer above.
[0132]
Universal primer sites can be added to the 3 'end of a polynucleotide chain by any convenient method, such as "oligonucleotide sequencing" or ligation.
[0133]
In oligonucleotide sequencing (also called "homopolymer sequencing"), a particular type of deoxynucleotide, dA, dT, dG or dC, is added to the 3 'end of the DNA strand using a terminal transferase. This reaction produces a DNA strand having an oligonucleotide -dA, -dT, dG or dC sequence that can serve as a universal primer for the oligonucleotide -dT, -dA, dC or dG primer, respectively.
[0134]
Universal primer sites can also be added by ligating to the 3 'end of the antisense polynucleotide strand, for example, as described in Akowitz, Gene '81: 295-306 (1989).
[0135]
In a preferred embodiment, after the filling reaction, oligonucleotide sequencing is performed and an oligonucleotide sequence is added, which can serve as a primer site for a suitable homopolymer primer. Subsequent digestion with a suitable restriction enzyme removes the oligonucleotide sequence from the hybrid duplex, but not from the single stranded polynucleotide, which then serves as a template for amplification.
[0136]
F. Generation of test-specific duplexes from unhybridized low abundance enriched test polynucleotide chains
Removal or digestion of the hybrid duplex formed in the second subtraction hybridization reaction leaves the low abundance enrichment test or reference polynucleotide strand substantially intact. The test or reference polynucleotide strand has the opposite sense. In a preferred embodiment, the reference polynucleotide strand is a sense reference polynucleotide strand and the test polynucleotide strand is an antisense test polynucleotide strand.
[0137]
The method requires that the low abundance enrichment test polynucleotide strand be double stranded, thereby producing a low abundance enrichment test specific duplex. The selective conversion of the low abundance-enriched test polynucleotide strand into a test-specific duplex is such that the low abundance-enriched test polynucleotide strand has a 5 'antisense primer site and a 3' universal primer site. Illustrated herein with reference to a specific example which is an antisense test polynucleotide chain having Preferably, the low abundance-enriched reference polynucleotide strand used in the second hybridization does not have these elements, or if these elements are present, the nucleotide sequence is the antisense test polynucleotide. The nucleotide strand is sufficiently different from that in the antisense test polynucleotide strand that can be selectively amplified. Instead, in a preferred embodiment described in Example 4, the reference polynucleotide strand comprises self-annealable 5 'and 3' primer sites, which prevent amplification. In Example 4, the 5 'poly-G sequence anneals with the 3' poly-C sequence. Other methods for converting low abundance-enriched test polynucleotide chains to test-specific duplexes can be designed by one of skill in the art in light of the guidance herein, and therefore , Within the scope of the present invention.
[0138]
In certain embodiments, the antisense test polynucleotide strand is duplexed using an amplification reaction. Preferably, the amplification is performed by PCR, more preferably by enhanced PCR, both of which are known to those skilled in the art. PCR was described in US Pat. Nos. 4,683,202, 4,683,195, 4,800,159 and 4,965,188, similar to Science # 230: 1350 (1985) by Saiki. be written. PCR requires that two primers hybridize to a substantially complementary sequence that flanks the target sequence in the polynucleotide. A series of repetitions of the reaction steps, including template denaturation, primer annealing, and extension of the primer annealed by DNA polymerase, results in a geometric set of target sequences whose ends are defined by the 5 'end of the primer. When denaturation is typically performed at temperatures that denature most DNA polymerases (eg, about 93-95 ° C.), thermostable polymerases such as those derived from Thermus @ thermofilus, Thermus @ aquaticus (Taq), or Thermus @ flavus are used. It is typically used for extension to prevent the need to add additional polymerase for each extension cycle.
[0139]
In a preferred embodiment, the antisense test polynucleotide strand is amplified using enhanced PCR. Enhanced PCR can be performed, for example, as described in US Pat. No. 5,436,149 (Barnes et al., Issued Jul. 25, 1995), with different Taq or 3'-exonuclease activity lacking 3'-exonuclease activity. Disclosed is the use of a combination of the polymerase, including Thermus flavos DNA polymerase and a lesser amount of a thermostable DNA polymerase having such activity. Similar polymerase combinations that can also be used in the present method are described in US Pat. No. 5,512,462 issued to Cheng et al., Apr. 30, 1996. The considerations that affect the selection of PCR primers and amplification conditions are known, and those skilled in the art can readily determine suitable primers and conditions for a particular application of the method of the invention.
[0140]
For PCR amplification of an antisense test polynucleotide chain having a 5 'antisense primer site and a 3' universal primer site, for example, a universal primer that hybridizes to the universal primer site is used as the 5 'primer and an antisense is used as the 3' primer. Conveniently achieved by using a sense primer or antisense primer complex. Therefore, such primers are preferably selected to serve as an anchor for efficient and sufficient specific PCR amplification.
[0141]
In a preferred embodiment represented in Example 4, the antisense test polynucleotide strand is an antisense cDNA strand comprising a 5 'poly-T sequence and a poly-C sequence added by oligonucleotide sequencing in the selective restriction cleavage method described above. It is. The hybridization reaction mixture also includes a sense reference polynucleotide chain that includes a poly-C sequence, but does not include a poly-T sequence. Antisense test polynucleotide strands can therefore be selectively amplified using poly-G primers as 5 'primers and poly-A primers as 3' primers.
[0142]
In a particularly preferred variation of this embodiment, a restriction site that facilitates cloning of the test-specific duplex is introduced during amplification. Therefore, as described in Example 4, the 5 'primer contains a restriction site such as Not'I, which links to the 5' end of the poly-G primer sequence. Instead of using a poly-A primer as the 3 'primer, a primer containing an Sfi I site is used. The Sfi I primer hybridizes to the Sfi I site at the 5 ′ end of the antisense test polynucleotide strand. Thus, amplification produces a duplex with a 5 'Not I site and a 3' Sfi I site, which can be used to clone the test-specific duplex into a vector of choice. As mentioned above, it is generally desirable to introduce restriction sites for enzymes that rarely appear in DNA and reduce breaks in the test-specific duplex. As the skilled artisan will readily recognize, test duplexes having different restriction sites at each end are preferred for directional cloning, but test duplexes having the same restriction site at each end can also be generated.
[0143]
After amplification, the test-specific duplex produced from the "antisense test polynucleotide strand" is cloned into a vector, typically using standard DNA recombination techniques, In the section entitled "Using Polynucleotide Pools". This cloning step represents a simple method of isolating test-specific sequences from all other sequences in the amplification reaction mixture. The resulting polynucleotide library represents a "reduced polynucleotide pool" that is not present in the reference polynucleotide sample or is present in the reference polynucleotide sample at a substantially lower concentration than the test polynucleotide sample. Low abundance polynucleotide sequences.
[0144]
III. Method for producing a selected polynucleotide pool
The present invention also provides a method for selecting a polynucleotide pool from a polynucleotide sample. These polynucleotide pools can be used to generate drivers for the first and second subtraction hybridization reactions. Other applications for such pools are described in detail below.
[0145]
One selection method exploits the loss of low abundance sequences during dilution to generate a pool of polynucleotides rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to a polynucleotide sample. This method can be used, for example, to obtain pools of test or reference polynucleotides that are enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to each test or reference polynucleotide sample. Such a pool can be used as a driver in the first reduction hybridization reaction.
[0146]
The second selection method starts with a high abundance polynucleotide pool generated by the present invention or another dilution method. This method relies on subtractive hybridization using a high abundance polynucleotide pool to generate a low abundance enriched polynucleotide pool. This selection method can be used to obtain a pool of reference polynucleotide chains that are rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to a reference polynucleotide sample. The low abundance-enriched reference polynucleotide pool can be used, for example, as a driver in the second trimming hybridization reaction described above.
[0147]
Both methods for producing selected polynucleotide pools are described in application Ser. No. 09/632/898 (filed Aug. 7, 2000), which is expressly incorporated herein by reference. .
[0148]
A. Production of polynucleotide pools rich in high abundance polynucleotide sequences
1. Synthesis of a first antisense polynucleotide strand from a polynucleotide sample
To produce a polynucleotide pool enriched in high abundance polynucleotide sequences, a first antisense polynucleotide strand can be synthesized from a sense polynucleotide strand of a polynucleotide sample or a sense polynucleotide strand produced from a polynucleotide sample.
[0149]
Inevitably, any polynucleotide is used as a starting polynucleotide for the production of a high abundance-enriched polynucleotide pool if each contains a nucleotide sequence that is substantially complementary to the antisense primer. it can. This antisense primer site can be located at the 3 'end of the sense polynucleotide strand (e.g., the poly-A sequence of an mRNA molecule), which produces a full-length antisense polynucleotide strand. Alternatively, the antisense primer sites can be positioned such that the antisense polynucleotide strand is synthesized for only a portion of the sense polynucleotide strand (as if a random primer mixture was used). .
[0150]
Starting polynucleotides useful in the selection methods of the invention can be obtained from any source, as described above for those useful in general subtractive hybridization methods. The starting polynucleotides need not initially be present in pure form: if the other components in the mixture do not substantially interfere with the synthesis of the first antisense polynucleotide strand, they will form a complex mixture. Inside could be a minor fraction.
[0151]
In a preferred embodiment, the synthesis of the first antisense polynucleotide strand is primed using an antisense primer conjugate. As described above, the antisense primer complex comprises: (1) an antisense primer and (2) a specifically adapted RNA polymerase promoter sequence. The antisense primer complex can also include a sequence that is a restriction endonuclease site (restriction site), which facilitates selective restriction cleavage (see above) or cloning of a polynucleotide pool produced according to the methods of the invention. I do.
[0152]
Studies on antisense primers useful in the selection method of the present invention are the same as those described above for antisense primers useful in the general deletion hybridization method of the present invention. Briefly, primers are preferably single-stranded oligonucleotides, most preferably oligodeoxynucleotides. Primers designed to hybridize to a specific sequence motif typically contain from about 10 to about 50 nucleotides, and preferably contain from about 15 to about 25 nucleotides. Can contain fewer nucleotides depending, for example, on the sequence motif. For other applications, oligonucleotide primers are typically, but need not be, shorter, for example, from about 7 to about 15 nucleotides.
[0153]
The second component of the antisense primer complex is an RNA promoter sequence. RNA promoter sequences useful in the methods of the present invention are as described above in connection with general exclusion hybridization methods. Thus, the promoter sequence is typically about the same as that generated from a naturally occurring RNA polymerase promoter, a consensus promoter sequence (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Second Edition, Garland, NY (1989), or a modified version thereof. It contains 15 to about 250 nucleotides, and preferably contains about 25 to about 60. Particularly suitable for use in the selection methods of the present invention are the T3, T7 and SP6 phage promoters / It is a polymerase system.
[0154]
The RNA promoter sequence links to the antisense primer and facilitates transcription in the presence of ribonucleotides and RNA polymerase under suitable conditions. The primer and promoter components are oriented in a direction that permits transcription of a polynucleotide strand that is complementary to the primer, ie, upstream (5 ′) of the antisense primer so that antisense RNA transcription is in the same direction as primer extension. Link to RNA promoter. Any type of linkage meeting this criterion can be used, but nucleotide linkages are preferred. The linker oligonucleotide between the components, when present, typically contains from about 5 to about 20 bases, but may be at least as large as desired.
[0155]
In a preferred embodiment, the selected polynucleotide pool is generated from RNA. Although total RNA can be used, poly-A @ RNA (ie, mRNA) is preferred in most applications. In each case, multiple antisense primer conjugates can be used, including random sequence antisense primers (ie, random primers). To generate a pool of polynucleotides selected from the mRNA present in the sample, the antisense primer is an oligo-dT sequence (e.g., about 5 to about 50, preferably about 5 to about 20, more preferably about 10 to about 20). 15 T residues). If only RNAs that share a common nucleotide sequence motif are amplified, then the primers are substantially complementary to this sequence motif. When a high abundance-enriched polynucleotide pool is prepared for use as a driver in the first elimination hybridization reaction, the starting polynucleotide is preferably mRNA and the antisense primer complex is preferably Includes random primer.
[0156]
After hybridization of the promoter region operably linked to the antisense primer and the sense polynucleotide in the sample, a first antisense polynucleotide strand is synthesized. If the sense polynucleotide is an mRNA, the first antisense cDNA strand is conveniently generated through the method of reverse transcription, as described above.
[0157]
2. Addition of universal primer site
Following synthesis of the first antisense polynucleotide strand from the polynucleotide sample and from the sense polynucleotide strand produced therefrom, the addition of a universal primer site to the 3 'end of the first antisense polynucleotide strand as described above. It is preferable to continue. The universal primer site must have a suitable length and sequence to hybridize to the universal primer, and is preferably designed to serve as an anchor for an amplification reaction such as PCR. Universal primer sites optionally include restriction sites to facilitate selective restriction cleavage and cloning of polynucleotide pools of the present invention. Universal primer sites can be added to the first antisense polynucleotide strand by any convenient method, including oligonucleotide sequencing and ligation, as in "template exchange" as described above.
[0158]
If the sense polynucleotide strand is mRNA and the first antisense strand is cDNA, template exchange is performed as follows. When a template exchange oligonucleotide is included during reverse transcription, it produces an mRNA-antisense cDNA hybrid. The template exchange oligonucleotide hybridizes to a CAP site at the 5 'end of the mRNA strand and serves as a short extended template for CAP dependent extension of the 3' end of the antisense cDNA strand. Template exchange oligonucleotides typically require small amounts of ribonucleotides at the 3 'end and promote CAP-dependent extension. Therefore, template exchange oligonucleotides usually contain about 1 to about 5 ribonucleotides at their 3 'end.
[0159]
3. Dilution of the first antisense polynucleotide strand
After generation of the first antisense polynucleotide strand, preferably comprising a universal primer site, the reaction mixture is diluted to substantially remove at least some low abundance antisense polynucleotide strands. Serial dilutions are typically made for this purpose, and the degree of dilution depends on the desired abundance limit. Large dilutions remove the polynucleotide chains that are present at multiple copies, whereas minimal dilutions remove the rarest polynucleotides in the mixture. Dilutions useful in standard applications of the method are about 10-1, About 10-2, About 10-3, About 10-4, About 10-5, About 10-6, About 10-7, About 10-8, About 10-9, About 10-10 , About 10-11 , About 10-12 But higher or lower dilutions may be desirable in certain applications. Serial dilution is performed by removing an aliquot of the reaction mixture and transferring the aliquot to an aqueous solution that provides the desired degree of dilution. If desired, multiple transfers are used to achieve a stepwise dilution resulting in the desired degree of dilution. The aqueous solution used for the dilution is preferably compatible with the enzymes used in the next step of the method, producing a double-stranded polynucleotide from the first antisense polynucleotide strand present after dilution.
