JP2004523221A - Genotyping using partially complementary probes - Google Patents

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Abstract

被験試料において少なくとも2つの異なる標的配列を検出するための方法を提供する。かかる方法は、異なる標的配列を検出するために、互いに完全に相補的ではない(例えばSNP)が、それにもかかわらず互いにハイブリダイズするプローブを用いる。プローブによる検出の前に標的配列を増幅することができる。単一配列の変異形態が、ここで提供するこの方法による検出に特に適する。Methods are provided for detecting at least two different target sequences in a test sample. Such methods use probes that are not perfectly complementary to each other (eg, SNPs), but nevertheless hybridize to each other, to detect different target sequences. The target sequence can be amplified before detection by the probe. Single sequence variant forms are particularly suitable for detection by the methods provided herein.

Description

【0001】
(技術分野)
本発明は核酸配列を検出することに関し、特に、異なる核酸配列を、そのような異なる核酸配列に相補的であり、同時に互いに相補的であるプローブで検出することに関する。
【0002】
(発明の背景)
様々な生物のゲノム配列を決定するために設計された試験、ならびにゲノム配列を比較するために設計された試験により、ヒトゲノムからHIVゲノムまでにわたる様々なゲノムにおける多型についての情報が得られた。そのような生物のゲノムにおける極めて多様な多型がこれまで報告されてきた。遺伝的多型の様々な種類には、一塩基置換、挿入又は欠失、様々な数のタンデムリピート、遺伝子の全部又は大部分の欠失、及び染色体再構成が含まれる。一般に、単一ヌクレオチドに関わる多型は一ヌクレオチド多型又は「SNPs(スニップス)」と呼ばれる。ゲノムが特定のSNPを含む場合、SNPを含む領域からの配列は2又はそれ以上の形態の1つとして存在しうる。形態の1つが個体群の大半に生じると同定できる場合、又は完全な機能を保持するタンパク質生成物と協同しうる場合、それは「野生型」配列と称される。SNPの他の形態は「突然変異体」と称される。
【0003】
ある遺伝子におけるいくつかの変異は様々な疾患様相の原因となる。例えば、静脈血栓症は年間およそ1000人に1人が罹患するかなり一般的な疾患である。ある場合、血栓症は、血液凝固の原因となる事象のカスケードに関与するタンパク質をコードする遺伝子内のSNPsであったことが判明した。例えば、第V因子をコードする遺伝子内の突然変異、いわゆる「第V因子ライデン(Leiden)」突然変異が血栓症の原因となる因子であると報告された。さらに、プロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域の変異も血栓症の原因であることが報告されている。上記の遺伝子変異のいずれか又は両方を有する個人は、例えば手術を受ける、妊娠する、又は経口避妊薬を服用する場合、血栓症の危険度がさらに一層高いと報告されている。
【0004】
一部の場合、突然変異体配列と野生型配列が1個のゲノム内に含まれることがある。例えば、配列が1組より多い染色体を含む(場合によって「倍数性」と称される)生物に由来する場合にそのような事態が起こりうる。さらに、1本の染色体を含む生物が、その染色体が遺伝子増幅を含む場合、同時に2個以上の遺伝子の変異形態を含むことがある。ゲノムは問題となる配列の野生型又は突然変異体バージョンのいずれかの複製コピーを含みうるが(場合によって特定配列についての「ホモ接合性」と称される)、ゲノムが野生型と突然変異体配列の各々の1コピーを含む(場合によって特定配列についての「ヘテロ接合性」と称される)さらなる可能性が存在する。被験試料においてこれらの配列を検出しようとするとき、密接に関連する配列が存在することでいくつかの課題が提示される。
【0005】
これまで、被験試料における関連配列の検出はRFLPとゲル電気泳動を用いて実施された。また試料中の突然変異体及び野生型配列の存在を調べるための二元的な別の増幅反応も、被験試料中の複数の関連配列の存在を検出するために実施されてきた。例えば、第V因子ライデン及びプロトロンビン突然変異についての遺伝的試験が文献において報告されている。これまでに報告された遺伝子ベースのアッセイの多くは、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)又はリガーゼ連鎖反応(LCR)のような増幅反応を利用して実施されている。特定突然変異を含むと思われる領域を増幅した後、しばしばゲル電気泳動を用いて増幅産物を検出する。上記の突然変異に関する増幅ベースのアッセイは、野生型配列を検出するために設計された1つの反応と突然変異体配列を検出するために設計されたもう1つの反応を個々に別々に実施する。従って、これらのアッセイは実施が煩雑で費用がかかる。それ故、関連する2つの配列についてのアッセイを1つの反応容器中で実施することができるアッセイ及びアッセイ試薬を提供することは有用であろう。そのような試薬と方法は、それ故、被験試料において関連配列を検出するための二元的な別々の反応の使用及びゲル電気泳動の使用を回避するであろう。
【0006】
(発明の簡単な説明)
本発明は、被験試料において2個の関連する標的核酸配列の少なくとも1個を検出するための方法を提供する。該方法は、1つの反応容器中で好都合に実施することができる核酸増幅手法と共に用いることができる。一般に、該方法は被験試料を第一及び第二プローブと接触させる段階を含む。プローブは、(i)それらが少なくとも1個のミスマッチを除いて互いに完全に相補的であり、(ii)第一プローブは、第二プローブに対してよりも標的配列のセンス鎖により相補的であり、(iii)第二プローブは、第一プローブに対してよりも第二標的配列のアンチセンス鎖により相補的であり、および(iv)プローブが外界温度で互いにハイブリダイズするように設計される。少なくとも第一又は第二プローブを第一又は第二標的配列にハイブリダイズさせることによって標的配列/プローブハイブリッドを形成する。そのようにして形成されたハイブリッドを、被験試料中に関連標的配列の1個が存在することの指標として検出する。上記の方法を実施するための試薬も提供する。
【0007】
(発明の詳細な説明)
本発明は、互いにハイブリダイズするが、互いに完全に相補的ではない一対のプローブを使用して、被験試料中の2個の異なる標的配列を検出するための方法を提供する。一般に、該方法は、必要に応じて周知の増幅手法のいずれかを使用して標的配列を増幅し、増幅した標的配列を、もし存在する場合には、プローブで検出することを含む。好都合にも、異なる標的配列はしばしば共通の増幅試薬を用いて増幅することができる。標的配列が十分な濃度で存在するときのように、ある種の状況下では、標的配列はプローブで検出する前の増幅を必要としないことがある。プローブは一般に、それらのそれぞれの標的配列に完全に相補的ではなく、互いにハイブリダイズするのには十分相補的であるように設計される。典型的には、プローブは、好ましくはそれぞれのプローブの5’と3’末端ヌクレオチドの間に位置する、少なくとも1個の不適正塩基対を有する。相互に対してよりもそれぞれの標的配列により相補的であるプローブの使用は、別々の増幅反応の産物に別々のプローブを導入する必要なしに、1つの被験試料中の異なるが関連する標的配列の検出を可能にすることが認められた。本発明は、被験試料中の変異形態の核酸配列の存在を検出するのに特に適する。
【0008】
ここで使用するとき「標的配列」は、検出される、増幅される、増幅され且つ検出される、若しくは増幅プライマー又はプローブの1つに相補的である核酸配列を意味する。それに加えて、標的配列の語はここではしばしば一本鎖の核酸を指すために使用されるが、当業者は標的配列が二本鎖でもよいことを認識するであろう。先に述べたように、ここで提供する方法を用いて検出できる標的配列は関連する。そのような標的配列は、1個の標的配列が通常他方の標的配列の変異である限り関連する。特に、検出できる標的配列は、典型的には、標的配列の1個が、例えばその配列組成物を他方の標的配列と異なるものにする多型を含むことを除いて同じ配列を有する。それ故、例えば、第一標的配列と第二標的配列は、第二標的配列が1又はそれ以上のヌクレオチド置換、欠失、及び/又は挿入を含むことを除いて同じでありうる。標的配列は核酸ゲノムを含むいかなる生物からも誘導しうる。
【0009】
ここで使用するとき「被験試料」の語は、標的配列を含むことが疑われる何らかのものを意味する。被験試料は、例えば血液、気管支肺胞洗浄、唾液、咽喉スワブ、眼房水、脳脊髄液、汗、痰、尿、乳、腹水、粘液、滑液、腹腔内液、羊水、心組織のような組織等、又は発酵肉汁、細胞培養、化学反応混合物等のような何らかの生物学的ソースから誘導することができる。被験試料は、(i)ソースから得られたものを直接に、又は(ii)試料の特性を改変するための前処理後に、使用することができる。すなわち、被験試料は、例えば血液から血漿を調製する、細胞を破壊する、固体材料から液体を調製する、粘性液体を希釈する、液体をろ過する、液体を蒸留する、液体を濃縮する、干渉する成分を不活性化する、試薬を加える、核酸を精製する、等により、使用に先立って前処理することができる。
【0010】
「プライマー配列(単数)」、「プライマー配列(複数)」又は「プライマー(単数又は複数)」は、標的配列の多数のコピーの合成を開始する試薬、最も典型的には短鎖核酸又は「オリゴヌクレオチド」を指す。オリゴヌクレオチドの大きさは極めて多様であるが、典型的には10から1000ヌクレオチドの範囲の長さ、より典型的には15から100ヌクレオチドの範囲の長さである。標的配列の多数のコピーを合成する(又は標的配列を増幅する)ためにプライマー配列を用いる増幅反応は、現在では当該技術において周知である。欧州特許第320 308号に述べられているLCR及び米国特許第5,792,607号(参照してここに組み込まれる)に述べられているギャップLCRのようなその変法、NASBA又は米国特許第5,399,491号(参照してここに組み込まれる)に述べられているTMAのような同様の反応、好ましくはPCR、及び米国特許第4,683,195号、同第4,683,202号及び同第5,310,652号(すべて参照してここに組み込まれる)に述べられているPCRの変法は、本発明により使用することができる増幅反応の例である。
【0011】
ここで使用するとき「増幅反応試薬」の語句は、核酸増幅反応における使用が周知である試薬を意味し、単一又は多重試薬(単数)、試薬(複数)、酵素(単数)あるいは別々に又は個々に逆転写酵素、ポリメラーゼ、及び/又はリガーゼ活性を持つ酵素(複数);マグネシウム又はマンガンのような酵素補因子;塩;ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD);及び、例えばデオキシアデノシン三リン酸、デオキシグアノシン三リン酸、デオキシシチジン三リン酸及びチミジン三リン酸のようなデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTPs)を含むが、これらに限定されない。使用する正確な増幅試薬は、用いる個々の増幅反応に基づいて、主として当業者の選択の問題である。
【0012】
プローブ配列は、それらが標的配列にハイブリダイズし、標的配列の検出を容易にし、典型的にはオリゴヌクレオチドである限り、プライマー配列と同様である。プローブは一般に核酸であるか、又は、例えばメチルホスホネート及びホスホトリエステルのような非荷電アルキル類似体、ペプチド核酸(WO93/25706号に開示されているような)、及びモルホリン類似体(米国特許第5,142,047号、同第5,235,033号、同第5,166,315号、同第5,217,866号及び同第5,185,444号に開示されているような)のような核酸類似体で構成されうる。さらに、当業者であれば他の目的のために他のヌクレオチドをプローブに付加できるので、プローブという語は、あらかじめ定められた又はその標的配列にハイブリダイズするように設計された核酸配列の部分又は連続するヌクレオチド群を意味することが意図されている。例えば、そのようなプローブの伸長又は尾部は一般にプローブの検出又は精製のために付加される。
【0013】
プローブは対で提供され、特定対の各々のプローブはその対の他の成員にハイブリダイズする。プローブは、しかし、互いに完全に相補的ではない、すなわちそれは、各プローブ上に少なくとも1個の不適正塩基対が存在することを意味する。「不適正塩基対」(場合によって簡単に「ミスマッチ」と称される)は、1つのプローブ上の1個又はそれ以上ヌクレオチドが、他方のプローブ上の1個又はそれ以上の対応するヌクレオチドと典型的なワトソン−クリック式に水素結合していないことを意味する。一般に、プローブは、それらが互いに対して相補的であるよりも、それらのそれぞれの標的配列に対してより相補的である。好ましくは、しかしながら、プローブは、異なる標的配列に対して完全に相補的であるように設計され、それ故個々のプローブ上の各々のヌクレオチドは、その標的配列上に、プローブをその標的と完全に相補的にする、対応する相補的ヌクレオチドを見出す。
【0014】
