JP2005137359A - Method for suppressing nonspecific hybrid formation in method for extending primer - Google Patents

Method for suppressing nonspecific hybrid formation in method for extending primer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress nonspecific extension reaction of a primer in a method for extending the primer. <P>SOLUTION: The method of the invention is the primer extension reaction by forming a nucleic acid chain complementary to a template chain of the nucleic acid by the primer. The primer is reacted with the template chain in the presence of the primer connected with the nucleic acid complementary to 3' end of the primer and having affinity to the primer equal to or less than the affinity of the primer to the template chain of the nucleic acid or its derivative. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

発明の背景Background of the Invention

発明の分野
本発明は、プライマー伸長法においてプライマーの非特異的伸長を抑制する方法に関する。
The present invention relates to a method for suppressing nonspecific extension of primers in a primer extension method.

背景技術
核酸の鋳型(テンプレート)に相補的な核酸を形成するプライマー伸長反応は、生体内で重要な役割りを演じているのみならず、遺伝子工学においても不可欠な技術として利用されている。すなわち、鋳型およびそれに相補的なプライマーが二本鎖を形成し、ポリメラーゼによってモノヌクレオチドをプライマーの3′末端に鋳型と相補的に付加していくものである。Vary等は上記鋳型依存的プライマー伸長反応を利用する核酸の検出法を提案している(米国特許4,851,331号)。
Background Art A primer extension reaction that forms a nucleic acid complementary to a template of a nucleic acid not only plays an important role in vivo, but is also utilized as an indispensable technique in genetic engineering. That is, a template and a primer complementary thereto form a double strand, and a polymerase adds a mononucleotide to the 3 ′ end of the primer in a complementary manner to the template. Vary et al. Have proposed a nucleic acid detection method using the above template-dependent primer extension reaction (US Pat. No. 4,851,331).

このプライマー伸長法を利用する遺伝子増幅法が種々開発され(例えば、PCR法、SDA法、RCR法、3SR法、NASB法: Keller,G.H. et al.,DNA PROBES,p255-297,Stockton press(1993),Persing,D.H. et al.,Diagnastic Molecular Microbilogy,p51-87,American Society for Microbiology(1993))、遺伝子工学分野において非常に大きな進歩をもたらした。   Various gene amplification methods using this primer extension method have been developed (for example, PCR method, SDA method, RCR method, 3SR method, NASB method: Keller, GH et al., DNA PROBES, p255-297, Stockton press (1993 ), Persing, DH et al., Diagnastic Molecular Microbilogy, p51-87, American Society for Microbiology (1993)), which has made tremendous progress in the field of genetic engineering.

しかしながら、これらのプライマー伸長法を利用した遺伝子増幅反応においては、特定の遺伝子を100万倍程度に増幅するために、反応の初期過程では増幅しようとする遺伝子に対して反応に関与する試薬(ポリメラーゼ、プライマー、単位核酸など)を大過剰に存在させることになる。従って、非特異的ハイブリッド形成が非常に起りやすい(Chou et al.,Nucleic Acids Res., 20,1717(1992))。また、特異性において最も優れていると思われるPCR法においても、鋳型の核酸が非常に少量の場合、およびサンプル由来の不純物が多量に混入している場合には、特異性の高い増幅を行うことは容易ではなかった。更に、PCR法においては、予想できなかったプライマー・ダイマーという問題が生じることがわかった(Li et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA.87,4580-4584(1990) )。   However, in gene amplification reactions using these primer extension methods, in order to amplify a specific gene about 1 million times, a reagent (polymerase) involved in the reaction for the gene to be amplified in the initial process of the reaction. , Primers, unit nucleic acids, etc.) in large excess. Therefore, non-specific hybridization is very likely (Chou et al., Nucleic Acids Res., 20,1717 (1992)). Even in the PCR method that seems to be the best in specificity, amplification is performed with high specificity when the amount of template nucleic acid is very small and when a large amount of sample-derived impurities are mixed. That was not easy. Furthermore, it was found that the PCR method had an unexpected primer / dimer problem (Li et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87, 4580-4584 (1990)).

これらの問題を解決するために、Hot−Start法(Chou et al.,Nucleic Acids Res,20,1717-1723(1992))およびポリメラーゼに対する抗体を使う方法(Kellogg et al.,Bio Techniques 16,1134-1137(1994),Sharkey et al.,BIO / TECHNOLOGY 12,506-507(1994))等が提案されているが、いずれの方法もPCR反応開始後の非特異的ハイブリッド形成および伸長反応を十分に抑制することができず、また、PCR法以外の増幅法に応用することはできない。また特異性を向上させる確実な方法としては二組のプライマーを使うnested PCR法(Pierre et al., J.Clin.Microbiol.29,712-717(1991))があるが操作性を考えると実用的ではないと考えられる。   In order to solve these problems, the Hot-Start method (Chou et al., Nucleic Acids Res, 20, 1717-1723 (1992)) and the method using an antibody against a polymerase (Kellogg et al., Bio Techniques 16,1134) -1137 (1994), Sharkey et al., BIO / TECHNOLOGY 12,506-507 (1994)), etc., but both methods sufficiently suppress non-specific hybridization and extension after initiation of the PCR reaction. And cannot be applied to amplification methods other than the PCR method. As a reliable method to improve specificity, there is a nested PCR method (Pierre et al., J. Clin. Microbiol. 29, 712-717 (1991)) that uses two sets of primers. It is not considered.

発明の概要Summary of the Invention

本発明は、プライマー伸長法における非特異的ハイブリッド形成を抑制する方法の提供をその目的としている。   The object of the present invention is to provide a method for suppressing nonspecific hybridization in the primer extension method.

また、本発明は、プライマー伸長法においてプライマーの核酸の鋳型鎖への非特異的ハイブリッド形成を抑制する試薬の提供をその目的としている。   Another object of the present invention is to provide a reagent that suppresses non-specific hybridization of the primer to the template strand of the nucleic acid in the primer extension method.

本発明によるプライマーによって核酸の鋳型鎖に相補的な核酸鎖を形成するプライマー伸長反応は、
該プライマーに相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸(プライマー相補核酸)またはその誘導体の存在下で、プライマーと鋳型鎖との反応を行うことを特徴とするもの、である。
Primer extension reaction to form a nucleic acid strand complementary to the template strand of the nucleic acid by the primer according to the present invention is as follows:
Primer and template in the presence of a nucleic acid (primer complementary nucleic acid) or derivative thereof that is complementary to the primer and whose affinity for the primer is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid It is characterized by performing a reaction with a chain.

また、本発明によるプライマーの核酸の鋳型鎖への非特異的ハイブリッド形成抑制用試薬は、特定のプライマーに相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸またはその誘導体とを含んでなるもの、である。   The reagent for suppressing nonspecific hybridization to the template strand of the nucleic acid of the primer according to the present invention is complementary to the specific primer, and its affinity for the primer is the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid. A nucleic acid or a derivative thereof equivalent to or lower than

本発明によればプライマーの伸長反応において非特異的ハイブリッド形成が抑制される。これは、プライマーに相補的な核酸が存在することにより、プライマーの核酸の鋳型鎖への非特異的なハイブリッド形成が減少することに起因すると思われる。   According to the present invention, nonspecific hybridization is suppressed in the primer extension reaction. This seems to be due to the non-specific hybridization of the primer nucleic acid to the template strand due to the presence of the nucleic acid complementary to the primer.