[0160]
4. Production of first double-stranded polynucleotide from residual first antisense polynucleotide strand
The first double-stranded polynucleotide can be generated from the first antisense polynucleotide strand remaining after dilution by any number of applicable methods. When the first antisense polynucleotide strand is the first antisense cDNA strand, the second strand cDNA is optionally RNaseΔH containing DNA ligase and E. coli. E. coli synthesized using DNA polymerase. The RNase helps break the RNA / first strand cDNA hybrid, and the DNA polymerase synthesizes a complementary DNA strand using the first strand cDNA as a template. The second strand occurs as a deoxynucleotide added to the 3 'end of the growing strand. If the first antisense cDNA contains an RNA promoter sequence at the 5 'end, the single-stranded promoter sequence is replicated in the desired orientation within the double-stranded promoter region.
[0161]
In a preferred embodiment, the first double-stranded polynucleotide is produced by amplification. Where the first antisense polynucleotide strand is a cDNA molecule within an RNA / first strand cDNA hybrid, amplification is performed under conditions where the RNA degrades. Alternatively, the RNA can be removed before being amplified by any suitable technique, such as treatment with sodium hydroxide. Amplification is preferably performed by PCR, more preferably by enhanced PCR. PCR amplification of a first antisense polynucleotide having a 3 'universal primer site uses, for example, a universal primer that hybridizes to the universal primer site as the 5' primer and an antisense primer complex as the 3 'primer. This is conveniently achieved. Therefore, it is preferred that such primers be selected to serve as efficient and fully specific anchors for PCR amplification.
[0162]
If the first antisense polynucleotide strand is generated using an antisense primer complex mixture that includes a random primer, a random sequence linked to the RNA promoter sequence is introduced into the antisense polynucleotide strand. In this embodiment, the RNA promoter sequence can serve as a primer site for amplification. Thus, the amplification reaction can include a 3 'primer at the 5' end of each antisense polynucleotide strand that binds to an RNA promoter sequence.
[0163]
The pool of polynucleotides generated from the first antisense polynucleotide strand is rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to the starting polynucleotide sample, and is used, for example, in a subtraction hybridization reaction, and is described in detail below. As such, a selected pool of polynucleotides is generated that is enriched in low abundance polynucleotides as compared to the starting polynucleotide sample.
For clarity, high abundance-enriched polynucleotides are referred to as "first double-stranded polynucleotides" and low abundance-enriched polynucleotides below are referred to as "second double-stranded polynucleotides".
[0164]
If the polynucleotide sample is an mRNA sample, the first double-stranded polynucleotide is called a "cDNA" molecule. In a preferred embodiment, the first double-stranded polynucleotide carries a universal primer site at the 5 'end (compared to the sense strand) and a functional RNA polymerase at the 3' end (compared to the sense strand).
[0165]
5. Synthesis of antisense RNA from first double-stranded polynucleotide
Antisense RNA can be synthesized from a first double-stranded polynucleotide containing an RNA promoter by contacting the polynucleotide with an RNA polymerase capable of binding to an RNA promoter region under conditions suitable for RNA synthesis. The sense strand is transcribed into antisense RNA. Amplification occurs because the polymerase is repeatedly recycled onto the template (ie, reinitiates transcription from the promoter region). This technique allows a wide range of polynucleotides to be copied without having to clone into a vector. Furthermore, recycling the polymerase on the same template prevents erroneous transmission.
[0166]
The RNA polymerase used for transcription must be operably linked to the particular promoter region used in the antisense primer complex described above. Virtually any polymerase / promoter combination can be used; however, bacteriophage RNA polymerases, particularly those from T3, T7 and SP6 phage, are preferred. The most preferred polymerase is T7 RNA polymerase. A particularly high degree of specificity for its promoter site represented by T7 RNA polymerase (Chamberlin et al., In The Enzymes, ed. P. Boyer (Academic Press, New York), pp. 87-108 (1982)) makes this enzyme unique. For use as probes (Melton et al., Nucl. Acids Res., 12: 7035-7056 (1984)), for in vitro translation studies (Krieg et al., Nuc. Acids Res. 12: 7057-7070 (1984)) and For use in the production of synthetic oligoribonucleotides (Milligan et al., Nuc. Acid @ Res. 15: 8783-8798 (1987)). To reagents useful in a variety of recombinant DNA techniques including Toro RNA synthesis. The lack of an effective terminal signal for T7 polymerase also allows this enzyme to transcribe almost any DNA sequence (see Rosenberg et al., Gene 56: 125-135 (1987)). Ultimately, T7 polymerase is available from Promega Biotech, Madison, Wis. Or in concentrated form (1000 units / l) from a number of commercial sources, such as Epicenter Technologies, Madison, Wis. E. FIG. E. coli RNA polymerase is suitable for E. coli. coli RNA polymerase promoter region.
[0167]
The transcription reaction mixture contains the necessary nucleotide triphosphates, which can be modified depending on the ultimate use of the antisense RNA. For example, if antisense is intended for use as an RNA nucleic acid hybridization probe, one or more nucleotides can be labeled as described in detail below.
[0168]
B. Production of polynucleotide pools rich in low abundance polynucleotide sequences
1. Reduced hybridization of polynucleotide samples using antisense polynucleotide strands rich in high abundance polynucleotide sequences
Antisense polynucleotide chains enriched in high abundance polynucleotide sequences can be produced from a polynucleotide sample by any convenient method, including those described above in connection with the general scission hybridization method of the invention. In a preferred embodiment, the high abundance-enriched polynucleotide strand is an antisense RNA transcribed from a first double-stranded polynucleotide as described above. Antisense RNA is hybridized using a polynucleotide sample or a sense polynucleotide produced therefrom. This hybridization reaction produces a double-stranded polynucleotide and an unhybridized sense polynucleotide. Because antisense RNA is rich in high abundance sequences, high abundance sequences are double-stranded and unhybridized sense polynucleotides are rich in low abundance sequences as compared to a polynucleotide sample.
[0169]
Preferably, the antisense polynucleotide strand and the sense polynucleotide strand used in the subtraction hybridization reaction are derived from the same polynucleotide sample. Therefore, in order to generate a low abundance sequence-enriched reference pool of polynucleotides for use in the second hybridization reaction of the general subtraction hybridization described above, the antisense reference polynucleotide strand is It is preferable to hybridize using a polynucleotide chain. However, the selection method of the present invention involves the reduced hybridization of one polynucleotide sample as well as antisense polynucleotide chains derived from sense polynucleotide chains produced from or from different polynucleotide samples. In this case, subtractive hybridization blocks the high abundance sequence separated by the two samples.
[0170]
The antisense polynucleotide strand is usually added in excess to the hybridization reaction to drive hybridization, but this is not a requirement of the method. For most applications, the molar ratio of antisense polynucleotide to other polynucleotide in the reaction mixture will be from about 1: 1 to about 800: 1, preferably from about 1: 1 to about 200: 1, and more preferably about 1: 1. The ratio is from 1: 1 to about 100: 1, but other ratios may be used. Subtractive hybridization is performed as described above for the first and second subscriptive hybridization reactions of the general subscriptive hybridization method of the present invention.
[0171]
In a preferred embodiment, the antisense polynucleotide strand is a pool of abundance-enriched polynucleotides (eg, an abundance-enriched reference polynucleotide) and an antisense RNA molecule produced therefrom, and the sense polynucleotide strand Are mRNA molecules from the same sample. In this case, subtractive hybridization produces an unhybridized mRNA molecule that is rich in low abundance polynucleotide sequences as an unhybridized sense polynucleotide chain, as compared to the sample.
[0172]
2. Synthesis of a second antisense polynucleotide strand from an unhybridized sense polynucleotide strand.
The unhybridized sense polynucleotide strand from the rearrangement hybridization reaction can then be used as a template for the synthesis of another set of antisense polynucleotide strands, if desired. Although any standard strand technology may be used for this purpose, in a preferred embodiment, the second set of antisense polynucleotide strands comprises an antisense primer or an antisense primer complex as described above. Is synthesized using If an antisense primer conjugate is used, the antisense polynucleotide strand contains a primer site at the 5 'end and an RNA promoter sequence. Therefore, if desired, antisense primer conjugates are used to generate a pool of selected polynucleotides, each of which facilitates the synthesis of antisense RNA from the selected polynucleotide containing an RNA promoter. Is preferred. If a primer site and / or an RNA promoter sequence is used to initiate nucleotide synthesis in a reaction mixture that may include an undesired polynucleotide also having a primer site and / or a promoter sequence, the primer site and / or the promoter sequence Preferably, they are sufficiently different to allow specific nucleotide synthesis from the polynucleotide (see eg, Example 4, the primers and RNA promoter sequences used in B.2 are used in A.1. And the primer sites are different from those used in C.2.). Regardless of the method used, the second antisense polynucleotide strand generated from the unhybridized sense polynucleotide strand is rich in low abundance sequences as compared to a polynucleotide sample.
[0173]
Where the unhybridized sense polynucleotide is an mRNA molecule, the mRNA is conveniently reverse transcribed, producing a second antisense cDNA strand as the second antisense polynucleotide strand.
[0174]
3. Addition of universal primer site
In a preferred embodiment of the present invention, a universal primer site is added to the 3 'end of the second antisense polynucleotide strand as described above to allow for the simultaneous synthesis of a low abundance sequence rich second double stranded polynucleotide and Facilitates amplification. Universal primer sites are added by template exchange, oligonucleotide sequencing or ligation. If the primer site is to be used to initiate nucleotide synthesis in a reaction mixture that may include an undesired polynucleotide also having a universal primer site, the primer site introduced into the second antisense polynucleotide strand is specific It is preferably sufficiently different from the desired polynucleotide for efficient nucleotide synthesis (see, eg, Example 4, the universal primer sites used in B.3. Are different from those used in A.2. Is different).
[0175]
4. Generation of a second double-stranded polynucleotide from a second antisense polynucleotide chain
A second double stranded polynucleotide can be generated from the second antisense polynucleotide strand as described above. If a 3 'universal primer site has been added to the antisense polynucleotide strand, the polynucleotide strand is preferably amplified using PCR, more preferably using enhanced PCR. This amplification is conveniently performed using a universal primer that hybridizes to the universal primer site as the 5 'primer and using an antisense primer or antisense primer conjugate as the 3' primer. These primers, if desired, contain restriction sites to facilitate selective restriction cleavage or cloning of a polynucleotide pool of the present invention. The resulting pool of polynucleotides is enriched in low abundance polynucleotide sequences as compared to the starting polynucleotide sample.
[0176]
Where the second antisense polynucleotide strand is the cDNA strand in an RNA / first strand cDNA hybrid, the RNA sequence is preferably prior to amplification by any suitable technique, such as treatment with sodium hydroxide. Is removed. The amplification then produces a double-stranded cDNA molecule.
[0177]
IV. Polynucleotide pool
A. General
The present invention provides a polynucleotide pool that can be produced using the method of the present invention. Such a pool contains a plurality of different polynucleotide sequences, usually at least about 102 , At least about 103 , At least about 104 , At least about 105 , At least about 106 Or at least about 107 Includes different polynucleotide sequences. In a preferred embodiment, each polynucleotide comprises an RNA promoter sequence and a universal primer site. A polynucleotide can be any form of DNA or RNA and is single-stranded or double-stranded. Preferably, the polynucleotide is a double- or single-stranded cDNA or antisense DNA.
[0178]
In one embodiment, the invention provides a reduced polynucleotide produced by a reduced hybridization between a test and a reference polynucleotide sample, as in the general reduced hybridization method described above. Typically, the reduced polynucleotide pool contains a library of polynucleotide clones. The reduced polynucleotide pool is substantially enriched for polynucleotide sequences that are not present in the reference polynucleotide sample or are present in the reference polynucleotide sample at substantially lower concentrations than the test sample. In a preferred embodiment, the enrichment is about 103 , About 104 , About 105 , About 106 Or about 107 It is a double order. The reduced polynucleotide pool is also enriched in substantially lower abundance polynucleotide sequences as compared to the test polynucleotide sample. Preferably, the low abundance polynucleotide is about 103 , About 104 , About 105 , About 106 Or about 107 Twice as rich. The reduced polynucleotide pools of the invention are typically generated as a library of polynucleotides to be cloned into a vector.
[0179]
The selected polynucleotide pool resulting from the selection method of the present invention comprises a plurality of polynucleotides produced from a polynucleotide sample that is substantially rich in high or low abundance polynucleotide sequences as compared to the polynucleotide sample. The selected polynucleotide pool can include a library of polynucleotide clones or a pool of polynucleotides that are not cloned. In a preferred embodiment, the high or low abundance polynucleotide sequence relative to the polynucleotide is about 10%.3 , About 104 , About 105 , About 106 Or about 107 Twice as rich.
[0180]
The polynucleotide of the present invention is useful for various applications. While the following discussion discusses the use of pools, those skilled in the art will appreciate that individual polynucleotides are selected from a pool of polynucleotides and are used essentially as described for pools.
[0181]
B. Use of polynucleotide pool
1. Nucleotide synthesis
Polynucleotide pools produced according to the present invention can be used as templates for cDNA synthesis and / or can be amplified to further extend one or more desired sequences. Amplification is preferably performed by PCR, and more preferably by enhanced PCR. The entire pool can be amplified, preferably using appropriate antisense primers or antisense primer conjugates and universal primers, or a subset of the pool can be amplified. Individual sequences of interest can be amplified using at least one, and preferably two, gene-specific primers. Alternatively, antisense RNA can be synthesized from a pool of polynucleotides as described above.
[0182]
2. Hybridization
Polynucleotide pools or polynucleotides produced therefrom (such as antisense RNA) can be used in hybridizations. If desired, the pools or the polynucleotides produced therefrom are labeled with a detectable label. A wide variety of labeling techniques are known to those skilled in the art and can be used to produce labeled polynucleotides of the present invention according to standard procedures (US Pat. No. 4,755,619). A labeling step can be introduced into one of the above reactions, and the method produces a labeled polynucleotide pool. For example, one or more nucleotide triphosphates can be included in the reaction mixture. Suitable labels are known and include, for example,32S,32P, 3Radioactive labels such as H or non-radioactive labels such as fluorescent labels. Labeling may be direct or indirect. In the latter example, one or more biotinylated nucleotides are used to synthesize biotinylated polynucleotides (Sive @ and St. John, Nucl. Acids Res. 16: 10937 (1988) and Duguid et al.). Natl. Acad. Sci. USA 85: 5738-5742 (1988)). Biotinylated polynucleotides can be detected by binding to labeled avidin.
[0183]
3. Drivers in the hybrid hybridization
In other applications, the polynucleotide pools of the present invention are particularly useful for generating polynucleotides intended for use as drivers in subtractive hybridization protocols. Such protocols typically require large amounts of drivers (usually 10 μg). This requirement makes it difficult to test for differential expression of mRNA present in biological material available in small supplies. This difficulty can be addressed by cloning the collection of polynucleotides of interest prior to exclusion, and cloning vectors can amplify the amount of polynucleotide available for hybridization. However, since elimination requires up-front cloning, it is complicated and suffers from under- and over-representation of the sequences depending on the differences in the growth rates of the mixed distributions, And there may be a risk of recombination between sequences in the mixture distribution propagation.