プローブがとりうる立体配置は数多く存在し、正確なプローブの立体配置は主として選択する個々の標的配列に依存する。特に、プローブを部分的に非相補的にするプローブ間のミスマッチは、いかなる部位でも起こることがあり、プローブの長さに依存していかなる範囲もとりうる。しかしながら、プローブは、それらのそれぞれの標的配列がなければ外界温度(例えば15℃から30℃)で互いにハイブリダイズするが、標的配列があればそれぞれの標的配列に優先的に結合するように立体配置されているべきである。プローブは、周知のハイブリダイゼーション原理又はアニーリング反応速度論を用いて、外界温度で互いにハイブリダイズするが、標的配列が存在するときには標的配列に優先的に結合するように設計することができる。ハイブリダイゼーションは、温度、イオン強度、配列長、相補性、及び配列のG:C含量を含めたいくつかのパラメータにかなり予測可能に依存する。例えば、相補的核酸配列の環境温度を低下させればアニーリングが促進される。所与のセットの配列について、融点又は「Tm」はいくつかの既知の方法によって評価することができる。小さなカチオンがホスホジエステル骨格上の負電荷を無効にすることによって複製の形成を安定化する傾向があるので、イオン強度又は「塩」濃度も融点に影響を及ぼす。典型的な塩濃度はカチオンの性質と原子価に依存することは、当業者には容易に理解される。同様に、G:C含量が高く及び配列が長い場合、A:T対が二個の水素結合だけであるとG:C対は3個の水素結合を含み、またより長い配列は配列を保持しうるより多くの水素結合を持つので、複製の形成を安定化させることが知られている。それ故、G:C含量が高く、長い配列が長ければ、Tmが上昇し、ハイブリダイゼーション条件に影響を及ぼす。
【0015】
所与のセットの標的配列についてプローブが選択されれば、G:C含量と長さが既知となり、どのようなハイブリダイゼーション条件を含むかを正確に決定する際の根拠となりうる。イオン強度は典型的には酵素活性に合わせて至適化されるので、その次に最も明らかな多様なパラメータは温度である。一般に、ハイブリダイズするプローブのTmは、プローブとそれぞれの標的配列間で形成されるハイブリッド産物のTmよりも低い。それ故、当業者にとって適当なプローブ立体配置を得ることは明らかに技術水準の範囲内である。さらに、所与のプローブの立体配置が上記の判定基準に合致するかどうかを判定することは経験的に実施できる。例えば、特定のセットのプローブ及びそれらのそれぞれの標的配列についてのハイブリダイゼーション特性は、プローブの環境温度及びプローブと標的の環境温度を変化させることによって決定できる。一般的に言えば、プローブはそれぞれの標的により相補的であるように選択されるので、相補的プローブは本質的にプローブとそれぞれの標的配列間のTmよりも低いTmを持つことになる。
【0016】
プローブの正確な大きさは、主として標的配列及び2個の配列間の変異に関わるヌクレオチドの数に依存する。好ましくは、しかしながら、プローブは10から1000ヌクレオチドの長さ、より好ましくは10から100ヌクレオチドの長さ、最も好ましくは10から50ヌクレオチドの長さである。プローブは、プローブがそれぞれに特異的である2個の標的配列間の変異を含む領域を除いて互いにハイブリダイズする。相補的でないプローブの領域(単数又は複数)も、プローブが外界温度でハイブリダイズしうるために十分に相補的である領域を同時に持つ限り、いかなる長さでもよい。相補的でないプローブの領域はまた、プローブが外界温度で互いにハイブリダイズする限り、プローブ内のいかなる部位にも位置しうる。典型的には、プローブは、例えば10又はそれ未満のヌクレオチド、より典型的には5未満のヌクレオチド、好ましくは3未満のヌクレオチド、最も好ましくは1ヌクレオチド多型に関わる塩基置換、欠失、又は挿入のような「小さな変異」又は「小さな多型」を含む標的配列にハイブリダイズするために使用される。
【0017】
また、相補的でないプローブの領域(単数又は複数)はプローブのいかなる領域にも位置しうるが、一方又は両方のプローブが下記で詳述する突出を含む場合を除いて、プローブの5’と3’末端ヌクレオチドの内側にこれらの領域を持つことが好ましい。末端ヌクレオチドは、標的配列にハイブリダイズするように設計されたプローブの各々の末端の最後のヌクレオチドである。より好ましくは、相補的でないプローブの領域(単数又は複数)は、プローブの末端ヌクレオチドと中央ヌクレオチド(単数又は複数)の間に位置する。ここで使用するとき、「中央ヌクレオチド」の語は、個々のプローブの中央に位置するヌクレオチド(単数又は複数)を意味することが意図されている。例えば、5個のヌクレオチドのプローブの場合には、中央ヌクレオチドは5’末端ヌクレオチドから内側に3番目のヌクレオチドになる。6個のヌクレオチドのプローブの場合には、中央ヌクレオチドは5’末端ヌクレオチドから内側に3番目と4番目のヌクレオチドになる。それ故、相補的でないプローブの領域(単数又は複数)は、中央から離れて(例えば1つのプローブの5’末端の近くに)位置することが好ましい。ミスマッチが中央から離れて位置することは、ミスマッチが標的配列間の変異の結果であり、プローブ間の唯一のミスマッチである場合に特に好ましい。
【0018】
上記を考慮すると、プローブが互いにハイブリダイズするとき、いくつかのプローブ対の立体配置が可能である。好ましくは、プローブは、プローブが互いにハイブリダイズするときプローブの3’末端が相補的プローブの5’末端と完全には整列しない限り、共伸長性(co−extensive)ではない。言い換えると、一方のプローブが1つの末端で他方よりも長く、これは一般に当該技術において「突出」と称される。それ故、1つのプローブの3’末端の突出は、該プローブが1個又はそれ以上のヌクレオチド分だけその相補的プローブの5’末端を越えて伸長していることを意味する。好ましくは、プローブの一方が3’末端に突出を含む。代替的には、両方のプローブ上に3’突出を持つことが好ましい。
【0019】
プローブは一般にそれぞれの標的配列に完全に相補的であるように設計されるが、プローブは、プローブ間のミスマッチの数が上記の判定基準に合致するのに十分である(すなわちプローブ外界温度で互いにハイブリダイズするが、それぞれの標的に優先的に結合する)限り、それぞれの標的配列とミスマッチを有しうる。プローブはまた、それらが、例えば標的配列に相補的でない核酸尾部で官能基化されるとき、それぞれの標的配列とミスマッチを有していてもよい。先に述べたように、尾部は典型的には、例えばプローブとそれぞれの標的配列間で形成されるハイブリッドを検出するために使用される。
【0020】
先に述べたように、プローブは、異なるが関連する標的配列にハイブリダイズする。特に、第一プローブは第一標的配列にハイブリダイズし、第二プローブは、第一標的配列と第二標的配列間の変異の存在を除いて第一標的に相補的である、第一標的配列の変異形態にハイブリダイズする。従って、プローブは、関連標的配列の反対の鎖にハイブリダイズするように設計される。それ故、例えば標的配列が二本鎖である場合には、第一プローブは第一標的配列のセンス鎖に相補的となり、第二プローブは第二標的配列のアンチセンス鎖に相補的となる。さらに、標的配列又はその変異形態が被験試料中に存在しない可能性があるという事実にもかかわらず、プローブは両方の形態の標的配列にハイブリダイズするようにあらかじめ設計される。標的配列の変異形態は、例えば、第一標的配列と、1個又はそれ以上のヌクレオチド置換、欠失、及び/又は挿入を含む同じ配列を含みうる。それ故、例えば、標的配列が一塩基対置換のような一ヌクレオチド多型を除いて同じであるとき互いにハイブリダイズする場合、一対のプローブは一ヌクレオチドミスマッチを含みうる。
【0021】
ここで提供するプローブを用いて様々な標的配列及びそのような標的配列の変異を検出することができる。例えば、プローブが相補的であるそれぞれの標的配列は、一本鎖RNAウイルスゲノム及びその特定ウイルスゲノムの変異体又は突然変異株からのものでありうる。特に、第一プローブは、通常生じるような一本鎖ゲノムの領域に相補的であり、第二プローブは、一塩基対置換のような突然変異を含む同じゲノムの反対の鎖に相補的でありうる。この特定の場合、RNAが最初にDNAに逆転写され、第二プローブがハイブリダイズする鎖は、RNAゲノムから逆転写されたcDNA鎖の増幅の結果として存在することは明白であろう。さらに、この実施形態によると、ウイルスの1つのバージョンだけが被験試料中に存在する可能性がある。従って、1個のプローブだけがその標的にハイブリダイズするであろう。
【0022】
代替的に、原標的配列をヒトゲノムから誘導することができる。この場合、第一プローブは遺伝子(「野生型配列」)のセンス鎖に相補的であり、第二プローブは2つの一塩基置換を含む同じ遺伝子(「突然変異体配列」)のアンチセンス鎖に相補的でありうる。個々の試料の遺伝子型に依存して、遺伝子型が野生型配列についてホモ接合であれば第一プローブだけがその標的にハイブリダイズし、ゲノムがヘテロ接合であれば第一と第二プローブの両方がそれらの標的にハイブリダイズし、ゲノムがホモ接合突然変異体であれば第二プローブだけがハイブリダイズすることになる。
【0023】
プライマー及び/又はプローブ配列は、標的配列とプローブ間で形成されるハイブリッドを検出するために周知の標識又は標識化学のいずれかを用いて標識することができ、主として当業者が選択しうる。配列を標識するための手法は周知であり、例えば、いずれも参照してここに組み込まれる、米国特許第4,762,779号及び同第4,989,882号に述べられている手法を含む。典型的には、プライマー及びプローブ配列は、標的配列と相補的プローブ間で形成されるハイブリッド(単数又は複数)が識別できるように標識される。言い換えると、相補的プローブは、第一プローブ/標的配列ハイブリッドが第二プローブ/標的配列ハイブリッドから識別できるように標識される。上記の識別を行うための様々な立体配置が周知であり、検出装置の選択に基づいてやはり当業者が選択しうる。
【0024】
ここで使用する「標識」の語は、検出可能な特性又は特徴を有する分子又は部分を意味する。標識は、例えば放射性同位元素、発蛍光団、化学発光団、酵素、コロイド粒子、蛍光微粒子等の場合のように直接検出可能であるか、又は例えば特異的結合成員の場合のように間接的に検出することができる。直接検出可能な標識は、標識の検出を可能にするための、例えば基質、誘因となる試薬、光等のような付加成分を必要とする場合があることは明白であろう。間接的に検出可能な標識を使用するときには、典型的には「コンジュゲート」との組合せで使用する。コンジュゲートは、典型的には直接検出可能標識に付着した又は結合した特異的結合成員である。コンジュゲートを合成するためのカップリング化学は当該技術において周知であり、例えば特異的結合成員の特異的結合特性又は標識の検出可能な特性を失わず、何らかの化学的手段及び/又は物理的手段を含みうる。ここで使用するとき、「特異的結合成員」は、結合対の成員、すなわち一方の分子が、例えば化学的又は物理的手段を通して他方の分子に特異的に結合している2個の異なる分子の成員を意味する。抗原と抗体の特異的結合対に加えて、他の特異的結合対には、アビジンとビオチン、ハプテンとハプテンに特異的な抗体、相補的核酸又は核酸類似体配列、等が含まれる、これらに限定されることを意図しない。
【0025】
相補的プローブとそれらのそれぞれの標的配列との間で形成されるハイブリッドを検出するために使用できる検出プラットフォームは、当該技術において周知の均質又は不均質手法のいずれかを含む。均質検出プラットフォームの例は、標的配列の存在下でシグナルを発する、プローブに結合したFRET標識の使用を含む。米国特許第5,210,015号(参照してここに組み込まれる)に述べられている、いわゆるTaqManアッセイは、核酸配列を均質に検出するために使用できる手法の例である。簡単に述べると、例えばTaqMan様式により、1個のプローブを、第一波長でシグナルを発する第一発蛍光団と、第一発蛍光団からのシグナルをクエンチングすることができる適切なクエンチング単位で標識することができる。第二プローブは、第二波長でシグナルを発する第二発蛍光団と、第二発蛍光団からのシグナルをクエンチングすることができる適切なクエンチング単位で標識することができる。TaqMan型アッセイの原理によると、プローブは、5’から3’へのエキソヌクレアーゼ活性を持つ酵素を用いた増幅反応の際にそれぞれの標的の存在下で開裂する。結果として、標的の存在に依存して2つの異なるシグナルが検出できるか又は全くシグナルが検出できない。
【0026】
不均質様式は、典型的には増幅した配列を、標的配列を増幅する及び/又は検出するために用いた他の物質から分離するための捕獲試薬を用いる。捕獲試薬は典型的には、同じか又は異なる結合成員に特異的な1又はそれ以上の特異的結合成員で被覆した保持体物質である。ここで使用するとき「保持体」は、不溶性であるか又はその後の反応によって不溶性にすることができる物質を指す。保持体物質は、それ故、ラテックス、プラスチック、誘導体化プラスチック、磁性又は非磁性金属、ガラス又はシリコン表面あるいは試験管の表面、マイクロタイタープレート、シート、ビーズ、微粒子、チップ、及び当業者に既知の他の形状でありうる。例示的な捕獲試薬は、一般に空間的に規定された方法で保持体物質に固定されたオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドを含むアレイを包含する。
【0027】
例えば、それぞれの標的配列にハイブリダイズしたプローブを検出するために使用できる不均質様式は、第一及び第二結合成員で標識された第一及び第二プローブを含みうる。それぞれの標的配列を増幅するために用いるプライマーを第三の結合成員で標識することができる。標的配列が存在する場合、ひとたびプローブが標的配列にハイブリダイズして標的配列/プローブハイブリッドを形成すれば、プライマー配列に結合した第三結合成員を用いてハイブリッドを保持体に固定することができる。所望する場合には、保持体を洗って過剰の試薬を除去し、ハイブリッドが存在する場合には、異なる直接検出可能な標識を有するコンジュゲートを用いてハイブリッドを検出することができる。固相に結合したシグナルを、もし存在する場合には、検出して被験試料中の標的配列の存在を示すことができる。
【0028】
