JP2005160387A - Method for amplifying nucleic acid and primer set therefor - Google Patents

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Yasumasa Mitani
谷 康 正 三
Takanori Oka
孝 紀 岡
Yoshihide Hayashizaki
崎 良 英 林
Toshizo Hayashi
利 藏 林
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Wakunaga Pharmaceutical Co Ltd
Dnaform KK
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Dnaform KK
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nucleic acid amplifying method capable of specifically amplifying a target nucleic acid in a sample and of quickly detecting the presence/absence of the amplified product. <P>SOLUTION: A primer set for the method contains two or more primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence. In this primer set, a 1st primer contains on its 3'-terminal a sequence(Ac') hybridizable with a sequence(A) on the 3'-terminal of the target nucleic acid sequence and also contains on the 5' side of the sequence(Ac') a sequence hybridizable with the complementary sequence(Bc) of a sequence(B) present on the 5' side off the sequence(A) in the target nucleic acid sequence. At least one primer in this primer set contains a solid phase carrier or a site bindable thereto. <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、標的核酸の増幅法および検出法に関するものであり、より詳細には、標的核酸を特異的に増幅した後に、プライマーに結合した固相担体の凝集を観察することにより増幅産物を検出する方法に関するものである。
The present invention relates to a method for amplifying and detecting a target nucleic acid. More specifically, the present invention specifically amplifies a target nucleic acid by observing the aggregation of a solid phase carrier bound to a primer after the target nucleic acid is specifically amplified. The present invention relates to a method for detecting a product.

背景技術
遺伝子診断において、標的核酸を増幅してこれを検出する技術は特に重要である。例えば、感染症の遺伝子診断においては、感染症の原因となる病原体に特異的な標的核酸の増幅および検出により、サンプル中の該病原体の存否を判定することができる。また、内因性遺伝子の変異または一塩基多型(SNP)に関する情報を得るための遺伝子診断は、そのような変異または一塩基多型を含む標的核酸の増幅および検出により行なうことができる。従って、サンプル中の標的核酸を迅速かつ正確に増幅および検出しうる簡便な方法が求められている。
BACKGROUND ART In gene diagnosis, a technique for amplifying a target nucleic acid and detecting it is particularly important. For example, in genetic diagnosis of an infectious disease, the presence or absence of the pathogen in a sample can be determined by amplification and detection of a target nucleic acid specific to the pathogen causing the infectious disease. In addition, genetic diagnosis for obtaining information on mutation or single nucleotide polymorphism (SNP) of an endogenous gene can be performed by amplification and detection of a target nucleic acid containing such mutation or single nucleotide polymorphism. Therefore, there is a need for a simple method that can rapidly and accurately amplify and detect a target nucleic acid in a sample.

目的遺伝子の増幅(核酸増幅)は、主に、DNAポリメラーゼを利用した酵素的方法により行われる。このような酵素的方法の主要なものとしては、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR法;米国特許第4683195号明細書、米国特許第4683202号明細書および米国特許第4800159号明細書)、さらには、PCR法と逆転写酵素反応を組合わせた逆転写PCR法(RT−PCR法;Trends in Biotechnology 10, pp146-152, 1992)がある。PCR法では、増幅の対象とする標的核酸配列の両端部に基づいて設計した塩基配列からなる1組のプライマーが用いられ、鋳型となる二本鎖核酸の一本鎖核酸への解離(変性)、一本鎖核酸へのプライマーのアニーリング、およびプライマーからの相補鎖合成(伸長)の3つの段階からなる反応を繰り返すことにより、DNAまたはRNAからの標的核酸の増幅が可能となる。これらの方法では、反応溶液を上記3段階のそれぞれに適した温度に調節する計3工程の繰り返しが必要とされ、これにより、目的核酸の指数関数的な増幅が可能となる。   Amplification of the target gene (nucleic acid amplification) is mainly performed by an enzymatic method using a DNA polymerase. Major examples of such enzymatic methods include the polymerase chain reaction method (PCR method; US Pat. No. 4,683,195, US Pat. No. 4,683,202 and US Pat. No. 4,800,159), and There is a reverse transcription PCR method (RT-PCR method; Trends in Biotechnology 10, pp146-152, 1992), which combines a PCR method and a reverse transcriptase reaction. In the PCR method, a pair of primers consisting of a base sequence designed based on both ends of a target nucleic acid sequence to be amplified is used, and a double-stranded nucleic acid serving as a template is dissociated into a single-stranded nucleic acid (denaturation). The target nucleic acid can be amplified from DNA or RNA by repeating the reaction consisting of the three steps of annealing of the primer to the single-stranded nucleic acid and synthesis of the complementary strand from the primer (extension). In these methods, it is necessary to repeat a total of three steps of adjusting the reaction solution to a temperature suitable for each of the above three steps, thereby enabling exponential amplification of the target nucleic acid.

PCR法は、反応溶液の温度を正確に変化させるための特殊な装置を必要とするため、野外やベッドサイドで実施することは非常に困難である。また、PCR法には、その反応特異性においても問題が残されている。すなわち、PCR法では、プライマーの伸長反応により合成された二本鎖の核酸が新たな鋳型として用いられ、その場合には、次の新たなプライマーがアニールする配列は、サンプル中に当初から含まれていたヌクレオチド配列ではなく、プライマー配列を写し取ったものである。従って、誤った領域を一旦増幅し始めると、次々とその領域が増幅されるため、容易に非標的増幅産物が生成する。このように、PCR法では、その反応特異性から、非標的核酸が増幅される可能性があり、特に、一塩基などのわずかなヌクレオチド配列の違いを認識して標的核酸のみを特異的に増幅することは比較的困難とされている。   Since the PCR method requires a special device for accurately changing the temperature of the reaction solution, it is very difficult to perform it outdoors or at the bedside. The PCR method also has a problem in reaction specificity. That is, in the PCR method, a double-stranded nucleic acid synthesized by the primer extension reaction is used as a new template. In this case, the sequence that the next new primer anneals is included in the sample from the beginning. It is a copy of the primer sequence, not the nucleotide sequence. Therefore, once the erroneous region is amplified, the region is amplified one after another, and a non-target amplification product is easily generated. Thus, in the PCR method, non-target nucleic acid may be amplified due to its reaction specificity. In particular, only the target nucleic acid is specifically amplified by recognizing slight differences in nucleotide sequences such as single bases. It is relatively difficult to do.

PCR法をはじめ、さまざまな核酸増幅法によって得られた増幅産物の検出は、一般的には、その増幅反応後の反応溶液をゲル電気泳動によって展開し、増幅産物と鋳型核酸やプライマー等とを分離した状態で、エチジウムブロマイドなどのインターカレーターによってバンドを染色し、増幅産物のバンドを分子量マーカーなどのバンドと比較することによりそのサイズを確認し、標的増幅産物が存在するかどうかを判定することにより行なわれる。しかし、さまざまな核酸増幅法を用いた標的核酸の検出においては、反応溶液中に、鋳型核酸、大量の未反応プライマー、さらには標的核酸以外の増幅産物等が含まれているため、目的の増幅産物の分子サイズによっては、ゲル電気泳動による分離操作が困難な場合も多い。また、サンプル数が多い場合には、煩雑なゲル電気泳動を行うことが多大な労力と時間の浪費を伴うことになる。また、正確なゲル電気泳動を行うためには熟練した技術が必要とされ、目的の増幅産物と非目的増幅産物とのサイズの差が僅かな場合、その識別が困難となる。例えば、数塩基の挿入または欠失が存在する可能性のある核酸配列を標的とする場合には、僅かなバンドサイズの差を識別し、標的増幅産物の存在の有無を判定することは非常に困難である。特に、臨床現場において遺伝子診断を行う場合には、多くのサンプルを簡易に短時間で効率良く処理することが必要とされるため、このような従来法では十分に対応できるものではなかった。   In general, detection of amplification products obtained by various nucleic acid amplification methods such as PCR is performed by developing the reaction solution after the amplification reaction by gel electrophoresis, and using the amplified products and template nucleic acids, primers, etc. In a separated state, the band is stained with an intercalator such as ethidium bromide, and the size of the amplified product band is compared with a band such as a molecular weight marker to determine whether the target amplified product is present. It is done by. However, in the detection of target nucleic acid using various nucleic acid amplification methods, the target nucleic acid is contained in the reaction solution because it contains template nucleic acid, a large amount of unreacted primers, and amplification products other than the target nucleic acid. Depending on the molecular size of the product, separation by gel electrophoresis is often difficult. In addition, when the number of samples is large, performing complicated gel electrophoresis involves a great deal of labor and time. In addition, skillful techniques are required to perform accurate gel electrophoresis, and when the size difference between the target amplification product and the non-target amplification product is small, it is difficult to distinguish them. For example, when targeting nucleic acid sequences that may have insertions or deletions of several bases, it is very difficult to identify small band size differences and determine the presence or absence of target amplification products. Have difficulty. In particular, when genetic diagnosis is performed in a clinical field, it is necessary to process many samples simply and efficiently in a short time, and such conventional methods have not been able to cope with them sufficiently.

前記問題を解決するために、より簡便で迅速な増幅産物の検出方法の開発が試みられている。特開平9−168400号公報(特許文献1)には、核酸増幅反応に用いられるプライマーを不溶性担体に固定化しておくか、もしくは固定化可能な状態にしておき、前記不溶性担体の凝集を観察することにより標的核酸の増幅産物を検出する方法が記載されている。この方法では、核酸増幅法としてPCR法が用いられており、2種類のプライマーの両方を不溶性担体に固定化するか、もしくは固定化可能な状態にしておく必要があるとされている。また、不溶性担体に固定化したプライマーペアを用いてPCRを行った場合、温度変化に伴って前記不溶性担体に結合した増幅産物が凝集と分散を繰り返すことになること、さらには、PCR法により増幅される増幅産物の長さは一般的に不溶化担体の直径に比べて短いため、増幅反応の際に不溶性担体同士が立体障害を起こしやすいことから、増幅に支障をきたすことがある。さらに、PCR法によって得られる増幅産物の量はあまり多くないために、不溶性担体が十分に凝集しないことも多く、その場合には、目視により不溶性担体の凝集を観察し、標的核酸の増幅の有無を判定することは困難となる。   In order to solve the above problems, attempts have been made to develop a simpler and faster method for detecting an amplification product. In JP-A-9-168400 (Patent Document 1), a primer used in a nucleic acid amplification reaction is immobilized on an insoluble carrier or is allowed to be immobilized, and the aggregation of the insoluble carrier is observed. Thus, a method for detecting an amplification product of a target nucleic acid is described. In this method, the PCR method is used as a nucleic acid amplification method, and it is said that both of the two types of primers need to be immobilized on an insoluble carrier or in an immobilizable state. In addition, when PCR is performed using a primer pair immobilized on an insoluble carrier, the amplification product bound to the insoluble carrier repeatedly aggregates and disperses with changes in temperature, and further amplified by the PCR method. Since the length of the amplified product is generally shorter than the diameter of the insolubilized carrier, the insoluble carriers tend to cause steric hindrance during the amplification reaction, which may hinder amplification. Furthermore, since the amount of amplification product obtained by the PCR method is not so large, the insoluble carrier is often not sufficiently aggregated. In such a case, the aggregation of the insoluble carrier is observed visually to check whether the target nucleic acid has been amplified or not. Is difficult to determine.

また、特開2002−345499号公報(特許文献2)には、少なくとも1種類の固定化プライマーを用いて増幅産物を凝集させ、これにより標的核酸を検出する方法が開示されている。この方法は、2種類のプライマーセットで標的核酸を増幅し、増幅産物がステム−ループ構造(ダンベル構造)を形成した時点で、不溶性担体に固定化された少なくとも1種類の固定化プライマーを加えて更に増幅を行うことにより、増幅産物を凝集させる、というものであり、その反応ステップは複雑である。また、この方法では、2種類のプライマーセットおよび少なくとも1種類の固定化プライマーが必要となるため、プライマーの設計が困難であり、さらにはそのコストが高くなるという問題がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-345499 (Patent Document 2) discloses a method of aggregating amplification products using at least one type of immobilized primer, thereby detecting a target nucleic acid. In this method, a target nucleic acid is amplified with two types of primer sets, and when the amplified product forms a stem-loop structure (dumbbell structure), at least one type of immobilized primer immobilized on an insoluble carrier is added. Further, the amplification product is aggregated by performing amplification, and the reaction step is complicated. In addition, this method requires two kinds of primer sets and at least one kind of immobilized primer, so that it is difficult to design a primer and further increases the cost.

特開平9−168400号公報JP-A-9-168400 特開2002−345499号公報JP 2002-345499 A

発明の概要Summary of the Invention

本発明者らは、相補鎖合成に用いるプライマーの3’末端部と、その伸長反応により生成する相補鎖自身に折り返しハイブリダイズすることのできるプライマーの5’末端部とを組み合わせることにより、高度に特異的な標的核酸の増幅が可能となることを見出した。さらに、そのようなプライマーを固相担体に固定するか、もしくは固相担体に固定可能な状態とし、これを用いることによって、相補鎖合成の反応効率を失うことなく標的核酸を増幅し、前記固相担体の凝集を観察することにより増幅産物の検出が可能となることを見出した。本発明はこれら知見に基づくものである。   By combining the 3 ′ end portion of a primer used for complementary strand synthesis with the 5 ′ end portion of a primer that can fold back and hybridize to the complementary strand itself generated by the extension reaction, It has been found that a specific target nucleic acid can be amplified. Further, such a primer is immobilized on a solid phase carrier or is made immobilizable on a solid phase carrier, and by using this, the target nucleic acid is amplified without losing the reaction efficiency of complementary strand synthesis, and the solid phase is immobilized. It was found that the amplification product can be detected by observing the aggregation of the phase carrier. The present invention is based on these findings.