[0184]
The method of the present invention avoids these problems by generating large amounts of antisense RNA from limited amounts of polynucleotides without prior cloning. These methods are superior to PCR, which produces both sense and antisense strands that must be separated before use in subtraction hybridization. The high or low abundance antisense RNA produced as described above can be used in methods of detection and in methods of isolating polynucleotides that vary in abundance between different distributions, e.g. To be compared between different organizations or within the same organization.
[0185]
In a preferred embodiment, the antisense RNA synthesized from a pool of high abundance-enriched polynucleotides derived from a test or reference mRNA sample is a first trimming hybridization method of the general trimming hybridization method of the invention. Used in reactions. Antisense RNA blocks high abundance polynucleotide sequences in the test mRNA, leaving the low abundance-enriched mRNA strand free to serve as a template for nucleotide synthesis.
[0186]
In another preferred embodiment, the antisense RNA synthesized from a pool of low abundance-enriched polynucleotides derived from a reference mRNA sample is used in a second deletion hybridization reaction of a general deletion hybridization method. Is done. More specifically, the low abundance-enriched antisense reference RNA is used as a template to synthesize a low abundance-enriched sense reference cDNA strand. Example 4 illustrates a preferred embodiment of this application where cDNA synthesis is primed using a universal containing restriction site at the 5 'end. The synthesized cDNA strand has a 5 'restriction site, a universal primer site, a poly-A sequence and a 3' promoter sequence. The latter two elements are E. coli. Preferably, it is removed by partial digestion with an exonuclease such as E. coli {exonuclease I. The resulting low abundance-enriched sense reference cDNA strand lacks a poly-A sequence that "non-specifically" hybridizes with a poly-T containing molecule. These sense reference cDNA strands are conveniently used as drivers in subtraction hybridization reactions to block low abundance polynucleotide sequences present in both reference and test polynucleotide samples, and to provide low abundance enrichment assays. The polynucleotide strand is either absent in the reference sample or remains present in smaller amounts. See Example 4, an unblocked, low abundance-enriched test polynucleotide chain serves as a template for nucleotide synthesis, producing a double-stranded polynucleotide.
[0187]
4. Nucleotide array
The polynucleotide pools of the invention, or the polynucleotides generated therefrom, are attached to one or more substrates, if desired, to produce a polynucleotide array, which can be used in hybridization assays. In a preferred embodiment, each type of polynucleotide constitutes a different target element in the array. Preferably, the polynucleotide pools of the present invention are used to generate a DNA microassay.
[0188]
Arrays of the polynucleotides of the invention can be produced according to conventional techniques for making DNA arrays. For example, a sample dispenser attached to a device that can be accurately positioned can be used to spot a sample on a substrate. U.S. Pat. No. 5,807,522 (Brown and Shalon, issued Sep. 15, 1998) is linked to multiple microsized assay areas and each area of an array separated by a distance of 50-200 microns or less. An apparatus is described that facilitates the mass @fabrication of a microarray characterized by a well-defined amount of analyte (typically in picomoles).
[0189]
Another approach to robotic spotting uses an array of pins or capillary-dispensers that are submerged in wells, for example, 96 wells of a microtiter plate for transferring an array of samples onto a substrate. Arrays can also be facilitated by coating elements such as beads or optical fibers with the sample to form target elements. U.S. Patent No. 5,830,645 (Pinkel et al., Issued November 3, 1998) describes the use of beads to generate polynucleotide arrays, and U.S. Patent No. 5,690,894 (Pinkel et al.). , Published November 25, 1997) discloses polynucleotide arrays made from optical fibers.
[0190]
5. Cloning
The polynucleotide pool produced by the above method is cloned into a vector using standard cloning techniques to generate a polynucleotide library. Such libraries necessarily facilitate the investigation of gene expression in any cell or cell distribution. The target cells may be blood (eg, leukocytes such as T or B cells) or brain, spleen, bone, heart, duct, lung, kidney, liver, pituitary gland, endocrine gland, lymph node, dispersed primitive cells, tumor cells, etc. Obtained from other organizations. In the area of neurological research, the identification of mRNAs that change, for example, as a function of alertness, behavior, drug treatment, and improvement, has been hampered by the difficulty of constructing a cDNA library from cerebellar cell nuclei. The use of the polynucleotide pools of the present invention to construct a cDNA library from individual brain cell nuclei results in a larger representation of low abundance mRNA from these tissues compared to their representation in the whole brain cDNA library. Provided to facilitate cloning of important low abundance messages.
[0191]
Suitable vectors for use in cloning are capable of effecting vector replication in a suitable host cell (ie, the origin of replication), as well as sequences encoding selectable markers such as antibiotic resistance genes. Includes replication sequence. Upon introduction of the vector into a suitable host, the vector is replicable and functions independently of or integrates within the host genome. The design of the vector, among other things, depends on the intended use for the vector and the host cell, and the design of the vector of the invention for the particular use and host cell is within the level of ordinary skill in the art.
[0192]
In a preferred embodiment, a polynucleotide of the invention encodes a polypeptide and is cloned into an expression vector. Expression vectors include one or more control sequences capable of effecting and / or enhancing expression of an operably linked protein encoding sequence. Control sequences suitable for expression in prokaryotes, for example, include promoter sequences, operator sequences, and ribosome binding sites. Control sequences for expression in eukaryotes include promoters, enhancers, and transcription termination sequences (ie, include a polyadenylation signal). Expression vectors useful in the methods of the invention also include other sequences, such as, for example, signal sequences or sequences encoding amplifiable genes. The signal sequence directs the secretion of polypeptides fused to them from cells expressing the protein. The inclusion in the vector of a gene that complements the lack of auxotrophy in the selected host cell allows for the selection of host cells to be transformed with the vector. .
[0193]
Vectors of the invention are typically produced by linking the desired elements by ligation at convenient restriction sites. Cloning can be simplified if the antisense primer or antisense primer conjugate used to generate the polynucleotide of the invention and the universal primer site include restriction sites. The inclusion of different restriction sites within the primer or primer complex and universal primer site facilitates directional cloning. Preferably, the restriction sites used occur frequently in the polynucleotides of the original sample, minimizing internal cleavage of the polynucleotides of the present invention. Examples of suitable sites include those recognized by SfiI and NotI.
[0194]
Vectors containing the cloned polynucleotides can be introduced into host cells. Many types of host cells are available for vector propagation and / or expression. Examples of prokaryotes (such as E. coli and Bacillus strains, Pseudomonas, and other bacteria) include advanced eukaryotic cells (such as human immature kidney cells or other mammalian cells) as well. , Yeast or other fungal cells (including S. cerevesiae and P. pastoris), insect cells and plant cells. Host cells of the present invention include cells in media and cells that are present in living organisms (such as transgenic plants or animals).
[0195]
The vector is introduced into the host cell by any convenient method, which will vary depending on the vector-host system used. Usually, the vector is introduced into cells by transformation (known as transfection) or infection with a vector-producing virus (eg, a phage). If the host cell is a prokaryote (or other cell with a cell wall), a convenient transformation method is described by Cohen et al. (1972) Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 69: 2110-14. If a prokaryote is used as the host and the vector is a phagemid vector, the vector can be introduced into the host cell by infection. Yeast cells are described, for example, by Hinnen (1978) in Proc. Natl. Acad. Transformed with polyethylene glycol as taught in Sci, USA, 75: 1929-33. Mammalian cells are conveniently described in Graham et al. (1978) Virology, 52: 546 and Gorman et al. (1990) DNA {and} Prot. Eng. Tech. , 2: 3-10 using the calcium phosphate precipitation method. However, other known methods for introducing DNA into host cells, such as nuclear injection, electroporation and protoplast fusion, are also acceptable for use in the present invention.
[0196]
6. Expression of encoded polypeptide
Host cells transformed with an expression vector can be used to express the polypeptide encoded by the cloned polynucleotide of the present invention. Expression requires culturing the host cells under conditions suitable for cell growth and expression and recovery of the expressed polypeptide from the cell lysate, or, if the polypeptide is secreted, from the medium. In particular, the medium contains nutrients and growth factors appropriate for the cells used. In many cases, nutrients and growth factors are known and can be readily determined, especially by those skilled in the art. Culture conditions suitable for mammalian host cells are described, for example, in Mammarian Cell Culture (Mather ed., Plenum Press 1984) and Barnes and Sato (1980) Cell 22: 649.
[0197]
In addition, culture conditions must allow for transcription, translation and protein transport between cell compartments. Factors affecting these processes are known and include, for example, the number of DNA / RNA copies; factors that stabilize DNA; nutrients, feeds and transcription promoters or repressors present in the medium; culture temperature, pH and Osmolality; and cell density. Regulation of these factors to promote expression in a particular vector-host cell system is within the level of ordinary skill in the art. Principles and practical techniques for maximizing the productivity of mammalian cell cultures in vitro can be found in Mammarian Cell Biotechnology: a Practical Approach (Buttler ed., IRL Press (1991)).
[0198]
Any number of known techniques for large or small scale protein production can be used to express a polypeptide of the invention. These include, but are not limited to, the use of shake flasks, fluidized bed bioreactors, roller bottle culture systems, and stirred tank bioreactor systems. Cell culture can be performed in batch, fed-batch or continuous modes.
[0199]
Methods for recovering recombinant proteins produced as described above are known and will vary depending on the expression system used. The polypeptide containing the signal sequence can be recovered from the medium or the protoplasm. The polypeptide is expressed intracellularly and can be recovered from cell lysates.
[0200]
The expressed polypeptide can be purified from the medium or cell lysate by any method that can separate the polypeptide from the host cell or one or more components of the medium. Typically, the polypeptide is separated from host cells and / or media components that interfere with the intended use of the polypeptide. As a first step, the medium or cell lysate is centrifuged or filtered to remove cell debris. The supernatant is typically concentrated or diluted to the desired volume or diafiltered into a suitable buffer, requiring preparation for further purification.
[0201]
The polypeptide can then be further purified using known techniques. The technique chosen will vary depending on the properties of the expressed polypeptide. For example, where the polypeptide is expressed as a fusion protein that includes an affinity region, purification typically involves the use of an affinity column that includes a cognate binding partner. For example, a polypeptide fused to hexahistidine or a similar metal affinity label can be purified from fractionation on an immobilized metal affinity column.
[0202]
7. Other research and therapeutic uses
The polynucleotide pools of the present invention also have widespread use in both research and therapy. Antisense RNAs function, for example, in various prokaryotic systems, to regulate gene expression. Similarly, antisense RNA can regulate the expression of many prokaryotic genes. This makes it possible to block the expression of undesired or unknown genes in studies intended to identify the function.
[0203]
Investigation and therapeutic use of the polynucleotides of the invention can include in vitro production of the polynucleotides, for example, using subsequent introduction into a cell or subject (in general, Melton, Antisense RNA and). DNA, Cold Cold Spring Harbor (1988)). Polynucleotides can be double-stranded or single-stranded, and single-stranded polynucleotides can be sense or antisense. Polynucleotide fragments can also be used. The use of antisense RNA oligonucleotides to repress transcription and thereby block gene expression is known, and one skilled in the art can readily design antisense oligonucleotides based on the polynucleotides of the present invention. For example, Reeder et al. {Cancer} Res. 58: 3719-26 (1998). In addition, single-stranded sense or double-stranded polynucleotides can be used to prevent gene expression by RNA interference, which can reduce targeted mRNA degradation (also called co-suppression or quelling). I need. Fire et al. , Nature 391: 806-811 (1998); Sharp and Zamore, Science 287: 2431 (2000); and Marx, {Science 288: 1370 (2000).
[0204]
For research and therapeutic applications, the polynucleotide is typically a physiologically acceptable carrier, excipient and / or stabilizer, and / or a component that facilitates introduction of the polynucleotide into cells. Is combined with Physiologically acceptable carriers, excipients and stabilizers are described in Remington's Pharmaceutical Science (1980) 16th edition {Osol} ed. , (1980). Physiologically acceptable carriers, excipients and stabilizers for use in the present invention are non-toxic to cells or objects at the doses used, and include (phosphate buffers, citrate buffers, Buffers (such as buffers made from other organic acids), antioxidants (eg, ascorbic acid), low molecular weight (less than about 10 residues) polypeptides, such as serum albumin, gelatin and immunoglobulins ) Proteins, proteins (such as polyvinylpyrrolidone), hydrophilic polymers, amino acids (such as glycine, glutamine, asparagine, arginine and lysine), monosaccharides, disaccharides, and other carbohydrates (including glucose, mannose and dextrin) ), Chelating reagents (eg, ethylenediaminetetraacetic acid [EDTA]) , Sugar alcohols (such as mannitol and sorbitol), salt-forming counterions (eg sodium), and / or anionic surfactants (such as Tween®, Pluronics® and PEG) Can be. In one embodiment, the physiologically acceptable carrier is an aqueous pH-buffered solution.
[0205]
Components that facilitate intercellular delivery of polynucleotides are known and include, for example, lipids, liposomes, water-oil emulsions, polyethyleneimines and dendrimers, any of which can be used in the compositions of the present invention. Lipids are among the most widely used components of this type, and any available lipid or lipid blend can be used with the polynucleotides of the present invention. Typically, cationic lipids are preferred. Preferred cationic lipids are N- [1- (2,3-dioleyloxy) propyl] -n, n, n, -trimethylammonium chloride (DOTMA), dioleylphosphotidylethanolamine (DOPE), and / or Including dioleyl phosphatidylcholine (DOPC).
[0206]
In another embodiment, a liposomely-entrapped polynucleotide can be used to deliver the polynucleotide to a cell. Liposomes are composed of various types of lipids, phospholipids and / or surfactants. These components are typically arranged in a bilayer formulation that resembles the lipid arrangement of biological membranes. The liposome containing the polynucleotide is produced by a known method, for example, as described in PNAS @ USA 82: 3688-92 (1985) by Epstein et al. And PNAS @ USA 77: 4030-34 (1980) by Hwang et al. Typically, the liposomes in such production are of a small (about 200-800 °) single-layer type, with a lipid content of about 30 mol% cholesterol or higher, and are adjusted to a particular ratio to provide optimal therapy. You. Useful liposomes can be generated by the reverse phase evaporation method using a lipid composition comprising, for example, phosphatidylcholine, cholesterol, and PEG-derived phosphatidylethanolamine (PEG-PE). If desired, the liposomes are extruded through a filter paper of defined pore size to produce liposomes of a particular diameter.
[0207]
The polynucleotide can be conjugated to a dendrimer, which can be used to transfect cells. Dendrimer polycations are highly ordered oligomer or polymer compounds formed by a repetitive reaction sequence that adds oligomers or polymers in three dimensions, typically on a core molecule or well-defined initiator, and it is positively charged. Provide a textured outer surface. Suitable dendrimers include, but are not limited to, "starburst" dendrimers and various dendrimer polycations.