好ましい実施形態によると、参照してここに組み込まれる、1995年8月14日出願の米国特許願通し番号第08/514,704号に述べられているような「オリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションPCR」(場合によってここでは「OH PCR」と称する)を用いる。簡単に述べると、好ましい方法において使用する試薬は、プライマー、相補的プローブ、ならびに増幅反応を実施するための増幅試薬を含む。プライマーは標的配列(又はその相補物)のコピーの伸長を開始するために使用し、捕獲標識又は検出標識で標識する。プローブ配列は、プライマーによって生成された配列とハイブリダイズするため、典型的にはプライマーを含まない配列とハイブリダイズするために使用される。プライマーと同様に、プローブも捕獲標識又は検出標識のいずれかで標識するが、但しプライマーが捕獲標識で標識されるときにはプローブは検出標識で標識され、逆もまた同様である。検出標識は先に規定した「標識」と同じ定義を持ち、「捕獲標識」は典型的には伸長産物及びそのような産物に結合したプローブを他の増幅反応物から分離するために使用される。特異的結合成員(先に定義したような)はこの目的に非常に適する。また、この方法により使用されるプローブは、ハイブリダイゼーション条件下で伸長しないように、好ましくはそれらの3’末端で遮断される。プローブの伸長を防ぐための方法は周知であり、当業者の選択の問題である。典型的には、プローブの3’末端にリン酸基を加えればプローブの伸長を遮断するのに十分である。
【0029】
上記の好ましい実施形態によると、プローブは最初、反応混合物の一部である。さらに、反応混合物を増幅条件下に置いたとき標的配列又はその相補物のコピーがプローブのTmより高い温度で産生されるために、プローブ配列がプライマー配列よりも低い融点を持つようにプライマー、プローブ及び増幅条件を選択することが好ましい。そのようなコピーが合成された後、それらを変性し、混合物を冷却してプローブと標的又はその相補物間でハイブリッドを形成させる。変性温度からプローブが一本鎖コピーに結合する温度への温度低下の速度は、好ましくは極めて急速であり(例えば8から15分間)、特にポリメラーゼ活性を持つ酵素がプライマー伸長のために活性である温度範囲である。そのような急速冷却は、プライマー/コピー配列のハイブリダイゼーション及び伸長よりもコピー配列/プローブのハイブリダイゼーションを促進する。
【0030】
上記で指摘したように、様々な標的配列及び標的配列の変異形態を1つの反応容器内で検出することができる。例えば、第V因子ライデン突然変異が起こる、第V因子をコードする遺伝子の部分、及び第V因子ライデン突然変異は、それぞれ標的配列及び標的配列の変異形態として使用できるであろう。代替的に、血栓症の原因となる突然変異を含む可能性が高いプロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域及び突然変異を含む同じ領域は、標的配列及び標的配列の変異形態として使用できるであろう。これらの遺伝子の配列及び既知の突然変異に基づき、例えば野生型配列のセンス鎖及び変異体又は突然変異体配列のアンチセンス鎖に完全に相補的なプローブが、上述したような突出を伴って又は突出なしで合成できるであろう。上記の突然変異の性質(すなわち一塩基置換)を考慮すると、そのようなプローブは少なくとも突然変異が起こる1個のミスマッチを有しているが、それでもなお、それぞれの標的配列に優先的にハイブリダイズする一方で、外界温度で互いにハイブリダイズするのに十分に相補的である。第V因子及び第V因子ライデン突然変異についての上記判定基準に合致する例示的なプローブ対は、配列番号5と、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、又は配列番号11のいずれか1つを含む。プロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域及びプロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域の突然変異についての上記判定基準に合致する例示的なプローブ対は、配列番号16と、配列番号17、配列番号18、又は配列番号19のいずれかを1つを含む。
【0031】
上記に例示したもの又は上述した判定基準に合致するもののような本発明に従ったプローブ対は、標的配列及びその変異体(例えば、第V因子遺伝子、又は第V因子ライデン突然変異を含むと考えられるその部分、及び第V因子ライデン突然変異を実際に含む部分)を検出するためのアッセイにおいて使用できる。特に、標的配列及び標的配列の変異形態を含むことが疑われる被験試料を1つの反応容器内でプローブ対に接触させることができる。当業者に既知の適当な条件下で、プローブは、それらのそれぞれの標的配列が存在する場合には該標的配列にハイブリダイズして、プローブ標的配列ハイブリッドを形成する。プローブと標的配列間で形成されるハイブリッドを、その後、被験試料中に標的配列が存在することの指標として検出することができる。
【0032】
標的配列が検出に十分な量だけ存在しないときのように、一部の場合には、プローブを被験試料と接触させる前又は接触させるのと同時に、被験試料にプライマーと増幅試薬を加えてもよい。プローブとそれらがハイブリダイズする標的配列の性質により、しばしば両方の標的配列を増幅するために一組の増幅プライマーを選択することができる。特に、第二標的配列の変異が、もし存在する場合には増幅産物中にも含まれるような様式でプローブが標的配列を増幅するように、プローブを選択することができる。例えば、第V因子及び第V因子ライデン突然変異を含む配列を増幅することができるプライマーは、配列番号3及び配列番号4を含む。さらに、プロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域及びプロトロンビン遺伝子の3’非翻訳領域の突然変異を増幅することができるプライマーは、配列番号14及び配列番号15を含む。
【0033】
(実施例)
実施例1
配列
A.ライデン第V因子配列:下記の実施例は、DNAオリゴマープライマーとここで提供するプローブを使用した野生型及び突然変異体ライデン第V因子の検出を示す。これらのDNAプライマー及びプローブは、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11として同定される。野生型ライデン第V因子の代表的配列の一部をここでは配列番号1と称し、突然変異体ライデン第V因子の同様の代表的配列の一部をここでは配列番号2と称する。配列番号2は、突然変異体ライデン第V因子を野生型と区別する点突然変異である1個の塩基においてのみ配列番号1と異なる。配列番号3と配列番号4は、野生型と突然変異体ライデン第V因子の両方で認められる領域に特異的である。配列番号5は野生型ライデン第V因子においてのみ認められる領域に特異的である。配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11は、突然変異体ライデン第V因子においてのみ認められる領域に特異的である。
【0034】
下記の実施例では、配列番号3と配列番号4を野生型と突然変異体ライデン第V因子の両方についての増幅プライマーとして使用する。配列番号5を野生型ライデン第V因子増幅産物についての内部ハイブリダイゼーションプローブとして使用する。配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11を突然変異体ライデン第V因子増幅産物についての内部ハイブリダイゼーションプローブとして使用する。
【0035】
B.プロトロンビン配列:下記の実施例は、DNAオリゴマープライマーとここで提供するプローブを使用した野生型及び突然変異体プロトンビン遺伝子の検出を明らかにする。これらのDNAプライマー及びプローブは、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20として同定される。野生型プロトンビン遺伝子の代表的配列の一部をここでは配列番号12と称し、突然変異体プロトンビン遺伝子の同様の代表的配列の一部をここでは配列番号13と称する。配列番号13は、突然変異体プロトンビン遺伝子を野生型と区別する点突然変異である1個の塩基においてのみ配列番号12と異なる。配列番号14と配列番号15は、野生型と突然変異体プロトンビン遺伝子の両方で認められる領域に特異的である。配列番号16は野生型プロトンビン遺伝子においてのみ認められる領域に特異的である。配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20は、野生型プロトンビン遺伝子においてのみ認められる領域に特異的である。
【0036】
下記の実施例では、配列番号14と配列番号15を野生型と突然変異体プロトンビン遺伝子の両方についての増幅プライマーとして使用する。配列番号16を突然変異体プロトンビン遺伝子増幅産物についての内部ハイブリダイゼーションプローブとして使用する。配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20を野生型プロトンビン遺伝子増幅産物についての内部ハイブリダイゼーションプローブとして使用する。
【0037】
実施例2
プライマーとプローブの調製
A.野生型及び突然変異体ライデン第V因子プライマー:野生型と突然変異体ライデン第V因子の両方の標的配列をオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションPCRによって検出するためにプライマーを設計した。これらのプライマーは配列番号3と配列番号4であった。標準的なオリゴヌクレオチド合成法を用いてプライマー配列を合成した。配列番号4のプライマーを、参照してここに組み込まれる米国特許第5,424,414号に述べられているような標準的シアノエチルホスホルアミダイトカップリング化学を用いて5’末端でカルバゾールによってハプテン化した。
【0038】
B.野生型及び突然変異体ライデン第V因子プローブ:オリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションによって野生型又は突然変異体ライデン第V因子の増幅した標的配列とハイブリダイズするためのプローブを設計した。これらのプローブは、野生型ライデン第V因子については配列番号5、突然変異体ライデン第V因子については配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11であった。プローブ配列は標準的なオリゴヌクレオチド合成法を用いて合成した。配列番号5の野生型プローブを5’末端でアダマンタンによってハプテン化し、次に10個のチミジンで処理し、3’末端でリン酸によって遮断した。配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11突然変異体プローブを、5’末端でダンシルによってハプテン化し、次に10個のチミジンで処理し、3’末端でリン酸によって遮断した。合成はすべて、米国特許第5,464,746号(参照してここに組み込まれる)に述べられているような標準的シアノエチルホスホルアミダイトカップリング化学を使用した。
【0039】
C.野生型及び突然変異体プロトロンビンプライマー:野生型と突然変異体プロトロンビン遺伝子の両方の標的配列をオリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションPCRによって検出するためにプライマーを設計した。これらのプライマーは配列番号14と配列番号15であった。標準的なオリゴヌクレオチド合成法を用いてプライマー配列を合成した。配列番号14のプライマーを、参照してここに組み込まれる米国特許第5,424,414号に述べられているような標準的シアノエチルホスホルアミダイトカップリング化学を用いて5’末端でカルバゾール又はアダマンタンのいずれかによってハプテン化した。配列番号15のプライマーを同じ方法によって5’末端でアダマンタンによってハプテン化した。
【0040】
D.野生型及び突然変異体プロトロンビンプローブ:オリゴヌクレオチドハイブリダイゼーションによって野生型又は突然変異体プロトロンビン遺伝子の増幅した標的配列とハイブリダイズするためのプローブを設計した。これらのプローブは、突然変異体プロトロンビン遺伝子については配列番号16、野生型プロトロンビン遺伝子については配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20であった。プローブ配列は標準的なオリゴヌクレオチド合成法を用いて合成した。配列番号16の突然変異体プローブを、3’末端で2カルバゾールによってハプテン化するか、又は5’末端で2ダンシルによってハプテン化し、次に10個のチミジンで処理して、3’末端でリン酸によって遮断した。配列番号17、配列番号18及び配列番号19の野生型プローブを、5’末端で2アダマンタンによってハプテン化し、次に10個のチミジンで処理して、3’末端でリン酸によって遮断した。別途に、配列番号17と配列番号20の野生型プローブを3’末端で2カルバゾールによってハプテン化した。合成はすべて、米国特許第5,464,746号(参照してここに組み込まれる)に述べられているような標準的シアノエチルホスホルアミダイトカップリング化学を使用した。
【0041】
実施例3
試料の調製
野生型、ヘテロ接合及びホモ接合突然変異体ライデン第V因子及びプロトロンビンDNAを、QIAamp(登録商標) Blood Mini Kit(キアゲン・インク、ヴァレンシア、カリフォルニア)の核酸抽出手順とカラム法を用いて製造者が説明しているように各々の全血試料200μlから精製した。DNA試料は同時に、両方の遺伝子についての野生型、ヘテロ接合又はホモ接合突然変異体であった。すべての試料の遺伝子型を配列決定によって確認した。分光光度計を用いて260nmで吸光度を読み取ることにより、精製したDNAを定量した。精製DNAの最終濃度は50から25ng/μlの範囲内であった。
【0042】
実施例4
オフセットプローブを使用した突然変異体対野生型ライデン第V因子の検出
野生型ライデン第V因子から突然変異体を区別する一塩基対突然変異を検出するために使用したプローブは、それぞれセンス鎖プローブとアンチセンス鎖プローブであり、従って一塩基対ミスマッチを除いて互いの正確な相補物である。それ故それらはまた、それらの特異的標的増幅DNAとではなく互いとハイブリダイズしうる。プローブを互いからわずかにオフセットすることはそれらの間でのハイブリダイゼーションを最小限に抑えるのに役立つであろうと仮定した。各々のプローブの5’末端から2個の塩基を欠失させることによってこれを試験した。
【0043】