従って、本発明は、サンプル中の標的核酸を特異的に増幅し、その増幅産物の有無を迅速に検出することを可能とするプライマーセット、ならびにこのプライマーセットを利用する核酸増幅法および核酸検出法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a primer set that can specifically amplify a target nucleic acid in a sample and rapidly detect the presence or absence of the amplification product, and a nucleic acid amplification method and a nucleic acid detection method using this primer set. The purpose is to provide.

そして、本発明によるプライマーセットは、標的核酸配列を増幅しうる2種以上のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、前記プライマーセットに含まれる少なくとも1種のプライマーが、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含んでなるものである、プライマーセットである。   The primer set according to the present invention is a primer set comprising two or more kinds of primers capable of amplifying the target nucleic acid sequence, wherein the first primer included in the primer set is the 3 ′ end of the target nucleic acid sequence. Of the sequence (B) comprising a sequence (Ac ′) hybridizing to the sequence (A) of the portion at the 3 ′ end portion and present 5 ′ to the sequence (A) in the target nucleic acid sequence A sequence (B ′) that hybridizes to a complementary sequence (Bc) is included on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′), and at least one primer included in the primer set is a solid phase carrier or It is a primer set comprising a site capable of binding to a solid phase carrier.

さらに、本発明による核酸増幅法は、鋳型核酸中の標的核酸配列を増幅する方法であって、
(a)標的核酸配列を含む鋳型核酸を用意する工程、
(b)本発明によるプライマーセットを用意する工程、および
(c)前記鋳型核酸の存在下において、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程
を含んでなるものである。
Furthermore, the nucleic acid amplification method according to the present invention is a method of amplifying a target nucleic acid sequence in a template nucleic acid,
(A) preparing a template nucleic acid containing a target nucleic acid sequence;
(B) preparing a primer set according to the present invention, and (c) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set in the presence of the template nucleic acid.

さらに、本発明による核酸検出法は、核酸試料中の標的核酸の有無を判定する方法であって、
(a)核酸試料を用意する工程、
(b)本発明によるプライマーセットを用意する工程、
(c)前記核酸試料の存在下において、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、
(d)前記プライマーセットに含まれるプライマーのいずれもが固相担体を含まない場合に、これらプライマーの少なくとも一つに含まれる、固相担体と結合可能な部位に、該固相担体を結合させる工程、ならびに
(e)固相担体の凝集の有無を観察する工程
を含んでなるものである。この方法では、固相担体の凝集が観察される場合には標的核酸が存在するものと判定され、固相担体の凝集が観察されない場合には標的核酸が存在しないものと判定される。
Furthermore, the nucleic acid detection method according to the present invention is a method for determining the presence or absence of a target nucleic acid in a nucleic acid sample,
(A) a step of preparing a nucleic acid sample;
(B) preparing a primer set according to the present invention;
(C) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set in the presence of the nucleic acid sample;
(D) When none of the primers included in the primer set includes a solid phase carrier, the solid phase carrier is bound to a site capable of binding to the solid phase carrier included in at least one of these primers. And (e) a step of observing the presence or absence of aggregation of the solid phase carrier. In this method, it is determined that the target nucleic acid is present when aggregation of the solid phase carrier is observed, and it is determined that the target nucleic acid is not present when aggregation of the solid phase carrier is not observed.

本発明によれば、少なくとも2種類のプライマーにより標的核酸を特異的に増幅することが可能となり、さらには、固相担体の凝集を観察することによりその増幅産物を検出することが可能となる。従って、本発明によれば、標的核酸の有無を正確かつ迅速に検出することが可能となり、例えば、核酸配列中の変異を迅速に検出することも可能である。   According to the present invention, it is possible to specifically amplify a target nucleic acid with at least two kinds of primers, and furthermore, it is possible to detect the amplification product by observing the aggregation of the solid phase carrier. Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately and quickly detect the presence or absence of the target nucleic acid, for example, it is also possible to rapidly detect a mutation in the nucleic acid sequence.

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

本発明による核酸増幅反応の作用機序を、図1に模式的に示す。まず、鋳型となる核酸中の標的核酸配列を決定し、その標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)、および配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)を決定する。本発明によるプライマーは、配列(Ac')を含んでなり、さらにその5’側に配列(B')を含んでなる。配列(Ac')は、配列(A)にハイブリダイズするものである。配列(B')は、配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズするものである。ここで、本発明によるプライマーは、前記配列(Ac')と前記配列(B')の間に、反応に影響を与えない介在配列を含んでいてもよい。このようなプライマーを鋳型核酸にアニーリングさせると、プライマー中の配列(Ac')が標的核酸配列の配列(A)にハイブリダイズした状態となる(図1(a))。この状態でプライマー伸長反応が起こると、標的核酸配列の相補配列を含む核酸が合成される。そして、合成された核酸の5’末端側に存在する配列(B')が、同核酸中に存在する配列(Bc)にハイブリダイズし、これにより、合成された核酸の5’末端部分においてステム−ループ構造が形成される。その結果、鋳型核酸上の配列(A)が一本鎖となり、この部分に先のプライマーと同一の配列を有する他のプライマーがハイブリダイズする(図1(b))。その後、鎖置換反応により、新たにハイブリダイズしたプライマーからの伸長反応が起こると同時に、先に合成された核酸が鋳型核酸から分離される(図1(c))。   The action mechanism of the nucleic acid amplification reaction according to the present invention is schematically shown in FIG. First, a target nucleic acid sequence in a nucleic acid to be a template is determined, and a sequence (A) at the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence and a sequence (B) existing on the 5 ′ side of the sequence (A) are determined. . The primer according to the present invention comprises the sequence (Ac ′) and further comprises the sequence (B ′) on the 5 ′ side thereof. The sequence (Ac ′) hybridizes to the sequence (A). The sequence (B ′) hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B). Here, the primer according to the present invention may include an intervening sequence that does not affect the reaction between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′). When such a primer is annealed to the template nucleic acid, the sequence (Ac ′) in the primer is hybridized to the sequence (A) of the target nucleic acid sequence (FIG. 1 (a)). When a primer extension reaction occurs in this state, a nucleic acid containing a complementary sequence of the target nucleic acid sequence is synthesized. Then, the sequence (B ′) present on the 5 ′ end side of the synthesized nucleic acid hybridizes to the sequence (Bc) present in the nucleic acid, and thereby the stem in the 5 ′ end portion of the synthesized nucleic acid. -A loop structure is formed. As a result, the sequence (A) on the template nucleic acid becomes a single strand, and this primer hybridizes with another primer having the same sequence as the previous primer (FIG. 1 (b)). Thereafter, an extension reaction from the newly hybridized primer occurs by the strand displacement reaction, and at the same time, the previously synthesized nucleic acid is separated from the template nucleic acid (FIG. 1 (c)).

上記の作用機序において、配列(B')が配列(Bc)にハイブリダイズする現象は、同一鎖上に相補領域が存在することにより起こる。一般に、二本鎖核酸が一本鎖に解離するときは、その末端あるいはそれ以外の比較的不安定な部分から部分的な解離が始まる。上記プライマーによる伸長反応で生成した二本鎖核酸は、比較的高温では末端部分の塩基対は解離と結合の平衡状態にあり、全体としては二本鎖を保っている。そのような状態で末端の解離した部分に相補的な配列が同一鎖上に存在すると、準安定な状態としてステム−ループ構造を形成することができる。このステムループ構造は安定的には存在しないが、その構造の形成により剥き出しとなった相補鎖部分(鋳型核酸上の配列(A))に同一のプライマーが結合し、すぐさまポリメラーゼが伸長反応を行うことにより、先に合成した鎖が置換されて遊離すると同時に、新たな二本鎖核酸が生成する。   In the above action mechanism, the phenomenon that the sequence (B ′) hybridizes to the sequence (Bc) occurs due to the presence of complementary regions on the same strand. In general, when a double-stranded nucleic acid is dissociated into a single strand, partial dissociation starts from its terminal or other relatively unstable part. In the double-stranded nucleic acid generated by the extension reaction using the above-described primer, the base pair at the terminal portion is in an equilibrium state of dissociation and binding at a relatively high temperature, and the double-stranded nucleic acid is maintained as a whole. In such a state, when a sequence complementary to the dissociated portion of the terminal is present on the same strand, a stem-loop structure can be formed as a metastable state. Although this stem-loop structure does not exist stably, the same primer binds to the complementary strand portion (sequence (A) on the template nucleic acid) exposed by the formation of the structure, and the polymerase immediately performs an extension reaction. As a result, the previously synthesized strand is replaced and released, and at the same time, a new double-stranded nucleic acid is generated.

以上の反応を繰り返すことにより、鋳型核酸中の標的核酸配列に相補的な核酸を大量に合成することが可能となる。また、上記標的核酸配列の相補鎖について設計された第二のプライマーを併用することにより、上記鋳型核酸の相補鎖を鋳型とする核酸合成反応を同時に行なうこともできる。特に、第二のプライマーとして、第一のプライマーと同様に設計されたものを併用することにより、上記鋳型核酸の相補鎖を鋳型とする上記と同様の核酸合成反応を同時に行なうことが可能となる。これらの核酸合成反応により新たに合成される標的核酸は、次の核酸合成反応において、それぞれの相補鎖の合成のための鋳型として使用される。従って、これらの核酸合成反応により、鋳型核酸中の標的核酸配列を増幅することが可能となる。   By repeating the above reaction, a large amount of nucleic acid complementary to the target nucleic acid sequence in the template nucleic acid can be synthesized. Further, by using in combination with the second primer designed for the complementary strand of the target nucleic acid sequence, a nucleic acid synthesis reaction using the complementary strand of the template nucleic acid as a template can be performed simultaneously. In particular, by using a primer that is designed in the same manner as the first primer as the second primer, it is possible to simultaneously perform the same nucleic acid synthesis reaction using the complementary strand of the template nucleic acid as a template. . The target nucleic acid newly synthesized by these nucleic acid synthesis reactions is used as a template for the synthesis of each complementary strand in the next nucleic acid synthesis reaction. Therefore, the target nucleic acid sequence in the template nucleic acid can be amplified by these nucleic acid synthesis reactions.

さらに、本発明によるプライマーセットに含まれる少なくとも1種のプライマーは、固相担体または固相担体に結合可能な部位を含んでいるため、増幅反応の後に、固相担体の凝集を観察することにより、増幅産物の迅速な検出が可能となる。   Furthermore, since at least one primer contained in the primer set according to the present invention contains a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier, by observing the aggregation of the solid phase carrier after the amplification reaction, Rapid detection of the amplified product is possible.

本発明によるプライマーセットは、以上のような核酸増幅反応による標的核酸配列の増幅を可能とする2種以上のプライマーを含んでなるものである。このプライマーセットに含まれる第一のプライマーは、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものとされる。   The primer set according to the present invention comprises two or more primers that enable amplification of a target nucleic acid sequence by the nucleic acid amplification reaction as described above. The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and the target nucleic acid sequence A sequence (B ′) that hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ from the sequence (A) on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′) Is done.

本発明において「標的核酸」または「標的核酸配列」とは、増幅しようとする核酸またはその配列そのものだけでなく、これに相補的な配列または該配列を有する核酸をも意味する。   In the present invention, the “target nucleic acid” or “target nucleic acid sequence” means not only the nucleic acid to be amplified or the sequence itself, but also a complementary sequence or a nucleic acid having the sequence.

本発明において「ハイブリダイズする」とは、本発明によるプライマーの一部がストリンジェントな条件下で標的核酸にハイブリダイズし、標的核酸以外の核酸分子にはハイブリダイズしないことを意味する。ストリンジェントな条件は、本発明によるプライマーとその相補鎖との二重鎖の融解温度Tm(℃)およびハイブリダイゼーション溶液の塩濃度などに依存して決定することができ、例えば、J. Sambrook, E. F. Frisch, T. Maniatis; Molecular Cloning 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory (1989)等を参照することができる。例えば、使用するプライマーの融解温度よりわずかに低い温度下でハイブリダイゼーションを行なうと、プライマーを標的核酸に特異的にハイブリダイズさせることができる。このようなプライマーは、市販のプライマー構築ソフト、例えば、Primer3(Whitehead Institute for Biomedical Research社製)などを用いて設計することができる。本発明の好ましい実施態様によれば、ある標的核酸にハイブリダイズするプライマーは、その標的核酸に相補的な核酸分子の全部または一部の配列を含んでなるものである。   In the present invention, “hybridize” means that a part of the primer according to the present invention hybridizes to a target nucleic acid under stringent conditions and does not hybridize to a nucleic acid molecule other than the target nucleic acid. The stringent conditions can be determined depending on the melting temperature Tm (° C.) of the duplex of the primer according to the present invention and its complementary strand, the salt concentration of the hybridization solution, etc., for example, J. Sambrook, Reference can be made to EF Frisch, T. Maniatis; Molecular Cloning 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory (1989). For example, when hybridization is performed at a temperature slightly lower than the melting temperature of the primer to be used, the primer can be specifically hybridized to the target nucleic acid. Such a primer can be designed using commercially available primer construction software, such as Primer 3 (manufactured by Whitehead Institute for Biomedical Research). According to a preferred embodiment of the present invention, a primer that hybridizes to a target nucleic acid comprises a sequence of all or part of a nucleic acid molecule complementary to the target nucleic acid.