[0208]
The dendrimer polycation is preferably non-covalently associated with the polynucleotide of the present invention. This allows for easy degradation and dissociation once transported into the cell. Typical dendrimer polycations suitably used herein have a molecular weight ranging from about 2,000 to 1,000,000 Da, more preferably from about 5,000 to 500,000 Da. However, other molecular weights can be used. Suitable dendrimer polycations have a hydrodynamic radius of about 11-60 °, and more preferably about 15-55 °. However, other sizes are suitable for use in the present invention. Methods for making and using dendrimers to induce polynucleotides into cells in vivo in vivo are known to those of skill in the art, and include PCT / US83 / 02052, and US Pat. Nos. 4,507,466; 4,558,120. No. 4,568,737; No. 4,587,329; No. 4,631,337; No. 4,694,064; No. 4,713,975; No. 4,737,550; Nos. 4,871,779; 4,857,599; and 5,661,025.
[0209]
For prophylactic or therapeutic uses, the polynucleotides of the invention are formulated in a manner suitable for the particular indication. US Patent No. 6,001,651 to Bennett et al. Describes a number of pharmaceutical compositions and formulations suitable for use with oligonucleotides, as well as methods of administering such oligonucleotides. In a preferred embodiment, a prophylactic or therapeutic composition of the invention comprises a polynucleotide conjugated to a lipid as described above.
[0210]
The compositions of the invention can be stored in any standard form, including, for example, aqueous solutions or lyophilized cakes. Such compositions are typically sterile when administered to cells or recipients. The sterilization of the aqueous solution can be achieved immediately by filtration through a sterilized filtration membrane. If the composition is stored in lyophilized form, the composition can be filtered before or after lyophilization and reconstitution.
[0211]
In some applications, it is advantageous to stabilize the polynucleotides described herein and produce modified polynucleotides to better adapt them for a particular application. For this reason, the polynucleotides of the present invention may contain phosphorothioate, phosphotriester, methylphosphonate, short alkyl or cycloalkyl sugar linkages or short heteroatom or heterocyclic sugar linkages ("backbone"). Including. Most preferred are phosphorothioates and CH2 -NH-O-CH2 , CH2 -N (CH3 ) -O-CH2 (Known as methylene (methylimino) or MMI backbone), CH2 -ON (CH3 ) -CH2 , CH2 -N (CH3 ) -N (CH3 ) -CH2 And ON-N (CH3 ) -CH2 -CH backbone (where phosphodiester is OP-O-CH2 ). Polynucleotides having an ecological backbone structure are also preferred. Summerton, J. et al. E. FIG. And Weller, D .; D. No. 5,034,506. Another preferred embodiment uses a protein-nucleic acid or peptide-nucleic acid (PNA) backbone, wherein the phosphodiester backbone of the polynucleotide is replaced with a polyamide backbone and the base is directly or to the aza nitrogen atom of the polyamide backbone. Join indirectly. P. E. FIG. Nielsen, @M. Egholm, @R. H. Berg, O. Buchardt, {Science} 1991, 254, 1497. The polynucleotides of the present invention may have alkyl or halogen substituted sugar moieties and / or may have sugar analogs such as cyclobutyl instead of pentofuranosyl groups. In other preferred embodiments, the polynucleotide may include at least one modified base form or "universal base" such as inosine. If desired, the polynucleotide may comprise an RNA cleaving group, a cholesteryl group, a reporter group, an intercalator, a group that improves the pharmacokinetic properties of the polynucleotide, and / or a group that improves the pharmacodynamic properties of the polynucleotide. Can be included.
[0212]
V. kit
The materials for use in the method of the invention are ideally suited for the manufacture of kits manufactured according to known procedures. In one embodiment, the kit of the present invention comprises: (1) an antisense primer conjugate comprising an antisense primer linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer. (2) sense primers; and (3) instructions for performing the method of the present invention. The indicating material is a written or printed material, but is not limited thereto. Any medium that can store those instructions and communicate it to the end user is contemplated by the present invention. Such media include, but are not limited to, electrical recording media (eg, magnetic disks, tapes, cartridges, chips), optical media (eg, CD-ROM), and the like. Such a medium may include an address to an Internet site that provides such instructional material. Preferred kits include one or more of the various reagents utilized in the present invention (typically in concentrated form), for example, one or more buffers, a suitable nucleotide triphosphate (eg, dATP, dCTP, dGTP and dTTP; or rATP, rCTP, rGTP and UTP), reverse transcriptase, DNA polymerase and / or RNA polymerase.
[0213]
In another embodiment, a kit of the invention comprises: (1) a polynucleotide pool of the invention, (2) an antisense primer complex as described above, and (3) a sense primer. This kit is useful for producing amplified DNA from a selected pool of polynucleotides. Suitable kits include one or more containers, each containing one or more of reagents for DNA amplification, such as buffers, nucleotide triphosphates and / or DNA polymerases.
[0214]
In yet another embodiment, the kit comprises: (1) a polynucleotide pool of the present invention, and (2) an RNA polymerase capable of transcribing antisense RNA from the selected polynucleotide pool. Suitable kits include one or more containers, each containing one or more of the reagents for antisense RNA production, eg, buffers and / or nucleotide triphosphates.
[0215]
All publications cited herein are expressly incorporated by reference.
[0216]
An example
The following examples are presented by way of illustration, but are not limited to the claimed invention.
[0217]
Example 1
Generation of cDNAs rich in low abundance sequences from human placental mRNA
A. First-strand cDNA and PCR
1. Universal PCR anchor added by template exchange
First strand cDNA was synthesized from human placental poly A + RNA using a random primer linked to the T7 promoter sequence (random-T7 primer): 5'-AAT-TCT-AAT-ACG-ACT-CAC-TAT-AGG. -GNN-NN-NN-3 '(N = A, T, C or G; sequence ID NO: 2). Briefly, 1 μl human placental poly A + RNA (1 μg), 1 μl random-T7 primer (20 μM), 1 μl PCR anchor oligo (also called template exchange oligo:
[Table 1]
Figure 2004512027
(3 '"GGG" shown in bold is a ribonucleotide; sequence ID #NO: 3), and 2 [mu] l of deionized H2 This was a 5 μl cDNA synthesis mixture containing O. The mixture was incubated at 72 ° C. for 2 minutes and then at 37 ° C. for 2 minutes. The volume was then adjusted to 10 μl with the following reagents: 2 μl of 5 × first strand synthesis buffer (250 mM Tris-HCl, pH 8.3; 30 mM MgCl 22 And 375 mM KCl), 0.5 μl dithiothreitol (DTT; 50 mM), 1 μl dNTP mixture (10 mM each dATP, dCTP, dGTP, dTTP), 0.5 μl Rnasin (20 units, promega), 1 μl (200 units) MMLV reverse transcriptase (Superscript II®, Life @ Technologies). Reverse transcription was performed at 42 ° C. for 90 minutes. The reaction was terminated by placing the tube on ice.
[0218]
About 1 pg / μl of the first strand cDNA (about 1 × 10-6) To remove rare transcripts, and then proceed to PCR with 40 mM Tricine-KOH, pH 9.2; 15 mM KOAc; 3.5 mM Mg (OAc).2And 0.2 μM 5′-anchor primer (5′-TGC-TGC-GAG-AAG-ACG-ACA-GAA-3 ′); 0.2 μM random-T7 primer; 0.2 mM each dATP, dGTP , DCTP, dTTP; and 2 μl of Advantage® cDNA polymerase mixture (50X; including KlenTaq-1 and Deep @ Vent polymerase; Clontech) in a 100 μl reaction. PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 1 minute at 95 ° C; 15 seconds at 95 ° C, 30-35 cycles; 30 seconds at 62 ° C; and 72 ° C. For 6 minutes.
[0219]
After PCR, the double-stranded cDNA was purified by passing through an S-200 spin column (Clontech). Prior to antisense RNA driver synthesis, double-stranded cDNA was tested for glucose 3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) and amplification of the c-myc gene. After 25 cycles of PCR amplification, G3PDH was visualized as a dark band on a 1.1% agarose gel stained with ethidium bromide. c-myc was not visualized on ethidium bromide stained gels, even after 35 cycles of amplification.
[0220]
2. Universal PCR anchor added by homopolymer sequencing
First strand cDNA was synthesized on human placental poly A + RNA using the random-T7 primer of Method 1. Briefly, 1 μl human placental poly A + RNA (1 μg), 1 μl random-T7 primer (20 μM), and 3 μl deionized H2 5 μl of the cDNA synthesis mixture containing O was incubated at 72 ° C. for 2 minutes and then at 37 ° C. for 2 minutes. The volume was adjusted to 10 μl with the following reagents: 2 μl of 5 × first strand synthesis buffer (250 mM Tris-HCl, pH 8.3; 30 mM MgCl 22 And 375 mM KCl), 0.5 μl DTT (50 mM), 1 μl dNTP mixture (10 mM each dATP, dCTP, dGTP, dTTP), 0.5 μl Rnasin (20 units, Promega), 1 μl (200 units) MMLV reverse transcriptase (Superscript II®, Life @ Technologies). Reverse transcription was performed at 42 ° C. for 90 minutes. The reaction was terminated by placing the tube on ice.
[0221]
Homopolymer sequencing was performed as previously reported (DJ Bertoli et al., @BioTechnology, 1994) with the following modifications. 20 μl of deionized H2 O was added to the first strand cDNA mixture. The diluted first strand mixture was purified using a CHROMA @ SPIN-100 column (Clontech) to remove primers and dNTPs as well as small cDNA fragments. Oligo-dC sequencing was performed by mixing: 30 μl of purified first-strand cDNA; 1 μl of 5 × sequencing buffer (0.5 M potassium cacodylate, pH 7.2, 10 mM @CoCl).2 1 mM @DTT), 1 μl of 1 mM @dCTP, 1 μl of terminal transferase (15 units / μl; Life @ Technologies), 8 μl of deionized H2 O (final volume 50 μl). The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour, followed by phenol / chloroform extraction and precipitation.
[0222]
About 10 pg / μl of oligo-dC-sequenced cDNA (about 1 × 10-5) To remove rare transcripts and then proceed to PCR with 40 mM @ Tricine-KOH, pH 9.2; 15 mM @ KOAc; 3.5 mM @ Mg (OAc)2And 0.2 μM 5′-dG12Primer (5'-d (G)12 -VN-3 ', N = A, G, C or T; V = A, G or C); 0.2 μM random-T7 primer; 0.2 mM of each dATP, dGTP, dCTP, dTTP; 2 μl Advantage The reactions were performed in a 100 μl reaction containing the cDNA polymerase mixture (50X; KlenTaq-1 and Deep @ Vent polymerase; Clontech). PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 95 ° C for 1 minute; 95 ° C for 15 seconds @ 30-35 cycles; 52 ° C for 30 seconds; and 72 ° C. 6 minutes.
[0223]
After PCR, the double-stranded cDNA was purified by passing through an S-200 spin column (Clontech). Prior to antisense RNA driver synthesis, double-stranded cDNA was tested for (G3PDH) and amplification of the c-myc gene. After 25 cycles of PCR amplification, G3PDH was visualized as a dark band on a 1.1% agarose gel stained with ethidium bromide. c-myc could not be visualized on ethidium bromide stained gels, even after 35 cycles of amplification.
[0224]
B. Antisense RNA synthesis
Antisense RNA was synthesized by mixing the following: double stranded cDNA (1 μg); 5X RNA translation buffer (200 mM Tris-HCl, pH 8.5; 60 mM MgCl2 And 350 mM KCl; 25 mM DTT; 2.5 mM ITP; 7.5 mM GTP; 10 mM ATP; 10 mM UTP; 10 mM CTP) and then 40 units of RNasin (Promega) and 80 units of T7 RNA. Polymerase (Boehringer @ Mannheim) was added. H2 O was added to the final reaction in a volume of 50 μl. The mixture was incubated at 41 ° C. for 90 minutes. Then 10 units of DNase @ I (RNase free; Boehringer @ Mannheim) were added. The reaction was incubated at 37 ° C. for 15 minutes, followed by phenol / chloroform extraction and precipitation.
[0225]
C. Revision hybridization
Regression hybridization was performed using human placental antisense RNA (enriched in high abundance sequences) as a driver and normal human placental mRNA (cognate with antisense RNA) as a “tester”, Table 1 lists the various amounts of antisense RNA and placental mRNA in each mixture.
[0226]
Figure 2004512027
After mixing, the tubes were incubated at 68 ° C for 20 minutes in a PE9600 {Thermal} Cycler. The temperature was then raised to 45 ° C. during the 16 h incubation.
[0227]
D. cDNA synthesis
(Above) Samples A, B, C and D were converted to oligo d (T)30 Primer (5'-d (T)30 -VN-3 ', N = A, G, C or T; V = A, G or C) was used as a template for first strand cDNA synthesis. Briefly, 2 μl of 10 mM oligo d (T)30 Was added to each sample, followed by a 2 minute incubation at 72 ° C. The reaction mixture was then immediately transferred to an ice bath for 2 minutes. The volume was adjusted to 10 μl with the following reagents: 2 μl of 5 × first strand synthesis buffer (250 mM Tris-HCl, pH 8.3; 30 mM MgCl 22 And 375 mM KCl), 0.5 μl DTT (50 mM), 1 μl dNTP mixture (10 mM each dATP, dCTP, dGTP, dTTP), 0.5 μl Rnasin (20 units, Promega), 1 μl (200 units) MMLV reverse transcriptase (Superscript II®, Life @ Technologies). Reverse transcription was performed at 42 ° C. for 90 minutes. The reaction was terminated by placing the tube on ice.
[0228]
E. FIG. Oligo-dG sequencing
After first strand synthesis, the RNA was degraded by adding 100 mM @ 1 μl NaOH to each first strand synthesis mixture and incubating at 68 ° C for 30 minutes. Then 19 μl of deionized H2 O was added to each first-strand mixture and the DNA was purified using a Chroma Spin 100 column (Clontech). Oligo-dG sequencing was performed by mixing: 30 μl of purified first strand cDNA; 1 μl of 5X sequencing buffer (0.5 M potassium cacodylate, pH 7.2, 10 mM @CoCl).2 , 1 mM @DTT), 1 μl 1 mM @dGTP, 1 μl terminal transferase (15 units / μl; Life Technologies), 8 μl deionized H2 O (final volume 50 μl). The reaction mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour, followed by phenol / chloroform extraction and precipitation.
[0229]
F. Double cycle cDNA synthesis by low cycle PCR and analysis of PCR products
1. 0.9 kb placental transcript:
The reduction of low abundance sequences in Samples AD was performed by examining the level of cDNA corresponding to 0.9 kb placenta "housekeeping" transcript. The low cycle PCR amplification was performed by pelleting the pellet obtained in the previous step with 40 mM Trinic-KOH, pH 9.2; 15 mM KOAc; 3.5 mM Mg (OAc).2And 0.2 μM 5′-dC12Primer (5'-d (C)12 -VN-3 ', N = A, G, C or T; V = A, G or C); 0.2 μM oligo d (T)30 Primers; 0.2 mM each of dATP, dGTP, dCTP, dTTP; dissolved in 100 μl reaction containing 2 μl Advantage® cDNA polymerase mixture (50X; KlenTaq-1 and Deep @ Vent polymerase; including Clontech) It was performed by. PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 95 ° C for 1 minute; 95 ° C for 15 seconds 8 cycles; 52 ° C for 30 seconds; and 72 ° C for 6 minutes. .