精製した野生型、ヘテロ接合及びホモ接合突然変異体ライデン第V因子/プロトロンビンDNA試料の各々のデュープリケートをPCR増幅し、配列番号5の野生型プローブと配列番号6の突然変異体プローブと共に配列番号3及び配列番号4のプライマーを使用して検出した。PCRは、50mM Bicine(N,N−ビス[2−ヒドロキシエチル]グリシン)、pH8.1、150mMカリウム、8%w/vグリセロール、0.001%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.1mM EDTA及び0.02%アジ化ナトリウムの最終濃度を含む緩衝液中で実施した。各々150μMの最終濃度で存在するdNTP(dATP、dGTP、dTTP及びdCTP)と共に、組換えThermus thermophilusポリメラーゼを5単位/反応の濃度で使用した。配列番号3のプライマーは120nMの濃度で使用し、配列番号4のプライマー(カルバゾールで標識)は60nMの濃度で使用した。配列番号5の野生型プローブは40nMの濃度で存在し、配列番号6の突然変異体プローブは30nMの濃度で存在した。20μlの試料容量に関して、3.25mM塩化マンガンの最終濃度を0.2mlの総反応容量中で使用した。
【0044】
反応混合物をLCx(登録商標) Thermal Cyclerにおいて増幅した。反応混合物を最初に97℃で4分間インキュベートし、次いで94℃で30秒間、55℃で45秒間の45サイクルのPCR増幅に供した。反応混合物を熱サイクルに供した後、混合物を5分間97℃に保持し、温度を15℃に下げてプローブオリゴハイブリダイゼーションを実施した。試料を少なくとも5分間、その後反応産物を分析し、検出するときまで12℃に保持した。
【0045】
反応産物をAbbott LCx(登録商標)システム(Abbott Laboratories,Abbott Park,ILより入手可能)で検出した。抗カルバゾール被覆微粒子の懸濁液、抗アダマンタン抗体/アルカリホスファターゼコンジュゲート及び抗ダンシル抗体/β−ガラクトシダーゼコンジュゲート(すべてAbbott Laboratories,Abbott Park,ILより入手可能)をLCx(登録商標)と共に使用して反応産物を捕獲し、検出した。使用した酵素基質は4−メチル−ウンベリフェリルホスフェート(MUP)と7−β−D−ガラクトピラノシルオキシクマリン−4−酢酸−(2−ヒドロキシエチル)アミド(AUG)であり、基質から生成物への変換速度を測定し、計数/秒/秒(c/s/s)として報告した。
【0046】
表1の結果は、野生型プローブはホモ接合野生型及びヘテロ接合DNAの両方を検出できるが、ホモ接合突然変異体DNAは検出できないこと(すべて予想されたように)、突然変異体プローブはホモ接合突然変異体又はヘテロ接合DNAのいずれも検出できないことを示している。
【0047】
【表1】

Figure 2004523221
【0048】
5’末端の2個の塩基を除去して、脱安定化のためのミスマッチGと共に(配列番号7、A)又はミスマッチなしで(配列番号11、E)3’末端に付加塩基を加えて、あるいは5’末端でさらに2個の塩基を欠失させるが3、4又は5個の塩基を3’末端に加えて(それぞれ配列番号8(B)、9(C)又は10(D))、突然変異体プローブへの修飾を行った。配列番号5の野生型プローブによる別個の反応において、配列番号6の代わりにこれらの突然変異体プローブの各々を使用して上述した実験手順を反復した。結果を下記の表2に示す。
【0049】
【表2】
Figure 2004523221
【0050】
すべての突然変異体プローブは先の配列番号6突然変異体プローブよりも良好な成績を示し、ヘテロ接合及びホモ接合突然変異体DNAの両方を検出する能力を有していた。突然変異体プローブDを除いて、突然変異体プローブはまた、野生型DNAを検出しなかったことから、良好な特異性を示した。野生型プローブは引き続き良好な成績を収め、野生型及びヘテロ接合DNAの両方を検出したが、ホモ接合突然変異体DNAは検出しなかった。最良のシグナルは、突然変異体プローブC(配列番号9)及びD(配列番号10)を用いて達成された。従って、野生型又は突然変異体ライデン第V因子DNAを検出するためのプローブの最良の組合せは、5’末端に2塩基の欠失を有する野生型プローブ(配列番号5)と、やはり5’末端に2塩基の欠失を有するが3’末端に4個の付加塩基を含む突然変異体プローブC(配列番号9)を使用することであった。これは、野生型と突然変異体ライデン第V因子配列間の塩基対ミスマッチを中央から5’末端近くに移動させて、塩基対ミスマッチを有効に相殺する。
【0051】
それ故、概して、オフセットプローブはそれらの適切な増幅標的配列に特異的にハイブリダイズすることができた。
【0052】
実施例5
突然変異体対野生型プロトロンビンの検出
A.センス鎖プローブの使用:プロトロンビン遺伝子上の野生型対突然変異体多型を検出するための初期実験を、別々の反応において同様のセンス鎖プローブ、一方は突然変異体遺伝子(配列番号16)についてのプローブ、他方は野生型遺伝子(配列番号20)についてのプローブを使用して実施した。野生型対突然変異体遺伝子座における一塩基対の相違に加えて、野生型プローブは同時に5’末端に2個の付加塩基対を含んだ。
【0053】
精製ヘテロ接合及びホモ接合突然変異体ライデン第V因子/プロトロンビンDNA試料のデュープリケートをMolecular Grade Water(5’−3’,Inc.,Boulder,CO)中で1:100、1:1000及び1:10,000に希釈し、アダマンタンで標識した配列番号14及び配列番号15プライマーを用いてPCR増幅して、別々の反応においてカルバゾール標識した配列番号16突然変異体プローブ又はカルバゾール標識した配列番号20野生型プローブを用いて検出した。PCRは、50mM Bicine(N,N−ビス[2−ヒドロキシエチル]グリシン)、pH8.1、150mMカリウム、8%w/vグリセロール、0.001%ウシ血清アルブミン(BSA)、0.1mM EDTA及び0.02%アジ化ナトリウムの最終濃度を含む緩衝液中で実施した。各々150μMの最終濃度で存在するdNTP(dATP、dGTP、dTTP及びdCTP)と共に、組換えThermus thermophilusポリメラーゼを5単位/反応の濃度で使用した。プライマーは各々250nMの濃度で使用し、プローブは各々5nMの濃度で存在した。20μlの試料容量に関して、3.25mM塩化マンガンの最終濃度を0.2mlの総反応容量中で使用した。20ng/μlのポリ−Aの対も陰性対照として試験した。
【0054】
反応混合物をLCx(登録商標) Thermal Cyclerにおいて増幅した。反応混合物を最初に95℃で4分間、次に56℃で30秒間、さらに97℃で2分間インキュベートし、その後95℃で40秒間、次いで58℃で60秒間の40サイクルのPCR増幅に供した。反応混合物を熱サイクルに供した後、混合物を72℃に5分間、次いで97℃に5分間保持し、2分間温度を15℃に下げてプローブオリゴハイブリダイゼーションを実施した。その後反応産物を分析し、検出するときまで、試料を4℃に保持した。
【0055】
反応産物をAbbott LCx(登録商標)システム(Abbott Laboratories,Abbott Park,ILより入手可能)で検出した。抗カルバゾール被覆微粒子の懸濁液及び抗アダマンタン抗体/アルカリホスファターゼコンジュゲート(すべてAbbott Laboratories,Abbott Park,ILより入手可能)をLCx(登録商標)と共に使用して反応産物を捕獲し、検出した。使用した酵素基質は4−メチル−ウンベリフェリルホスフェート(MUP)であり、基質から生成物への変換速度を測定し、計数/秒/秒(c/s/s)として報告した。
【0056】
下記の表3からわかるように、突然変異体プローブはヘテロ接合とホモ接合突然変異体試料の両方を検出し、野生型プローブは、ヘテロ接合プローブだけと反応し、ホモ接合突然変異体とは反応しないはずであるにもかかわらず、やはり両方の試料を検出した。それ故、どちらもセンス鎖からのプローブであるこのプローブの組合せは、プロトロンビン遺伝子の突然変異体多型から野生型を区別することができなかった。
【0057】
【表3】
Figure 2004523221
【0058】
B.センス対アンチセンスプローブの使用:センス鎖からのプローブはプロトロンビン遺伝子の突然変異体対立遺伝子から野生型を区別することができなかったので、野生型プローブをアンチセンス鎖に移して、これが2つの対立遺伝子の識別を容易にするかどうかを調べた。
【0059】
この実験は、配列番号20プローブの代わりにカルバゾール標識した配列番号17野生型プローブを使用したこと及び試料のデュープリケートを1:100希釈だけで試験したことを除いて、上記の実施例5.A.で述べたように実施した。熱サイクリング条件も次のように変更した:反応混合物を最初に97℃で2分間インキュベートし、次いで95℃で40秒間、58℃で60秒間の40サイクルのPCR増幅に供した。反応混合物を熱サイクルに供した後、混合物を5分間97℃に保持し、2分間温度を15℃に下げてプローブオリゴハイブリダイゼーションを実施した。その後反応産物を分析し、検出するときまで、試料を15℃に保持した。
【0060】
【表4】
Figure 2004523221
【0061】
上記の表4の結果は、野生型プローブをアンチセンス鎖に移すことによって野生型と生じた突然変異体対立遺伝子間の識別が可能になり、野生型プローブが、ホモ接合突然変異体試料に関してよりも、1個の野生型対立遺伝子を含むヘテロ接合試料に関してはるかに高い検出シグナルを示すことを明らかにしている。突然変異体プローブはまた、ヘテロ接合とホモ接合突然変異体試料の両方を検出する能力も保持している。さらに、これらの条件下で突然変異体プローブは、実施例5.A.の実験で認められたものに比べて、1個の突然変異体対立遺伝子だけを含むヘテロ接合試料よりも2個の突然変異体対立遺伝子を含むホモ接合突然変異体試料に関してわずかに高いシグナルを生じる。
【0062】
C.オフセットプローブの使用:上記の実施例5.B.において、センス鎖上の一方のプローブとアンチセンス鎖上の他方のプローブを使用して野生型と突然変異体プロトロンビンの識別が達成されたが、遺伝子型を決定するために試料を1回しかし検査しなくてもよいように、1つの反応混合物中で両方のプローブを組み合わせられることは好都合である。この実験も別々の反応においてセンス(突然変異体)/アンチセンス(野生型)プローブを使用したので、試料の遺伝子型を決定するために各々の試料について2つの試験を実施する必要があった。しかし、センス/アンチセンスプローブは一塩基対ミスマッチを除いて互いの正確な相補物であるので、それらはまた、それらの特異的標的増幅DNAとではなくお互いとハイブリダイズしうる。これを防ぐのを助けるために熱サイクリング条件を修正し、加えて、ライデン第V因子プローブに関して使用した、塩基対ミスマッチ付近でプローブを相互からオフセットするという戦略を利用した。
【0063】
プロトンビン遺伝子の突然変異体対立遺伝子を検出するためのプローブ(配列番号16)は、上記の実施例5.A.及びB.で使用したものと同じであり、中央(13塩基対のうちの塩基対6)に塩基対ミスマッチを含んだ。3個の野生型プローブをこの突然変異体プローブと共に試験した:野生型プローブF(配列番号19)は一塩基対ミスマッチを除いて突然変異体プローブと相補的であった;野生型プローブG(配列番号17)は3’末端に2個の付加塩基対を含んだ;および野生型プローブH(配列番号18)は3’末端に2個の付加塩基対を含み、5’末端から2個の塩基を欠失しており、各々のプローブの3’末端に2塩基突出を創造していた。
【0064】
精製野生型、ヘテロ接合及びホモ接合突然変異体ライデン第V因子/プロトロンビンDNA試料の各々のデュープリケートをPCR増幅し、別々の反応において配列番号14と配列番号15のプライマー、及び配列番号16の突然変異体プローブを上述した3個の野生型プローブの各々と共に使用した(すなわち、同じ反応混合物中で突然変異体プローブと野生型プの各々1個を使用した)ことを除いて実施例4におけるように検出した。使用した反応条件は、プライマーとプローブの濃度が次のとおりであったことを除いて、上記の実施例4で述べたとおりであった:配列番号14のプライマー(カルバゾールで標識)を200nMの濃度で使用し、配列番号15のプライマーを150nMの濃度で使用し、配列番号16の突然変異体プローブを70nMの濃度で使用し、配列番号17(G)、18(H)又は19(F)の野生型プローブのいずれかが45nMの濃度で各反応混合物中に存在した。この実験からの結果を下記の表5に示す。
【0065】
【表5】
Figure 2004523221
【0066】
すべての野生型/突然変異体プローブ対が適切な野生型又は突然変異体対立遺伝子の特異的検出を示し、野生型プローブは、ホモ接合野生型とヘテロ接合プロトロンビン試料を検出したが、ホモ接合突然変異体プロトンビンDNAを陽性として検出しなかった。突然変異体プローブは、ホモ接合突然変異体とヘテロ接合プロトロンビン試料を検出したが、ホモ接合野生型プロトンビン試料を陽性として検出しなかった。予想されたように、ヘテロ接合試料は1個の野生型と1個の突然変異体対立遺伝子を含むので、すべてのプローブが用量依存的にヘテロ接合試料を検出した。従って、すべてのプローブが高い特異性を示した。
【0067】
突然変異体プローブに完全に相補的である(一塩基対ミスマッチを除いて)野生型プローブ(F)は機能したが、ホモ接合野生型試料に関して最も低いシグナルを生じた。野生型対立遺伝子を検出する際に最良のシグナルを示した野生型プローブは突然変異体プローブH(配列番号18)であり、両方の末端に2塩基対突出を生じるプローブの組合せであった。このプローブの組合せはまた、突然変異体と野生型陽性シグナル間の最良のバランス(等価性)を示した。
【0068】
特定実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなくそのような実施形態に様々な変更と修正を加えることは当業者には明白である。[0001]
(Technical field)
The present invention relates to detecting nucleic acid sequences, and in particular, to detecting different nucleic acid sequences with probes that are complementary to such different nucleic acid sequences and simultaneously complementary to each other.