本発明の好ましい態様における第一のプライマーの設計基準は次のとおりである。まず、プライマーの伸長により鋳型核酸の相補鎖が合成された後に新たなプライマーが効率よく同鋳型核酸にアニーリングするためには、合成された相補鎖の5’末端におけるステム−ループ構造形成により、鋳型核酸上の前記配列(A)の部分を一本鎖とする必要がある。そのためには、配列(Ac')の塩基数Xと標的核酸配列中における前記配列(A)と前記配列(B)に挟まれた領域の塩基数Yとの差(X−Y)の、Xに対する割合(X−Y)/Xが重要となる。ただし、鋳型核酸上において配列(A)よりも5’側に存在する、プライマーのハイブリダイズとは関係無い部分まで一本鎖とする必要はない。また、新たなプライマーが効率よく鋳型核酸にアニーリングするためには、上述のステム−ループ構造形成を効率よく行なうことも必要となる。そして、効率の良いステム−ループ構造形成、すなわち、効率の良い配列(B')と配列(Bc)とのハイブリダイゼーションには、前記配列(B')と前記配列(Bc)との間の距離(X+Y)が重要となる。一般に、プライマー伸長反応のための最適温度は最高でも72℃付近であり、そのような低い温度では、伸長鎖が長い領域にわたって解離することは困難である。従って、配列(B')が配列(Bc)に効率よくハイブリダイズするためには、両配列の間の塩基数は少ないほうが好ましいと考えられる。一方で、配列(B')が配列(Bc)にハイブリダイズして鋳型核酸上の前記配列(A)の部分を一本鎖とするためには、配列(B')と配列(Bc)との間の塩基数は多い方が好ましいと考えられる。   The design criteria for the first primer in a preferred embodiment of the present invention are as follows. First, in order for a new primer to efficiently anneal to the template nucleic acid after the complementary strand of the template nucleic acid is synthesized by extension of the primer, the template is formed by forming a stem-loop structure at the 5 ′ end of the synthesized complementary strand. The part of the sequence (A) on the nucleic acid needs to be a single strand. For this purpose, the difference (X−Y) between the base number X of the sequence (Ac ′) and the base number Y of the region sandwiched between the sequence (A) and the sequence (B) in the target nucleic acid sequence is expressed as X The ratio (X−Y) / X to is important. However, it is not necessary to make a single strand up to the portion which is present 5 ′ from the sequence (A) on the template nucleic acid and which is not related to primer hybridization. In addition, in order for a new primer to efficiently anneal to a template nucleic acid, it is also necessary to efficiently perform the above-described stem-loop structure formation. For efficient stem-loop structure formation, that is, efficient hybridization between the sequence (B ′) and the sequence (Bc), the distance between the sequence (B ′) and the sequence (Bc) (X + Y) is important. In general, the optimum temperature for the primer extension reaction is at most around 72 ° C., and at such a low temperature, it is difficult for the extended strand to dissociate over a long region. Therefore, in order for the sequence (B ′) to efficiently hybridize to the sequence (Bc), it is considered preferable that the number of bases between both sequences is small. On the other hand, in order for the sequence (B ′) to hybridize to the sequence (Bc) and to make the portion of the sequence (A) on the template nucleic acid a single strand, the sequence (B ′) and the sequence (Bc) It is considered that a larger number of bases between is preferred.

以上のような観点から、本発明の好ましい実施態様による前記第一のプライマーは、プライマーを構成する配列(Ac')と配列(B')の間に介在配列が存在しない場合において、(X−Y)/Xが−1.00以上、好ましくは0.00以上、さらに好ましくは0.05以上、さらに好ましくは0.10以上となり、また、1.00以下、好ましくは0.75以下、さらに好ましくは0.50以下、さらに好ましくは0.25以下となるように設計される。さらに、(X+Y)は、好ましくは15以上、さらに好ましくは20以上、さらに好ましくは30以上とされ、また、好ましくは50以下、さらに好ましくは48以下、さらに好ましくは42以下とされる。   From the above viewpoints, the first primer according to a preferred embodiment of the present invention is the (X−) in the case where no intervening sequence exists between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′) constituting the primer. Y) / X is −1.00 or more, preferably 0.00 or more, more preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, and 1.00 or less, preferably 0.75 or less, It is designed to be preferably 0.50 or less, more preferably 0.25 or less. Further, (X + Y) is preferably 15 or more, more preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and preferably 50 or less, more preferably 48 or less, and further preferably 42 or less.

また、プライマーを構成する配列(Ac')と配列(B')の間に介在配列(塩基数はY’)が存在する場合には、本発明の好ましい実施態様による前記第一のプライマーは、{X−(Y−Y’)}/Xが−1.00以上、好ましくは0.00以上、さらに好ましくは0.05以上、さらに好ましくは0.10以上となり、また、1.00以下、好ましくは0.75以下、さらに好ましくは0.50以下、さらに好ましくは0.25以下となるように設計される。さらに、(X+Y+Y’)は、好ましくは15以上、さらに好ましくは20以上、さらに好ましくは30以上とされ、また、好ましくは100以下、さらに好ましくは75以下、さらに好ましくは50以下とされる。   Further, when there is an intervening sequence (base number Y ′) between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′) constituting the primer, the first primer according to a preferred embodiment of the present invention is {X- (YY ')} / X is -1.00 or more, preferably 0.00 or more, more preferably 0.05 or more, more preferably 0.10 or more, and 1.00 or less, It is designed to be preferably 0.75 or less, more preferably 0.50 or less, and still more preferably 0.25 or less. Further, (X + Y + Y ′) is preferably 15 or more, more preferably 20 or more, more preferably 30 or more, and is preferably 100 or less, more preferably 75 or less, and even more preferably 50 or less.

前記第一のプライマーは、デオキシヌクレオチドおよび/またはリボヌクレオチドにより構成されており、与えられた条件下で必要な特異性を維持しながら標的核酸との塩基対結合を行うことができる程度の鎖長を有するものである。このプライマーの鎖長は、好ましくは15〜100ヌクレオチド、より好ましくは30〜60ヌクレオチドとする。また、前記第一のプライマーを構成する配列(Ac')と配列(B')の長さは、それぞれ、好ましくは5〜50ヌクレオチド、より好ましくは10〜30ヌクレオチドである。また、必要に応じて、配列(Ac')と配列(B')の間に、反応に影響を与えない介在配列を挿入してもよい。   The first primer is composed of deoxynucleotides and / or ribonucleotides, and has a chain length that allows base pairing with a target nucleic acid while maintaining the required specificity under given conditions. It is what has. The primer has a chain length of preferably 15 to 100 nucleotides, more preferably 30 to 60 nucleotides. The lengths of the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′) constituting the first primer are preferably 5 to 50 nucleotides, more preferably 10 to 30 nucleotides, respectively. If necessary, an intervening sequence that does not affect the reaction may be inserted between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′).

本発明において、「リボヌクレオチド」(単に「N」ということもある)とは、リボヌクレオチド3リン酸をいい、例えば、ATP,UTP,CTP,GTP等がある。さらに、リボヌクレオチドにはこれらの誘導体が含まれ、例えば、α位のリン酸基の酸素原子を硫黄原子に置き換えたリボヌクレオチド(α−チオ−リボヌクレオチド)等がある。   In the present invention, “ribonucleotide” (sometimes simply referred to as “N”) refers to ribonucleotide triphosphate such as ATP, UTP, CTP, GTP and the like. Furthermore, ribonucleotides include these derivatives, for example, ribonucleotides (α-thio-ribonucleotides) in which the oxygen atom of the phosphate group at the α-position is replaced with a sulfur atom.

また、前記第一のプライマーには、未修飾デオキシヌクレオチドおよび/または修飾デオキシヌクレオチドで構成されたオリゴヌクレオチドプライマー、および未修飾リボヌクレオチドおよび/または修飾リボヌクレオチドで構成されたオリゴヌクレオチドプライマー、未修飾デオキシヌクレオチドおよび/または修飾デオキシヌクレオチドおよび未修飾リボヌクレオチドおよび/または修飾リボヌクレオチドを含有するキメラオリゴヌクレオチドプライマー等も含まれる。   The first primer includes an oligonucleotide primer composed of unmodified deoxynucleotides and / or modified deoxynucleotides, an oligonucleotide primer composed of unmodified ribonucleotides and / or modified ribonucleotides, and unmodified deoxynucleotides. Also included are chimeric oligonucleotide primers containing nucleotides and / or modified deoxynucleotides and unmodified ribonucleotides and / or modified ribonucleotides.

本発明によるプライマーセットに含まれる第二のプライマーは、核酸増幅反応において鋳型の相補鎖合成の起点となり得るものであればよく、例えば、PCR法などの公知の方法に用いられるプライマーと同様に設計することができる。また、第二のプライマーは、第一のプライマーと同様に設計することができ、これにより、核酸増幅反応における増幅効率を向上させることができる。従って、本発明の好ましい実施態様によれば、第二のプライマーは、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列の相補配列において前記配列(C)よりも5’側に存在する配列(D)の相補配列(Dc)にハイブリダイズする配列(D')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものとされる。このような第二のプライマーの好ましい設計基準については、第一のプライマーについて上述したとおりである。   The second primer included in the primer set according to the present invention is only required to be a starting point for synthesis of a complementary strand of a template in a nucleic acid amplification reaction. For example, it is designed in the same manner as a primer used in a known method such as a PCR method. can do. In addition, the second primer can be designed in the same manner as the first primer, thereby improving the amplification efficiency in the nucleic acid amplification reaction. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the second primer has a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion. And a sequence (D ′) that hybridizes to a complementary sequence (Dc) of a sequence (D) that is 5 ′ to the sequence (C) in the complementary sequence of the target nucleic acid sequence. Cc ′) is included on the 5 ′ side. The preferred design criteria for such a second primer are as described above for the first primer.

本発明によるプライマーセットは、上記の第一および第二のプライマーに加えて、同じ標的核酸配列の全部または一部を含む領域を増幅しうる追加のプライマーを含んでいてもよい。このような追加のプライマーは、核酸増幅反応において鋳型の相補鎖合成の起点となり得るものであればよく、例えば、PCR法などの公知の方法に用いられるプライマーと同様に設計することができる。追加のプライマーは、典型的には、標的とする領域のいずれかの鎖における3’末端部分にハイブリダイズするヌクレオチド配列を含んでなるものとすることができる。また、本発明によるプライマーセットに含まれる追加のプライマーの数は特に制限されない。このような追加のプライマーを用いることにより、核酸増幅反応における増幅効率をさらに向上させることが可能である。しかしながら、上記の第一および第二のプライマーのみによる核酸増幅反応においても十分な増幅効率が得られるため、追加のプライマーは必ずしも必要ではない。   In addition to the first and second primers described above, the primer set according to the present invention may contain an additional primer capable of amplifying a region containing all or part of the same target nucleic acid sequence. Such an additional primer may be any primer that can serve as a starting point for synthesis of a complementary strand of a template in a nucleic acid amplification reaction, and can be designed in the same manner as a primer used in a known method such as a PCR method. The additional primer can typically comprise a nucleotide sequence that hybridizes to the 3 'terminal portion of either strand of the targeted region. The number of additional primers included in the primer set according to the present invention is not particularly limited. By using such an additional primer, it is possible to further improve the amplification efficiency in the nucleic acid amplification reaction. However, since sufficient amplification efficiency can be obtained even in the nucleic acid amplification reaction using only the first and second primers, an additional primer is not always necessary.

本発明の一つの好ましい実施態様によれば、本発明によるプライマーセットは、上記の第一および第二のプライマーのみからなるものとされる。このようなプライマーセットは、必要最小限の数のプライマーを含むものであるため、プライマーの設計を容易に行ない、核酸増幅反応の作用機序をできるだけ単純なものとする上で有利である。   According to one preferred embodiment of the present invention, the primer set according to the present invention comprises only the first and second primers described above. Since such a primer set includes a minimum number of primers, it is advantageous to easily design the primer and to make the mechanism of nucleic acid amplification reaction as simple as possible.

本発明によるプライマーセットに含まれるプライマーは、オリゴヌクレオチドの合成に用いることのできる任意の方法、例えば、リン酸トリエステル法、H−ホスホネート法、チオホスホネート法等により合成できる。前記第一および第二のプライマーは、例えば、ABI社(Applied Biosystem Inc.)のDNAシンセサイザー394型を用いてホスホアミダイト法により合成すれば、容易に取得することができる。   The primers included in the primer set according to the present invention can be synthesized by any method that can be used for the synthesis of oligonucleotides, such as the phosphate triester method, the H-phosphonate method, the thiophosphonate method, and the like. The first and second primers can be easily obtained by, for example, synthesizing by the phosphoramidite method using a DNA synthesizer type 394 manufactured by ABI (Applied Biosystem Inc.).