[0230]
The PCR products from Samples A, B, C and D were loaded onto a 1.1% agarose gel (5 μl / well) with 200 ng {1 kb} DNA ladder (Life® Technologies). Staining with ethidium bromide indicated that the banding profile changed with the ratio of antisense mRNA driver to placental mRNA. In particular, the intensity of the band at 0.9 kb, which corresponds to the human placenta housekeeping gene, decreased with increasing antisense RNA / mRNA ratio and was hardly detectable in sample D, because the presence of the antisense RNA driver was high. Shows that they hybridize to the RNA sequences and reduce them.
[0231]
2. Glucose 3-phosphate dehydrogenase (G3PHD):
The deletion of the high abundance sequence in samples AD was also performed by examining the level of the cDNA corresponding to the housekeeping gene G3PHD. Samples A, B, C and D were prepared using 40 mM Tricine-KOH, pH 9.2; 15 mM KOAc; 3.5 mM Mg (OAc).2And 0.2 μM 5 ′ and 3 ′ G3PHD @ Amplifier set (Clontech); 0.2 mM each of dATP, dGTP, dCTP, dTTP; 2 μl of Advantage® cDNA polymerase mixture (50 ×; KlenTaq-1 and Deep @ Vent Polymerase; including Clontech) in a 50 μl reaction mixture. PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 1 minute at 95 ° C; 15 seconds at 95 ° C @ 25 cycles; 2 minutes at 68 ° C.
[0232]
The PCR products from Samples A, B, C and D were loaded onto a 1.1% agarose gel (5 μl / well) with 200 ng {1 kb} DNA ladder (Life® Technologies). In the staining using ethidium bromide, the dark color of the band corresponding to the housekeeping gene G3PHD decreased with an increase in the ratio of antisense RNA / mRNA, and was hardly detectable in sample D. It is confirmed that the mRNA sequence is deleted.
[0233]
3. c-myc:
Using the c-myc gene as a marker, the enrichment of low abundance sequences in samples AD was assayed. Each sample was PCR amplified as described in the G3PHD study, but using the 5 ′ and 3 ′ c-myc @ Amplifier sets (Clontech) as primers, and PCR was performed using the following cycling conditions: 95 C for 1 minute; 95C for 15 seconds @ 30 cycles; 68C for 2 minutes.
[0234]
The PCR products from Samples A, B, C and D were loaded onto a 1.1% agarose gel (5 μl / well) with 200 ng {1 kb} DNA ladder (Life® Technologies). Staining with ethidium bromide showed that the dark color of the c-myc display decreased with increasing ratio of antisense RNA / mRNA. This result indicates that c-myc is present in normal human placental RNA, but not in the antisense RNA driver, and reduced hybridization, followed by amplification at low abundance such as c-myc. Generate a sequence-rich polynucleotide pool.
[0235]
Example 2
Production of cDNAs rich in low abundance sequences from mRNAs produced from various tissues
To test the reproducibility of the method of the invention, antisense RNA drivers were generated from human brain, fetal brain, liver and kidney mRNA as described in Example 1. MRNA samples from each tissue underwent reduced hybridization using an antisense RNA driver made from the same tissue (Group A). A negative control (ie, not treated with antisense RNA) was included for each sample (Group B). After the rounding, low-cycle PCR was performed to generate a double-stranded cDNA corresponding to an unhybridized mRNA sequence.
[0236]
The abundance sequence enrichment was assayed using the P50 gene as a marker. Each sample was prepared using 40 mM Tricine-KOH, pH 9.2; 15 mM KOAc; 3.5 mM Mg (OAc).2And 0.2 μM of 5 ′ and 3 ′ P50 Amplifier set (Clontech); 0.2 mM of each dATP, dGTP, dCTP, dTTP; 2 μl of Advantage® cDNA polymerase mixture (50 ×; KlenTaq-1 and Deep @ Vent Polymerase; including Clontech) in a 50 μl reaction. The PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 1 minute at 95 ° C; 15 seconds at 95 ° C 30 cycles; 2 minutes at 68 ° C.
[0237]
Analysis of PCR products was performed by electrophoresis on a 1.1% agarose gel (5 μl / well), followed by staining with ethidium bromide, group A samples (rich in low abundance sequences) containing the P50 sequence However, the Group B sample (negative control) showed no detectable P50 sequence. The results show that the method of the present invention is effective for producing a selected polynucleotide pool regardless of tissue type.
[0238]
Example 3
Generation of cDNAs rich in variable length low abundance sequences produced from human testis mRNA
To test for enrichment of low-abundance sequences of varying length, antisense RNA drivers were generated from human testis mRNA as described in Example 1. Human testis mRNA samples underwent hybridization using an antisense RNA driver (generating group A samples). Negative controls (ie, not treated with antisense RNA) were included (group B samples were generated). After the rounding, low-cycle PCR was performed to generate a double-stranded cDNA corresponding to an unhybridized mRNA sequence.
[0239]
Using interleukin-6 (IL6, 0.6 kb ORF fragment), P50 (2.8 kb ORF) and insulin growth factor receptor (IGFR; 4.8 kb ORF fragment) as markers, low abundance gene enrichment and size indication Checked. A and B samples were prepared using 40 mM Tricine-KOH, pH 9.2; 15 mM KOAc; 3.5 mM Mg (OAc).2And 0.2 μM of 5 ′ and 3 ′ IL6-, P50 or IGFR specific primer set (Clontech); 0.2 mM of each dATP, dGTP, dCTP, dTTP; 2 μl of Advantage® cDNA polymerase mixture (50 × PCR amplification in a 50 μl reaction containing KlenTaq-I and Deep @ Vent polymerase; including Clontech). PCR was performed in DNA Thermal Cycler 480 (PE Biosystems) using the following circulating conditions: 1 minute at 95 ° C; 15 seconds at 95 ° C @ 30 cycles; 5 minutes at 68 ° C.
[0240]
Analysis of the PCR products was performed by electrophoresis on a 1.1% agarose gel (5 μl / well), followed by staining with ethidium bromide to give Group A samples (rich in low abundance sequences) to IL6, Although shown to contain bands corresponding to P50 or IGFR sequences, Group B samples (negative controls) showed no detectable bands corresponding to these sequences. The results show that the method of the present invention is enriched for low abundance transcripts of varying sizes.
[0241]
Example 4
Preferred curative hybridization method for identifying low abundance polynucleotides that differ between test and reference samples
This example provides a protocol for a preferred embodiment of the general deletion hybridization method of the present invention. This embodiment uses a high abundance enriched test polynucleotide pool and a low abundance enriched reference polynucleotide pool, which are generated by the exemplary selection method of the invention.
[0242]
A. Production of high-abundance sequencing-rich antisense test RNA pools
High abundance-enriched antisense RNA pools are prepared from test RNA samples as shown in FIG. 1 and described below.
1.First strand (antisense) test cDNA is synthesized from a test RNA sample using a mixture of reverse transcriptase and antisense primer complexes. Each antisense primer complex contains a random sequence, which acts as an antisense primer. Link the T7 RNA promoter sequence to the 5 'end of the random sequence.
2.'Add a universal primer site to the 3' end of the antisense test cDNA strand by oligonucleotide sequencing. In this example, dG sequencing is used to produce a poly-G sequence.
3.連 続 Serially dilute the reaction mixture from step 2 to remove low abundance sequences. Removal of such sequences is monitored by PCR as in the example above.
4.The diluted reaction mixture is then subjected to PCR using a 5 'universal primer that hybridizes to the 3' universal primer site of the newly synthesized antisense test cDNA strand. As shown in FIG. 1B (4), the 3 'primer hybridizes to the T7 RNA promoter sequence at the 5' end of the antisense test cDNA strand. PCR produces a pool of double-stranded test cDNA molecules that are rich in high abundance sequences.
5.Antisense test RNA is synthesized from high abundance sequence-rich cDNA molecules using T7 RNA polymerase to generate a driver for use in the first trimming hybridization of Procedure C (Step C.1, below). Let it. This driver is rich in high abundance test RNA sequences.
[0243]
B. Production of a pool of sense reference cDNA strands rich in low abundance sequences
The antisense reference RNA was prepared using A. Produced as described for antisense test RNA in 5 (above). Antisense reference RNA enriched in high abundance sequences is used to generate a low abundance enriched pool of sense reference cDNA strands, as shown in FIG. 2 and described below.
1.Antisense reference RNA is used as a driver in a subtraction hybridization reaction using a reference mRNA to block high abundance mRNA, leave low abundance reference mRNA molecules free, and provide a template for first strand cDNA synthesis. Work as First strand (antisense) reference cDNA is synthesized using a reverse transcriptase and an antisense primer conjugate containing an oligo-dT sequence linked to the SP6 RNA promoter sequence at the 5 'end. (These primer and promoter sequences must be different from those used in A.1 above.)
2.'A universal primer site is added to the 3' end of the antisense reference cDNA strand by oligonucleotide sequencing. The universal primer site is described in the above A.I. 2. Must be different from that added to the antisense test cDNA strand, and therefore dC sequencing is used to generate poly dC sequences.
3.Then B. 2. Is treated with 100 mM NaOH at 68 ° C. for 60 minutes to degrade the reference mRNA. Leave the low abundance-enriched antisense reference cDNA strand.
4.The antisense reference cDNA strand is then hybridized to the 3 'universal primer site at the 5' universal primer (here poly-G), and the antisense reference cDNA (here poly-A) linked to the SP6 promoter sequence. PCR is performed using a 3 'antisense primer that hybridizes to the 5' antisense primer site. PCR produces a pool of double-stranded reference cDNA molecules that are rich in low abundance sequences.
5.Antisense reference RNA is synthesized from a low abundance-enriched reference cDNA molecule using SP6 polymerase.
6.The 'sense reference cDNA strand is synthesized from the antisense reference RNA using reverse transcriptase and a 5' universal primer containing a restriction site at the 5 'end (e.g., Alu I linking to poly-G). This restriction site is cleaved by an enzyme specific to double-stranded DNA. This embodiment facilitates the selective cleavage of the hybridized sequence after the second hybridization reaction of the general hybridization method of C (below).
7.Then B. The reaction mixture of 6 is treated with 100 mM NaOH at 68 ° C. for 60 minutes to degrade the antisense reference RNA, leaving the sense reference cDNA.
8.参照 The resulting reference cDNA strand is rich in low abundance sequences and can be used in the second trimming hybridization of C's general trimming hybridization method. In order to reduce non-specific hybridization between the poly-A and poly-T sequences, the poly-A sequence of the sense reference cDNA strand is used before the second trimming hybridization reaction of the present invention to use . Elimination by partial digestion with E. coli exonuclease I. Suitable reaction conditions are determined (eg, by setting up multiple reactions of about 5 to about 3 minutes and monitoring poly-A removal by amplification using oligonucleotide-dT primers). Determine empirically.
[0244]
C. General curative hybridization between test and reference polynucleotides
1.に お い て In the first reduction hybridization reaction using the test mRNA, 5. The low abundance test mRNA molecule is left free to block the high abundance test mRNA molecule and serve as a template for first-strand cDNA synthesis using the antisense test RNA as a driver. The low abundance-enriched first-strand (antisense) test cDNA was isolated from an unhybridized test mRNA molecule by the use of reverse transcriptase and antisense Synthesize using primers (primer sequence must be different from that used in B.2, but may be the same or different from that used in A.1) There can be). One restriction site (eg, AluΔI) is cleaved by an enzyme specific for double-stranded DNA. This embodiment is used to facilitate the selective cleavage of the hybridized sequence after the second hybridization reaction of the general hybridization of method C (below). Other restriction sites are used to clone the test-specific polynucleotide into a cloning vector after the second hybridization reaction.
2.Then C. 2. Is treated with 100 mM NaOH at 68 ° C. for 60 minutes to degrade the test mRNA. Leave the low abundance-enriched antisense test cDNA strand.
3.B. 7. Used as a driver in a subtraction hybridization reaction using the antisense test cDNA strand of step 3 to block the antisense test cDNA strand corresponding to the polynucleotide sequence present in both the test and reference samples. I do. This second hybridization reaction produces a double-stranded cDNA molecule, an unhybridized low abundance enriched antisense test cDNA strand and an unhybridized low abundance enriched sense reference cDNA strand (ie, driver). I do. The unhybridized antisense test cDNA strand corresponds to the test-specific sequence, while the hybrid duplex corresponds to the sequence present in both the test and reference samples.
4.The “sticky ends” of the hybrid duplex are filled in using Taq polymerase to generate a double-stranded Alu I restriction site.
5.Oligonucleotide sequencing is performed using dC to add a poly-C sequence to all molecules in the reaction mixture.
6.The hybrid duplex is digested with Alu I, which cleaves the 3 'poly-C sequence at both ends of the duplex. This reaction leaves intact unhybridized low abundance enriched antisense test cDNA strand, and unhybridized low abundance enriched sense reference cDNA strand (ie, driver). However, the driver has 5 'poly-G and 3' poly-C sequences that self-anneal, preventing amplification.
7.変 換 Convert the low abundance-enriched antisense test cDNA strand into a double-stranded test cDNA molecule by selective PCR using suitable primers. In this example, the 5 'primer contains poly-G and the 3' primer contains an Sfi I sequence that binds to the Sfi I sequence at the 5 'end of the antisense test cDNA strand. The 5 'primer also contains a restriction site at the 5' end (here, Not I). PCR produces a pool of reduced cDNA molecules rich in low abundance test sequences and different sequences between the starting test and reference RNA samples. Each double-stranded molecule has a Not I restriction site at the 5 'end and an Sfi I restriction site at the 3' end.
8.The mixture of 7 is digested using Sfi I and Not I and ligated into a suitable vector to generate a library of test-specific clones with low abundance enrichment. Sfi @ I and Not @ I are "infrequent @cutte", leaving almost all test-specific sequences intact, thus enhancing recovery of full-length cDNA. The use of two different restriction sites in this procedure facilitates directional cloning into an expression vector and facilitates rapid analysis of subsequently expressed genes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic diagram of a preferred embodiment of a selection method of the invention that is useful for producing a pool of polynucleotides that are enriched in high abundance sequences relative to a polynucleotide sample.
FIG. 1B is a schematic diagram of a preferred embodiment of the selection method of the present invention that is useful for producing a pool of polynucleotides that are enriched in high abundance sequences as compared to a polynucleotide sample.
FIG. 2A is a schematic diagram of a preferred embodiment of the second selection method of the present invention.
FIG. 2B is a schematic diagram of a preferred embodiment of the second selection method of the present invention.
FIG. 2C is a schematic diagram of a preferred embodiment of the second selection method of the present invention.