発明の具体的説明DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

本明細書において「核酸」とは、リボヌクレオチドおよび/またはデオキシリボヌクレオチドからなるものをいい、DNA、RNA並びにリボヌクレオチドおよびデオキシリボヌクレオチドが混合したオリゴヌクレオチド等が挙げられる。   As used herein, “nucleic acid” refers to a nucleic acid comprising ribonucleotides and / or deoxyribonucleotides, and includes DNA, RNA, oligonucleotides mixed with ribonucleotides and deoxyribonucleotides, and the like.

また、本明細書において「核酸の誘導体」とは、核酸の塩基部分、リボース部分、リン酸ジエステル結合部分等の原子(例えば、水素原子、酸素原子)もしくは官能基(例えば、水酸基、アミノ基)が他の原子(例えば、水素原子、硫黄原子)、官能基(例えば、アミノ基)、もしくは炭素数1〜6のアルキル基で置換されたものまたは保護基(例えばメチル基またはアシル基)で保護されたもの、またはこれらの部分が非天然型の成分(例えば、ペプチド結合)で置換されたものをいう。   In the present specification, “nucleic acid derivative” refers to an atom (for example, a hydrogen atom, an oxygen atom) or a functional group (for example, a hydroxyl group or an amino group) such as a base portion, a ribose portion, or a phosphodiester bond portion of a nucleic acid. Is protected with another atom (for example, a hydrogen atom, sulfur atom), a functional group (for example, an amino group), or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a protecting group (for example, a methyl group or an acyl group) Or those in which these parts are replaced with non-naturally occurring components (eg, peptide bonds).

このような誘導体としては、例えば塩基部分をペプチド結合で連結したペプチド核酸(PNA)(Nielsen et al., J.Amer.Chem.Soc.,114,9677-9678(1992))、天然に存在する稀な核酸(Nucleic Acids Reseach,Vol.22,No12,2183(1994)) 、塩基のアミノ基の水素原子を炭素数1〜6のアルキル基で置換した核酸、リボース部分の水酸基の立体配置を変換した核酸、およびリン酸ジエステル結合部分の酸素原子を硫黄原子で置換した核酸等が挙げられる。   As such a derivative, for example, a peptide nucleic acid (PNA) in which base portions are linked by a peptide bond (Nielsen et al., J. Amer. Chem. Soc., 114,9677-9678 (1992)) exists in nature. Rare nucleic acids (Nucleic Acids Reseach, Vol.22, No12, 2183 (1994)), nucleic acids in which the hydrogen atom of the base amino group is replaced with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and the configuration of the hydroxyl group of the ribose moiety is changed. And nucleic acids in which the oxygen atom of the phosphodiester bond portion is substituted with a sulfur atom.

更に、本明細書において「プライマー」とは、核酸の生合成開始反応に要求される核酸分子およびその誘導体をいう。従って、前記DNAおよびRNAのみならず、その誘導体もここにいうプライマーとすることができる。   Further, in the present specification, the “primer” refers to a nucleic acid molecule and a derivative thereof required for a nucleic acid biosynthesis initiation reaction. Therefore, not only the DNA and RNA but also derivatives thereof can be used as the primer.

本発明による方法は、基本的に、プライマーによって核酸の鋳型鎖に相補的な核酸鎖を形成するプライマー伸張反応であり、このプライマーと鋳型鎖の反応を、プライマーに相補的であり、かつプライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対するプライマーの親和性と同等かまたはそれ以下である核酸(プライマー相補核酸)またはその誘導体の存在下で行うものである。なお、以下、「プライマー相補核酸」とは、その誘導体を含む意味で用いられるものとする。   The method according to the present invention is basically a primer extension reaction in which a primer forms a nucleic acid strand that is complementary to the template strand of the nucleic acid, and the reaction between this primer and the template strand is complementary to the primer and It is performed in the presence of a nucleic acid (primer complementary nucleic acid) or a derivative thereof whose affinity is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid. Hereinafter, “primer-complementary nucleic acid” is used in a sense including its derivatives.

以下の理論に拘束されるわけではないが、本発明において非特異的ハイブリッドの形成が抑制される理由は次のように考えられる。まず、非特異的ハイブリッドは、プライマーが本来ハイブリッドを形成する目的領域以外の部分にプライマーがハイブリダイズし、その部分から目的とする配列以外の配列が形成されてしまう現象であると考えられる。ここで、プライマーに対し相補的であり、かつ鋳型鎖に対するプライマーの親和性と同等またはそれ以下の親和性を有するプライマー相補核酸が存在すると、このプライマー相補核酸が、本来目的とする領域にハイブリッドしなかったプライマーをとらえ、ハイブリッドを形成すると考えられる。その結果、プライマーが目的とする領域以外の部分にハイブリッドする機会が低くなり、これによって非特異的ハイブリッドの形成が抑制されるものと考えられる。なお、プライマーに対するプライマー相補核酸の親和性は、プライマーに対する鋳型鎖の親和性よりも同等かまたは低いことから、プライマーの目的領域に対するハイブリッドの形成には、このプライマー相補核酸は悪影響を与えない。   Although not limited by the following theory, the reason why the formation of a non-specific hybrid is suppressed in the present invention is considered as follows. First, the non-specific hybrid is considered to be a phenomenon in which the primer hybridizes to a portion other than the target region where the primer originally forms a hybrid, and a sequence other than the target sequence is formed from that portion. Here, if a primer-complementary nucleic acid that is complementary to the primer and has an affinity equal to or less than the affinity of the primer for the template strand is present, the primer-complementary nucleic acid hybridizes to the originally intended region. It is thought that the primer which did not exist is caught and a hybrid is formed. As a result, the opportunity for the primer to hybridize to a portion other than the target region is reduced, and this is considered to suppress the formation of non-specific hybrids. Since the affinity of the primer-complementary nucleic acid for the primer is equal to or lower than the affinity of the template strand for the primer, this primer-complementary nucleic acid does not adversely affect the formation of a hybrid for the target region of the primer.

ここで、「親和性」とは、例えば融解温度Tmで表される熱依存的な安定性を指標にして表すことが出来る(Higgins et al.,Nucleic acid hybridization p80,IRL PRESS(1985) )。すなわち、Tmが大きいときは親和性が高く、Tmが低いときは親和性が低いことを意味する。   Here, the “affinity” can be expressed using, for example, heat-dependent stability represented by the melting temperature Tm (Higgins et al., Nucleic acid hybridization p80, IRL PRESS (1985)). That is, when Tm is large, the affinity is high, and when Tm is low, the affinity is low.

プライマー相補核酸とプライマーとの親和性を低くする方法としては、プライマー相補核酸の鎖長をプライマーと比較して短くすることが挙げられる。プライマーの3’末端に近い領域ほど鋳型に対する非特異的ハイブリッド形成に関して重要であると考えられるので、プライマー相補核酸の3’末端側から鎖長を短くすることが好ましい。プライマー相補核酸の鎖長は、親和性を考慮して適宜決定することができるが、例えばプライマーの鎖長を1とすると、1〜0.4が好ましく、より好ましくは0.9〜0.6である。   As a method for reducing the affinity between the primer-complementary nucleic acid and the primer, there is a method of shortening the chain length of the primer-complementary nucleic acid as compared with the primer. Since the region closer to the 3 'end of the primer is considered to be more important for non-specific hybridization with the template, it is preferable to shorten the chain length from the 3' end side of the primer-complementary nucleic acid. The chain length of the primer-complementary nucleic acid can be appropriately determined in consideration of affinity. For example, when the primer chain length is 1, 1 to 0.4 is preferable, and 0.9 to 0.6 is more preferable. It is.