[0002]
(Background of the Invention)
Tests designed to determine the genomic sequence of various organisms, as well as those designed to compare genomic sequences, have provided information about polymorphisms in various genomes, from the human genome to the HIV genome. A great variety of polymorphisms in the genome of such organisms have been reported. Various types of genetic polymorphisms include single nucleotide substitutions, insertions or deletions, various numbers of tandem repeats, deletions of all or most of the gene, and chromosomal rearrangements. Generally, polymorphisms involving a single nucleotide are called single nucleotide polymorphisms or "SNPs" (snips). If the genome contains a particular SNP, the sequence from the region containing the SNP may be present in one of two or more forms. If one of the forms can be identified as occurring in the majority of the population, or can cooperate with a protein product that retains full function, it is referred to as a "wild-type" sequence. Other forms of SNPs are called "mutants."
[0003]
Some mutations in a gene cause various disease aspects. For example, venous thrombosis is a fairly common disease that affects approximately 1 in 1000 people annually. In some cases, thrombosis was found to be SNPs in genes encoding proteins involved in a cascade of events responsible for blood coagulation. For example, a mutation in the gene encoding factor V, the so-called "Factor V Leiden" mutation, has been reported to be a causative agent of thrombosis. In addition, mutations in the 3 'untranslated region of the prothrombin gene have been reported to cause thrombosis. Individuals with either or both of the above genetic mutations have been reported to be at even greater risk of thrombosis, for example, when undergoing surgery, becoming pregnant, or taking oral contraceptives.
[0004]
In some cases, the mutant and wild-type sequences may be contained within a single genome. Such a situation can occur, for example, if the sequence is derived from an organism containing more than one set of chromosomes (sometimes referred to as "ploidy"). In addition, an organism containing one chromosome may simultaneously contain two or more mutated forms of the gene if that chromosome contains gene amplification. While the genome may contain duplicate copies of either the wild-type or mutant version of the sequence in question (sometimes referred to as "homozygous" for a particular sequence), the genome may be wild-type or mutant. There is an additional possibility of including one copy of each of the sequences (sometimes referred to as "heterozygosity" for a particular sequence). When trying to detect these sequences in a test sample, the presence of closely related sequences presents several challenges.
[0005]
Heretofore, detection of related sequences in test samples has been performed using RFLP and gel electrophoresis. Separate, separate amplification reactions to determine the presence of mutant and wild-type sequences in a sample have also been performed to detect the presence of multiple related sequences in a test sample. For example, genetic tests for Factor V Leiden and prothrombin mutations have been reported in the literature. Many of the gene-based assays reported to date have been performed utilizing amplification reactions such as the polymerase chain reaction (PCR) or the ligase chain reaction (LCR). After amplifying a region suspected of containing a specific mutation, the amplification product is often detected using gel electrophoresis. The amplification-based assay for mutations described above separately performs one reaction designed to detect the wild-type sequence and another reaction designed to detect the mutant sequence. Therefore, these assays are cumbersome and expensive to perform. Therefore, it would be useful to provide assays and assay reagents that can perform assays for two related sequences in one reaction vessel. Such reagents and methods would therefore avoid the use of binary separate reactions and the use of gel electrophoresis to detect relevant sequences in a test sample.
[0006]
(Brief description of the invention)
The present invention provides a method for detecting at least one of two related target nucleic acid sequences in a test sample. The method can be used with nucleic acid amplification techniques that can be conveniently performed in one reaction vessel. Generally, the method includes contacting a test sample with first and second probes. The probes are (i) completely complementary to each other except for at least one mismatch, and (ii) the first probe is more complementary to the sense strand of the target sequence than to the second probe. , (Iii) the second probe is more complementary to the antisense strand of the second target sequence than to the first probe, and (iv) the probes are designed to hybridize to each other at ambient temperature. A target sequence / probe hybrid is formed by hybridizing at least the first or second probe to the first or second target sequence. The hybrid so formed is detected as an indicator of the presence of one of the relevant target sequences in the test sample. Also provided are reagents for performing the above methods.
[0007]
(Detailed description of the invention)
The present invention provides a method for detecting two different target sequences in a test sample using a pair of probes that hybridize to each other but are not completely complementary to each other. Generally, the method involves amplifying the target sequence, if necessary, using any of the well-known amplification techniques, and detecting the amplified target sequence, if present, with a probe. Advantageously, different target sequences can often be amplified using a common amplification reagent. Under certain circumstances, such as when the target sequence is present at a sufficient concentration, the target sequence may not require amplification before detection with the probe. Probes are generally designed to be not completely complementary to their respective target sequences, but sufficiently complementary to hybridize to one another. Typically, the probes will have at least one mismatched base pair, preferably located between the 5 'and 3' terminal nucleotides of each probe. The use of probes that are more complementary to each target sequence than to each other allows the use of different but related target sequences in one test sample without having to introduce separate probes into the products of separate amplification reactions. It was found to allow detection. The invention is particularly suitable for detecting the presence of a mutant form of a nucleic acid sequence in a test sample.
[0008]
As used herein, "target sequence" means a nucleic acid sequence that is detected, amplified, amplified and detected, or is complementary to one of the amplification primers or probes. In addition, although the term target sequence is often used herein to refer to single-stranded nucleic acids, one of skill in the art will recognize that the target sequence may be double-stranded. As noted above, target sequences that can be detected using the methods provided herein are relevant. Such target sequences are related as long as one target sequence is usually a mutation of the other target sequence. In particular, target sequences that can be detected typically have the same sequence except that one of the target sequences contains a polymorphism that makes the sequence composition different from the other target sequence, for example. Thus, for example, a first target sequence and a second target sequence can be the same, except that the second target sequence contains one or more nucleotide substitutions, deletions, and / or insertions. The target sequence can be derived from any organism, including the nucleic acid genome.
[0009]
As used herein, the term "test sample" means anything suspected of containing the target sequence. Test samples include, for example, blood, bronchoalveolar lavage, saliva, throat swab, aqueous humor, cerebrospinal fluid, sweat, sputum, urine, milk, ascites, mucus, synovial fluid, intraperitoneal fluid, amniotic fluid, heart tissue Or any biological source such as fermented broth, cell cultures, chemical reaction mixtures and the like. The test sample can be used (i) directly from the source or (ii) after pretreatment to modify the properties of the sample. That is, the test sample may, for example, prepare plasma from blood, destroy cells, prepare liquid from solid material, dilute viscous liquid, filter liquid, distill liquid, concentrate liquid, interfere It can be pre-treated prior to use by inactivating components, adding reagents, purifying nucleic acids, and the like.
[0010]
“Primer sequence (s)”, “primer sequence (s)” or “primer (s)” are reagents that initiate the synthesis of multiple copies of a target sequence, most typically short nucleic acids or “oligos”. Nucleotide ". Oligonucleotides can vary widely in size, but typically range in length from 10 to 1000 nucleotides, more typically in the range from 15 to 100 nucleotides. Amplification reactions that use a primer sequence to synthesize multiple copies of a target sequence (or amplify the target sequence) are now well known in the art. A variant thereof, such as the LCR described in EP 320 308 and the gap LCR described in US Pat. No. 5,792,607 (hereby incorporated by reference), NASBA or US Pat. A similar reaction, such as TMA described in US Pat. No. 5,399,491, which is incorporated herein by reference, preferably PCR, and US Pat. Nos. 4,683,195 and 4,683,202. No. 5,310,652 (incorporated herein by reference in its entirety) are examples of amplification reactions that can be used in accordance with the present invention.
[0011]
As used herein, the phrase "amplification reaction reagent" refers to a reagent that is well known for use in a nucleic acid amplification reaction and may be single or multiple reagent (s), reagent (s), enzyme (s) or separately or Enzymes that individually have reverse transcriptase, polymerase, and / or ligase activity; enzyme cofactors such as magnesium or manganese; salts; nicotinamide adenine dinucleotide (NAD); and, for example, deoxyadenosine triphosphate; Including but not limited to deoxynucleoside triphosphates (dNTPs) such as deoxyguanosine triphosphate, deoxycytidine triphosphate and thymidine triphosphate. The exact amplification reagent to use is largely a matter of choice for one skilled in the art based on the particular amplification reaction used.
[0012]
Probe sequences are similar to primer sequences, as long as they hybridize to the target sequence, facilitating detection of the target sequence and are typically oligonucleotides. Probes are generally nucleic acids or uncharged alkyl analogs such as, for example, methylphosphonates and phosphotriesters, peptide nucleic acids (as disclosed in WO 93/25706), and morpholine analogs (US Pat. 5,142,047, 5,235,033, 5,166,315, 5,217,866 and 5,185,444). And nucleic acid analogs such as In addition, the term probe is used to refer to a portion of a nucleic acid sequence that is predetermined or designed to hybridize to its target sequence, as one skilled in the art can add other nucleotides to the probe for other purposes. It is intended to mean a contiguous group of nucleotides. For example, an extension or tail of such a probe is generally added for detection or purification of the probe.
[0013]
The probes are provided in pairs, each probe of a particular pair hybridizing to the other members of the pair. The probes, however, are not completely complementary to each other, meaning that there is at least one mismatched base pair on each probe. An "incorrect base pair" (sometimes simply referred to as a "mismatch") is one in which one or more nucleotides on one probe is typically one or more corresponding nucleotides on the other probe. Means no hydrogen bond in a typical Watson-Crick fashion. Generally, probes are more complementary to their respective target sequences than are they complementary to each other. Preferably, however, the probes are designed to be completely complementary to different target sequences, such that each nucleotide on an individual probe has a probe on its target sequence that completely matches the probe to its target. Find the corresponding complementary nucleotide to make it complementary.
[0014]
There are many possible configurations for the probe, and the exact configuration of the probe depends primarily on the particular target sequence chosen. In particular, mismatches between probes that make the probes partially non-complementary can occur at any site and can take any range depending on the length of the probe. However, the probes hybridize to each other at ambient temperature (eg, 15 ° C. to 30 ° C.) in the absence of their respective target sequences, but are configured to bind preferentially to their respective target sequences, if present. Should have been. Probes can be designed to hybridize to each other at ambient temperature using well-known hybridization principles or annealing kinetics, but preferentially bind to the target sequence when present. Hybridization depends fairly predictably on several parameters, including temperature, ionic strength, sequence length, complementarity, and the G: C content of the sequence. For example, lowering the environmental temperature of a complementary nucleic acid sequence will promote annealing. For a given set of sequences, the melting point or "Tm" can be assessed by several known methods. Ionic strength or "salt" concentration also affects the melting point because small cations tend to stabilize the formation of replicas by nullifying the negative charge on the phosphodiester backbone. Those skilled in the art will readily appreciate that typical salt concentrations depend on the nature and valency of the cation. Similarly, if the G: C content is high and the sequence is long, the A: T pair will contain only two hydrogen bonds, the G: C pair will contain three hydrogen bonds, and longer sequences will retain the sequence. It is known to stabilize the formation of replicas because they have more hydrogen bonds than possible. Therefore, the higher the G: C content and the longer the long sequences, the higher the Tm, affecting the hybridization conditions.