本発明によるプライマーセットに含まれる少なくとも1種のプライマーは、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含んでなるものとされる。固相担体または固相担体と結合可能な部位は、プライマーの3’末端部、5’末端部、中央領域など、いかなる部分に導入されたものであってもよいが、好ましくは5’末端部に導入されたものとされる。また、本発明の一つの好ましい実施態様によれば、前記固相担体または固相担体と結合可能な部位は、第一のプライマーおよび第二のプライマーのいずれか一方または両方に導入される。   At least one primer contained in the primer set according to the present invention comprises a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier. The solid phase carrier or the site capable of binding to the solid phase carrier may be introduced into any part such as the 3 ′ end portion, 5 ′ end portion, central region of the primer, but preferably the 5 ′ end portion. It is assumed that it was introduced. Moreover, according to one preferable embodiment of the present invention, the solid phase carrier or the site capable of binding to the solid phase carrier is introduced into one or both of the first primer and the second primer.

本発明に用いられる固相担体としては、核酸増幅反応に用いられる反応溶液に不溶性の担体、または増幅の前後において液相から固相(ゲル相)もしくは固相(ゲル相)から液相に性状が変化する相転移性担体であれば、いずれも使用することが可能である。好ましい固相担体としては、水不溶性有機高分子担体、水不溶性無機高分子担体、合成高分子担体、相転移性担体、金属コロイド、磁性粒子等が挙げられ、さらには、溶媒不溶性有機高分子担体、溶媒不溶性無機高分子担体、溶媒可溶性高分子担体、ゲル高分子担体等が挙げられる。さらに、水不溶性有機高分子としては、例えば、多孔質シリカ、多孔質ガラス、珪藻土、セライトなどの珪素含有物質、ニトロセルロース、ヒドロキシアパタイト、アガロース、デキストラン、セルロース、カルボキシメチルセルロースなどの多糖類の架橋体、メチル化アルブミン、ゼラチン、コラーゲン、カゼインなどのタンパク質の架橋体、ゲル状粒子、染料ゾル等が挙げられる。水不溶性無機高分子としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、セラミック粒子等が挙げられる。合成高分子としては、例えば、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリルまたはこれらの共重合体、スチレン−スチレンスルホン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。金属コロイドとしては、金コロイド等が挙げられる。磁性粒子としては、磁性酸化鉄のビーズ、磁性酸化鉄の微粉砕粒子を表面に有する単分散、超常磁性粒子(特表平4−501959号公報)、重合性シラン被膜によって覆われた超常磁性酸化鉄を有する磁気応答粒子(特公平7−6986号公報)、有機ポリマー中に封入された微粉末状の磁化可能な粒子等が挙げられる。磁性化された固相担体は、固体と液体との分離を磁力を利用して簡単に行うことができる。固相担体の形状としては、粒子、膜、フィルター等が挙げられる。固相担体の形状としては粒子が特に好ましく、その表面は多孔質または非多孔質のいずれであってもよい。特に好ましい固相担体としては、合成高分子担体が水などに均一に分散されたラテックス、金コロイドなどの金属コロイド粒子、マグネットビーズなどの磁性粒子等が挙げられる。   The solid phase carrier used in the present invention is a carrier that is insoluble in the reaction solution used for the nucleic acid amplification reaction, or a property from the liquid phase to the solid phase (gel phase) or from the solid phase (gel phase) to the liquid phase before and after amplification. Any phase transition carrier that changes can be used. Preferred solid phase carriers include water-insoluble organic polymer carriers, water-insoluble inorganic polymer carriers, synthetic polymer carriers, phase transition carriers, metal colloids, magnetic particles, and the like, and further solvent-insoluble organic polymer carriers. , Solvent-insoluble inorganic polymer carriers, solvent-soluble polymer carriers, gel polymer carriers and the like. Furthermore, examples of the water-insoluble organic polymer include silicon-containing materials such as porous silica, porous glass, diatomaceous earth, and celite, and cross-linked polysaccharides such as nitrocellulose, hydroxyapatite, agarose, dextran, cellulose, and carboxymethylcellulose. , Cross-linked protein such as methylated albumin, gelatin, collagen, casein, gel particles, dye sol and the like. Examples of the water-insoluble inorganic polymer include aluminum oxide, titanium oxide, and ceramic particles. Examples of the synthetic polymer include polystyrene, poly (meth) acrylate, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile or a copolymer thereof, a styrene-styrene sulfonic acid copolymer, a vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, and the like. . Examples of the metal colloid include gold colloid. Magnetic particles include magnetic iron oxide beads, monodispersed magnetic iron oxide finely pulverized particles on the surface, superparamagnetic particles (Japanese Patent Publication No. 4-501959), and superparamagnetic oxidation covered with a polymerizable silane coating. Examples thereof include magnetically responsive particles having iron (Japanese Patent Publication No. 7-6986), and finely magnetizable particles encapsulated in an organic polymer. The magnetized solid phase carrier can be easily separated from solid and liquid using magnetic force. Examples of the shape of the solid phase carrier include particles, membranes, and filters. Particles are particularly preferred as the shape of the solid support, and the surface thereof may be either porous or non-porous. Particularly preferred solid phase carriers include latex in which a synthetic polymer carrier is uniformly dispersed in water, metal colloid particles such as gold colloid, magnetic particles such as magnet beads, and the like.

プライマーの固相担体への固定化は当業者に公知の方法によって行なうことができ、物理的な結合または化学的な結合のいずれによる方法であってもよい。プライマーの固相担体への固定化は、例えば、一般的にプライマーやプローブなどのオリゴヌクレオチドを標識化しうる物質と、これに結合可能な物質を結合させた固相担体とを組み合わせて行なうことができる。このような目的で用いられる物質の組み合わせは、当技術分野において周知のものを用いることができ、例えば、ビオチンとアビジンもしくはストレプトアビジンとの組み合わせ、抗原とこれに結合しうる抗体との組み合わせ、リガンドとこれに結合しうるレセプターとの組み合わせ、相互にハイブリダイズする2つの核酸の組み合わせ等が挙げられる。具体的には、例えば、ビオチンで標識したプライマーを、アビジンもしくはストレプトアビジンで表面をコートした固相担体に結合させることにより、プライマーを固相担体に固定化することができる。前記抗原としては、例えば、FITC、DIG、DNP等のハプテンが挙げられ、これらと結合しうる抗体としては、抗FITC抗体、抗DIG抗体、抗DNP抗体等の抗体が挙げられる。また、これらの抗体は、モノクローナル抗体またはポリクローナル抗体のいずれであってもよい。特に、ビオチンとストレプトアビジンとの結合は特異性が高く、結合効率も良好であるため、これらの組み合わせは特に好ましい。ビオチン、ハプテン、リガンド等の標識物質は、いずれも単独で、あるいは必要であれば複数の組み合わせで、公知の手段(特開昭59−93099号公報、特開昭59−148798号公報、および特開昭59−204200号公報を参照のこと)により、プライマーの5’末端部に導入することができる。   Immobilization of the primer to the solid phase carrier can be performed by a method known to those skilled in the art, and may be a method by either physical bonding or chemical bonding. Immobilization of a primer on a solid phase carrier is generally performed by combining, for example, a substance that can label an oligonucleotide such as a primer or a probe with a solid phase carrier that is bound to a substance that can be bound thereto. it can. As a combination of substances used for such purpose, those well known in the art can be used, for example, a combination of biotin and avidin or streptavidin, a combination of an antigen and an antibody capable of binding thereto, a ligand, And a combination of two nucleic acids which hybridize with each other. Specifically, for example, a primer labeled with biotin is bound to a solid phase carrier whose surface is coated with avidin or streptavidin, whereby the primer can be immobilized on the solid phase carrier. Examples of the antigen include haptens such as FITC, DIG, and DNP. Examples of antibodies that can bind to these include antibodies such as anti-FITC antibody, anti-DIG antibody, and anti-DNP antibody. In addition, these antibodies may be either monoclonal antibodies or polyclonal antibodies. In particular, the combination of biotin and streptavidin has high specificity and good binding efficiency, so that these combinations are particularly preferable. Labeling substances such as biotin, hapten, and ligand may be used alone or in a plurality of combinations if necessary, by known means (Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-93099, 59-148798, and No. 59-204200) can be introduced at the 5 ′ end of the primer.

本発明に用いられる固相担体と結合可能な部位(または基)は、プライマーの固相担体への固定化のために用いられる上述の方法に従って選択することができ、従って、固相担体との物理的な結合を可能とするものまたは化学的な結合を可能とするもののいずれであってもよい。このような固相担体と結合可能な部位としては、上述のような、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、抗原、抗体、リガンド、レセプター、核酸、タンパク質などが挙げられ、好ましくはビオチンまたはストレプトアビジンとされ、より好ましくはビオチンとされる。このような部位を含むプライマーを用いることにより、核酸増幅反応を行なった後に、増幅産物に上記固相担体を結合させることが可能となる。この場合において用いられる固相担体は、必要に応じて、プライマーに含まれる前記部位の結合相手を含むものとすることができる。このような結合相手は、プライマーに含まれる前記部位との結合が可能な形で存在するものであり、好ましくは固相担体の表面上に存在するものとされ、より好ましくは固相担体の表面上に塗布されたものとされる。   The site (or group) capable of binding to the solid phase carrier used in the present invention can be selected according to the above-mentioned method used for immobilizing the primer to the solid phase carrier, Either a physical bond or a chemical bond may be used. Examples of the site capable of binding to such a solid phase carrier include biotin, avidin, streptavidin, antigen, antibody, ligand, receptor, nucleic acid, protein and the like, and preferably biotin or streptavidin. More preferably, it is biotin. By using a primer containing such a site, the solid phase carrier can be bound to the amplification product after the nucleic acid amplification reaction. The solid phase carrier used in this case can include a binding partner of the site included in the primer, if necessary. Such a binding partner is present in a form capable of binding to the site contained in the primer, and is preferably present on the surface of the solid phase carrier, more preferably the surface of the solid phase carrier. It is said that it was applied on top.

本発明によるプライマーセットを用いた核酸増幅反応により、鋳型核酸中の標的核酸配列を増幅すること、および核酸試料中の標的核酸の有無を判定することが可能となる。   The nucleic acid amplification reaction using the primer set according to the present invention makes it possible to amplify the target nucleic acid sequence in the template nucleic acid and determine the presence or absence of the target nucleic acid in the nucleic acid sample.

核酸増幅反応において用いられる、標的核酸配列を含む鋳型核酸、または核酸試料は、DNAまたはRNAのどちらでもよい。これらの核酸は、例えば、血液、組織、細胞、さらには動物、植物のような生体由来試料、または食品、土壌、排水等から分離された微生物由来試料から単離することができる。   The template nucleic acid or nucleic acid sample containing the target nucleic acid sequence used in the nucleic acid amplification reaction may be either DNA or RNA. These nucleic acids can be isolated, for example, from blood, tissues, cells, biological samples such as animals and plants, or microorganism-derived samples separated from food, soil, waste water, and the like.

鋳型核酸または核酸試料の単離は任意の方法で行うことができ、例えば、界面活性剤による溶解処理、音波処理、ガラスビーズを用いた振盪撹拌およびフレンチプレス等を用いる方法が挙げられる。また、内在性ヌクレアーゼが存在する場合には、単離された核酸を精製することが好ましい。核酸の精製は、例えば、フェノール抽出、クロマトグラフィー、イオン交換、ゲル電気泳動、密度に依存した遠心分離などにより実施することが可能である。   Isolation of the template nucleic acid or nucleic acid sample can be performed by any method, and examples thereof include a method using a lysis treatment with a surfactant, sonication, shaking and stirring using glass beads, a French press, and the like. In addition, when an endogenous nuclease is present, it is preferable to purify the isolated nucleic acid. The purification of the nucleic acid can be performed by, for example, phenol extraction, chromatography, ion exchange, gel electrophoresis, density-dependent centrifugation, and the like.

より具体的には、前記鋳型核酸または前記核酸試料としては、上記方法により単離したゲノムDNAやPCRフラグメントのような二本鎖核酸、全RNAもしくはmRNAから逆転写反応で調製されたcDNAのような一本鎖核酸のいずれも使用可能である。上記二本鎖核酸の場合は、変性工程(denaturing)を行なって一本鎖とすることにより、より最適に利用することができる。   More specifically, the template nucleic acid or the nucleic acid sample is a double-stranded nucleic acid such as genomic DNA or PCR fragment isolated by the above method, or a cDNA prepared by reverse transcription from total RNA or mRNA. Any single stranded nucleic acid can be used. In the case of the above double-stranded nucleic acid, it can be used more optimally by carrying out a denaturing step to make it a single strand.