また、親和性の低下は、プライマー相補核酸の中にプライマーとは相補的ではないヌクレオチドを導入することによっても達成することができる。また、プライマーの塩基と相補的であるがより弱い水素結合により相補鎖を形成する塩基、例えばイノシン(Martin et al.,Nucleic Acids Res.13,8927-8938(1985))、を導入することによっても親和性をより低くすることができる。   The decrease in affinity can also be achieved by introducing nucleotides that are not complementary to the primer into the primer-complementary nucleic acid. In addition, by introducing a base that is complementary to the base of the primer but forms a complementary strand by weaker hydrogen bonds, such as inosine (Martin et al., Nucleic Acids Res. 13, 8927-8938 (1985)). Can also lower the affinity.

本発明によるプライマー相補核酸は、それ自身がプライマーとなりうることからプライマー伸長活性に関し不活性化しておくことが好ましい。不活性化の方法としては、例えば、3’末端のデオキシ化(例えば、3’末端ヌクレオチドを2’,3’−ジデオキシリボヌクレオチドとする)または保護基(例えば、メチル基またはアシル基等)による保護等が挙げられる。   The primer-complementary nucleic acid according to the present invention is preferably inactivated with respect to primer extension activity because it can itself be a primer. Examples of the inactivation method include deoxylation at the 3 ′ end (for example, the 3 ′ terminal nucleotide is changed to 2 ′, 3′-dideoxyribonucleotide) or a protecting group (for example, a methyl group or an acyl group). Protection and the like.

本発明の好ましい態様によれば、プライマーと、プライマー相補核酸とが結合されて、一分子とされてもよい。両者が同一分子上にある、すなわちプライマー相補核酸が物理的に極めて近いところに存在していると、プライマーが目的とする鋳型鎖にハイブリッドしなかった場合、プライマー相補核酸の部分が容易にプライマー部分を捕らえ、分子内結合を形成する。これによって、効率よく、非特異的ハイブリッド形成を抑制することが出来る。   According to a preferred embodiment of the present invention, the primer and the primer-complementary nucleic acid may be combined to form a single molecule. If both are on the same molecule, that is, if the primer-complementary nucleic acid is physically close, if the primer does not hybridize to the target template strand, the primer-complementary nucleic acid part can be easily To form an intramolecular bond. Thereby, nonspecific hybridization can be efficiently suppressed.

従って、「一分子」とは、プライマー相補核酸がハイブリッド形成以外の様式(例えば、共有結合)でプライマーと直接または間接的に結合している状態をいう。   Accordingly, “one molecule” refers to a state in which a primer-complementary nucleic acid is directly or indirectly bound to a primer in a manner other than hybridization (eg, covalent bond).

一分子とする方法としては、プライマーおよびプライマー相補核酸のハイブリッド形成能を低下させない方法であるのが好ましい。ハイブリッド形成能を低下させない結合位置としては、プライマーに関しては5’末端の水酸基部分、塩基部分、リン酸ジエステル部分等が挙げられ、プライマー相補核酸に関しては5’または3’末端の水酸基、塩基部分、リン酸ジエステル部分等が挙げられる。   As a method for forming a single molecule, a method that does not lower the hybridization ability of the primer and the primer-complementary nucleic acid is preferable. Examples of the binding position that does not decrease the hybridization ability include a 5′-terminal hydroxyl group, a base part, a phosphodiester part, etc. for the primer, and a 5′- or 3′-terminal hydroxyl group, a base part, etc. for the primer-complementary nucleic acid. Examples thereof include a phosphoric acid diester moiety.

具体的に一分子とする方法としては、例えばオリゴヌクレオチドを修飾(Ecrstein, Oligonucleotides and Analogues, IRL PRESS(1991) )してリンカーを導入し、市販の架橋剤によって両者を架橋する方法が挙げられる。   Specific examples of a method for forming a single molecule include a method in which an oligonucleotide is modified (Ecrstein, Oligonucleotides and Analogues, IRL PRESS (1991)), a linker is introduced, and both are crosslinked with a commercially available crosslinking agent.

リンカーの長さは、プライマーとプライマー相補核酸とのハイブリッド形成を妨げない長さであればよく、プライマーおよびプライマー相補核酸の長さまたは架橋位置によって異なるが、例えば3原子〜50原子(好ましくは5原子〜30原子)程度離れていればよい。リンカーの構成元素はプライマーとプライマー相補核酸とのハイブリッド形成、またはプライマーの伸長反応に影響を与えないものであれば特に限定されるものではない。   The length of the linker may be any length that does not interfere with the hybridization between the primer and the primer-complementary nucleic acid, and varies depending on the length of the primer and the primer-complementary nucleic acid or the cross-linking position, for example, 3 to 50 atoms (preferably 5 What is necessary is just about 30 atoms apart. The constituent elements of the linker are not particularly limited as long as they do not affect the hybridization between the primer and the primer-complementary nucleic acid or the primer extension reaction.

リンカーとしては、例えば、飽和または不飽和炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環式基が挙げられる。飽和炭化水素基としては、炭素数3〜50のアルキル基が挙げられ、炭素数5〜30のアルキル基が好ましく、更に好ましくは炭素数5〜10のアルキル基である。   Examples of the linker include a saturated or unsaturated hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a heterocyclic group. As a saturated hydrocarbon group, a C3-C50 alkyl group is mentioned, A C5-C30 alkyl group is preferable, More preferably, it is a C5-C10 alkyl group.

リンカーは、基中にエステル結合、エーテル結合、ペプチド結合、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子を単独でまたは組み合わせて含んでいてもよく、また、その1以上の水素原子が、カルボキシル基、アミノ基、アルコキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、水酸基、またはハロゲン原子によって置換されていてもよい。リンカーは、また、直鎖であっても、分岐鎖を含んでいてもよい。リンカーは親水性であることが好ましく、例えばリンカーにエーテル結合またはペプチド結合等を含んでいてもよい。   The linker may contain an ester bond, an ether bond, a peptide bond, an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom alone or in combination, and the one or more hydrogen atoms may be a carboxyl group, an amino group, or an amino group. A group, an alkoxy group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyloxy group, a hydroxyl group, or a halogen atom. The linker may also be linear or contain a branched chain. The linker is preferably hydrophilic. For example, the linker may contain an ether bond or a peptide bond.

具体的な架橋法としては、双方の核酸にアミノ基とチオ基を有するリンカーを導入し、二官能性の架橋剤(例えば、N−(6−マレイミド−カプロイルオキシ)スクシンイミド(EMCS)、N−スクシニミジル−3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネート(SPDP))を用いて架橋する方法が挙げられる。また、ヌクレオチド間にスペーサーを導入できる試薬(Nelson et al.,Nucleic Asids Res 20,6253-6259(1992))を用いてプライマーとプライマー相補核酸とをDNA合成機を用いてひと続きに合成する方法が挙げられる。   As a specific crosslinking method, a linker having an amino group and a thio group is introduced into both nucleic acids, and a bifunctional crosslinking agent (for example, N- (6-maleimido-caproyloxy) succinimide (EMCS), N-succinimidyl) is used. The method of bridge | crosslinking using -3- (2-pyridyl dithio) propionate (SPDP)) is mentioned. In addition, using a reagent that can introduce a spacer between nucleotides (Nelson et al., Nucleic Asids Res 20,6253-6259 (1992)), a primer and a primer-complementary nucleic acid are continuously synthesized using a DNA synthesizer. Is mentioned.