[0015]
Once the probes are selected for a given set of target sequences, the G: C content and length are known and can be a basis for accurately determining what hybridization conditions to include. The next most obvious and diverse parameter is temperature, since ionic strength is typically optimized for enzyme activity. Generally, the Tm of the hybridizing probe is lower than the Tm of the hybrid product formed between the probe and the respective target sequence. Obtaining a suitable probe configuration is therefore well within the state of the art for those skilled in the art. Further, determining whether a given probe configuration meets the above criteria can be performed empirically. For example, the hybridization properties for a particular set of probes and their respective target sequences can be determined by varying the environmental temperature of the probe and the environmental temperature of the probe and target. Generally speaking, the probes are selected to be more complementary to their respective targets, so that complementary probes will have a Tm that is essentially lower than the Tm between the probe and the respective target sequence.
[0016]
The exact size of the probe will depend primarily on the target sequence and the number of nucleotides involved in the mutation between the two sequences. Preferably, however, the probes are 10 to 1000 nucleotides in length, more preferably 10 to 100 nucleotides in length, and most preferably 10 to 50 nucleotides in length. The probes hybridize to each other except for the region containing the mutation between the two target sequences, each of which is specific for the probe. The region (s) of the non-complementary probe may be of any length, so long as the probe simultaneously has a region that is sufficiently complementary to hybridize at ambient temperature. Non-complementary regions of the probe can also be located at any site within the probe, as long as the probes hybridize to each other at ambient temperature. Typically, the probe will have, for example, a base substitution, deletion, or insertion involving, for example, 10 or less nucleotides, more typically less than 5 nucleotides, preferably less than 3 nucleotides, and most preferably 1 nucleotide polymorphism. Used to hybridize to target sequences containing "small mutations" or "small polymorphisms".
[0017]
Also, the region (s) of the non-complementary probe can be located in any region of the probe, except that one or both probes contain the overhangs detailed below, and the 5 'and 3''It is preferred to have these regions inside the terminal nucleotide. The terminal nucleotide is the last nucleotide at each end of the probe designed to hybridize to the target sequence. More preferably, the non-complementary region (s) of the probe is located between the terminal nucleotide and the central nucleotide (s) of the probe. As used herein, the term "central nucleotide" is intended to mean the nucleotide (s) located at the center of an individual probe. For example, in the case of a five nucleotide probe, the central nucleotide is the third nucleotide inside from the 5 'terminal nucleotide. In the case of a six nucleotide probe, the central nucleotide is the third and fourth nucleotides inward from the 5 'terminal nucleotide. Therefore, the region (s) of the non-complementary probe is preferably located away from the center (eg, near the 5 'end of one probe). It is particularly preferred that the mismatch be located away from the center when the mismatch is the result of a mutation between the target sequences and is the only mismatch between the probes.
[0018]
In view of the above, the configuration of several probe pairs is possible when the probes hybridize to each other. Preferably, the probes are not co-extensive unless the 3 'end of the probe is completely aligned with the 5' end of the complementary probe when the probes hybridize to each other. In other words, one probe is longer at one end than the other, which is commonly referred to in the art as an "overhang." Thus, an overhang at the 3 'end of a probe means that the probe extends beyond the 5' end of its complementary probe by one or more nucleotides. Preferably, one of the probes contains an overhang at the 3 'end. Alternatively, it is preferred to have a 3 'overhang on both probes.
[0019]
Although the probes are generally designed to be completely complementary to their respective target sequences, the probes are sufficient for the number of mismatches between the probes to meet the above criteria (i.e., at probe ambient temperatures to each other). As long as they hybridize, but preferentially bind to their respective targets). Probes may also have mismatches with the respective target sequences when they are functionalized, for example, with a nucleic acid tail that is not complementary to the target sequence. As mentioned above, the tail is typically used, for example, to detect hybrids formed between the probe and the respective target sequence.
[0020]
As mentioned above, the probes hybridize to different but related target sequences. In particular, the first probe hybridizes to the first target sequence and the second probe is complementary to the first target except for the presence of a mutation between the first and second target sequences, the first target sequence Hybridizes to the mutant form of Accordingly, probes are designed to hybridize to the opposite strand of the relevant target sequence. Thus, for example, if the target sequence is double-stranded, the first probe will be complementary to the sense strand of the first target sequence and the second probe will be complementary to the antisense strand of the second target sequence. Furthermore, despite the fact that the target sequence or its variant form may not be present in the test sample, the probe is pre-designed to hybridize to both forms of the target sequence. A variant form of the target sequence can include, for example, the same sequence as the first target sequence, including one or more nucleotide substitutions, deletions, and / or insertions. Thus, for example, if the target sequences hybridize to each other when they are the same except for a single nucleotide polymorphism, such as a single base pair substitution, the pair of probes may contain a single nucleotide mismatch.
[0021]
The probes provided herein can be used to detect various target sequences and mutations in such target sequences. For example, each target sequence to which the probe is complementary can be from a single-stranded RNA viral genome and a mutant or mutant strain of that particular viral genome. In particular, the first probe is complementary to a region of the single-stranded genome as normally occurs, and the second probe is complementary to the opposite strand of the same genome containing a mutation such as a single base pair substitution. sell. In this particular case, it will be apparent that the RNA is first reverse transcribed to DNA and the second probe hybridizing strand is present as a result of amplification of the reverse transcribed cDNA strand from the RNA genome. Further, according to this embodiment, only one version of the virus may be present in the test sample. Thus, only one probe will hybridize to its target.
[0022]
Alternatively, the original target sequence can be derived from the human genome. In this case, the first probe is complementary to the sense strand of the gene ("wild-type sequence") and the second probe is complementary to the antisense strand of the same gene ("mutant sequence") containing two single base substitutions. Can be complementary. Depending on the genotype of the individual sample, only the first probe will hybridize to its target if the genotype is homozygous for the wild-type sequence, and both the first and second probes if the genome is heterozygous. Will hybridize to their targets, and if the genome is a homozygous mutant, only the second probe will hybridize.
[0023]
Primers and / or probe sequences can be labeled using any of the well-known labels or labeling chemistry to detect hybrids formed between target sequences and probes, and can be selected primarily by those skilled in the art. Techniques for labeling sequences are well known and include, for example, those described in U.S. Patent Nos. 4,762,779 and 4,989,882, each of which is incorporated herein by reference. . Typically, the primer and probe sequences are labeled such that the hybrid (s) formed between the target sequence and the complementary probe can be identified. In other words, the complementary probe is labeled such that the first probe / target sequence hybrid can be distinguished from the second probe / target sequence hybrid. Various configurations for performing the above identifications are well known and can also be selected by those skilled in the art based on the selection of the detection device.
[0024]
As used herein, the term “label” refers to a molecule or moiety that has a detectable property or characteristic. The label can be directly detectable, eg, as in a radioisotope, fluorophore, chemiluminophore, enzyme, colloid particle, fluorescent microparticle, etc., or indirectly, eg, as in a specific binding member. Can be detected. It will be apparent that directly detectable labels may require additional components to allow detection of the label, such as, for example, substrates, triggering reagents, light, and the like. When using an indirectly detectable label, it is typically used in combination with a “conjugate”. The conjugate is a specific binding member typically attached or bound directly to a detectable label. Coupling chemistry for synthesizing conjugates is well known in the art, for example, without losing the specific binding properties of the specific binding member or the detectable properties of the label, and using some chemical and / or physical means. May be included. As used herein, a "specific binding member" is a member of a binding pair, i.e., two different molecules in which one molecule is specifically bound to the other molecule, for example, through chemical or physical means. Means a member. In addition to antigen-antibody specific binding pairs, other specific binding pairs include avidin and biotin, hapten and hapten specific antibodies, complementary nucleic acid or nucleic acid analog sequences, etc. It is not intended to be limited.
[0025]
Detection platforms that can be used to detect hybrids formed between complementary probes and their respective target sequences include any of the homogeneous or heterogeneous techniques well known in the art. An example of a homogeneous detection platform involves the use of a FRET label attached to a probe that emits a signal in the presence of the target sequence. The so-called TaqMan assay, described in US Pat. No. 5,210,015, incorporated herein by reference, is an example of a technique that can be used to detect nucleic acid sequences homogeneously. Briefly, for example, in a TaqMan fashion, one probe is combined with a first fluorophore that emits a signal at a first wavelength, and a suitable quenching unit that can quench the signal from the first fluorophore. Can be labeled with The second probe can be labeled with a second fluorophore that emits a signal at a second wavelength and a suitable quenching unit that can quench the signal from the second fluorophore. According to the principles of the TaqMan-type assay, the probe is cleaved in the presence of the respective target during an amplification reaction with an enzyme having a 5 'to 3' exonuclease activity. As a result, two different signals or no signal can be detected depending on the presence of the target.
[0026]
Heterogeneous formats typically use a capture reagent to separate the amplified sequence from other materials used to amplify and / or detect the target sequence. The capture reagent is typically a support material coated with one or more specific binding members specific for the same or different binding members. As used herein, "support" refers to a substance that is insoluble or can be made insoluble by a subsequent reaction. The carrier material may therefore be a latex, plastic, derivatized plastic, magnetic or non-magnetic metal, glass or silicon surface or test tube surface, microtiter plate, sheet, bead, microparticle, chip, and other materials known to those skilled in the art. Other shapes are possible. Exemplary capture reagents include arrays comprising oligonucleotides or polynucleotides immobilized on a carrier material, generally in a spatially defined manner.
[0027]
For example, a heterogeneous format that can be used to detect a probe hybridized to a respective target sequence can include first and second probes labeled with first and second binding members. Primers used to amplify each target sequence can be labeled with a third binding member. If the target sequence is present, once the probe has hybridized to the target sequence to form the target sequence / probe hybrid, the hybrid can be immobilized on the carrier using the third binding member bound to the primer sequence. If desired, the support can be washed to remove excess reagent, and if a hybrid is present, the hybrid can be detected using a conjugate with a different directly detectable label. The signal bound to the solid phase, if present, can be detected to indicate the presence of the target sequence in the test sample.
[0028]
According to a preferred embodiment, "oligonucleotide hybridization PCR" (optionally) as described in US patent application Ser. No. 08 / 514,704, filed Aug. 14, 1995, which is incorporated herein by reference. Here, it is referred to as “OH PCR”. Briefly, the reagents used in the preferred method include primers, complementary probes, and amplification reagents for performing the amplification reaction. Primers are used to initiate extension of a copy of a target sequence (or its complement) and are labeled with a capture label or a detection label. The probe sequence is used to hybridize to a sequence generated by the primer, and typically to a sequence that does not include the primer. Like the primer, the probe is labeled with either a capture label or a detection label, except when the primer is labeled with a capture label, the probe is labeled with a detection label, and vice versa. A detection label has the same definition as a "label" defined above, and a "capture label" is typically used to separate extension products and probes bound to such products from other amplification reactions. . Specific binding members (as defined above) are very suitable for this purpose. Also, the probes used by this method are preferably blocked at their 3 'end so that they do not extend under hybridization conditions. Methods for preventing probe extension are well known and are a matter of choice for those skilled in the art. Typically, the addition of a phosphate group at the 3 'end of the probe is sufficient to block extension of the probe.
[0029]
According to the preferred embodiment described above, the probe is initially part of the reaction mixture. In addition, when the reaction mixture is placed under amplification conditions, a copy of the target sequence or its complement is produced at a temperature above the Tm of the probe, so that the primer, probe and probe have a lower melting point than the primer sequence. It is preferable to select amplification conditions. After such copies have been synthesized, they are denatured and the mixture is cooled to form a hybrid between the probe and the target or its complement. The rate of temperature decrease from the denaturation temperature to the temperature at which the probe binds to the single-stranded copy is preferably very rapid (eg, 8 to 15 minutes), especially enzymes with polymerase activity are active for primer extension. Temperature range. Such rapid cooling promotes copy sequence / probe hybridization rather than primer / copy sequence hybridization and extension.