FIG. 3A is a schematic diagram of a preferred embodiment of the general hybridization method of the present invention.
FIG. 3B is a schematic diagram of a preferred embodiment of the general hybridization method of the present invention.
FIG. 3C is a schematic diagram of a preferred embodiment of the general hybridization method of the present invention.
FIG. 3D is a schematic view of a preferred embodiment of the general hybridization method of the present invention.

Claims (94)

参照試料中には存在しないか、又は低い存在量である試験試料中の1種又はそれ以上のポリヌクレオチドを同定するための刪減ハイブリダイゼーション方法であって、
a)試験又は参照ポリヌクレオチド試料とそれぞれ比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む試験又は参照ポリヌクレオチドのプールの又はそれから製造される高存在量富化ポリヌクレオチド鎖を提供し;
b)高存在量富化ポリヌクレオチド鎖を試験ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造される試験ポリヌクレオチド鎖と、第一ハイブリダイゼーション混合物を形成させるためのハイブリダイゼーション条件下にて接触させ、それにより試験ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていない試験ポリヌクレオチド鎖を生成させ;
c)ハイブリダイズされていない試験ポリヌクレオチド鎖からポリヌクレオチド鎖を合成し、それにより低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を生成させ、
d)参照ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むポリヌクレオチドの参照プールの、又はそれから製造される低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖を提供し、
e)低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖を、低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖と、第二ハイブリダイゼーション混合物を形成させるためのハイブリダイゼーション条件下で接触させ、それによりハイブリッド二本鎖、ハイブリダイズされない低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖及びハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖を生成させ;
f)ハイブリッド二本鎖を除去又は消化し、;そして
g)ハイブリダイズしていない低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖から試験特異的な二本鎖を生成させる、
ことを含む該方法。
A method of reducing hybridization for identifying one or more polynucleotides in a test sample that is absent or has a low abundance in a reference sample, the method comprising:
a) providing a high abundance-enriched polynucleotide chain of or produced from a pool of test or reference polynucleotides that is enriched in the high abundance polynucleotide sequence as compared to a test or reference polynucleotide sample, respectively;
b) contacting the high abundance-enriched polynucleotide strand with a test polynucleotide strand of a test polynucleotide sample or produced therefrom under hybridization conditions to form a first hybridization mixture; Generating an unhybridized test polynucleotide strand that is enriched in the low abundance polynucleotide sequence as compared to the nucleotide sample;
c) synthesizing a polynucleotide chain from the unhybridized test polynucleotide chain, thereby producing a low abundance-enriched test polynucleotide chain;
d) providing a low abundance-enriched reference polynucleotide strand of or a reference pool of polynucleotides enriched in the low abundance polynucleotide sequence compared to a reference polynucleotide sample;
e) contacting the low abundance-enriched reference polynucleotide strand with the low abundance-enriched test polynucleotide strand under hybridization conditions to form a second hybridization mixture, whereby the hybrid duplex, hybrid Generating an unsoyered low abundance-enriched reference polynucleotide strand and an unhybridized low abundance-enriched test polynucleotide strand;
f) removing or digesting the hybrid duplex; and g) producing a test-specific duplex from the unhybridized low abundance-enriched test polynucleotide strand;
The method comprising:
高存在量富化ポリヌクレオチド鎖が、試験ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む試験ポリヌクレオチドプールのものであるか又はそれから製造される請求項1の方法。2. The method of claim 1, wherein the high abundance-enriched polynucleotide strand is of or produced from a pool of test polynucleotides that are enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to a test polynucleotide sample. (a)の高存在量富化ポリヌクレオチド鎖が高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖を含み;
(b)の試験ポリヌクレオチド鎖がセンス試験ポリヌクレオチド鎖を含み;
(c)の低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖がアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖を含み;そして
(d)の低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖がセンス参照ポリヌクレオチド鎖を含む、
請求項1の方法。
The high abundance-enriched polynucleotide strand of (a) comprises a high abundance-enriched antisense polynucleotide chain;
(B) the test polynucleotide strand comprises a sense test polynucleotide strand;
The low abundance-enriched test polynucleotide strand of (c) comprises an antisense test polynucleotide strand; and the low abundance-enriched reference polynucleotide strand of (d) comprises a sense reference polynucleotide strand;
The method of claim 1.
アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖が、ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖から第一アンチセンスプライマー又は第一アンチセンスプライマー複合物を使用して合成される請求項3の方法であって、前記第一アンチセンスプライマー複合物は第一RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクする第一アンチセンスプライマーを含み、ここで第一RNAプロモーターシーケンスが第一アンチセンスプライマーの5’ である該方法。4. The method of claim 3, wherein the antisense test polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense test polynucleotide strand using a first antisense primer or a first antisense primer complex. The method wherein the one antisense primer complex comprises a first antisense primer operably linked to a first RNA promoter sequence, wherein the first RNA promoter sequence is 5 'of the first antisense primer. 第一アンチセンスプライマー又は第一アンチセンスプライマー複合物が:
a)ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖におけるプライマーサイトと結合するシーケンス;
b)(a)のシーケンスの第一制限サイト5’、ここで第一制限サイトは二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが、一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全なままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される;及び
c)(b)の制限サイトの第一ユニバーサルプライマーサイト5’ 、
を含む請求項4の方法。
The first antisense primer or first antisense primer complex comprises:
a) a sequence that binds to a primer site in the unhybridized sense test polynucleotide strand;
b) The first restriction site 5 'of the sequence of (a), wherein the first restriction site cleaves the double-stranded polynucleotide but leaves the single-stranded polynucleotide substantially intact by a restriction endonuclease. C) being cleaved; and c) the first universal primer site 5 'of the restriction site of (b),
5. The method of claim 4, comprising:
アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖が、ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖から第一アンチセンスプライマーを使用して合成される請求項5の方法であって、(c)の第一ユニバーサルプライマーサイトが第二制限サイトを含み、該第二制限サイトが前記第一制限サイトとは異なる該方法。6. The method of claim 5, wherein the antisense test polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense test polynucleotide strand using a first antisense primer, wherein the first universal primer site of (c) is The method comprising a second restriction site, wherein the second restriction site is different from the first restriction site. センス参照ポリヌクレオチド鎖が該センス参照ポリヌクレオチド鎖の5’ 末端に前もって加えられた第三制限サイトを含み、該第三制限サイトが、二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全なままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される請求項5の方法。The sense reference polynucleotide strand comprises a third restriction site previously added to the 5 'end of the sense reference polynucleotide strand, which cleaves the double stranded polynucleotide but replaces the single stranded polynucleotide. 6. The method of claim 5, which is cleaved by a restriction endonuclease that remains substantially intact. ハイブリッド二本鎖が少なくとも1種の酵素を用いて消化される請求項1の方法。The method of claim 1, wherein the hybrid duplex is digested with at least one enzyme. 酵素が制限エンドヌクレアーゼである請求項8の方法。9. The method of claim 8, wherein said enzyme is a restriction endonuclease. (f)のハイブリッド二本鎖の除去又は消化が:
i)第二ハイブリダイゼーション混合物を、ハイブリッド二本鎖の一本鎖部分を二本鎖にし、それにより二本鎖第一、第二及び第三制限サイトをハイブリッド二本鎖内に生成させる酵素で処理し;
ii)第二ハイブリダイゼーション混合物中のポリヌクレオチド鎖の3’ 末端へ第二ユニバーサルプライマーサイトを加え;及び
iii)第二ハイブリダイゼーション混合物を、1種又はそれ以上の制限エンドヌクレアーゼで処理する、ここで該制限エンドヌクレアーゼはハイブリッド二本鎖を二本鎖第一及び第三制限サイトにて開裂させるが、アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖及びセンス参照ポリヌクレオチド鎖を実質的に完全なままにする、ことを含む請求項7の方法。
Removal or digestion of the hybrid duplex of (f):
i) The second hybridization mixture is an enzyme that causes the single-stranded portion of the hybrid duplex to double-stranded, thereby creating double-stranded first, second and third restriction sites within the hybrid duplex. Processing;
ii) adding a second universal primer site to the 3 'end of the polynucleotide strand in the second hybridization mixture; and iii) treating the second hybridization mixture with one or more restriction endonucleases, wherein The restriction endonuclease cleaves the hybrid duplex at the duplex first and third restriction sites, but leaves the antisense test polynucleotide strand and the sense reference polynucleotide strand substantially intact. The method of claim 7 comprising:
試験特異的な二本鎖が、増幅によりハイブリダイズしていないアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖から生成される請求項10の方法。11. The method of claim 10, wherein the test-specific duplex is generated from an unhybridized antisense test polynucleotide strand by amplification. 試験特異的な二本鎖が、第一ユニバーサルプライマーサイトへ3’ プライマーとしてハイブリダイズする第一ユニバーサルプライマー並びに5’ プライマーとして第二ユニバーサルプライマーへハイブリダイズする第二ユニバーサルプライマーを使用して、ハイブリダイズしていないアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖から合成される請求項11の方法。The test-specific duplex is hybridized using a first universal primer that hybridizes as a 3 'primer to the first universal primer site and a second universal primer that hybridizes to the second universal primer as the 5' primer. 12. The method of claim 11, wherein the antisense test polynucleotide is synthesized from an unsensed polynucleotide strand. 該増幅が、促進されたポリメラーゼ鎖反応により行われる請求項11の方法。12. The method of claim 11, wherein said amplification is performed by an enhanced polymerase chain reaction. 第一ハイブリダイゼーション混合物中における高存在量富化ポリヌクレオチド鎖の試験ポリヌクレオチド鎖に対するモル比が約1〜約100:1である請求項1の方法。The method of claim 1, wherein the molar ratio of the abundant enriched polynucleotide strand to the test polynucleotide strand in the first hybridization mixture is from about 1 to about 100: 1. 第二ハイブリダイゼーション混合物中における低存在量富化参照ポリヌクレオチド鎖の低存在量富化試験ポリヌクレオチド鎖に対するモル比が約1〜約100:1である請求項1の方法。The method of claim 1, wherein the molar ratio of the low abundance-enriched reference polynucleotide chain to the low abundance-enriched test polynucleotide chain in the second hybridization mixture is from about 1 to about 100: 1. 試験及び参照ポリヌクレオチド試料がmRNA試料である請求項1の方法。2. The method of claim 1, wherein the test and reference polynucleotide samples are mRNA samples. 高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖がアンチセンスRNA分子である請求項3の方法。4. The method of claim 3, wherein the high abundance-enriched antisense polynucleotide strand is an antisense RNA molecule. センス試験ポリヌクレオチド鎖がmRNA分子である請求項3の方法。4. The method of claim 3, wherein the sense test polynucleotide strand is an mRNA molecule. アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖がアンチセンスcDNA分子である請求項3の方法。4. The method of claim 3, wherein the antisense test polynucleotide strand is an antisense cDNA molecule. センス参照ポリヌクレオチド鎖がセンスcDNA分子である請求項3の方法。4. The method of claim 3, wherein the sense reference polynucleotide strand is a sense cDNA molecule. アンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖の合成がオリゴヌクレオチド−dTプライミングを使用してプライムされる請求項3の方法。4. The method of claim 3, wherein the synthesis of the antisense test polynucleotide strand is primed using oligonucleotide-dT priming. 試験及び参照ポリヌクレオチド試料が試験及び参照mRNA試料であり、そして高存在量富化アンチセンスポリヌクレオチド鎖が:
a)試験又は参照mRNA試料から、第二RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクする第二アンチセンスプライマーを含む第二アンチセンスプライマー複合物を使用して、第一アンチセンスcDNA鎖を合成する、ここで第二RNAプロモーターシーケンスは第二アンチセンスプライマーの5’ である;
b)第三ユニバーサルプライマーサイトを、第一アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端に加える;
c)第一アンチセンスcDNA鎖を希釈し、少なくとも数種の低存在量アンチセンスアンチセンスcDNA鎖を実質的に除去する;
d)残留する第一アンチセンスcDNA鎖から第一の二本鎖cDNA分子を生成させ、ここで第一の二本鎖cDNA分子は出発mRNA試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む;
e)二本鎖cDNA分子から高存在量富化アンチセンスRNA分子を合成する、ことを含む方法により製造される試験又は参照アンチセンスRNA分子である請求項5の方法。
The test and reference polynucleotide samples are test and reference mRNA samples, and the high abundance-enriched antisense polynucleotide strand is:
a) synthesizing a first antisense cDNA strand from a test or reference mRNA sample using a second antisense primer complex that includes a second antisense primer operably linked to a second RNA promoter sequence. And the second RNA promoter sequence is 5 'of the second antisense primer;
b) adding a third universal primer site to the 3 'end of the first antisense cDNA strand;
c) diluting the first antisense cDNA strand to substantially remove at least some low abundance antisense antisense cDNA strands;
d) generating a first double-stranded cDNA molecule from the remaining first antisense cDNA strand, wherein the first double-stranded cDNA molecule is rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to the starting mRNA sample;
6. The method of claim 5, which is a test or reference antisense RNA molecule produced by a method comprising: e) synthesizing a high abundance-enriched antisense RNA molecule from a double-stranded cDNA molecule.
センス参照ポリヌクレオチドが:
a)参照ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む参照ポリヌクレオチドのプールの又はそれから製造される高存在量富化アンチセンスRNA分子を提供し;
b)高存在量富化アンチセンスRNA分子をハイブリダイゼーション混合物を形成させるハイブリダイゼーション条件下で参照mRNA試料と接触させ、それにより参照mRNA試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないmRNA分子を生成させる;
c)ハイブリダイズしていないmRNA分子から第三アンチセンスプライマー又は第三アンチセンスプライマー複合物を使用して第二アンチセンスcDNA鎖を合成し、第三アンチセンスプライマー複合物は第三RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクする第三アンチセンスプライマーを含み、第三RNAプロモーターシーケンスは第三アンチセンスプライマーの5’ である;
d)第四ユニバーサルプライマーサイトを第二アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端に加え;
e)第二アンチセンスcDNA鎖から第二の二本鎖cDNA分子を生成させ;
f)第二の二本鎖cDNA分子から第二アンチセンスRNA分子を合成し;及び
g)第二アンチセンスRNA分子から第一センスcDNA鎖を合成する、
することを含む方法により製造されるセンスcDNA鎖である請求項22の方法。
The sense reference polynucleotide is:
a) providing a high abundance-enriched antisense RNA molecule of or produced from a pool of reference polynucleotides that is enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to a reference polynucleotide sample;
b) contacting the high abundance-enriched antisense RNA molecule with a reference mRNA sample under hybridization conditions to form a hybridization mixture, thereby hybridizing with a low abundance polynucleotide sequence compared to the reference mRNA sample. To generate unmRNA molecules;
c) synthesizing a second antisense cDNA strand from the unhybridized mRNA molecule using a third antisense primer or a third antisense primer conjugate, wherein the third antisense primer conjugate is a third RNA promoter sequence A third antisense primer operably linked to a third RNA promoter sequence 5 'of the third antisense primer;
d) adding a fourth universal primer site to the 3 'end of the second antisense cDNA strand;
e) generating a second double-stranded cDNA molecule from the second antisense cDNA strand;
f) synthesizing a second antisense RNA molecule from the second double-stranded cDNA molecule; and g) synthesizing a first sense cDNA strand from the second antisense RNA molecule.