本発明において「プライマー伸長反応」とは、核酸の鋳型鎖に相補的な核酸をポリメラーゼによってプライマーの3’末端に付加していく反応をいい、プライマー伸長法を用いた具体的な反応としては、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法)、Self-sustained Sequence Replication 法(3SR法)、Nucleic Acid based amplification法(NASBA法)、Repair chain Reaction 法(RCR法)、Strand Displacement Amplification 法(SDA法)、Polymerase/Ligase Chain Reaction法(P/LCR法)等の遺伝子増幅法、サンガー法が挙げられる。   In the present invention, the “primer extension reaction” refers to a reaction in which a nucleic acid complementary to a template strand of a nucleic acid is added to the 3 ′ end of a primer by a polymerase. As a specific reaction using the primer extension method, Polymerase chain reaction method (PCR method), Self-sustained Sequence Replication method (3SR method), Nucleic Acid based amplification method (NASBA method), Repair chain Reaction method (RCR method), Strand Displacement Amplification method (SDA method), Polymerase / Examples thereof include gene amplification methods such as Ligase Chain Reaction method (P / LCR method) and Sanger method.

プライマー伸長反応は、核酸の鋳型鎖、プライマー、ポリメラーゼおよびモノヌクレオチド等を含んだ反応液において行うことができる。まず、反応液をハイブリダイゼーション形成条件下(例えば融解温度以下)に置き、次いでポリメラーゼを働かせることによってプライマーの伸長を行うことができる。   The primer extension reaction can be performed in a reaction solution containing a nucleic acid template strand, primer, polymerase, mononucleotide and the like. First, the reaction solution is placed under hybridization forming conditions (for example, the melting temperature or lower), and then the primer is extended by working a polymerase.

プライマー相補核酸の反応液中における量は、プライマーの鋳型への特異的結合および非特異的結合の抑制を考慮して適宜決定されるが、例えばプライマー1モルに対して1モル以上が好ましく、より好ましくは2〜10モルである。   The amount of the primer-complementary nucleic acid in the reaction solution is appropriately determined in consideration of the specific binding of the primer to the template and the suppression of non-specific binding. For example, the amount is preferably 1 mole or more with respect to 1 mole of the primer. Preferably it is 2-10 mol.

また、反応液は、核酸の鋳型鎖、ポリメラーゼおよびモノヌクレオチド等を含むことができる。核酸の鋳型鎖はDNAであってもRNAであってもよく、またはそれらの誘導体であってもよい。用いることができるポリメラーゼとしては、DNAポリメラーゼ、RNA依存性DNAポリメラーゼ(逆転写酵素)、RNAポリメラーゼ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。モノヌクレオチドとしては、例えば、リボヌクレオチドもしくはデオキシリボヌクレオチドまたはこれらの誘導体(例えば3’水酸基がデオキシ化されたもの)等が挙げられ、あるいはこれらの混合物であってもよい。   The reaction solution may contain a nucleic acid template strand, polymerase, mononucleotide and the like. The template strand of the nucleic acid may be DNA or RNA, or a derivative thereof. Examples of the polymerase that can be used include, but are not limited to, DNA polymerase, RNA-dependent DNA polymerase (reverse transcriptase), RNA polymerase, and the like. Examples of the mononucleotide include ribonucleotides or deoxyribonucleotides or derivatives thereof (for example, those in which the 3 'hydroxyl group is deoxylated), or a mixture thereof.

非特異的ハイブリッド形成を抑制する方法においては、プライマー相補核酸はあらかじめその反応液に存在させておいても、プライマー伸長反応の直前に加えてもよい。   In the method for suppressing nonspecific hybridization, the primer-complementary nucleic acid may be preliminarily present in the reaction solution or may be added immediately before the primer extension reaction.

さらに本発明の別の態様によれば、特定のプライマーに相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸またはその誘導体を含んでなる、プライマー伸長法におけるプライマーの核酸の鋳型鎖への非特異的ハイブリッド形成抑制用試薬が提供される。   Furthermore, according to another aspect of the present invention, a nucleic acid or a derivative thereof that is complementary to a specific primer and whose affinity for the primer is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid. A reagent for suppressing nonspecific hybridization to a template strand of a nucleic acid of a primer in the primer extension method is provided.

「特定のプライマー」とは、試薬において鋳型となる核酸との関係において相対的に定まるものであり、従ってプライマーに相補的な核酸もこれに対応して定まる。例えば、鋳型となる核酸が黄色ブドウ球菌のプロテインA遺伝子である場合には、特定のプライマーは該遺伝子に相補的な配列を持つ核酸となり、例えば実施例1に記載されるSPA1およびSPA2がこれに該当する。   The “specific primer” is relatively determined in relation to the nucleic acid serving as a template in the reagent, and accordingly, a nucleic acid complementary to the primer is also determined correspondingly. For example, when the template nucleic acid is the protein A gene of Staphylococcus aureus, the specific primer is a nucleic acid having a sequence complementary to the gene, such as SPA1 and SPA2 described in Example 1. Applicable.

上記のプライマーに相補的な核酸の非特異的ハイブリッド形成抑制用試薬中における量および試薬中に含んでいてもよいものは前記と同様とすることができる。   The amount of the nucleic acid complementary to the above-mentioned primer in the reagent for inhibiting nonspecific hybridization and what may be contained in the reagent can be the same as described above.

次に実施例を挙げて本発明を説明するが本発明はこれら実施例に限定されものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these Examples.

本発明におけるオリゴデオキシリボヌクレオチドの合成はCaruthersらのホスホルアミダイト法(Tetrahedron Lett.,22,1859(1981))に基づいて、DNA自動合成機モデル381A(アプライドバイオシステム社製)を用いて行った。また、5′末端に標識物を導入したオリゴヌクレオチドは、まずそれぞれの5′末端アミノ基をオリゴヌクレオチドに導入し、次いで適当な標識試薬(例えば、ビチオン基、ジニトロフェノール基等)を用いて標識することによって調製した。更に、3′末端にアミノ基を導入したオリゴヌクレオチドはNelsonらの方法(Nelsonら、Nucleic Acids Res., 17,7187-7194(1989))に従って調製した。PCR反応はPCR Protocols(Innis,M.A.S.Academic Press(1990))に記載される方法を参考にして行った。 The synthesis of oligodeoxyribonucleotides in the present invention was performed using an automatic DNA synthesizer model 381A (Applied Biosystems) based on the phosphoramidite method (Tetrahedron Lett., 22, 1859 (1981)) of Caruthers et al. . In addition, for oligonucleotides having a labeled product introduced at the 5 ′ end, first, each 5 ′ terminal amino group is introduced into the oligonucleotide, and then labeled using an appropriate labeling reagent (eg, a bithion group, a dinitrophenol group, etc.). It was prepared by. Furthermore, an oligonucleotide having an amino group introduced at the 3 ′ end was prepared according to the method of Nelson et al. (Nelson et al., Nucleic Acids Res., 17 , 7187-7194 (1989)). The PCR reaction was performed with reference to the method described in PCR Protocols (Innis, MASAcademic Press (1990)).