上記の逆転写反応に用いられる酵素は、RNAを鋳型としたcDNA合成活性を有するものであれば特に限定されず、例えば、トリ骨髄芽球症ウイルス由来逆転写酵素(AMV RTase)、ラウス関連ウイルス2逆転写酵素(RAV−2 RTase)、モロニーネズミ白血病ウイルス由来逆転写酵素(MMLV RTase)等、種々の起源の逆転写酵素が挙げられる。このほか、逆転写活性を併せ持つDNAポリメラーゼを使用することも可能である。また、本発明の目的のためには、高温で逆転写活性を有する酵素が最適であり、例えばサーマス属細菌由来DNAポリメラーゼ(TthDNAポリメラーゼ等)、バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼ等を使用できる。特に好ましい酵素を例示すれば、例えば、好熱性バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼとして、B.st由来DNAポリメラーゼ(Bst DNAポリメラーゼ)、およびB.ca由来DNAポリメラーゼ(Bca DNAポリメラーゼ)、例えばBcaBEST DNAポリメラーゼ、Bca(exo−)DNAポリメラーゼ等が挙げられる。例えば、Bca DNAポリメラーゼは、反応にマンガンイオンを必要とせず、高温条件下で鋳型RNAの二次構造形成を抑制しながらcDNAを合成することが可能である。   The enzyme used in the reverse transcription reaction is not particularly limited as long as it has cDNA synthesis activity using RNA as a template. For example, avian myeloblastosis virus-derived reverse transcriptase (AMV RTase), rous-related virus 2 reverse transcriptase (RAV-2 RTase), Moloney murine leukemia virus-derived reverse transcriptase (MMLV RTase), and other reverse transcriptases. In addition, a DNA polymerase having reverse transcription activity can also be used. For the purpose of the present invention, an enzyme having reverse transcription activity at a high temperature is optimal. For example, a DNA polymerase derived from Thermus bacterium (Tth DNA polymerase, etc.), a DNA polymerase derived from Bacillus bacterium, or the like can be used. As a particularly preferable enzyme, for example, as a DNA polymerase derived from a thermophilic Bacillus bacterium, B. st-derived DNA polymerase (Bst DNA polymerase); Ca-derived DNA polymerase (Bca DNA polymerase), for example, BcaBEST DNA polymerase, Bca (exo-) DNA polymerase, and the like can be mentioned. For example, Bca DNA polymerase does not require manganese ions for reaction, and can synthesize cDNA while suppressing secondary structure formation of template RNA under high temperature conditions.

核酸増幅反応では、鋳型核酸が二本鎖核酸の場合でも、これをそのまま反応に用いることができるが、必要に応じてそれらを変性して一本鎖にすることにより、鋳型核酸へのプライマーのアニーリングを効率よく行なうこともできる。温度を約95℃に上昇させることは、好ましい核酸変性法である。他の方法として、pHを上昇させることにより変性させることも可能であるが、この場合には、プライマーを標的核酸にハイブリダイズさせるためにpHを低下させる必要がある。   In the nucleic acid amplification reaction, even when the template nucleic acid is a double-stranded nucleic acid, it can be used as it is in the reaction. However, if necessary, the primer nucleic acid can be denatured into a single strand to obtain a primer for the template nucleic acid. Annealing can also be performed efficiently. Increasing the temperature to about 95 ° C is a preferred nucleic acid denaturation method. As another method, it is possible to denature by raising the pH, but in this case, it is necessary to lower the pH in order to hybridize the primer to the target nucleic acid.

核酸増幅反応に用いられるDNAポリメラーゼは、鎖置換(strand displacement)活性(鎖置換能)を有するものであればよく、常温性、中温性、もしくは耐熱性のいずれのものも好適に使用できる。また、このDNAポリメラーゼは、天然体もしくは人工的に変異を加えた変異体のいずれであってもよい。さらに、このDNAポリメラーゼは、実質的に5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有しないものであることが好ましい。このようなDNAポリメラーゼとしては、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stearothermophilus、以下「B.st」という)、バチルス・カルドテナックス(Bacillus caldotenax、以下「B.ca」という)等の好熱性バチルス属細菌由来DNAポリメラーゼの5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠失した変異体、大腸菌(E.coli)由来DNAポリメラーゼIのクレノウフラグメント等が挙げられる。核酸増幅反応において使用するDNAポリメラーゼとしては、さらに、Vent DNAポリメラーゼ、Vent (Exo-) DNAポリメラーゼ、DeepVent DNAポリメラーゼ、DeepVent (Exo-) DNAポリメラーゼ、Φ29ファージDNAポリメラーゼ、MS−2ファージDNAポリメラーゼ、Z-Taq DNAポリメラーゼ、Pfu DNAポリメラーゼ、Pfu turbo DNAポリメラーゼ、KOD DNAポリメラーゼ、9°Nm DNAポリメラーゼ、Therminater DNAポリメラーゼ等が挙げられる。   The DNA polymerase used in the nucleic acid amplification reaction only needs to have a strand displacement activity (strand displacement ability), and any of room temperature, intermediate temperature, and heat resistance can be suitably used. Further, this DNA polymerase may be either a natural body or a mutant with artificial mutation. Furthermore, it is preferable that the DNA polymerase has substantially no 5 '→ 3' exonuclease activity. Examples of such a DNA polymerase include thermophilic Bacillus bacteria such as Bacillus stearothermophilus (hereinafter referred to as “B.st”) and Bacillus caldotenax (hereinafter referred to as “B.ca”). Examples include mutants lacking the 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity of the derived DNA polymerase, Klenow fragment of E. coli derived DNA polymerase I, and the like. Examples of the DNA polymerase used in the nucleic acid amplification reaction include Vent DNA polymerase, Vent (Exo-) DNA polymerase, DeepVent DNA polymerase, DeepVent (Exo-) DNA polymerase, Φ29 phage DNA polymerase, MS-2 phage DNA polymerase, Z -Taq DNA polymerase, Pfu DNA polymerase, Pfu turbo DNA polymerase, KOD DNA polymerase, 9 ° Nm DNA polymerase, Therminater DNA polymerase and the like.

さらに、上記核酸増幅反応においては、逆転写活性を併せ持つDNAポリメラーゼ、例えば、BcaBEST DNAポリメラーゼ、Bca(exo−)DNAポリメラーゼ等を使うことにより、全RNAもしくはmRNAからの逆転写反応とcDNAを鋳型にしたDNAポリメラーゼ反応を1種類のポリメラーゼで行なうことが可能である。また、DNAポリメラーゼと、MMLV逆転写酵素などの逆転写酵素とを組み合わせて用いてもよい。   Furthermore, in the nucleic acid amplification reaction, by using a DNA polymerase having reverse transcription activity, for example, BcaBEST DNA polymerase, Bca (exo-) DNA polymerase, etc., reverse transcription reaction from total RNA or mRNA and cDNA as a template. It is possible to perform the DNA polymerase reaction with one kind of polymerase. Alternatively, a DNA polymerase and a reverse transcriptase such as MMLV reverse transcriptase may be used in combination.

核酸増幅反応において使用するその他の試薬としては、例えば、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等の触媒、dNTPミックス等の基質、トリス塩酸バッファー、トライシンバッファー、リン酸ナトリウムバッファー、リン酸カリウムバッファー等の緩衝液を使用することができる。さらに、ジメチルスルホキシド(dimethyl sulfoxide)やベタイン(N,N,N-trimethylglycine)等の添加物、国際公開第99/54455号パンフレットに記載の酸性物質、陽イオン錯体等を使用してもよい。   Other reagents used in the nucleic acid amplification reaction include, for example, catalysts such as magnesium chloride, magnesium acetate, magnesium sulfate, substrates such as dNTP mix, Tris-HCl buffer, tricine buffer, sodium phosphate buffer, potassium phosphate buffer, etc. Can be used. Furthermore, additives such as dimethyl sulfoxide and betaine (N, N, N-trimethylglycine), acidic substances described in International Publication No. 99/54455 pamphlet, cation complexes and the like may be used.

核酸増幅反応において、核酸の増幅効率を高めるために、融解温度調整剤を反応溶液中に添加することができる。核酸の融解温度(Tm)は、一般的に、核酸中の二本鎖形成部分の具体的なヌクレオチド配列によって決定される。反応溶液中に融解温度調整剤を添加することにより、この融解温度を変化させることができ、従って、一定の温度下では、核酸における二本鎖形成の強度を調整することが可能となる。一般的な融解温度調整剤は、融解温度を下げる効果を有する。このような融解温度調整剤を添加することにより、2本の核酸の間の二本鎖形成部分の融解温度を下げることができ、換言すれば、その二本鎖形成の強度を下げることが可能となる。従って、前記核酸増幅反応においてこのような融解温度調整剤を反応溶液中に添加すると、強固な二本鎖を形成するGCの豊富な核酸領域や複雑な二次構造を形成する領域において効率的に二本鎖部分を一本鎖とすることが可能となり、これにより、プライマーによる伸長反応が終わった後に次のプライマーが目的領域にハイブリダイズしやすくなるため、核酸の増幅効率を上げることができる。本発明において用いられる融解温度調整剤およびその反応溶液中での濃度は、ハイブリダイゼーション条件に影響を与える他の反応条件、例えば塩濃度、反応温度等を考慮して、当業者により適切に選択される。従って、融解温度調整剤は特に制限されるものではないが、好ましくはジメチルスルホキシド(DMSO)、ベタイン、ホルムアミドもしくはグリセロール、またはこれらの任意の組み合わせとされ、より好ましくはジメチルスルホキシド(DMSO)とされる。   In the nucleic acid amplification reaction, a melting temperature adjusting agent can be added to the reaction solution in order to increase the amplification efficiency of the nucleic acid. The melting temperature (Tm) of a nucleic acid is generally determined by the specific nucleotide sequence of the double stranded portion in the nucleic acid. By adding a melting temperature adjusting agent to the reaction solution, this melting temperature can be changed. Therefore, under a certain temperature, the intensity of double strand formation in the nucleic acid can be adjusted. A general melting temperature adjusting agent has an effect of lowering the melting temperature. By adding such a melting temperature adjusting agent, the melting temperature of the duplex forming part between two nucleic acids can be lowered, in other words, the strength of the duplex formation can be lowered. It becomes. Therefore, when such a melting temperature adjusting agent is added to the reaction solution in the nucleic acid amplification reaction, it is efficiently used in a GC-rich nucleic acid region that forms a strong double strand or a region that forms a complex secondary structure. The double-stranded portion can be made into a single strand, and this makes it easy for the next primer to hybridize to the target region after the extension reaction with the primer is completed, so that the nucleic acid amplification efficiency can be increased. The melting temperature adjusting agent used in the present invention and its concentration in the reaction solution are appropriately selected by those skilled in the art in consideration of other reaction conditions that affect the hybridization conditions, such as salt concentration, reaction temperature, etc. The Therefore, the melting temperature adjusting agent is not particularly limited, but is preferably dimethyl sulfoxide (DMSO), betaine, formamide or glycerol, or any combination thereof, more preferably dimethyl sulfoxide (DMSO). .

さらに、核酸増幅反応において、酵素安定化剤を反応溶液中に添加することもできる。これにより、反応液中の酵素が安定化されるため、核酸の増幅効率を高めることが可能となる。本発明において用いられる酵素安定化剤は、グリセロール、ウシ血清アルブミン、糖類などの、当技術分野において知られているいかなるものであってもよく、特に制限されない。   Furthermore, in the nucleic acid amplification reaction, an enzyme stabilizer can be added to the reaction solution. Thereby, since the enzyme in the reaction solution is stabilized, the amplification efficiency of the nucleic acid can be increased. The enzyme stabilizer used in the present invention may be any known in the art, such as glycerol, bovine serum albumin, saccharides, etc., and is not particularly limited.

さらに、核酸増幅反応において、DNAポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素の耐熱性を増強するための試薬を反応溶液中に添加することもできる。これにより、反応液中の酵素が安定化されるため、核酸の合成効率および増幅効率を高めることが可能となる。このような試薬は、トレハロースなどの、当技術分野において知られているいかなるものであってもよく、特に制限されない。   Furthermore, in the nucleic acid amplification reaction, a reagent for enhancing the heat resistance of an enzyme such as DNA polymerase or reverse transcriptase can be added to the reaction solution. As a result, the enzyme in the reaction solution is stabilized, so that the nucleic acid synthesis efficiency and amplification efficiency can be increased. Such a reagent may be any known in the art, such as trehalose, and is not particularly limited.

本発明によるプライマーセットを用いる核酸増幅反応は、等温で実施可能である。従って、本発明の好ましい実施態様によれば、この核酸増幅反応は、鋳型核酸または核酸試料と本発明によるプライマーセットとを含んでなる核酸増幅用溶液を用意する工程、およびこの核酸増幅用溶液を等温でインキュベートする工程を含んでなる。ここで、「等温」とは、酵素およびプライマーが実質的に機能しうるような、ほぼ一定の温度条件下に保つことをいう。さらに、「ほぼ一定の温度条件」とは、設定された温度を正確に保持することのみならず、酵素およびプライマーの実質的な機能を損なわない程度の温度変化であれば許容されることを意味する。   The nucleic acid amplification reaction using the primer set according to the present invention can be performed isothermally. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid amplification reaction comprises the steps of preparing a nucleic acid amplification solution comprising a template nucleic acid or nucleic acid sample and the primer set according to the present invention, and the nucleic acid amplification solution. Incubating isothermally. Here, “isothermal” refers to maintaining an approximately constant temperature condition such that the enzyme and the primer can substantially function. Furthermore, the “substantially constant temperature condition” means that not only the set temperature is accurately maintained but also a temperature change that does not impair the substantial functions of the enzyme and the primer is allowed. To do.

一定の温度条件下での核酸増幅反応は、使用する酵素の活性を維持できる温度に保つことにより実施することができる。また、この核酸増幅反応において、プライマーが標的核酸にアニーリングするためには、例えば、反応温度を、そのプライマーの融解温度(Tm)付近の温度、もしくはそれ以下に設定することが好ましく、さらには、プライマーの融解温度(Tm)を考慮し、ストリンジェンシーのレベルを設定することが好ましい。従って、この温度は、好ましくは、約20℃〜約75℃であり、さらに好ましくは、約35℃〜約65℃とする。   The nucleic acid amplification reaction under a certain temperature condition can be carried out by keeping the temperature at which the activity of the enzyme used can be maintained. In this nucleic acid amplification reaction, in order for the primer to anneal to the target nucleic acid, for example, the reaction temperature is preferably set to a temperature near or below the melting temperature (Tm) of the primer, The level of stringency is preferably set in consideration of the melting temperature (Tm) of the primer. Therefore, this temperature is preferably about 20 ° C to about 75 ° C, more preferably about 35 ° C to about 65 ° C.