23. The method of claim 22, which is a sense cDNA strand produced by a method comprising:
さらに、少なくとも1種の試験特異的な二本鎖をベクター内にクローニングすることを含む請求項1の方法。2. The method of claim 1, further comprising cloning at least one test-specific duplex into a vector. さらに前記試験特異的な二本鎖からポリヌクレオチドライブラリーを生成することを含む請求項24の方法。25. The method of claim 24, further comprising generating a polynucleotide library from said test-specific duplex. クローン化された試験特異的な二本鎖がポリペプチドを符号化し、そしてベクターが発現ベクターである請求項24の方法。25. The method of claim 24, wherein the cloned test-specific duplex encodes a polypeptide and the vector is an expression vector. さらに発現ベクターをホスト細胞内へ誘導し、そしてクローン化試験特異的な二本鎖により符号化されるタンパク質を発現させることを含む請求項26の方法。27. The method of claim 26, further comprising directing the expression vector into a host cell and expressing the protein encoded by the cloning test specific duplex. 試験特異的な二本鎖が、ハイブリダイズしていないアンチセンス試験ポリヌクレオチド鎖から、第一アンチセンスプライマー複合物を使用して合成される請求項4の方法であって、前記方法がさらに1種又はそれ以上のアンチセンスRNA分子を試験特異的な二本鎖から合成することを含む合成することを含む該方法。5. The method of claim 4, wherein the test-specific duplex is synthesized from an unhybridized antisense test polynucleotide strand using a first antisense primer complex, wherein the method further comprises one additional step. The method comprising synthesizing comprising synthesizing one or more antisense RNA molecules from a test-specific duplex. さらに試験特異的な二本鎖から合成される1種又はそれ以上のアンチセンスRNA分子を細胞内へ誘導することを含む請求項28の方法。29. The method of claim 28, further comprising directing one or more antisense RNA molecules synthesized from the test-specific duplex into the cell. 細胞がインビトロである請求項29の方法。30. The method of claim 29, wherein the cells are in vitro. 1種又はそれ以上の試験特異的な二本鎖或いはそれらから直接的又は間接的に生成される1種又はそれ以上のポリヌクレオチドを、ハイブリダイゼーション反応において使用することを含む請求項1の方法。2. The method of claim 1, comprising using one or more test-specific duplexes or one or more polynucleotides directly or indirectly generated therefrom in a hybridization reaction. 試験特異的な二本鎖又はそれらから生成されるポリヌクレオチドの少なくとも1種が検出可能なラベルによりラベルされる請求項31の方法。32. The method of claim 31, wherein at least one of the test-specific duplexes or a polynucleotide produced therefrom is labeled with a detectable label. さらに複数の試験特異的な二本鎖又はそれらから生成されるポリヌクレオチドをサブストレートに結合させ、ポリヌクレオチドアレイを生成させる請求項1の方法。2. The method of claim 1, further comprising binding a plurality of test-specific duplexes or polynucleotides generated therefrom to the substrate to generate a polynucleotide array. 1種又はそれ以上の試験特異的な二本鎖の増幅させることをさらに含む請求項1の方法。2. The method of claim 1, further comprising amplifying one or more test-specific duplexes. 前記1種又はそれ以上の試験特異的な二本鎖を、1種又はそれ以上の遺伝子特異的なプライマーを使用して増幅する請求項34の方法。35. The method of claim 34, wherein the one or more test-specific duplexes are amplified using one or more gene-specific primers. 試験及び参照ポリヌクレオチド試料が異なる試料である請求項1の方法。The method of claim 1, wherein the test and reference polynucleotide samples are different samples. 試験及び参照ポリヌクレオチド試料が以下:
第一の細胞又は組織からのmRNA及び第二の異なる細胞又は組織からのmRNA;
分化又は成長の第1段階における細胞又は組織からのmRNA及び分化又は成長の第二の異なる段階における細胞又は組織からのmRNA;
活性化試薬で処理された細胞又は組織からのmRNA及び第二の異なる活性化試薬で処理されていない若しくは処理された細胞又は組織からのmRNA;
正常な細胞又は組織からのmRNA及び疾患細胞又は組織からのmRNA、
の1つから選択される請求項36の方法。
Test and reference polynucleotide samples include:
MRNA from a first cell or tissue and mRNA from a second different cell or tissue;
MRNA from a cell or tissue in a first stage of differentiation or growth and mRNA from a cell or tissue in a second different stage of differentiation or growth;
MRNA from a cell or tissue treated with an activating reagent and mRNA from a cell or tissue not treated or treated with a second different activating reagent;
MRNA from normal cells or tissues and mRNA from diseased cells or tissues,
37. The method of claim 36 selected from one of the following:
試験及び参照ポリヌクレオチド試料が正常な細胞又は組織からのmRNA及び疾患細胞又は組織からのmRNAであって、疾患が感染症又は癌である請求項37の方法。38. The method of claim 37, wherein the test and reference polynucleotide samples are mRNA from normal cells or tissues and mRNA from diseased cells or tissues, wherein the disease is an infection or cancer. 一本鎖及び二本鎖ポリヌクレオチドの混合物中の一本鎖ポリヌクレオチドを機能的に単離する方法であって、前記一本鎖及び二本鎖ポリヌクレオチドの混合物を、1種又はそれ以上の制限エンドヌクレアーゼと、一本鎖ポリヌクレオチドを鋳型として使用するヌクレオチド合成反応用の鋳型として使用できない形態に二本鎖ポリヌクレオチドを消化させるのに十分な条件下で接触させることを含む該方法。A method for functionally isolating a single-stranded polynucleotide in a mixture of single- and double-stranded polynucleotides, wherein the mixture of single- and double-stranded polynucleotides comprises one or more The method comprising contacting a restriction endonuclease with a form that cannot be used as a template for a nucleotide synthesis reaction using the single-stranded polynucleotide as a template under conditions sufficient to digest the double-stranded polynucleotide. 前記制限エンドヌクレアーゼが前記混合物中の二本鎖ポリヌクレオチドからのプライマーサイトを開裂する請求項39の方法。40. The method of claim 39, wherein said restriction endonuclease cleaves primer sites from double-stranded polynucleotides in said mixture. 開裂していない一本鎖ポリヌクレオチドが、増幅により二本鎖ポリヌクレオチドに変換される請求項40の方法。41. The method of claim 40, wherein the uncleaved single-stranded polynucleotide is converted to a double-stranded polynucleotide by amplification. 請求項1の方法に従って試験及び参照ポリヌクレオチド試料間の刪減ハイブリダイゼーションにより製造される複数のポリヌクレオチドであって、少なくとも10 種の異なるポリヌクレオチドを含み、及び:
参照ポリヌクレオチド試料中に存在しないか又は試験ポリヌクレオチド試料中に存在するよりも実質的に低い濃度で参照ポリヌクレオチド試料中に存在し;並びに、
試験ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量のシーケンス、
であるシーケンスに実質的に富む該複数のポリヌクレオチド。
A plurality of polynucleotides produced by subtractive hybridization between a test and a reference polynucleotide sample according to the method of claim 1, wherein the plurality of polynucleotides are at least 10 3. Comprising different polynucleotides, and:
Being present in the reference polynucleotide sample at a substantially lower concentration than not present in the reference polynucleotide sample or present in the test polynucleotide sample; and
Low abundance sequences compared to test polynucleotide samples,
The plurality of polynucleotides substantially enriched in a sequence that is:
各ポリヌクレオチドがRNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含む請求項42の複数のポリヌクレオチド。43. The plurality of polynucleotides of claim 42, wherein each polynucleotide comprises an RNA promoter sequence and a universal primer site. ポリヌクレオチドが二本鎖cDNA分子である請求項42の複数のポリヌクレオチド。43. The plurality of polynucleotides of claim 42, wherein the polynucleotide is a double-stranded cDNA molecule. ポリヌクレオチドがアンチセンスRNA分子である請求項42の複数のポリヌクレオチド。43. The plurality of polynucleotides of claim 42, wherein said polynucleotide is an antisense RNA molecule. a)
i)ハイブリダイズしていないセンス試験ポリヌクレオチド鎖中のプライマーサイトに結合するシーケンス;
ii)(i)のシーケンスの第一制限サイト5’ であって、第一制限サイトが二本鎖ポリヌクレオチドを開裂するが、一本鎖ポリヌクレオチドを実質的に完全なままにする制限エンドヌクレアーゼにより開裂される該第一制限サイト5’ ;
iii)(iii)の制限サイトの第一ユニバーサルプライマーサイト5’ 、
を含むアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物;並びに
b)請求項3の方法を行うための指示、を含むキット。
a)
i) a sequence that binds to a primer site in an unhybridized sense test polynucleotide strand;
ii) a first restriction site 5 'of the sequence of (i), wherein the first restriction site cleaves the double-stranded polynucleotide but leaves the single-stranded polynucleotide substantially intact; Said first restriction site 5 ′ cleaved by;
iii) the first universal primer site 5 'of the restriction site of (iii),
A kit comprising: an antisense primer or an antisense primer complex comprising: and b) instructions for performing the method of claim 3.
a)請求項42の複数のポリヌクレオチド;
b)RNAプロモーターシーケンスと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該アンチセンスプライマー複合物;及び
c)センスプライマー、
を含むキット。
a) the plurality of polynucleotides of claim 42;
b) an antisense primer complex comprising an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer; and c) a sense primer;
Kit containing.
a)請求項42の複数のポリヌクレオチド;及び
b)複数のポリヌクレオチドからアンチセンスRNAを転写することができるRNAポリメラーゼ、
を含むキット。
a) a plurality of polynucleotides of claim 42; and b) an RNA polymerase capable of transcribing antisense RNA from the plurality of polynucleotides;
Kit containing.
ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法であって、
a)第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を、ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されたセンスポリヌクレオチドから、RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含み、RNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーの5’ であるアンチセンスプライマー複合物を使用して合成し;
b)ユニバーサルプライマーサイトを第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端に加え;
c)第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を希釈し、少なくとも数種の低存在量第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を実質的に除去し;
d)残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から、ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む第一の二本鎖ポリヌクレオチドを生成させる、
ことを含む該方法。
A method of producing a polynucleotide pool selected from a polynucleotide sample,
a) comprising an antisense primer operably linking the first antisense polynucleotide strand from a polynucleotide sample or sense polynucleotide produced therefrom to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 ′ of the antisense primer. Synthesized using an antisense primer conjugate that is:
b) adding a universal primer site to the 3 'end of the first antisense polynucleotide strand;
c) diluting the first antisense polynucleotide strand to substantially remove at least some low abundance first antisense polynucleotide strand;
d) generating from the remaining first antisense polynucleotide strand a first double-stranded polynucleotide that is enriched in high abundance polynucleotide sequence as compared to the polynucleotide sample;
The method comprising:
ポリヌクレオチド試料がmRNA試料であって、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖が第一アンチセンスcDNA鎖であって、及び第一の二本鎖ポリヌクレオチドが第一の二本鎖cDNA分子である請求項49の方法。The polynucleotide sample is an mRNA sample, the first antisense polynucleotide strand is a first antisense cDNA strand, and the first double-stranded polynucleotide is a first double-stranded cDNA molecule. 49 methods. 第一アンチセンスcDNA鎖の合成がランダムプライマー又はオリゴヌクレオチドdT−プライマーを使用してプライムされる請求項50の方法。51. The method of claim 50, wherein the synthesis of the first antisense cDNA strand is primed using a random primer or an oligonucleotide dT-primer. ユニバーサルプライマーサイトが第一アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端へ、鋳型交換、オリゴヌクレオチド配列化又はライゲーションにより加えられる請求項50の方法。51. The method of claim 50, wherein a universal primer site is added to the 3 'end of the first antisense cDNA strand by template exchange, oligonucleotide sequencing or ligation. RNAプロモーターシーケンスが、T7、T3及びSP6からなる群より選択されるバクテリオファージRNAポリメラーゼにより認識されるRNAプロモーターシーケンスである請求項49の方法。50. The method of claim 49, wherein the RNA promoter sequence is an RNA promoter sequence recognized by a bacteriophage RNA polymerase selected from the group consisting of T7, T3, and SP6. 第一の二本鎖ポリヌクレオチドが、残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を増幅することにより生成され、そして該増幅が5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトに対しハイブリダイズするユニバーサルプライマー及び3’ プライマーとしてのアンチセンスプライマー複合物を使用して行われる、請求項49の方法。A first double-stranded polynucleotide is generated by amplifying the remaining first antisense polynucleotide strand, and the amplification hybridizes to the universal primer site as a 5 'primer and as a 3' primer. 50. The method of claim 49, wherein the method is performed using an antisense primer complex of 該増幅が、促進されたポリメラーゼ鎖反応により行われる請求項54の方法。55. The method of claim 54, wherein said amplification is performed by an enhanced polymerase chain reaction. 第一の二本鎖ポリヌクレオチドがDNAポリメラーゼ、DNAリガーゼ及びRNaseを含む酵素混合物を使用して生成される請求項49の方法。50. The method of claim 49, wherein the first double-stranded polynucleotide is produced using an enzyme mixture comprising DNA polymerase, DNA ligase and RNase. 第一の二本鎖ポリヌクレオチドから第一アンチセンスRNA分子を合成することをさらに含む請求項49の方法。50. The method of claim 49, further comprising synthesizing a first antisense RNA molecule from the first double-stranded polynucleotide. a)第一アンチセンスRNA分子を、ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖と、ハイブリダイゼーション混合物を形成させるためのハイブリダイゼーション条件下で接触させ、それによりポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖を生成させ;
b)アンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用してハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から第二アンチセンスポリヌクレオチドを合成する、ここで前記アンチセンスプライマー複合物はRNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含み、RNAプロモーターシーケンスはアンチセンスプライマーの5’ である;
c)ユニバーサルプライマーサイトを第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端へ加え;及び
d)第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖から第二の二本鎖ポリヌクレオチドを生成させる、
ことをさらに含む請求項57の方法。
a) contacting a first antisense RNA molecule with a polynucleotide sample or a sense polynucleotide strand produced therefrom under hybridization conditions to form a hybridization mixture, thereby comparing the polynucleotide sample to Generating an unhybridized sense polynucleotide strand enriched in the low abundance polynucleotide sequence;
b) synthesizing a second antisense polynucleotide from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer or an antisense primer complex, wherein the antisense primer complex is operable with an RNA promoter sequence The RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer;
c) adding a universal primer site to the 3 'end of the second antisense polynucleotide strand; and d) generating a second double-stranded polynucleotide from the second antisense polynucleotide strand;
58. The method of claim 57, further comprising:
ハイブリダイゼーション混合物中において第一アンチセンスRNA分子の他のポリヌクレオチドに対するモル比が約1〜約100:1である請求項58の方法。59. The method of claim 58, wherein the molar ratio of the first antisense RNA molecule to the other polynucleotide in the hybridization mixture is from about 1 to about 100: 1. ポリヌクレオチド試料がmRNA試料であって、センスポリヌクレオチド鎖がmRNA試料中のmRNA分子であって、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖が第二アンチセンスcDNA鎖であって、及び第二の二本鎖ポリヌクレオチドが第二の二本鎖cDNA分子である請求項58の方法。The polynucleotide sample is an mRNA sample, the sense polynucleotide strand is an mRNA molecule in the mRNA sample, the second antisense polynucleotide strand is a second antisense cDNA strand, and the second duplex 59. The method of claim 58, wherein said polynucleotide is a second double-stranded cDNA molecule. 第二アンチセンスcDNA鎖の合成がオリゴヌクレオチドdT−プライミングを使用してプライムされる請求項60の方法。61. The method of claim 60, wherein the synthesis of the second antisense cDNA strand is primed using oligonucleotide dT-priming. ユニバーサルプライマーサイトが第二アンチセンスcDNA鎖の3’ 末端へ、鋳型交換、オリゴヌクレオチド配列化又はライゲーションにより加えられる請求項60の方法。61. The method of claim 60, wherein a universal primer site is added to the 3 'end of the second antisense cDNA strand by template exchange, oligonucleotide sequencing or ligation. 第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖が、ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖からアンチセンスプライマー複合物を使用して合成され、(b)のRNAプロモーターシーケンスがT7、T3及びSP6からなる群より選択されるRNAポリメラーゼについてのRNAプロモーターシーケンスを含む請求項58の方法。A second antisense polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer complex, and the RNA promoter sequence of (b) is selected from the group consisting of T7, T3 and SP6. 59. The method of claim 58, comprising an RNA promoter sequence for the RNA polymerase. 第二の二本鎖ポリヌクレオチドが、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を増幅することにより生成され、そして該増幅が5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトに対しハイブリダイズするユニバーサルプライマー及び3’ プライマーとしてのアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して行われる、請求項58の方法。A second double stranded polynucleotide is generated by amplifying the second antisense polynucleotide strand, and the amplification hybridizes to the universal primer site as a 5 'primer and an antihybrid as a 3' primer. 59. The method of claim 58, wherein said method is performed using a sense primer or antisense primer complex. 該増幅が、促進されたポリメラーゼ鎖反応により行われる請求項64の方法。65. The method of claim 64, wherein said amplification is performed by an enhanced polymerase chain reaction. 第二の二本鎖ポリヌクレオチドがDNAポリメラーゼ、DNAリガーゼ及びRNaseを含む酵素混合物を使用して生成される請求項58の方法。59. The method of claim 58, wherein the second double-stranded polynucleotide is produced using an enzyme mixture comprising DNA polymerase, DNA ligase and RNase. ユニバーサルプライマー及び/又はアンチセンスプライマー若しくはアンチセンスプライマー複合物の各々が制限サイトを含む請求項58の方法。59. The method of claim 58, wherein each of the universal primer and / or the antisense primer or antisense primer complex comprises a restriction site. 第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖がアンチセンスプライマー複合物を使用してハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から合成される請求項58の方法であって、さらに第二の二本鎖ポリヌクレオチドからアンチセンスRNA分子を合成することを含む該方法。59. The method of claim 58, wherein the second antisense polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer complex, and further comprising the antisense from the second double stranded polynucleotide. The method comprising synthesizing a sense RNA molecule. 第二の二本鎖ポリヌクレオチド、又はハイブリダイゼーション反応において、それらから直接的に又は間接的に生成されるポリヌクレオチドを使用することを含む請求項58の方法。59. The method of claim 58, comprising using a second double-stranded polynucleotide, or a polynucleotide produced directly or indirectly therefrom, in a hybridization reaction. ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法であって、
a)第一ポリヌクレオチド試料から製造される第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を第二ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖に対してハイブリダイズし、ここで第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖は第一ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富み、それにより第二ポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖を生成させる;
b)ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から、アンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を合成する、ここで、該アンチセンスプライマー複合物はRNAプロモーターシーケンスと操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含み、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である;
c)ユニバーサルプライマーサイトを第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖の3’ 末端へ加える;
d)第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖から二本鎖ポリヌクレオチドを生成させる、
ことを含む該方法。
A method of producing a polynucleotide pool selected from a polynucleotide sample,
a) hybridizing a first antisense polynucleotide strand produced from the first polynucleotide sample to a second polynucleotide sample or to a sense polynucleotide strand produced therefrom, wherein the first antisense polynucleotide strand Produces an unhybridized sense polynucleotide strand that is rich in high abundance polynucleotide sequences as compared to the first polynucleotide sample, thereby rich in low abundance polynucleotide sequences compared to the second polynucleotide sample ;
b) synthesizing a second antisense polynucleotide strand from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer or an antisense primer complex, wherein the antisense primer complex is an RNA promoter Including an antisense primer operably linked to the sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 'of the antisense primer;
c) adding a universal primer site to the 3 'end of the second antisense polynucleotide strand;
d) generating a double-stranded polynucleotide from the second antisense polynucleotide chain;
The method comprising:
ハイブリダイゼーション混合物中の他のポリヌクレオチドに対する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖のモル比が約1〜約100:1である請求項70の方法。71. The method of claim 70, wherein the molar ratio of the first antisense polynucleotide strand to other polynucleotides in the hybridization mixture is from about 1 to about 100: 1. 第一及び第二ポリヌクレオチド鎖がmRNA試料であり、センスポリヌクレオチド鎖がmRNA分子であり、第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖がアンチセンスRNAであり、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖がアンチセンスcDNA鎖であり、そして二本鎖ポリヌクレオチドが二本鎖cDNA分子である請求項70の方法。The first and second polynucleotide strands are mRNA samples, the sense polynucleotide strand is an mRNA molecule, the first antisense polynucleotide strand is an antisense RNA, and the second antisense polynucleotide strand is an antisense cDNA strand. 70. The method of claim 70, wherein the double-stranded polynucleotide is a double-stranded cDNA molecule. 二本鎖ポリヌクレオチドが、第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を増幅することにより生成され、そして該増幅が5’ プライマーとしてユニバーサルプライマーサイトに対しハイブリダイズするユニバーサルプライマー及び3’ プライマーとしてのアンチセンスプライマー又はアンチセンスプライマー複合物を使用して行われる、請求項70の方法。A double-stranded polynucleotide is generated by amplifying a second antisense polynucleotide strand, and the amplification hybridizes to a universal primer site as a 5 'primer and an antisense primer as a 3' primer or 71. The method of claim 70, which is performed using an antisense primer conjugate. ユニバーサルプライマー及び/又はアンチセンスプライマー若しくはアンチセンスプライマー複合物が、各々制限サイトを含む請求項70の方法。71. The method of claim 70, wherein the universal primer and / or the antisense primer or antisense primer complex each comprise a restriction site. さらに少なくとも1種の二本鎖ポリヌクレオチドをベクター内へクローニングすることを含む請求項70の方法。71. The method of claim 70, further comprising cloning at least one double stranded polynucleotide into a vector. クローン化されたポリヌクレオチドがポリペプチドを符号化し、そしてベクターが発現ベクターである請求項75の方法。76. The method of claim 75, wherein the cloned polynucleotide encodes a polypeptide and the vector is an expression vector. さらに発現ベクターをホスト細胞内に誘導し、そしてクローン化された二本鎖ポリヌクレオチドにより符号化されるタンパク質を発現することを含む請求項76の方法。77. The method of claim 76, further comprising directing the expression vector into a host cell and expressing the protein encoded by the cloned double-stranded polynucleotide. 第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖がアンチセンスプライマー複合物を使用してハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から合成され、さらに二本鎖ポリヌクレオチドからアンチセンスRNA分子を合成することを含む請求項70の方法。71. The second antisense polynucleotide strand is synthesized from the unhybridized sense polynucleotide strand using an antisense primer complex, further comprising synthesizing the antisense RNA molecule from the double-stranded polynucleotide. the method of. 1種又はそれ以上の二本鎖ポリヌクレオチド、又はハイブリダイゼーション反応においてそれらから直接的に又は間接的に生成されるポリヌクレオチドを使用することを含む請求項79の方法。80. The method of claim 79, comprising using one or more double-stranded polynucleotides, or polynucleotides produced directly or indirectly therefrom in a hybridization reaction. 少なくとも1種の二本鎖ポリヌクレオチド又はそれらから生成されるポリヌクレオチドが検出可能なラベルを用いてラベルされる請求項79の方法。80. The method of claim 79, wherein at least one double-stranded polynucleotide or a polynucleotide produced therefrom is labeled with a detectable label. 複数の二本鎖ポリヌクレオチド又はそれらから生成されるポリヌクレオチドがサブストレートに対して付加しポリヌクレオチドアレイを生成することをさらに含む請求項70の方法。71. The method of claim 70, further comprising adding a plurality of double-stranded polynucleotides or polynucleotides generated therefrom to the substrate to generate a polynucleotide array. さらに少なくとも1種の二本鎖ポリヌクレオチドを増幅することを含む請求項70の方法。71. The method of claim 70, further comprising amplifying at least one double-stranded polynucleotide. 1種又はそれ以上の二本鎖ポリヌクレオチドが1種又はそれ以上の遺伝子特異的なプライマーを使用して増幅される請求項82の方法。83. The method of claim 82, wherein the one or more double-stranded polynucleotides are amplified using one or more gene-specific primers. 第一及び第二ポリヌクレオチド試料が異なる試料である請求項70の方法。71. The method of claim 70, wherein the first and second polynucleotide samples are different samples. ポリヌクレオチド試料から製造される複数のポリヌクレオチドであって、少なくとも10 種の異なるポリヌクレオチドを含み、そしてポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富み、ポリヌクレオチドの各々がRNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含む該複数のポリヌクレオチド。A plurality of polynucleotides produced from the polynucleotide sample, wherein at least 10 3 The plurality of polynucleotides comprising different species of polynucleotides and substantially enriched in high abundance polynucleotide sequences as compared to the polynucleotide sample, wherein each of the polynucleotides comprises an RNA promoter sequence and a universal primer site. ポリヌクレオチド試料から製造される複数のポリヌクレオチドであって、少なくとも10 種の異なるポリヌクレオチドを含み、そしてポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに実質的に富む該複数のポリヌクレオチド。A plurality of polynucleotides produced from the polynucleotide sample, wherein at least 10 3 The plurality of polynucleotides comprising different species of polynucleotides and being substantially rich in low abundance polynucleotide sequences as compared to the polynucleotide sample. ポリヌクレオチドの各々がRNAプロモーターシーケンス及びユニバーサルプライマーサイトを含む請求項86の複数のポリヌクレオチド。87. The plurality of polynucleotides of claim 86, wherein each of the polynucleotides comprises an RNA promoter sequence and a universal primer site. ポリヌクレオチドが二本鎖cDNAである請求項86の複数のポリヌクレオチド。87. The plurality of polynucleotides of claim 86, wherein the polynucleotide is a double-stranded cDNA. ポリヌクレオチドがアンチセンスRNAである請求項86の複数のポリヌクレオチド。87. The plurality of polynucleotides of claim 86, wherein the polynucleotide is an antisense RNA. a)RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該アンチセンスプライマー複合物;
b)センスプライマー;及び
c)請求項49の方法を行うための指示、
を含むキット。
a) an antisense primer complex comprising an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 ′ of the antisense primer;
b) a sense primer; and c) instructions for performing the method of claim 49;
Kit containing.
a)RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該アンチセンスプライマー複合物;
b)センスプライマー;及び
c)請求項70の方法を行うための指示、
を含むキット。
a) an antisense primer complex comprising an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 ′ of the antisense primer;
b) a sense primer; and c) instructions for performing the method of claim 70;
Kit containing.
a)請求項86の複数のポリヌクレオチド;
b)RNAプロモーターシーケンスに操作可能にリンクするアンチセンスプライマーを含むアンチセンスプライマー複合物であって、RNAプロモーターシーケンスがアンチセンスプライマーの5’ である該アンチセンスプライマー複合物;及び
c)センスプライマー、
を含むキット。
a) the plurality of polynucleotides of claim 86;
b) an antisense primer complex comprising an antisense primer operably linked to an RNA promoter sequence, wherein the RNA promoter sequence is 5 ′ of the antisense primer; and c) a sense primer;
Kit containing.
a)請求項86の複数のポリヌクレオチド;及び
b)複数のポリヌクレオチドからアンチセンスRNAを転写することができるRNAポリメラーゼ、
を含むキット。
a) a plurality of polynucleotides of claim 86; and b) an RNA polymerase capable of transcribing antisense RNA from the plurality of polynucleotides;
Kit containing.
ポリヌクレオチド試料から選択されたポリヌクレオチドプールを製造する方法であって、
a)ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチドから第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を合成し;
b)第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を希釈し、少なくとも数種の低存在量第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖を実質的に除去し;及び
c)ポリヌクレオチド試料と比較して高存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富む第一の二本鎖ポリヌクレオチドを、残留する第一アンチセンスポリヌクレオチド鎖から合成し;
d)第一の二本鎖ポリヌクレオチドから第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を生成させ;
e)第二アンチセンスポリヌクレオチド鎖を、ポリヌクレオチド試料の又はそれから製造されるセンスポリヌクレオチド鎖と、ハイブリダイゼーション混合物を形成させるためのハイブリダイゼーション条件下にて接触させ、それによりポリヌクレオチド試料と比較して低存在量ポリヌクレオチドシーケンスに富むハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖を生成させ;
f)ハイブリダイズしていないセンスポリヌクレオチド鎖から第三アンチセンスポリヌクレオチド鎖を合成し;
g)第三アンチセンスポリヌクレオチド鎖から第二の二本鎖ポリヌクレオチドを生成させる、
ことを含む該方法。
A method of producing a polynucleotide pool selected from a polynucleotide sample,
a) synthesizing a first antisense polynucleotide strand from a polynucleotide sample or from a sense polynucleotide produced therefrom;
b) diluting the first antisense polynucleotide strand to substantially remove at least some low abundance first antisense polynucleotide strand; and c) high abundance polynucleotide sequence as compared to the polynucleotide sample. Synthesizing a first double-stranded polynucleotide enriched from the remaining first antisense polynucleotide strand;
d) generating a second antisense polynucleotide chain from the first double-stranded polynucleotide;
e) contacting the second antisense polynucleotide strand with a polynucleotide sample or a sense polynucleotide strand produced therefrom under hybridization conditions to form a hybridization mixture, thereby comparing the polynucleotide sample to the polynucleotide sample. Producing an unhybridized sense polynucleotide strand enriched in the low abundance polynucleotide sequence;
f) synthesizing a third antisense polynucleotide strand from the unhybridized sense polynucleotide strand;
g) generating a second double-stranded polynucleotide from the third antisense polynucleotide strand;
The method comprising:
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