また、PCR反応における増幅はED−PCR法(特開平1−252300号)によって行った。   Amplification in the PCR reaction was performed by the ED-PCR method (Japanese Patent Laid-Open No. 1-252300).

実施例1 PCR法による特定遺伝子の検出
特定遺伝子の検出として、黄色ブドウ球菌特有であるプロティンA遺伝子の検出を行った(Shuttleworth,H.L. et al., Gene 58,283-295(1987) )。以下に示す一組のプライマーを用い224塩基対のプロティンAをコードする遺伝子の一部をPCR法にて特異的に増幅し、アガロース電気泳動法で確認した。
SPA1:5′−BIO−TACATGTCGTTAAACCTGGTG−3′(配列番号1)
SPA2:5′−DNP−TACAGTTGTACCGATGAATGG−3′(配列番号2)
Example 1 Detection of a specific gene by PCR As a detection of a specific gene, a protein A gene peculiar to S. aureus was detected (Shuttleworth, HL et al., Gene 58, 283-295 (1987)). Using a pair of primers shown below, a part of the gene encoding 224 base pair protein A was specifically amplified by PCR and confirmed by agarose electrophoresis.
SPA1: 5'-BIO-TACATGTCGTTAAACCTGGG-3 '(SEQ ID NO: 1)
SPA2: 5'-DNP-TACAGTTGTACCGATGAATGG-3 '(SEQ ID NO: 2)

ここで、SPA1については5′末端にビオチン基(BIO)を、SPA2については5′末端にジニトロフェノール基(DNP)を導入した。   Here, biotin group (BIO) was introduced at the 5 'end for SPA1, and dinitrophenol group (DNP) was introduced at the 5' end for SPA2.

上記プライマーを用いたED−PCR法によるPCR生成物の検出方法は以下の通りであった。   The detection method of the PCR product by the ED-PCR method using the above primers was as follows.

まず、PCR反応液を以下のように調製した。
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
SPA2 50ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)ポリメラーゼ(1.25U/μl) 1μl
O 41.5μl
First, a PCR reaction solution was prepared as follows.
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
SPA2 50 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) polymerase (1.25 U / μl) 1 μl
41.5 μl of H 2 O

これに黄色ブドウ球菌DNA(400pg/μl;1μl)を加えたものと何も加えないものについてPCR反応を行った。プライマーはSPA1およびSPA2を用いた。温度条件は94℃で30秒、50℃30秒、72℃で60秒を1サイクルとし、これを35サイクル繰り返す条件でPCR反応を行った。反応液10μlをアルカリフォスファターゼ標識抗体と一緒にストレプトアビジンプレート中で反応させた。30分後反応液を除き、洗浄液で3回洗浄した。最後に緩衝液と発色基質(1Mジエタノールアミン(pH9.8),0.5mM MgCl,4mg/ml p−ニトロフェニルリン酸)を加えて反色反応を行い、吸光度をプレートリーダーを用いて測定した。 PCR reaction was carried out on those to which S. aureus DNA (400 pg / μl; 1 μl) was added and nothing was added thereto. SPA1 and SPA2 were used as primers. The temperature conditions were 94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 60 seconds for one cycle. 10 μl of the reaction solution was reacted with the alkaline phosphatase labeled antibody in a streptavidin plate. After 30 minutes, the reaction solution was removed and the plate was washed 3 times with a washing solution. Finally, a buffer solution and a chromogenic substrate (1M diethanolamine (pH 9.8), 0.5 mM MgCl 2 , 4 mg / ml p-nitrophenyl phosphate) were added to perform a color reaction, and the absorbance was measured using a plate reader. .

その結果、10分後の発色は、鋳型として何も加えない場合には0.01であり、鋳型として黄色ブドウ球菌のDNA400pgを加えた場合には1.80であった。一方、PCR反応をサイクル数40回で行った場合には、10分後の発色は、鋳型として何も加えない場合には1.00であり、鋳型として黄色ブドウ球菌のDNAを400pg加えた場合には1.93であった。   As a result, the color development after 10 minutes was 0.01 when nothing was added as a template, and 1.80 when 400 pg of S. aureus DNA was added as a template. On the other hand, when the PCR reaction was performed at 40 cycles, the color development after 10 minutes was 1.00 when nothing was added as a template, and when 400 pg of S. aureus DNA was added as a template. It was 1.93.

このように、PCR反応のサイクル数を35回から40回へ増加させると黄色ブドウ球菌の陽性と陰性の判定が困難になった。   Thus, when the number of PCR reaction cycles was increased from 35 to 40, it became difficult to determine whether S. aureus was positive or negative.

実施例2 PCR法における非特異性伸長反応の抑制(1)
プライマーSPA1およびSPA2に相補的なオリゴヌクレオチドを合成し、PCR法における非特異性伸長反応の抑制を試みた。
SPA1−C1:5′−CACCAGGTTTAAC−3′NH(配列番号3)
SPA2−C1:5′−CCATTCATCGGTA−3′NH(配列番号4)
Example 2 Suppression of non-specific extension reaction in PCR method (1)
Oligonucleotides complementary to the primers SPA1 and SPA2 were synthesized, and an attempt was made to suppress nonspecific extension reaction in the PCR method.
SPA1-C1: 5′-CACCAGGTTTAC-3′NH 2 (SEQ ID NO: 3)
SPA2-C1: 5'-CCATTCATCGGTA- 3'NH 2 ( SEQ ID NO: 4)

SPA1−C1は、プライマーSPA1の3′末端からの13塩基と相補的であり、SPA2−C1はプライマーSPA2の3′末端からの13塩基と相補的である。また、それぞれのプライマーに相補的なオリゴヌクレオチドの3′末端にはアミノ基(NH)を導入した。 SPA1-C1 is complementary to 13 bases from the 3 ′ end of primer SPA1, and SPA2-C1 is complementary to 13 bases from the 3 ′ end of primer SPA2. An amino group (NH 2 ) was introduced at the 3 ′ end of the oligonucleotide complementary to each primer.

以下に示すPCR反応液を調製し、SPA1およびSPA2をプライマーとしてPCR反応を行った。PCR反応は94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で60秒を1サイクルとし、これを40サイクル繰り返す条件で行った。   The PCR reaction solution shown below was prepared, and PCR reaction was performed using SPA1 and SPA2 as primers. The PCR reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 60 seconds under the conditions of repeating 40 cycles.

反応液1
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
SPA2 50ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ(1.25U/μl)
1μl
SPA1−C1 500ng/μl 5μl
SPA2−C1 500ng/μl 5μl
O 31.5μl

反応液2
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
SPA2 50ng/μl 1μl
────────────────────────────────────
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ1.25U/μl 1μl
SPA1−C1 500ng/μl 10μl
SPA2−C1 500ng/μl 10μl
────────────────────────────────────
O 21.5μl

反応液3
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
SPA2 50ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ 1μl
O 41.5μl
Reaction solution 1
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
SPA2 50 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) DNA polymerase (1.25 U / μl)
1 μl
SPA1-C1 500 ng / μl 5 μl
SPA2-C1 500 ng / μl 5 μl
H 2 O 31.5 μl

Reaction solution 2
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
SPA2 50 ng / μl 1 μl
────────────────────────────────────
Amplitaq (trade name) DNA polymerase 1.25 U / μl 1 μl
SPA1-C1 500 ng / μl 10 μl
SPA2-C1 500 ng / μl 10 μl
────────────────────────────────────
H 2 O 21.5 μl

Reaction solution 3
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
SPA2 50 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) DNA polymerase 1 μl
41.5 μl of H 2 O

それぞれの反応液に関し、黄色ブドウ球菌DNA(400pg/μl:1μl)を加えた場合および加えない場合についてPCR反応を行い、実施例1と同様に吸光度を測定した。   With respect to each reaction solution, PCR reaction was performed when S. aureus DNA (400 pg / μl: 1 μl) was added and when it was not added, and the absorbance was measured in the same manner as in Example 1.