上記の核酸増幅反応においては、酵素が失活するか、またはプライマーをはじめとする試薬のうちの一つが使い尽くされるかのいずれかまで増幅反応が繰り返される。   In the nucleic acid amplification reaction, the amplification reaction is repeated until the enzyme is deactivated or one of the reagents including the primer is used up.

核酸増幅反応によって得られる増幅産物は、固相担体の凝集を観察することにより検出することができる。ここで、固相担体の凝集が観察される場合には増幅産物の存在が確認され、固相担体の凝集が観察されない場合には増幅産物の存在は確認されない。従って、この核酸増幅反応を利用して核酸試料中の標的核酸の有無を判定する方法においては、固相担体の凝集が観察される場合には標的核酸が存在するものと判定され、固相担体の凝集が観察されない場合には標的核酸が存在しないものと判定される。前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーがともに固相担体を含まない場合には、これらプライマーの少なくとも一方に含まれる、固相担体と結合可能な部位に、該固相担体を結合させる必要がある。また、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方が固相担体と結合可能な部位を含む場合にも、必要に応じて、該固相担体を結合させてもよい。また、複数の標的核酸を増幅の対象とする場合には、それぞれの標的核酸について設計したプライマーセットにおいて相互に識別可能な固相担体(例えば、色、形状等が異なる固相担体)を用い、これらを含有する単一の反応溶液を用いて核酸増幅反応を行なうことができる。その場合には、各ビーズの凝集の有無を確認することにより、各標的核酸の存否を知ることができる。   The amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction can be detected by observing the aggregation of the solid phase carrier. Here, the presence of the amplification product is confirmed when aggregation of the solid phase carrier is observed, and the presence of the amplification product is not confirmed when aggregation of the solid phase carrier is not observed. Therefore, in the method for determining the presence or absence of the target nucleic acid in the nucleic acid sample using this nucleic acid amplification reaction, it is determined that the target nucleic acid is present when aggregation of the solid phase carrier is observed. Is not observed, it is determined that the target nucleic acid is not present. When both the first primer and the second primer do not contain a solid phase carrier, it is necessary to bind the solid phase carrier to a site capable of binding to the solid phase carrier contained in at least one of these primers. There is. In addition, when either one of the first primer and the second primer includes a site capable of binding to a solid phase carrier, the solid phase carrier may be bound as necessary. When a plurality of target nucleic acids are to be amplified, solid phase carriers that can be distinguished from each other in primer sets designed for each target nucleic acid (for example, solid phase carriers having different colors, shapes, etc.) are used. A nucleic acid amplification reaction can be performed using a single reaction solution containing these. In that case, the presence or absence of each target nucleic acid can be known by confirming the presence or absence of aggregation of each bead.

また、核酸増幅反応によって得られる増幅産物の存在は、他のあらゆる方法により検出することも可能である。他の検出方法を実施する場合において、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーのいずれか一方が固相担体を含む場合には、必要に応じて、該固相担体を増幅産物から分離してもよい。増幅産物からの固相担体の分離は、例えば、反応溶液を振盪する方法等、当業者に公知の方法により行なうことができる。   In addition, the presence of the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction can be detected by any other method. When performing another detection method, when either one of the first primer and the second primer includes a solid phase carrier, the solid phase carrier is separated from the amplification product as necessary. May be. Separation of the solid phase carrier from the amplification product can be performed by a method known to those skilled in the art, for example, a method of shaking the reaction solution.

他の一つの検出方法は、一般的なゲル電気泳動による特定のサイズの増幅産物の検出である。この方法では、例えば、エチジウムブロマイドやサイバーグリーン等の蛍光物質により検出できる。さらに別の方法としては、ビオチンのような標識を有する標識プローブを用い、これを増幅産物にハイブリダイズさせることにより検出することもできる。ビオチンは、蛍光標識されたアビジン、ペルオキシダーゼのような酵素に結合したアビジン等との結合により検出可能である。さらに別の方法としては、免疫クロマトグラフを用いる方法がある。この方法では、肉眼で検出可能な標識を利用したクロマトグラフ媒体を用いることが考案されている(イムノクロマトグラフィー法)。上記増幅断片と標識プローブとをハイブリダイズさせ、該増幅断片のさらに異なる配列とハイブリダイズ可能な捕捉用プローブをクロマト媒体に固定しておけば、その固定した部分でトラップすることができ、クロマト媒体での検出が可能となる。その結果、肉眼的にシンプルな検出が可能となる。   Another detection method is detection of an amplification product of a specific size by general gel electrophoresis. In this method, for example, it can be detected by a fluorescent substance such as ethidium bromide or cyber green. As yet another method, detection can be performed by using a labeled probe having a label such as biotin and hybridizing it to the amplification product. Biotin can be detected by binding to fluorescently labeled avidin, avidin bound to an enzyme such as peroxidase, and the like. As yet another method, there is a method using an immunochromatograph. In this method, it has been devised to use a chromatographic medium utilizing a label detectable with the naked eye (immunochromatography method). If the amplified fragment and the labeled probe are hybridized, and a capture probe capable of hybridizing with a further different sequence of the amplified fragment is fixed to the chromatographic medium, the trapped portion can be trapped. Detection with is possible. As a result, it is possible to perform simple detection with the naked eye.

本発明によるプライマーセットを用いる核酸増幅反応では、標的核酸にプライマーがアニーリングし、さらにそのプライマーからの伸長反応産物が標的核酸の相補鎖である場合にのみ、プライマーの5’末端部が自己伸長産物にハイブリダイズし、これによりはじめて次の新たなプライマーが鋳型にアニーリングすることが可能になる。従って、この核酸増幅反応によれば、標的核酸配列のみを正確に増幅することが可能になる。そのため、鋳型核酸または核酸試料が標的核酸を含まず、標的核酸と高い相同性を有する配列を含むような場合においても、増幅が阻害される。このような高度に特異的な標的核酸の増幅には、プライマーの3’末端領域の相同性が重要であり、さらには、プライマーの5’末端の折り返し配列部分の相同性が非常に重要である。従って、そのような領域に検出すべき標的核酸と、それ以外の核酸とを識別できるような変異を持たせることにより、固相担体の凝集の有無を観察することのみによって、核酸配列の変異の有無やヌクレオチドの欠失または挿入、あるいはSNPのような遺伝子多型の解析が可能になる。さらには、ゲノムが混在するような核酸試料において、目的とするmRNAを特異的に検出することも可能である。   In the nucleic acid amplification reaction using the primer set according to the present invention, only when the primer anneals to the target nucleic acid and the extension reaction product from the primer is a complementary strand of the target nucleic acid, the 5 ′ end of the primer is a self-extension product. Only then can the next new primer be annealed to the template. Therefore, according to this nucleic acid amplification reaction, only the target nucleic acid sequence can be accurately amplified. Therefore, even when the template nucleic acid or the nucleic acid sample does not contain the target nucleic acid and contains a sequence having high homology with the target nucleic acid, amplification is inhibited. For the amplification of such highly specific target nucleic acid, the homology of the 3 ′ end region of the primer is important, and further, the homology of the folded sequence portion at the 5 ′ end of the primer is very important. . Therefore, by providing such a region with a mutation that can discriminate between the target nucleic acid to be detected and the other nucleic acid, by observing the presence or absence of aggregation of the solid phase carrier, the mutation of the nucleic acid sequence can be determined. Presence / absence, nucleotide deletion or insertion, or genetic polymorphism such as SNP can be analyzed. Furthermore, it is possible to specifically detect the target mRNA in a nucleic acid sample in which genomes are mixed.

本発明による核酸増幅法または核酸検出法を実施するために、必要な試薬をまとめてキットとすることができる。従って、本発明によるキットは、本発明によるプライマーセットを含んでなる。また、本発明による核酸増幅法または核酸検出法は、本発明によるプライマーセット以外のプライマーを必要としないという利点を有する。従って、本発明の好ましい実施態様によれば、本発明によるキットは、本発明によるプライマーセット以外のプライマー成分を含まないものとされる。さらに、本発明によるプライマーセットを構成する第一のプライマーおよび第二のプライマーの少なくとも一方が固相担体と結合可能な部位を含む場合には、本発明によるキットは該固相担体をさらに含んでなることが好ましい。本発明によるキットはさらに、DNAポリメラーゼ、dNTP、緩衝液などの上述の試薬類、反応容器、説明書等を含んでいてもよい。   In order to carry out the nucleic acid amplification method or nucleic acid detection method according to the present invention, necessary reagents can be put together into a kit. Accordingly, the kit according to the present invention comprises the primer set according to the present invention. Moreover, the nucleic acid amplification method or nucleic acid detection method according to the present invention has the advantage that no primer other than the primer set according to the present invention is required. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the kit according to the present invention does not contain primer components other than the primer set according to the present invention. Furthermore, when at least one of the first primer and the second primer constituting the primer set according to the present invention includes a site capable of binding to a solid phase carrier, the kit according to the present invention further includes the solid phase carrier. It is preferable to become. The kit according to the present invention may further contain the above-mentioned reagents such as DNA polymerase, dNTP, buffer, reaction vessel, instructions and the like.

本発明の好ましい実施態様によれば、前記キットは、本発明によるプライマーセットおよび核酸増幅反応に必要とされる他の試薬類を含有する反応容器を含んでなるものとされる。他の試薬類としては、DNAポリメラーゼ、dNTP、緩衝液などの上述の試薬類が挙げられる。このようなキットを用いることにより、前記反応容器に鋳型核酸または核酸試料を添加し、該反応容器を一定の温度に保つだけで核酸増幅反応を行なうことが可能となる。さらには、プライマーセットを構成する第一のプライマーおよび第二のプライマーの少なくとも一方が固相担体を含んでいる場合には、増幅産物が生成すると同時に該固相担体が凝集するため、透明または半透明の反応容器を用いることによりこの凝集を反応容器の外部から観察することが可能である。従って、この場合には、反応容器の開封をすることなく増幅産物を検出することができるため、操作が簡便であり、さらには他のサンプルとの間での核酸増幅物のコンタミネーションを防止することもできる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the kit comprises a reaction vessel containing a primer set according to the present invention and other reagents required for a nucleic acid amplification reaction. Examples of other reagents include the above-described reagents such as DNA polymerase, dNTP, and buffer solution. By using such a kit, a nucleic acid amplification reaction can be carried out simply by adding a template nucleic acid or a nucleic acid sample to the reaction vessel and keeping the reaction vessel at a constant temperature. Furthermore, when at least one of the first primer and the second primer constituting the primer set includes a solid phase carrier, the solid phase carrier aggregates at the same time as the amplification product is generated. This aggregation can be observed from the outside of the reaction vessel by using a transparent reaction vessel. Therefore, in this case, since the amplification product can be detected without opening the reaction vessel, the operation is simple, and further, contamination of the nucleic acid amplification product with other samples is prevented. You can also

本発明の他の態様によれば、上述の核酸増幅反応において、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含んでなる基質が用いられる核酸増幅法および核酸検出法が提供される。これにより、固相担体の凝集を観察することによって増幅産物を検出することが可能となる。また、このような基質を用いる場合には、核酸増幅反応に用いられるプライマーは、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含まないものであってもよい。固相担体および固相担体と結合可能な部位、ならびに基質へのこれらの導入法は、プライマーについて用いられるものについて上述したとおりである。このような基質を増幅試薬中に添加しておくことにより、核酸増幅反応によって得られる増幅産物中に固相担体または固相担体と結合可能な部位が導入され、これを上述のように利用することによって、固相担体の凝集を観察することによる増幅産物の検出が可能となる。このような基質の好ましい例としては、DIG標識dUTP、ビオチン標識dUTP等が挙げられ、その場合に用いられる固相担体としては、これらの標識に結合可能な結合相手、例えば、抗DIG抗体、ストレプトアビジン等、を含むものが挙げられる。本発明のこの態様によれば、さらに、標的核酸配列を増幅しうる2種以上のプライマーを含んでなるプライマーセット、および固相担体または固相担体と結合可能な部位を含む基質を含んでなる核酸増幅用キットであって、前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものである、核酸増幅用キットが提供される。このキットに含まれるプライマーセットは、そこに含まれるプライマーの全てが固相担体または固相担体と結合可能な部位を含まないものであってもよいという点を除き、本発明によるプライマーセットと同様に構成される。また、このキットに関するその他の点については、核酸増幅法または核酸検出法を実施するためキットについて上述したとおりである。   According to another aspect of the present invention, there are provided a nucleic acid amplification method and a nucleic acid detection method in which a substrate comprising a solid phase carrier or a site capable of binding to a solid phase carrier is used in the nucleic acid amplification reaction described above. This makes it possible to detect the amplification product by observing the aggregation of the solid phase carrier. When such a substrate is used, the primer used for the nucleic acid amplification reaction may not contain a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier. The solid phase carrier and the site capable of binding to the solid phase carrier, and the method for introducing them into the substrate are as described above for the primers used. By adding such a substrate to the amplification reagent, a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier is introduced into the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction, and this is used as described above. Thus, the amplification product can be detected by observing the aggregation of the solid phase carrier. Preferable examples of such a substrate include DIG-labeled dUTP, biotin-labeled dUTP and the like, and solid phase carriers used in this case include binding partners capable of binding to these labels, such as anti-DIG antibodies, streptoids, etc. The thing containing avidin etc. is mentioned. According to this aspect of the present invention, it further comprises a primer set comprising two or more primers capable of amplifying the target nucleic acid sequence, and a substrate comprising a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier. A nucleic acid amplification kit, wherein the first primer included in the primer set includes a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence in the 3 ′ end portion. And a sequence (B ′) that hybridizes to a complementary sequence (Bc) of the sequence (B) present 5 ′ to the sequence (A) in the target nucleic acid sequence is 5 of the sequence (Ac ′). A kit for nucleic acid amplification is provided which comprises the 'side. The primer set included in this kit is the same as the primer set according to the present invention except that all of the primers included therein may not contain a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier. Configured. Further, other points regarding this kit are as described above for the kit for carrying out the nucleic acid amplification method or the nucleic acid detection method.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