[0030]
As indicated above, various target sequences and mutated forms of target sequences can be detected in one reaction vessel. For example, the portion of the gene encoding Factor V where the Factor V Leiden mutation occurs, and the Factor V Leiden mutation could be used as the target sequence and a variant form of the target sequence, respectively. Alternatively, the 3 'untranslated region of the prothrombin gene and the same region containing the mutation likely to contain the thrombosis-causing mutation could be used as the target sequence and a mutated form of the target sequence. Based on the sequence of these genes and known mutations, for example, a probe that is completely complementary to the sense strand of the wild-type sequence and the antisense strand of the mutant or mutant sequence, with overhangs as described above or It could be synthesized without overhang. Given the nature of the above mutations (ie, single base substitutions), such probes have at least one mismatch where the mutation occurs, but nevertheless preferentially hybridize to their respective target sequences. While being sufficiently complementary to hybridize to each other at ambient temperature. Exemplary probe pairs that meet the above criteria for Factor V and Factor V Leiden mutations are SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10, Or any one of SEQ ID NO: 11. Exemplary probe pairs that meet the above criteria for mutations in the 3 ′ untranslated region of the prothrombin gene and the 3 ′ untranslated region of the prothrombin gene include SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, or the sequence One of the numbers 19 is included.
[0031]
Probe pairs according to the present invention, such as those exemplified above or those meeting the criteria described above, are contemplated to include the target sequence and its variants (eg, the Factor V gene, or the Factor V Leiden mutation). And the portion that actually contains the Factor V Leiden mutation). In particular, a test sample suspected of containing the target sequence and a mutant form of the target sequence can be contacted with the probe pair in a single reaction vessel. Under suitable conditions known to those of skill in the art, probes hybridize to their respective target sequences, if present, to form probe target sequence hybrids. The hybrid formed between the probe and the target sequence can then be detected as an indicator of the presence of the target sequence in the test sample.
[0032]
In some cases, such as when the target sequence is not present in sufficient amounts for detection, the primer and amplification reagent may be added to the test sample before or simultaneously with contacting the probe with the test sample. . Depending on the nature of the probes and the target sequences to which they hybridize, often a set of amplification primers can be selected to amplify both target sequences. In particular, the probe can be selected such that the probe amplifies the target sequence in such a way that the mutation of the second target sequence, if present, is also included in the amplification product. For example, primers capable of amplifying a sequence comprising Factor V and a Factor V Leiden mutation include SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4. Further, primers capable of amplifying mutations in the 3 ′ untranslated region of the prothrombin gene and the 3 ′ untranslated region of the prothrombin gene include SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15.
[0033]
(Example)
Example 1
Array
A. Leiden Factor V Sequence: The following example demonstrates the detection of wild-type and mutant Leiden Factor V using DNA oligomer primers and the probes provided herein. These DNA primers and probes are identified as SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11. A portion of a representative sequence of wild-type Leiden Factor V is referred to herein as SEQ ID NO: 1, and a portion of a similar representative sequence of mutant Leiden Factor V is referred to herein as SEQ ID NO: 2. SEQ ID NO: 2 differs from SEQ ID NO: 1 only in one base which is a point mutation that distinguishes mutant Leiden Factor V from wild type. SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are specific for regions found in both wild-type and mutant Leiden Factor V. SEQ ID NO: 5 is specific for a region found only in wild-type Leiden Factor V. SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11 are specific for a region found only in mutant Leiden Factor V.
[0034]
In the examples below, SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are used as amplification primers for both wild type and mutant Leiden Factor V. SEQ ID NO: 5 is used as an internal hybridization probe for wild-type Leiden Factor V amplification product. SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11 are used as internal hybridization probes for mutant Leiden Factor V amplification products.
[0035]
B. Prothrombin Sequence: The following example demonstrates the detection of wild-type and mutant proton bin genes using DNA oligomer primers and the probes provided herein. These DNA primers and probes are identified as SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20. A portion of a representative sequence of the wild-type proton bin gene is referred to herein as SEQ ID NO: 12, and a portion of a similar representative sequence of the mutant proton bin gene is referred to herein as SEQ ID NO: 13. SEQ ID NO: 13 differs from SEQ ID NO: 12 only in one base, which is a point mutation that distinguishes the mutant proton bin gene from wild type. SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are specific for regions found in both wild-type and mutant proton bin genes. SEQ ID NO: 16 is specific for a region found only in the wild-type proton bin gene. SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20 are specific for regions found only in the wild-type proton bin gene.
[0036]
In the examples below, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 are used as amplification primers for both wild-type and mutant proton bin genes. SEQ ID NO: 16 is used as an internal hybridization probe for the mutant proton bin gene amplification product. SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20 are used as internal hybridization probes for the wild-type proton bin gene amplification product.
[0037]
Example 2
Preparation of primers and probes
A. Wild type and mutant Leiden Factor V primers: Primers were designed to detect both wild type and mutant Leiden Factor V target sequences by oligonucleotide hybridization PCR. These primers were SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4. Primer sequences were synthesized using standard oligonucleotide synthesis techniques. The primer of SEQ ID NO: 4 was haptenated with a carbazole at the 5 'end using standard cyanoethyl phosphoramidite coupling chemistry as described in US Pat. No. 5,424,414, incorporated herein by reference. did.
[0038]
B. Wild-type and mutant Leiden Factor V probes: Probes were designed to hybridize to the amplified target sequence of wild-type or mutant Leiden Factor V by oligonucleotide hybridization. These probes have SEQ ID NO: 5 for wild-type Leiden Factor V and SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11 for mutant Leiden Factor V. there were. Probe sequences were synthesized using standard oligonucleotide synthesis methods. The wild-type probe of SEQ ID NO: 5 was haptenized by adamantane at the 5 'end, then treated with 10 thymidine and blocked by phosphate at the 3' end. The SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11 mutant probes are haptenized by dansyl at the 5 ′ end and then treated with 10 thymidine to 3 ′ The ends were blocked by phosphoric acid. All syntheses used standard cyanoethyl phosphoramidite coupling chemistry as described in US Pat. No. 5,464,746, which is incorporated herein by reference.
[0039]
C. Wild-type and mutant prothrombin primers: Primers were designed to detect target sequences of both wild-type and mutant prothrombin genes by oligonucleotide hybridization PCR. These primers were SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15. Primer sequences were synthesized using standard oligonucleotide synthesis techniques. The primer of SEQ ID NO: 14 was prepared using standard cyanoethyl phosphoramidite coupling chemistry as described in US Pat. No. 5,424,414, incorporated herein by reference, to form a carbazole or adamantane at the 5 'end. Hapten by either. The primer of SEQ ID NO: 15 was haptenized with adamantane at the 5 'end by the same method.
[0040]
D. Wild-type and mutant prothrombin probes: Probes were designed to hybridize to the amplified target sequence of the wild-type or mutant prothrombin gene by oligonucleotide hybridization. These probes were SEQ ID NO: 16 for the mutant prothrombin gene and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20 for the wild type prothrombin gene. Probe sequences were synthesized using standard oligonucleotide synthesis methods. The mutant probe of SEQ ID NO: 16 is haptenized by 2 carbazoles at the 3 ′ end or by 2 dansyl at the 5 ′ end, then treated with 10 thymidine and phosphorylated at the 3 ′ end. Cut off by The wild-type probes of SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19 were haptenized at the 5 'end with 2 adamantane, then treated with 10 thymidine and blocked at the 3' end with phosphate. Separately, the wild type probes of SEQ ID NO: 17 and SEQ ID NO: 20 were haptenized with 2 carbazole at the 3 ′ end. All syntheses used standard cyanoethyl phosphoramidite coupling chemistry as described in US Pat. No. 5,464,746, which is incorporated herein by reference.
[0041]
Example 3
Sample preparation
The wild-type, heterozygous and homozygous mutant Leiden Factor V and prothrombin DNA were purified by the manufacturer using the QIAamp® Blood Mini Kit (Qiagen, Inc., Valencia, Calif.) Nucleic acid extraction procedure and column method. Purified from 200 μl of each whole blood sample as described. The DNA samples were simultaneously wild-type, heterozygous or homozygous mutants for both genes. The genotype of all samples was confirmed by sequencing. The purified DNA was quantified by reading the absorbance at 260 nm using a spectrophotometer. Final concentrations of purified DNA ranged from 50 to 25 ng / μl.
[0042]
Example 4
Detection of mutant versus wild-type Leiden Factor V using offset probes
The probes used to detect single base pair mutations that distinguish the mutant from wild-type Leiden Factor V were sense and antisense strand probes, respectively, and thus each other except for a single base pair mismatch. Exact complement. Therefore they can also hybridize with each other but not with their specific target amplified DNA. It was hypothesized that offsetting the probes slightly from each other would help minimize hybridization between them. This was tested by deleting two bases from the 5 'end of each probe.
[0043]
Duplicates of each of the purified wild type, heterozygous and homozygous mutant Leiden Factor V / prothrombin DNA samples were PCR amplified and sequenced along with the wild type probe of SEQ ID NO: 5 and the mutant probe of SEQ ID NO: 6. 3 and SEQ ID NO: 4. PCR was performed using 50 mM Bicine (N, N-bis [2-hydroxyethyl] glycine), pH 8.1, 150 mM potassium, 8% w / v glycerol, 0.001% bovine serum albumin (BSA), 0.1 mM EDTA and Performed in a buffer containing a final concentration of 0.02% sodium azide. Recombinant Thermus thermophilus polymerase was used at a concentration of 5 units / reaction with dNTPs (dATP, dGTP, dTTP and dCTP) each present at a final concentration of 150 μM. The primer of SEQ ID NO: 3 was used at a concentration of 120 nM, and the primer of SEQ ID NO: 4 (labeled with carbazole) was used at a concentration of 60 nM. The wild-type probe of SEQ ID NO: 5 was present at a concentration of 40 nM, and the mutant probe of SEQ ID NO: 6 was present at a concentration of 30 nM. For a sample volume of 20 μl, a final concentration of 3.25 mM manganese chloride was used in a total reaction volume of 0.2 ml.
[0044]
The reaction mixture was amplified on a LCx® Thermal Cycler. The reaction mixture was first incubated at 97 ° C. for 4 minutes and then subjected to 45 cycles of PCR amplification at 94 ° C. for 30 seconds and 55 ° C. for 45 seconds. After subjecting the reaction mixture to thermal cycling, the mixture was held at 97 ° C. for 5 minutes and the temperature was reduced to 15 ° C. to perform probe oligo hybridization. The sample was kept at 12 ° C for at least 5 minutes, after which time the reaction products were analyzed and detected.
[0045]
Reaction products were detected on an Abbott LCx® system (available from Abbott Laboratories, Abbott Park, IL). Using a suspension of anti-carbazole-coated microparticles, an anti-adamantane antibody / alkaline phosphatase conjugate and an anti-dansyl antibody / β-galactosidase conjugate (all available from Abbott Laboratories, Abbott Park, Ill.) With LCx® Reaction products were captured and detected. The enzyme substrates used were 4-methyl-umbelliferyl phosphate (MUP) and 7-β-D-galactopyranosyloxycoumarin-4-acetic acid- (2-hydroxyethyl) amide (AUG), which was produced from the substrate. The rate of conversion to the product was measured and reported as counts / sec / sec (c / s / s).
[0046]
The results in Table 1 show that the wild-type probe can detect both homozygous wild-type and heterozygous DNA, but not the homozygous mutant DNA (all expected), and that the mutant probe was homozygous. This indicates that neither the zygotic mutant nor the heterozygous DNA can be detected.
[0047]
[Table 1]
Figure 2004523221
[0048]
Two bases at the 5 ′ end were removed and additional bases were added to the 3 ′ end with a mismatch G for destabilization (SEQ ID NO: 7, A) or without mismatch (SEQ ID NO: 11, E), Alternatively, two more bases are deleted at the 5 'end, but 3, 4 or 5 bases are added to the 3' end (SEQ ID NOs: 8 (B), 9 (C) or 10 (D), respectively), Modifications to the mutant probe were made. The experimental procedure described above was repeated using each of these mutant probes in place of SEQ ID NO: 6 in a separate reaction with the wild type probe of SEQ ID NO: 5. The results are shown in Table 2 below.
[0049]
[Table 2]
Figure 2004523221
[0050]
All mutant probes performed better than the previous SEQ ID NO: 6 mutant probe and were capable of detecting both heterozygous and homozygous mutant DNA. With the exception of mutant probe D, the mutant probe also showed good specificity because no wild-type DNA was detected. The wild-type probe continued to perform well, detecting both wild-type and heterozygous DNA, but not homozygous mutant DNA. The best signal was achieved with mutant probes C (SEQ ID NO: 9) and D (SEQ ID NO: 10). Thus, the best combination of probes for detecting wild-type or mutant Leiden Factor V DNA is a wild-type probe having a 2 base deletion at the 5 'end (SEQ ID NO: 5), and also a 5' end. Was to use mutant probe C (SEQ ID NO: 9) which had a deletion of 2 bases but contained 4 additional bases at the 3 'end. This effectively shifts the base pair mismatch between the wild-type and mutant Leiden Factor V sequences from the middle to near the 5 'end.
[0051]
Thus, in general, offset probes were able to specifically hybridize to their appropriate amplified target sequence.