その結果、12分後の発色は以下の通りであった。
反応液1 反応液2 反応液3
鋳型として何も加えない場合 0.05 0.04 1.57
鋳型として黄色ブドウ球菌の
DNAを加えた場合 2.12 1.22 2.47
As a result, color development after 12 minutes was as follows.
Reaction liquid 1 Reaction liquid 2 Reaction liquid 3
When nothing is added as a mold 0.05 0.04 1.57
When S. aureus DNA is added as a template 2.12 1.22 2.47

実施例3 PCR法における非特異的伸長反応の抑制(2)
プライマーSPA1およびSPA2に相補的なオリゴヌクレオチドとしてSPA1−C2およびSPA2−C2を用い、PCR法における非特異的伸長反応の抑制を試みた。
SPA1−C2:5′−CACCAGGTTTAACGACAT3′−NH(配列番号5)
SPA2−C2:5′−CCATTCATCGGTACAACT3′−NH(配列番号6)
Example 3 Suppression of non-specific extension reaction in PCR method (2)
SPA1-C2 and SPA2-C2 were used as oligonucleotides complementary to the primers SPA1 and SPA2, and an attempt was made to suppress nonspecific extension reaction in the PCR method.
SPA1-C2: 5′-CACCAGGTTAACGACAT3′-NH 2 (SEQ ID NO: 5)
SPA2-C2: 5'-CCATTCATCGGTACAACT3'- NH 2 ( SEQ ID NO: 6)

SPA1−C2は、プライマーSPA1の3′末端からの18塩基と相補的であり、SPA2−C2はプライマーSPA2の3′末端からの18塩基と相補的である。   SPA1-C2 is complementary to 18 bases from the 3 'end of primer SPA1, and SPA2-C2 is complementary to 18 bases from the 3' end of primer SPA2.

以下に示す反応液を調製し、SPA1およびSPA2をプライマーとしてPCR反応を行った。PCR反応は94℃で30秒、50℃で30秒、72℃で60秒を1サイクルとし、これを40サイクル繰り返す条件で行った。   A reaction solution shown below was prepared, and a PCR reaction was performed using SPA1 and SPA2 as primers. The PCR reaction was performed at 94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 60 seconds under the conditions of repeating 40 cycles.

反応液4
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
SPA2 50ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ(1.25U/μl)
1μl
O 41.5μl

反応液5
────────────────────────────────────
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1 50ng/μl 1μl
────────────────────────────────────
SPA2 50ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ(1.25U/μl)
1μl
SPA1−C2 500ng/μl 1μl
SPA2−C2 500ng/μl 1μl
O 39.5μl
Reaction solution 4
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
SPA2 50 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) DNA polymerase (1.25 U / μl)
1 μl
41.5 μl of H 2 O

Reaction solution 5
────────────────────────────────────
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1 50 ng / μl 1 μl
────────────────────────────────────
SPA2 50 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) DNA polymerase (1.25 U / μl)
1 μl
SPA1-C2 500 ng / μl 1 μl
SPA2-C2 500 ng / μl 1 μl
39.5 μl of H 2 O

それぞれの反応液について実施例2と同様にPCR反応を行い、吸光度を測定した。また、ヒトDNA(700ng/反応)を鋳型として加えたものについても同様に実験を行った。   Each reaction solution was subjected to a PCR reaction in the same manner as in Example 2, and the absorbance was measured. In addition, the same experiment was performed on human DNA (700 ng / reaction) added as a template.

その結果、10分後の発色は以下のとおりであった。
反応液4 反応液5
鋳型として何も加えない場合 0.35 0.00
鋳型としてヒトDNA 700ng を加えた場合 0.09 0.00
鋳型として黄色ブドウ球菌のDNA 400ng 加えた場合 2.21 1.16
As a result, color development after 10 minutes was as follows.
Reaction liquid 4 Reaction liquid 5
When nothing is added as a mold 0.35 0.00
When 700 ng of human DNA is added as a template 0.09 0.00
When 400 ng of S. aureus DNA is added as a template 2.21 1.16

実施例4 PCR法における非特異的伸長反応の抑制(3)
(1)プライマー相補核酸を結合したプライマーの合成
下式で示すプライマー相補核酸を結合したプライマーを合成した。
SPA1C:
5′Bio−CACCAGGTTTAAC−(リンカー)−TACATGTCGTTAAACCTGGTG(配列番号7)
SPA2C:
5′DNP−CCATTCATCGGTA−(リンカー)−TACAGTTGTACCGATGAATGG(配列番号8)
Example 4 Suppression of non-specific extension reaction in PCR method (3)
(1) Synthesis of primer combined with primer-complementary nucleic acid A primer combined with a primer-complementary nucleic acid represented by the following formula was synthesized.
SPA1C:
5'Bio-CACCAGGTTTAC- (linker) -TACATGTCGTTAAACCTGGTG (SEQ ID NO: 7)
SPA2C:
5'DNP-CCATCATCATGGTA- (linker) -TACAGTTGTTACCGATGAATGG (SEQ ID NO: 8)

まずSPA1を合成するにあたり、最初にプライマー部分の合成を行った。プライマー部分は一般的なオリゴヌクレオチド合成に従い、3′末端から上記配列を順次付加し、プライマーの5′末端の塩基を付加した後、チオールを導入するためにC6−チオールモディファイヤー(商品名)(クロンテック社)を付加した。合成終了後は常法通り担体からの脱離、及び保護基の除去を行い、ゲル濾過法(セファデックスG−50、50mM TEAB緩衝液pH7.2)により粗精製した。粗精製品10 A260ユニットを蒸発乾固し、0.1M TEAA(トリエチルアンモニウムアセテート),pH7.5(100μl)に溶解した。これに、1.0M AgNO(15μl)を加え室温で30分反応した。次に、1.0M DTT(ジチオスレイトール)(10μl)を加え室温でさらに15分間反応した。反応後沈殿を遠心で除き、ゲル濾過法(セファデックスG−50、40mM リン酸緩衝液、pH6.0)で精製し、溶出液はそのまま次の反応に用いた。 First, in synthesizing SPA1, first, a primer portion was synthesized. In order to introduce a thiol after adding the above sequence sequentially from the 3 ′ end and adding a base at the 5 ′ end of the primer, the primer portion is a C6-thiol modifier (trade name) (in accordance with general oligonucleotide synthesis). Clontech) was added. After completion of the synthesis, elimination from the carrier and removal of the protecting group were carried out as usual, and crude purification was carried out by gel filtration (Sephadex G-50, 50 mM TEAB buffer pH 7.2). Crude product 10 A260 units were evaporated to dryness and dissolved in 0.1 M TEAA (triethylammonium acetate), pH 7.5 (100 μl). To this, 1.0M AgNO 3 (15 μl) was added and reacted at room temperature for 30 minutes. Next, 1.0 M DTT (dithiothreitol) (10 μl) was added and reacted at room temperature for another 15 minutes. After the reaction, the precipitate was removed by centrifugation and purified by gel filtration (Sephadex G-50, 40 mM phosphate buffer, pH 6.0), and the eluate was used as it was in the next reaction.