例1:固相担体に結合可能な部位を含むプライマーセットによるヒトSTS DYS237遺伝子の増幅およびその増幅産物の検出
鋳型としてHuman DNA(Clontech社製)を使用して、その中に含まれるヒトSTS DYS237遺伝子中の特定領域(配列番号1)の増幅を行った。また、増幅反応の特異性を確認するために、検体として以下の検体溶液I〜IIIの溶液をそれぞれ用いた:
検体溶液I:100ngの前記Human DNAを含む水溶液;
検体溶液II:100ngのサケ精子DNAを含む水溶液;
検体溶液III:DNAを含まない滅菌水。
Example 1: Amplification of human STS DYS237 gene using a primer set including a site capable of binding to a solid phase carrier and human DNA (manufactured by Clontech) as a detection template for the amplification product, human STS DYS237 contained therein A specific region (SEQ ID NO: 1) in the gene was amplified. Moreover, in order to confirm the specificity of the amplification reaction, the following sample solutions I to III were used as samples, respectively:
Sample solution I: an aqueous solution containing 100 ng of the human DNA;
Sample solution II: aqueous solution containing 100 ng salmon sperm DNA;
Sample solution III: Sterile water not containing DNA.

プライマーとしては、下記の配列を有するプライマーペアを用いた。また、テンプレートに対する各プライマー領域の位置関係は図2に示す通りとした。各プライマーは、その3’端側にある配列(20mer:下線部)が鋳型にアニーリングし、伸長反応の後、5’端側にある配列(13mer)が、そのプライマーによる伸長鎖上の、各プライマーの3’末端残基の16塩基下流から始まる領域にハイブリダイズするように設計されており、その5’末端はビオチンで標識化されている。   As a primer, a primer pair having the following sequence was used. The positional relationship of each primer region with respect to the template was as shown in FIG. Each primer has its 3 ′ end sequence (20 mer: underlined) annealed to the template, and after the extension reaction, the 5 ′ end sequence (13 mer) is It is designed to hybridize to a region starting from 16 bases downstream of the 3 'terminal residue of the primer, and its 5' end is labeled with biotin.

ビオチン標識プライマー:
SY153LP13-15:CATTTGTTCAGTAGCATCCTCATTTTATGTCCA(配列番号2);
SY153RP13-15:CTTGCAGCATCACCAACCCAAAAGCACTGAGTA(配列番号3)。
Biotin labeled primer:
SY153LP13-15: CATTTGTTCAGTA GCATCCTCATTTTATGTCCA (SEQ ID NO: 2);
SY153RP13-15: CTTGCAGCATCAC CAACCCAAAAGCACTGAGTA (SEQ ID NO: 3).

次の組成を有する反応液(25μL):Tris−HCl(20mM,pH8.8)、KCl(10mM)、(NHSO(10mM)、MgSO(4mM)、DMSO(6%)、Triton X−100(0.1%)、dNTP(0.4mM)、それぞれ1600nMの上記のプライマー対および上記検体溶液、さらに8UのBst DNAポリメラーゼ(NEW ENGLAND BioLabs)を含有;を調製し、これを60℃で1時間インキュベートした。鋳型は二本鎖のまま反応させた。 Reaction solution (25 μL) having the following composition: Tris-HCl (20 mM, pH 8.8), KCl (10 mM), (NH 4 ) 2 SO 4 (10 mM), MgSO 4 (4 mM), DMSO (6%), Triton X-100 (0.1%), dNTP (0.4 mM), each containing 1600 nM of the above primer pair and the sample solution, and further containing 8 U of Bst DNA polymerase (NEW ENGLAND BioLabs). Incubated for 1 hour at 60 ° C. The template was allowed to react with double strands.

各反応液5μlについて、3% NuSieve 3:1 Agarose(BioWhittaker Molecular Applications (BMA)社製;タカラバイオ社より購入;「NuSieve」はBMA社の登録商標である)を用いて、1時間、100Vで電気泳動した。泳動後のゲルをエチジウムブロマイド(EtBr)で染色することにより、核酸を検出した。結果は図3に示すとおりである。図3における各レーンのサンプルは次の通りである:レーン1:20bpDNA Lader size marker;レーン2:目的核酸を含む検体溶液I;レーン3:目的核酸を含まない検体溶液II;レーン4:目的核酸を含まない検体溶液III。   Using 5% of each reaction solution, 3% NuSieve 3: 1 Agarose (manufactured by BioWhittaker Molecular Applications (BMA); purchased from Takara Bio Inc .; “NuSieve” is a registered trademark of BMA) at 100 V for 1 hour. Electrophoresis was performed. Nucleic acids were detected by staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide (EtBr). The results are as shown in FIG. Samples in each lane in FIG. 3 are as follows: Lane 1: 20 bp DNA Ladder size marker; Lane 2: Sample solution I containing the target nucleic acid; Lane 3: Sample solution II not containing the target nucleic acid; Lane 4: Target nucleic acid Sample solution III containing no

図3のレーン2に示される低サイズのバンドのうち、約160bp付近のバンドは、目的核酸の増幅産物として予想されるものである。よって、目的核酸を含む検体溶液Iにおいて、増幅産物が確認された。一方で、目的核酸を含まない検体溶液IIおよび検体溶液IIIにおいては、増幅産物は確認されなかった。従って、上記の方法により、目的とする核酸が特異的に増幅されることが示された。   Among the low-size bands shown in lane 2 of FIG. 3, a band around 160 bp is expected as an amplification product of the target nucleic acid. Therefore, an amplification product was confirmed in the sample solution I containing the target nucleic acid. On the other hand, amplification products were not confirmed in the sample solution II and the sample solution III not containing the target nucleic acid. Therefore, it was shown that the target nucleic acid was specifically amplified by the above method.

次いで、残った各反応液(各20μL)に、ストレプトアビジンで被覆されている超常磁性高分子ポリマービーズ溶液(Dynal Biotech社製、ベリタス社より購入)2μLを添加し、室温で30分間放置し、その後、凝集の有無を観察した。検体溶液Iを添加した反応溶液では、ビーズの凝集が観察された。一方で、検体溶液IIおよびIIIをそれぞれ添加した反応溶液ではビーズの凝集が観察されず、単にビーズが沈殿しているのみであった。これにより、検体溶液が目的核酸を含む場合にのみ、ビオチン標識プライマーによる増幅産物が得られ、その後、反応溶液にストレプトアビジンで被覆したビーズを添加することにより、増幅産物中のビオチンがビーズ上のストレプトアビジンに結合し、最終的に、それらの凝集が目視で観察されたものと考えられる。従って、上記の方法によれば、ビーズの凝集を観察することにより目的核酸の存在の有無を判定することが可能となる。   Next, 2 μL of a superparamagnetic polymer bead solution (Dynal Biotech, purchased from Veritas) coated with streptavidin is added to each remaining reaction solution (20 μL each), and left at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the presence or absence of aggregation was observed. In the reaction solution to which the sample solution I was added, aggregation of beads was observed. On the other hand, in the reaction solution to which the sample solutions II and III were respectively added, no aggregation of beads was observed, and the beads were merely precipitated. As a result, an amplification product with a biotin-labeled primer is obtained only when the sample solution contains the target nucleic acid, and then the biotin in the amplification product is added to the reaction solution by adding beads coated with streptavidin to the reaction solution. It is believed that they bound to streptavidin and eventually their aggregation was visually observed. Therefore, according to the above method, it is possible to determine the presence or absence of the target nucleic acid by observing the aggregation of beads.

例2:固相担体を含むプライマーセットによるヒトSTS DYS237遺伝子の増幅およびその増幅産物の検出
鋳型としてHuman DNA(Clontech社製)を使用して、その中に含まれるヒトSTS DYS237遺伝子中の特定領域(配列番号1)の増幅を行った。また、増幅反応の特異性を確認するために、検体として以下の検体溶液I〜IIIの溶液をそれぞれ用いた:
検体溶液I:100ngの前記Human DNAを含む水溶液;
検体溶液II:100ngのサケ精子DNAを含む水溶液;
検体溶液III:DNAを含まない滅菌水。
Example 2: Amplification of human STS DYS237 gene using a primer set containing a solid phase carrier and detection of the amplification product Human DNA (manufactured by Clontech) was used, and a specific region in human STS DYS237 gene contained therein Amplification of (SEQ ID NO: 1) was performed. Moreover, in order to confirm the specificity of the amplification reaction, the following sample solutions I to III were used as samples, respectively:
Sample solution I: an aqueous solution containing 100 ng of the human DNA;
Sample solution II: aqueous solution containing 100 ng salmon sperm DNA;
Sample solution III: Sterile water not containing DNA.

プライマーとしては、下記の配列を有するプライマーペアを用いた。また、テンプレートに対する各プライマー領域の位置関係は図2に示す通りとした。各プライマーは、その3’端側にある配列(20mer:下線部)が鋳型にアニーリングし、伸長反応の後、5’端側にある配列(13mer)が、そのプライマーによる伸長鎖上の、各プライマーの3’末端残基の16塩基下流から始まる領域にハイブリダイズするように設計し、それぞれの5’末端をビオチンで標識化した。各50p molのビオチン標識プライマーと、ストレプトアビジンで被覆されている超常磁性高分子ポリマービーズ溶液(Dynal Biotech社製、ベリタス社より購入)2.5μLとを混合し、室温で30分間放置することにより、プライマーをビーズに固定し、これらを固定プライマー溶液として使用した。   As a primer, a primer pair having the following sequence was used. The positional relationship of each primer region with respect to the template was as shown in FIG. Each primer has its 3 ′ end sequence (20 mer: underlined) annealed to the template, and after the extension reaction, the 5 ′ end sequence (13 mer) is The primer was designed to hybridize to a region starting from 16 bases downstream of the 3 ′ terminal residue of the primer, and each 5 ′ terminal was labeled with biotin. By mixing 50 μmol of each biotin-labeled primer with 2.5 μL of a superparamagnetic polymer polymer bead solution coated with streptavidin (Dynal Biotech, purchased from Veritas) and left at room temperature for 30 minutes Primers were immobilized on beads and these were used as immobilized primer solutions.

固定プライマーセット:
SY153LP13-15:CATTTGTTCAGTAGCATCCTCATTTTATGTCCA(配列番号2);
SY153RP13-15:CTTGCAGCATCACCAACCCAAAAGCACTGAGTA(配列番号3)。
Fixed primer set:
SY153LP13-15: CATTTGTTCAGTA GCATCCTCATTTTATGTCCA (SEQ ID NO: 2);
SY153RP13-15: CTTGCAGCATCAC CAACCCAAAAGCACTGAGTA (SEQ ID NO: 3).

次の組成を有する反応液(25μL):Tris−HCl(20mM,pH8.8)、KCl(10mM)、(NHSO(10mM)、MgSO(4mM)、DMSO(6%)、Triton X−100(1%)、dNTP(0.4mM)、それぞれの固定プライマー溶液および上記検体溶液、さらに8UのBst DNAポリメラーゼ(NEW ENGLAND BioLabs)を含有;を調製し、これを60℃で1時間インキュベートした。鋳型は二本鎖のまま反応させた。増幅反応を開始して30分後にタッピングにて反応試薬を軽く混和させ、その後、増幅反応が終了するまで60℃で静置した。 Reaction solution (25 μL) having the following composition: Tris-HCl (20 mM, pH 8.8), KCl (10 mM), (NH 4 ) 2 SO 4 (10 mM), MgSO 4 (4 mM), DMSO (6%), Triton X-100 (1%), dNTP (0.4 mM), each of the fixed primer solution and the sample solution, and 8 U of Bst DNA polymerase (NEW ENGLAND BioLabs) were prepared. Incubated for hours. The template was allowed to react with double strands. Thirty minutes after the start of the amplification reaction, the reaction reagent was lightly mixed by tapping, and then allowed to stand at 60 ° C. until the amplification reaction was completed.