[0052]
Example 5
Detection of mutant versus wild-type prothrombin
A. Use of Sense Strand Probe: Initial experiments to detect wild-type versus mutant polymorphisms on the prothrombin gene were performed in a separate reaction with a similar sense strand probe, one for the mutant gene (SEQ ID NO: 16). The test was performed using a probe, the other for the wild-type gene (SEQ ID NO: 20). In addition to the single base pair difference at the wild type versus mutant locus, the wild type probe simultaneously contained two additional base pairs at the 5 'end.
[0053]
Duplicates of purified heterozygous and homozygous mutant Leiden Factor V / prothrombin DNA samples were prepared in a Molecular Grade Water (5'-3 ', Inc., Boulder, CO) at 1: 100, 1: 1000 and 1: SEQ ID NO: 16 mutant probe or carbazole-labeled SEQ ID NO: 20 wild-type, diluted in 10,000 and PCR amplified using adamantane labeled SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 primers in separate reactions Detection was performed using a probe. PCR was performed using 50 mM Bicine (N, N-bis [2-hydroxyethyl] glycine), pH 8.1, 150 mM potassium, 8% w / v glycerol, 0.001% bovine serum albumin (BSA), 0.1 mM EDTA and Performed in a buffer containing a final concentration of 0.02% sodium azide. Recombinant Thermus thermophilus polymerase was used at a concentration of 5 units / reaction with dNTPs (dATP, dGTP, dTTP and dCTP) each present at a final concentration of 150 μM. Primers were used at a concentration of 250 nM each and probes were present at a concentration of 5 nM each. For a sample volume of 20 μl, a final concentration of 3.25 mM manganese chloride was used in a total reaction volume of 0.2 ml. A 20 ng / μl poly-A pair was also tested as a negative control.
[0054]
The reaction mixture was amplified on a LCx® Thermal Cycler. The reaction mixture was first incubated at 95 ° C. for 4 minutes, then at 56 ° C. for 30 seconds, then at 97 ° C. for 2 minutes, and then subjected to 40 cycles of PCR amplification at 95 ° C. for 40 seconds and then at 58 ° C. for 60 seconds. . After subjecting the reaction mixture to thermal cycling, the mixture was held at 72 ° C. for 5 minutes, then at 97 ° C. for 5 minutes, and the temperature was reduced to 15 ° C. for 2 minutes to perform probe oligo hybridization. The reaction products were then analyzed and the samples were kept at 4 ° C. until detection.
[0055]
Reaction products were detected on an Abbott LCx® system (available from Abbott Laboratories, Abbott Park, IL). Reaction products were captured and detected using a suspension of anti-carbazole coated microparticles and an anti-adamantane antibody / alkaline phosphatase conjugate (all available from Abbott Laboratories, Abbott Park, IL) with LCx®. The enzyme substrate used was 4-methyl-umbelliferyl phosphate (MUP) and the rate of conversion of the substrate to product was measured and reported as counts / sec / sec (c / s / s).
[0056]
As can be seen from Table 3 below, the mutant probe detects both heterozygous and homozygous mutant samples, while the wild-type probe reacts only with the heterozygous probe and not with the homozygous mutant. Nevertheless, both samples were still detected. Therefore, this combination of probes, both probes from the sense strand, failed to distinguish wild type from mutant polymorphisms in the prothrombin gene.
[0057]
[Table 3]
Figure 2004523221
[0058]
B. Use of Sense vs. Antisense Probe: Since the probe from the sense strand could not distinguish wild type from the mutant allele of the prothrombin gene, the wild type probe was transferred to the antisense strand, which We investigated whether it would be easier to identify genes.
[0059]
This experiment was performed as described in Example 5 above, except that the carbazole-labeled SEQ ID NO: 17 wild-type probe was used instead of the SEQ ID NO: 20 probe, and the duplicates of the samples were tested at only a 1: 100 dilution. A. Performed as described in. The thermal cycling conditions were also changed as follows: the reaction mixture was first incubated at 97 ° C for 2 minutes and then subjected to 40 cycles of PCR amplification at 95 ° C for 40 seconds and 58 ° C for 60 seconds. After subjecting the reaction mixture to thermal cycling, the mixture was held at 97 ° C. for 5 minutes, and the temperature was reduced to 15 ° C. for 2 minutes to perform probe oligo hybridization. The reaction products were then analyzed and the samples were kept at 15 ° C. until detection.
[0060]
[Table 4]
Figure 2004523221
[0061]
The results in Table 4 above show that the transfer of the wild-type probe to the antisense strand allows discrimination between wild-type and the resulting mutant allele, and that the wild-type probe is more Also show a much higher detection signal for heterozygous samples containing one wild-type allele. Mutant probes also retain the ability to detect both heterozygous and homozygous mutant samples. Furthermore, under these conditions, the mutant probe was prepared as described in Example 5. A. Produces a slightly higher signal for homozygous mutant samples containing two mutant alleles than for heterozygous samples containing only one mutant allele, as compared to those observed in .
[0062]
C. Use of offset probe: Example 5 above. B. In one example, discrimination between wild-type and mutant prothrombin was achieved using one probe on the sense strand and the other probe on the antisense strand, but the sample was tested only once to determine genotype. Advantageously, both probes can be combined in one reaction mixture so that they do not have to be. Since this experiment also used sense (mutant) / antisense (wild-type) probes in separate reactions, two tests had to be performed on each sample to determine the genotype of the samples. However, since sense / antisense probes are exact complements of each other except for single base pair mismatches, they may also hybridize to each other rather than to their specific target amplified DNA. The thermal cycling conditions were modified to help prevent this, and in addition, the strategy used for the Leiden Factor V probe to offset the probes from each other near the base pair mismatch was utilized.
[0063]
A probe for detecting a mutant allele of the proton bin gene (SEQ ID NO: 16) was prepared in Example 5. A. And B. And contained a base pair mismatch in the middle (base pair 6 of 13 base pairs). Three wild-type probes were tested with this mutant probe: wild-type probe F (SEQ ID NO: 19) was complementary to the mutant probe except for a single base pair mismatch; wild-type probe G (sequence No. 17) contained two additional base pairs at the 3 'end; and wild-type probe H (SEQ ID NO: 18) contained two additional base pairs at the 3' end and two bases from the 5 'end. To create a two base overhang at the 3 'end of each probe.
[0064]
Duplicates of each of the purified wild-type, heterozygous and homozygous mutant Leiden Factor V / prothrombin DNA samples were PCR amplified and the primers SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15 and the As in Example 4, except that the mutant probe was used with each of the three wild-type probes described above (ie, each one of the mutant probe and the wild-type probe was used in the same reaction mixture). Was detected. The reaction conditions used were as described in Example 4 above, except that the primer and probe concentrations were as follows: The primer of SEQ ID NO: 14 (labeled with carbazole) was at a concentration of 200 nM. The primers of SEQ ID NO: 15 were used at a concentration of 150 nM, the mutant probe of SEQ ID NO: 16 was used at a concentration of 70 nM, and the primers of SEQ ID NO: 17 (G), 18 (H) or 19 (F) Any of the wild-type probes was present in each reaction mixture at a concentration of 45 nM. The results from this experiment are shown in Table 5 below.
[0065]
[Table 5]
Figure 2004523221
[0066]
All wild-type / mutant probe pairs showed specific detection of the appropriate wild-type or mutant allele, and wild-type probes detected homozygous wild-type and heterozygous prothrombin samples, but homozygous suddenly Mutant proton bin DNA was not detected as positive. The mutant probe detected homozygous mutant and heterozygous prothrombin samples, but did not detect homozygous wild-type proton bin samples as positive. As expected, all probes detected the heterozygous sample in a dose-dependent manner, since the heterozygous sample contained one wild-type and one mutant allele. Therefore, all probes showed high specificity.
[0067]
The wild-type probe (F), which is perfectly complementary to the mutant probe (except for a single base pair mismatch), worked, but produced the lowest signal for the homozygous wild-type sample. The wild-type probe that showed the best signal in detecting the wild-type allele was mutant probe H (SEQ ID NO: 18), a combination of probes that produced a two base pair overhang at both ends. This probe combination also showed the best balance (equivalence) between mutant and wild-type positive signals.
[0068]
Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in such embodiments without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (18)

被験試料において2個の関連する標的核酸配列の少なくとも1個を検出するための方法であって、
a)被験試料を第一及び第二プローブと接触させること、ここで、
(i)プローブは、少なくとも1個のミスマッチを除いて互いに完全に相補的であり、
(ii)第一プローブは、第二プローブに対してよりも第一標的配列のセンス鎖により相補的であり、
(iii)第二プローブは、第一プローブに対してよりも第二標的配列のアンチセンス鎖により相補的であり、および
(iv)プローブは外界温度で互いにハイブリダイズする
b)少なくとも第一又は第二プローブを第一又は第二標的配列にハイブリダイズさせて、少なくとも1個の標的配列/プローブハイブリッドを形成すること、および
c)被験試料中に少なくとも1個の標的配列が存在することの指標としてハイブリッドを検出すること、を含む方法。
A method for detecting at least one of two related target nucleic acid sequences in a test sample, comprising:
a) contacting the test sample with the first and second probes, wherein:
(I) the probes are completely complementary to each other except for at least one mismatch,
(Ii) the first probe is more complementary to the sense strand of the first target sequence than to the second probe;
(Iii) the second probe is more complementary to the antisense strand of the second target sequence than to the first probe, and (iv) the probes hybridize to each other at ambient temperature b) at least the first or second Hybridizing the two probes to the first or second target sequence to form at least one target sequence / probe hybrid; and c) as an indicator of the presence of at least one target sequence in the test sample. Detecting the hybrid.
第二標的配列が第一標的配列の変異形態である、請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the second target sequence is a mutated form of the first target sequence. 第一標的配列の変異形態が一ヌクレオチド多型を含む、請求項2に記載の方法。3. The method of claim 2, wherein the variant form of the first target sequence comprises a single nucleotide polymorphism. プローブが、配列番号5と、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11から成る群の一成員である、請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the probe is a member of the group consisting of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11. プローブが、配列番号16と、配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20から成る群の一成員である、請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the probe is a member of the group consisting of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20. 被験試料にプライマーセットと増幅試薬を与る段階と、被験試料を第一及び第二プローブに接触させる前又は接触させるのと同時に被験試料中の標的配列を増幅する段階と、をさらに含む請求項1に記載の方法。Applying a primer set and an amplification reagent to the test sample, and amplifying a target sequence in the test sample before or simultaneously with contacting the test sample with the first and second probes. 2. The method according to 1. プライマーセットが、配列番号3と配列番号4;及び配列番号14と配列番号15から成る群より選択される、請求項6に記載の方法。The method according to claim 6, wherein the primer set is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4; and SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15. 第一及び第二プローブが、第一プローブが3’突出を持つように互いにハイブリダイズする、請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the first and second probes hybridize to each other such that the first probe has a 3 'overhang. 第二プローブが3’突出を持つ、請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein the second probe has a 3 'overhang. 突出が1から5ヌクレオチドの長さである、請求項8に記載の方法。9. The method of claim 8, wherein the overhang is 1 to 5 nucleotides in length. 第一及び第二プローブを含む物質の組成物であって、ここで、
(a)プローブは、少なくとも1個のミスマッチを除いて互いに完全に相補的であり、
(b)第一プローブは、第二プローブに対してよりも標的配列のセンス鎖により相補的であり、
(c)第二プローブは、第一プローブに対してよりも第二標的配列のアンチセンス鎖により相補的であり、および
(d)プローブは外界温度で互いにハイブリダイズする、組成物。
A composition of matter comprising first and second probes, wherein:
(A) the probes are completely complementary to each other except for at least one mismatch,
(B) the first probe is more complementary to the sense strand of the target sequence than to the second probe;
A composition wherein (c) the second probe is more complementary to the antisense strand of the second target sequence than to the first probe, and (d) the probes hybridize to each other at ambient temperature.
プローブが個々に10から100ヌクレオチドの長さである、請求項11に記載の組成物。12. The composition of claim 11, wherein the probes are individually 10 to 100 nucleotides in length. 第一及び第二プローブが、第一プローブが3’突出を持つように互いにハイブリダイズする、請求項12に記載の組成物。13. The composition of claim 12, wherein the first and second probes hybridize to each other such that the first probe has a 3 'overhang. 第二プローブが3’突出を持つ、請求項13に記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the second probe has a 3 'overhang. 突出が1から5ヌクレオチドの長さである、請求項13に記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the overhang is 1 to 5 nucleotides in length. ミスマッチが一ヌクレオチド多型である、請求項11に記載の組成物。12. The composition of claim 11, wherein the mismatch is a single nucleotide polymorphism. プローブが、配列番号5と、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10及び配列番号11から成る群の一成員である、請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the probe is a member of the group consisting of SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11. プローブが、配列番号16と、配列番号17、配列番号18、配列番号19及び配列番号20から成る群の一成員である、請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the probe is a member of the group consisting of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 18, SEQ ID NO: 19 and SEQ ID NO: 20.
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