一方、プライマーに相補的な部分は以下のように合成した。3′末端にアミノ基を導入するためにNelsonの方法(Nelson,Nucleic Acids Res.,17,7187-7194)の担体を原料にし、プライマーに相補的な部分の塩基配列を順次付加した。最後の塩基を付加した後、5′末端にビオチンを導入するためにビオチンONホスホルアミダイト(クロンテック社)を付加した。合成終了後は常法通り担体からの脱離、及び保護基の除去を行い、ゲル濾過法(セファデックスG−50、50mM TEAB緩衝液pH7.2)により粗精製した。粗精製品10 A260ユニットを蒸発乾固し、HO(40μl)に溶解した。1M NaHCO(10μl)を加え、さらにEMCS(DOJINDO社)のDMF溶液(20mg/ml、50μl)を加えて室温で5時間反応した。反応後はゲル濾過法 (セファデックスG−50、50mM TEAB緩衝液、pH7.2)により試薬を除去した。 On the other hand, the portion complementary to the primer was synthesized as follows. In order to introduce an amino group at the 3 ′ end, a base sequence of a portion complementary to the primer was sequentially added using a carrier of Nelson's method (Nelson, Nucleic Acids Res., 17, 7187-7194) as a raw material. After the last base was added, biotin ON phosphoramidite (Clontech) was added to introduce biotin at the 5 'end. After completion of the synthesis, elimination from the carrier and removal of the protecting group were carried out as usual, and crude purification was carried out by gel filtration (Sephadex G-50, 50 mM TEAB buffer pH 7.2). Crude product 10 A260 units were evaporated to dryness and dissolved in H 2 O (40 μl). 1M NaHCO 3 (10 μl) was added, and a DMF solution (20 mg / ml, 50 μl) of EMCS (DOJINDO) was further added, followed by reaction at room temperature for 5 hours. After the reaction, the reagent was removed by gel filtration (Sephadex G-50, 50 mM TEAB buffer, pH 7.2).

上記2種のオリゴヌクレオチドを以下のように結合した。まず、5′末端にビオチン、3′末端にアミノ基を導入したオリグヌクレオチドを蒸発乾固し、5′末端にチオール基を導入したオリゴヌクレオチドのリン酸緩衝液全量を加えて室温で16時間反応した。反応後、ゲル濾過法(セファデックスG−50、50mM TEAB緩衝液pH7.2)によりバッファー交換を行い、蒸発乾固した。得られた混合物を8.3M尿素を含む20%ポリアクリルアミド電気泳動により精製した。移動度の遅い方のバンドからオリゴヌクレオチドを回収し、プライマー相補核酸を結合したSPA1Cプライマーを得た。   The two kinds of oligonucleotides were bound as follows. First, biotin at the 5 'end and an oligonucleotide having an amino group introduced at the 3' end were evaporated to dryness, and the total amount of the phosphate buffer solution of the oligonucleotide introduced with a thiol group at the 5 'end was added for 16 hours at room temperature. Reacted. After the reaction, the buffer was exchanged by gel filtration (Sephadex G-50, 50 mM TEAB buffer pH 7.2) and evaporated to dryness. The resulting mixture was purified by 20% polyacrylamide electrophoresis containing 8.3 M urea. Oligonucleotides were collected from the band with the lower mobility to obtain SPA1C primer bound with primer-complementary nucleic acid.

SPA2Cプライマーについても同様に合成したが、5′末端にDNPを導入するためにプライマーに相補的な部分を合成する際にDNP−ONホスホルアミダイト(クロンテック社)を使用した。   The SPA2C primer was synthesized in the same manner, but DNP-ON phosphoramidite (Clontech) was used to synthesize a portion complementary to the primer in order to introduce DNP at the 5 'end.

(2)プライマーSPA1CおよびSPA2Cによる非特異的増幅反応の抑制
以下に示す反応液を調製しプライマーに相補的な核酸を結合したプライマーの非特性的反応抑制の効果を調べた。
10×Amplitaq(商品名)反応液 5μl
20mM dNTP 0.5μl
SPA1C 100ng/μl 1μl
SPA2C 100ng/μl 1μl
Amplitaq(商品名)DNAポリメラーゼ(1.25U/μl)1μl
O 41.5μl
(2) Suppression of non-specific amplification reaction by primers SPA1C and SPA2C The following reaction solutions were prepared, and the effect of suppressing the non-characteristic reaction of the primer bound with a nucleic acid complementary to the primer was examined.
10 × Amplitaq (trade name) reaction solution 5 μl
20 mM dNTP 0.5 μl
SPA1C 100 ng / μl 1 μl
SPA2C 100 ng / μl 1 μl
Amplitaq (trade name) DNA polymerase (1.25 U / μl) 1 μl
41.5 μl of H 2 O

上記反応液に鋳型として黄色ブドウ球菌のDNAを加えたもの、鋳型として何も加えないもの、鋳型としてDNAを加えた場合の3種類について実施例2と同様にPCR反応を行い吸光度を測定した。その結果10分後の発行は以下の通りであった。
鋳型として何も加えない場合 0.00
鋳型としてヒトDNA(700ng)を加えた場合 0.00
鋳型として黄色ブドウ球菌のDNA(400ng)を加えた場合 0.53
The absorbance was measured by carrying out a PCR reaction in the same manner as in Example 2 with respect to the above-mentioned reaction solution containing S. aureus DNA added as a template, nothing added as a template, and DNA added as a template. As a result, the issue after 10 minutes was as follows.
When nothing is added as a mold 0.00
When human DNA (700 ng) is added as a template 0.00
When S. aureus DNA (400 ng) is added as a template 0.53

以上のように、非特異的増幅反応を抑制することができたが、特異的増幅も抑制された。   As described above, nonspecific amplification reaction could be suppressed, but specific amplification was also suppressed.

(3)プライマーに相補的な核酸であってその鎖長を短くしたものを結合したプライマーの結果
以下に示すプライマーに相補的な核酸であってその鎖長を短くしたものを結合したプライマーを(1)に示す方法と同様にして合成し、その結果を調べた。
SPA1CS:
5′Bio−CACCAGGT−(リンカー)−TACATGTCGTTAAACCTGGTG(配列番号9)
SPA2CS:
5′DNP−CCATTCAT−(リンカー)−TACAGTTGTACCGATGAATGG(配列番号10)
(3) As a result of primer binding nucleic acid complementary to primer and shortening its chain length Primer binding nucleic acid complementary to primer shown below and having its chain length shortened ( Synthesis was performed in the same manner as in 1), and the results were examined.
SPA1CS:
5'Bio-CACCAGGT- (linker) -TACATGTCGTTAAACCTGGGTG (SEQ ID NO: 9)
SPA2CS:
5'DNP-CCATCATCAT- (linker) -TACAGTTGTACCGATGAATGG (SEQ ID NO: 10)

(2)と同じ条件でPCR反応を行い、吸光度を測定した。
鋳型として何も加えない場合 0.00
鋳型としてヒトDNA(700ng)を加えた場合 0.00
鋳型として黄色ブドウ球菌のDNA(400ng)を加えた場合 2.15
A PCR reaction was performed under the same conditions as in (2), and the absorbance was measured.
When nothing is added as a mold 0.00
When human DNA (700 ng) is added as a template 0.00
When S. aureus DNA (400 ng) is added as a template 2.15

以上のようにプライマーに相補的な核酸の鎖長を短くすることにより、非特異的増幅反応を抑制したまま、特異的反応を効率良く行わせることができた。   As described above, by shortening the chain length of the nucleic acid complementary to the primer, it was possible to efficiently carry out the specific reaction while suppressing the nonspecific amplification reaction.