増幅反応後、目視により凝集の様子を観察し、増幅の有無を判定した。目的核酸を含む検体溶液Iを添加した反応溶液では、ビーズの凝集が観察された。一方で、目的核酸を含まない検体溶液IIおよび検体溶液IIIを添加した反応溶液ではビーズの凝集が観察されず、単にビーズが沈殿しているのみであった。これにより、検体溶液が目的核酸を含む場合にのみ増幅産物が得られ、プライマーを固定しているビーズ間で凝集が起きたものと考えられる。従って、上記の方法によれば、ビーズの凝集を観察することにより目的核酸の存在の有無を判定することが可能となる。   After the amplification reaction, the state of aggregation was visually observed to determine the presence or absence of amplification. In the reaction solution to which the sample solution I containing the target nucleic acid was added, bead aggregation was observed. On the other hand, in the reaction solution to which the sample solution II and the sample solution III not containing the target nucleic acid were added, the aggregation of beads was not observed, and the beads were merely precipitated. As a result, an amplification product is obtained only when the sample solution contains the target nucleic acid, and aggregation is considered to occur between the beads to which the primer is immobilized. Therefore, according to the above method, it is possible to determine the presence or absence of the target nucleic acid by observing the aggregation of beads.

さらに、増幅産物が目的核酸であるか否かを調べるため、増幅反応後の反応溶液を激しく振盪した後、各反応液5μlについて、3% NuSieve 3:1 Agarose(BioWhittaker Molecular Applications (BMA)社製;タカラバイオ社より購入;「NuSieve」はBMA社の登録商標である)を用いて、1時間、100Vで電気泳動した。泳動後のゲルをエチジウムブロマイド(EtBr)で染色することにより、核酸を検出した。結果は図4に示すとおりである。図4における各レーンのサンプルは次の通りである:レーン1:20bpDNA Lader size marker;レーン2:目的核酸を含む検体溶液I;レーン3:目的核酸を含まない検体溶液II;レーン4:目的核酸を含まない検体溶液III。   Further, in order to examine whether the amplification product is the target nucleic acid, the reaction solution after the amplification reaction was vigorously shaken, and then 5 μl of each reaction solution was mixed with 3% NuSieve 3: 1 Agarose (manufactured by BioWhittaker Molecular Applications (BMA) Purchased from Takara Bio Inc .; “NuSieve” is a registered trademark of BMA) and electrophoresed at 100 V for 1 hour. Nucleic acids were detected by staining the gel after electrophoresis with ethidium bromide (EtBr). The results are as shown in FIG. The samples in each lane in FIG. 4 are as follows: Lane 1: 20 bp DNA Ladder size marker; Lane 2: Sample solution I containing the target nucleic acid; Lane 3: Sample solution II not containing the target nucleic acid; Lane 4: Target nucleic acid Sample solution III containing no

図4のレーン2に示される低サイズのバンドのうち、約160bp付近のバンドは、目的核酸の増幅産物として予想されるものである。よって、目的核酸を含む検体溶液Iにおいて、増幅産物が確認された。一方で、目的核酸を含まない検体溶液IIおよび検体溶液IIIにおいては、増幅産物は確認されなかった。このように、電気泳動の結果と上記のビーズ凝集の結果は一致した。従って、上記の方法によれば、ビーズの凝集を観察することにより目的核酸の存在の有無を判定することが可能となる。   Among the low-size bands shown in lane 2 of FIG. 4, a band around 160 bp is expected as an amplification product of the target nucleic acid. Therefore, an amplification product was confirmed in the sample solution I containing the target nucleic acid. On the other hand, amplification products were not confirmed in the sample solution II and the sample solution III not containing the target nucleic acid. Thus, the result of electrophoresis and the result of the above-mentioned bead aggregation coincided. Therefore, according to the above method, it is possible to determine the presence or absence of the target nucleic acid by observing the aggregation of beads.

図1は、本発明における核酸増幅反応の作用機序を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the action mechanism of a nucleic acid amplification reaction in the present invention. 図2は、ヒトSTS DYS237遺伝子の増幅に用いたプライマーの5’側の配列と3’側の配列の、該遺伝子上での位置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the positions on the gene of the 5 ′ side sequence and 3 ′ side sequence of the primers used for amplification of the human STS DYS237 gene. 図3は、固相担体に結合可能な部位を含むプライマーセットによるヒトSTS DYS237遺伝子の増幅の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of amplification of the human STS DYS237 gene using a primer set including a site capable of binding to a solid phase carrier. 図4は、固相担体を含むプライマーセットによるヒトSTS DYS237遺伝子の増幅の結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of amplification of the human STS DYS237 gene using a primer set containing a solid phase carrier.

Claims (22)

標的核酸配列を増幅しうる2種以上のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、
前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、
前記プライマーセットに含まれる少なくとも1種のプライマーが、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含んでなるものである、プライマーセット。
A primer set comprising two or more primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence,
The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and the target nucleic acid sequence The sequence (B ′) hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ to the sequence (A) in the 5 ′ side of the sequence (Ac ′). Yes,
The primer set, wherein at least one primer contained in the primer set comprises a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier.
前記固相担体または固相担体と結合可能な部位が、プライマーの5’末端部に導入されたものである、請求項1に記載のプライマーセット。   The primer set according to claim 1, wherein the solid phase carrier or the site capable of binding to the solid phase carrier is introduced at the 5 'end of the primer. 前記第一のプライマーにおいて、前記配列(Ac')と前記配列(B')との間に介在配列が存在しない場合には、前記配列(Ac')の塩基数をXとし、標的核酸配列中における前記配列(A)と前記配列(B)に挟まれた領域の塩基数をYとしたときに、(X−Y)/Xが−1.00〜1.00の範囲にあり、前記配列(Ac')と前記配列(B')との間に介在配列が存在する場合には、XおよびYを前記の通りとし、該介在配列の塩基数をY’としたときに、{X−(Y−Y’)}/Xが−1.00〜1.00の範囲にある、請求項1に記載のプライマーセット。   In the first primer, when there is no intervening sequence between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′), the number of bases of the sequence (Ac ′) is X, When the number of bases in the region between the sequence (A) and the sequence (B) is Y, (XY) / X is in the range of -1.00 to 1.00, and the sequence When there is an intervening sequence between (Ac ′) and the sequence (B ′), when X and Y are as described above, and the base number of the intervening sequence is Y ′, {X− The primer set according to claim 1, wherein (YY ')} / X is in the range of -1.00 to 1.00. 前記プライマーセットに含まれる第二のプライマーが、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列の相補配列において前記配列(C)よりも5’側に存在する配列(D)の相補配列(Dc)にハイブリダイズする配列(D')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものである、請求項1に記載のプライマーセット。   A second primer contained in the primer set comprises a sequence (Cc ′) that hybridizes to a sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion; and A sequence (D ′) that hybridizes to a complementary sequence (Dc) of a sequence (D) existing 5 ′ of the sequence (C) in the complementary sequence of the target nucleic acid sequence is 5 ′ of the sequence (Cc ′). The primer set according to claim 1, which is included on the side. 前記第二のプライマーにおいて、前記配列(Cc')と前記配列(D')との間に介在配列が存在しない場合には、前記配列(Cc')の塩基数をXとし、標的核酸配列中における前記配列(C)と前記配列(D)に挟まれた領域の塩基数をYとしたときに、(X−Y)/Xが−1.00〜1.00の範囲にあり、前記配列(Cc')と前記配列(D')との間に介在配列が存在する場合には、XおよびYを前記の通りとし、該介在配列の塩基数をY’としたときに、{X−(Y−Y’)}/Xが−1.00〜1.00の範囲にある、請求項4に記載のプライマーセット。   In the second primer, when there is no intervening sequence between the sequence (Cc ′) and the sequence (D ′), the number of bases of the sequence (Cc ′) is X, and in the target nucleic acid sequence When the number of bases in the region between the sequence (C) and the sequence (D) is Y, (XY) / X is in the range of -1.00 to 1.00, and the sequence When an intervening sequence exists between (Cc ′) and the sequence (D ′), when X and Y are as described above, and the base number of the intervening sequence is Y ′, {X− The primer set according to claim 4, wherein (YY ')} / X is in the range of -1.00 to 1.00. 固相担体が、水不溶性有機高分子担体、水不溶性無機高分子担体、合成高分子担体、相転移性担体、金属コロイドおよび磁性粒子からなる群から選択されるものである、請求項1に記載のプライマーセット。   The solid phase carrier is selected from the group consisting of a water-insoluble organic polymer carrier, a water-insoluble inorganic polymer carrier, a synthetic polymer carrier, a phase transition carrier, a metal colloid, and magnetic particles. Primer set. 固相担体と結合可能な部位が、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、抗原、抗体、リガンド、レセプター、核酸およびタンパク質からなる群から選択されるものである、請求項1に記載のプライマーセット。   The primer set according to claim 1, wherein the site capable of binding to the solid phase carrier is selected from the group consisting of biotin, avidin, streptavidin, antigen, antibody, ligand, receptor, nucleic acid and protein. 鋳型核酸中の標的核酸配列を増幅する方法であって、
(a)標的核酸配列を含む鋳型核酸を用意する工程、
(b)請求項1〜7のいずれか一項に記載のプライマーセットを用意する工程、および
(c)前記鋳型核酸の存在下において、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程
を含んでなる、方法。
A method for amplifying a target nucleic acid sequence in a template nucleic acid, comprising:
(A) preparing a template nucleic acid containing a target nucleic acid sequence;
(B) preparing the primer set according to any one of claims 1 to 7, and (c) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set in the presence of the template nucleic acid. Method.
核酸増幅反応が等温で行われる、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed isothermally. 鎖置換能を有するDNAポリメラーゼが使用される、請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, wherein a DNA polymerase having strand displacement ability is used. 核酸増幅反応が融解温度調整剤の存在下で行なわれる、請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed in the presence of a melting temperature adjusting agent. 融解温度調整剤が、ジメチルスルホキシド、ベタイン、ホルムアミドもしくはグリセロール、またはこれらの混合物である、請求項11に記載の方法。   The method according to claim 11, wherein the melting temperature adjusting agent is dimethyl sulfoxide, betaine, formamide or glycerol, or a mixture thereof. 核酸試料中の標的核酸の有無を判定する方法であって、
(a)核酸試料を用意する工程、
(b)請求項1〜7のいずれか一項に記載のプライマーセットを用意する工程、
(c)前記核酸試料の存在下において、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、
(d)前記プライマーセットに含まれるプライマーのいずれもが固相担体を含まない場合に、これらプライマーの少なくとも一つに含まれる、固相担体と結合可能な部位に、該固相担体を結合させる工程、ならびに
(e)固相担体の凝集の有無を観察する工程
を含んでなり、固相担体の凝集が観察される場合には標的核酸が存在するものと判定され、固相担体の凝集が観察されない場合には標的核酸が存在しないものと判定される、方法。
A method for determining the presence or absence of a target nucleic acid in a nucleic acid sample,
(A) a step of preparing a nucleic acid sample;
(B) preparing the primer set according to any one of claims 1 to 7,
(C) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set in the presence of the nucleic acid sample;
(D) When none of the primers included in the primer set includes a solid phase carrier, the solid phase carrier is bound to a site capable of binding to the solid phase carrier included in at least one of these primers. And (e) observing the presence or absence of aggregation of the solid phase carrier. When the solid phase carrier aggregation is observed, it is determined that the target nucleic acid is present. A method wherein it is determined that the target nucleic acid is absent if not observed.
核酸増幅反応が等温で行われる、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed isothermally. 鎖置換能を有するDNAポリメラーゼが使用される、請求項13に記載の方法。   The method according to claim 13, wherein a DNA polymerase having strand displacement ability is used. 核酸増幅反応が融解温度調整剤の存在下で行なわれる、請求項13に記載の方法。   The method according to claim 13, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed in the presence of a melting temperature adjusting agent. 融解温度調整剤が、ジメチルスルホキシド、ベタイン、ホルムアミドもしくはグリセロール、またはこれらの混合物である、請求項16に記載の方法。   The method according to claim 16, wherein the melting temperature adjusting agent is dimethyl sulfoxide, betaine, formamide or glycerol, or a mixture thereof. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプライマーセットを含んでなる、鋳型核酸中の標的核酸を増幅するためのキット。   A kit for amplifying a target nucleic acid in a template nucleic acid, comprising the primer set according to any one of claims 1 to 7. 前記プライマーセットに含まれるプライマーの少なくとも一つが固相担体と結合可能な部位を含む場合に、該固相担体をさらに含んでなる、請求項18に記載のキット。   19. The kit according to claim 18, further comprising a solid phase carrier when at least one of the primers included in the primer set includes a site capable of binding to the solid phase carrier. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプライマーセットを含んでなる、核酸試料中の標的核酸の有無を判定するためのキット。   A kit for determining the presence or absence of a target nucleic acid in a nucleic acid sample, comprising the primer set according to any one of claims 1 to 7. 前記プライマーセットに含まれるプライマーの少なくとも一つが固相担体と結合可能な部位を含む場合に、該固相担体をさらに含んでなる、請求項20に記載のキット。   The kit according to claim 20, further comprising a solid phase carrier when at least one of the primers included in the primer set includes a site capable of binding to the solid phase carrier. 標的核酸配列を増幅しうる2種以上のプライマーを含んでなるプライマーセット、および固相担体または固相担体と結合可能な部位を含む基質を含んでなる核酸増幅用キットであって、
前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ、前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものである、核酸増幅用キット。
A nucleic acid amplification kit comprising a primer set comprising two or more primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence, and a solid phase carrier or a substrate comprising a site capable of binding to the solid phase carrier,
The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and the target nucleic acid sequence The sequence (B ′) hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ to the sequence (A) in the 5 ′ side of the sequence (Ac ′). A nucleic acid amplification kit.
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