本発明は下記の通りである。
(1) プライマーによって核酸の鋳型鎖に相補的な核酸鎖を形成するプライマー伸長反応であって、
該プライマーに相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸(プライマー相補核酸)またはその誘導体の存在下で、プライマーと鋳型鎖との反応を行うことを特徴とする、方法。
(2) 前記プライマー、前記プライマー相補核酸、および前記鋳型鎖が、それぞれ独立して、DNAまたはRNAである、(1)に記載の方法。
(3) 前記プライマー相補核酸またはその誘導体の鎖長が、前記プライマーよりも短いものである、(1)または(2)に記載の方法。
(4) 前記プライマー相補核酸またはその誘導体が、その一部に前記プライマーと相補的でないヌクレオチドを含むものである、(1)〜(3)のいずれか一項に記載の方法。
(5) 前記プライマー相補核酸またはその誘導体が、その一部に前記プライマーと弱く水素結合をするヌクレオチドを含んでなるものである、(1)〜(4)のいずれか一項に記載の方法。
(6) プライマーと弱く水素結合をする前記ヌクレオチドがイノシンである、(5)に記載の方法。
(7) 前記プライマーと、前記プライマー相補核酸またはその誘導体とが結合されて一分子としてなる、(1)〜(6)のいずれか一項に記載の方法。
(8) 前記プライマーと、前記プライマー相補核酸またはその誘導体とがリンカーによって連結されたものである、(7)に記載の方法。
(9) リンカーが、飽和または不飽和炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、および複素環式基からなる群から選択されるものである、(8)に記載の方法。
(10) リンカーが飽和炭化水素基である、(9)に記載の方法。
(11) リンカーが炭素数5〜30のアルキル基である、(10)に記載の方法。
(12) 前記プライマー相補核酸の誘導体が、その3’末端の水酸基が水素原子もしくは官能基によって置換されているか、または保護基で保護されたものである、(1)〜(11)のいずれか一項に記載の方法。
(13) プライマーに相補的な核酸の誘導体がペプチド核酸(PNA)である、(1)〜(12)のいずれか一項に記載の方法。
(14) プライマー伸長法が、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法)、3SR法、NASBA法、RCR法、SDA法、P/LCR法、およびサンガー法からなる群から選択されるものである、(1)〜(13)のいずれか一項に記載の方法。
(15) 特定のプライマーに相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸またはその誘導体を含んでなる、プライマー伸長法におけるプライマーの核酸の鋳型鎖への非特異的ハイブリッド形成抑制用試薬。
The present invention is as follows.
(1) A primer extension reaction in which a primer forms a nucleic acid strand complementary to a template strand of nucleic acid,
Primer and template in the presence of a nucleic acid (primer complementary nucleic acid) or derivative thereof that is complementary to the primer and whose affinity for the primer is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid Performing the reaction with a chain.
(2) The method according to (1), wherein the primer, the primer-complementary nucleic acid, and the template strand are each independently DNA or RNA.
(3) The method according to (1) or (2), wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof has a shorter chain length than the primer.
(4) The method according to any one of (1) to (3), wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof includes a nucleotide that is not complementary to the primer in a part thereof.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof comprises a nucleotide that forms a weak hydrogen bond with the primer.
(6) The method according to (5), wherein the nucleotide that weakly bonds with a primer is inosine.
(7) The method according to any one of (1) to (6), wherein the primer and the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof are combined to form one molecule.
(8) The method according to (7), wherein the primer and the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof are linked by a linker.
(9) The method according to (8), wherein the linker is selected from the group consisting of a saturated or unsaturated hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a heterocyclic group. .
(10) The method according to (9), wherein the linker is a saturated hydrocarbon group.
(11) The method according to (10), wherein the linker is an alkyl group having 5 to 30 carbon atoms.
(12) The derivative of the primer-complementary nucleic acid is any one of (1) to (11), wherein the hydroxyl group at the 3 ′ end is substituted with a hydrogen atom or a functional group, or is protected with a protecting group The method according to one item.
(13) The method according to any one of (1) to (12), wherein the derivative of the nucleic acid complementary to the primer is a peptide nucleic acid (PNA).
(14) The primer extension method is selected from the group consisting of polymerase chain reaction method (PCR method), 3SR method, NASBA method, RCR method, SDA method, P / LCR method, and Sanger method, (1 ) To (13).
(15) In a primer extension method comprising a nucleic acid or a derivative thereof which is complementary to a specific primer and whose affinity for the primer is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid A reagent for suppressing nonspecific hybridization to a template strand of a nucleic acid of a primer.

Claims (9)

プライマーによって核酸の鋳型鎖に相補的な核酸鎖を形成するプライマー伸長方法であって、
該プライマーの3’末端側に相補的であり、かつ該プライマーに対するその親和性が核酸の鋳型鎖に対する該プライマーの親和性と同等またはそれ以下である核酸(プライマー相補核酸)またはその誘導体が連結されたプライマーの存在下で、プライマーと鋳型鎖との反応を行うことを特徴とする、方法。
A primer extension method in which a primer forms a nucleic acid strand complementary to a template strand of a nucleic acid,
A nucleic acid (primer complementary nucleic acid) or a derivative thereof that is complementary to the 3 ′ end of the primer and whose affinity for the primer is equal to or less than the affinity of the primer for the template strand of the nucleic acid is linked. And reacting the primer with the template strand in the presence of the primer.
プライマー、プライマー相補核酸、および鋳型鎖が、それぞれ独立して、DNAまたはRNAである、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the primer, the primer-complementary nucleic acid, and the template strand are each independently DNA or RNA. プライマー相補核酸またはその誘導体の鎖長が、プライマーよりも短いものである、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof has a shorter chain length than the primer. プライマー相補核酸またはその誘導体が、その一部にプライマーと相補的でないヌクレオチドを含むものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof contains a nucleotide that is not complementary to the primer in part. プライマー相補核酸またはその誘導体が、その一部にプライマーと弱く水素結合をするヌクレオチドを含んでなるものである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof comprises a nucleotide that weakly hydrogen-bonds with the primer. プライマーと、プライマー相補核酸またはその誘導体とが直接または間接的に連結された、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the primer and the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof are linked directly or indirectly. プライマーと、プライマー相補核酸またはその誘導体とがリンカーによって連結されたものである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the primer and the primer-complementary nucleic acid or derivative thereof are linked by a linker. プライマーに相補的な核酸の誘導体がペプチド核酸(PNA)である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the derivative of the nucleic acid complementary to the primer is a peptide nucleic acid (PNA). プライマー伸長法が、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法)、3SR法、NASBA法、RCR法、SDA法、P/LCR法、およびサンガー法からなる群から選択されるものである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。   The primer extension method is selected from the group consisting of polymerase chain reaction method (PCR method), 3SR method, NASBA method, RCR method, SDA method, P / LCR method, and Sanger method. The method as described in any one of.
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