JP2006504396A - 核酸検出方法 - Google Patents

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Abstract

複数の核酸分子の中で既知の配列を有する標的核酸分子を検出するための方法を開示する。該方法は、標的核酸分子上の隣接したヌクレオチド配列に2つのオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせること、2つのオリゴヌクレオチドを互いに連結すること、および標的核酸分子上の5’ヌクレオチド配列にハイブリダイズしたオリゴヌクレオチドの3’末端にハイブリダイズしたプライマーを伸長させることを含む。標的核酸分子が存在する(および、それによって2つのオリゴヌクレオチドが連結される)場合、プライマーの伸長によって、標的核酸分子上の3’ヌクレオチド配列にハイブリダイズしたオリゴヌクレオチドの5’末端にハイブリダイズした検出プローブが除去される。本発明の方法を実施するためのキットも提供される。

Description

発明の詳細な説明
関連出願の相互参照
本出願は、2002年3月13日に出願された「核酸検出方法」という名称の米国仮出願第60/364,230号の利益を主張し、その全内容を参照により本明細書に組み込む。
発明の背景
本発明は、分子生物学の分野に関連する。特に、本発明は、サンプル中の特定の核酸分子の検出および定量に関する。
サンプル中の特定の核酸分子の存在を検出するための様々な方法が知られている。これらの方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、核酸配列に基づく増幅(nucleic acid sequence based amplification)、鎖置換増幅(strand displacement amplification)、Qoレプリカーゼによる増幅(例えば、米国特許第4,683,195号; Birkenmeye and Mushahwar, J. Virol. Method 35: 117-126, 1991; Landegren, Trends Genetics 9: 199-202, 1993を参照)を含む。
しかし、核酸分子の増幅が多数のために、前記の方法の全てで誤りが起こりやすい。さらに、配列特異的オリゴヌクレオチドおよびプライマーを、検出するそれぞれの特定の核酸分子について作成しなければいけないために、前記の方法は非常に高くつく。
従って、サンプル中の特定の核酸分子を検出するための、速く、確実かつ費用効率のよい方法を見つける必要がある。
発明の要約
本発明は、サンプル中の特定の核酸分子を検出するための、速く、確実かつ費用効率のよい方法を提供する。本発明の方法を用いて、多数の分子の中から、既知の配列を有する核酸分子の存在を検出することができる。
従って、1つの態様において、本発明は、複数の鋳型(a plurality of templates)における標的核酸分子の存在を検出するための方法を提供する。該方法は、(a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;(iv)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマー;および(v)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;(b)リガーゼが第1オリゴヌクレオチドの3’末端(既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズしている)と、第2オリゴヌクレオチドの5’末端(既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズしている)の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;(c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。
もう1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の:(a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;(iv)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマー;および(v)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;(b)リガーゼが、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズしている)と、第2オリゴヌクレオチドの5’末端(既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズしている)の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;(c) 標的核酸分子が該プライマーおよび第2プライマーの伸長によって増幅される条件下で、DNAポリメラーゼと、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の一部に相補的である)および第1オリゴヌクレオチドの第2配列(ユニバーサル配列と相補的である)の両方に対して5’である、第1オリゴヌクレオチドの一部と同一の3’末端を含む第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む方法を提供する。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。ある具体例において、該プライマーおよび第2プライマーのヌクレオチド配列は同一である。いくつかの具体例において、第2プライマーの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
もう1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の:(a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iv)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;(b)リガーゼが、既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;(c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼと、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む方法を提供する。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。
もう1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:(a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iv)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;(b)リガーゼが、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズしている)と、第2オリゴヌクレオチドの5’末端(既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズしている)の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;(c) 標的核酸分子が該プライマーおよび第2プライマーの伸長によって増幅される条件下で、DNAポリメラーゼと、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマーと、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の一部に相補的である)および第1オリゴヌクレオチドの第2配列(ユニバーサル配列と相補的である)の両方に対して5’である、第1オリゴヌクレオチドの一部と同一の3’末端を含む第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む方法を提供する。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。ある具体例において、該プライマーおよび第2プライマーのヌクレオチド配列は同一である。いくつかの具体例において、第2プライマーの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
さらにもう1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:(a)(i)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iii)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること; (b)検出プローブが第1オリゴヌクレオチドの第2配列にハイブリダイズする条件下で、ユニバーサル配列を含む検出プローブと、およびリガーゼが既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと、工程(a)の産物をインキュベートすること;(c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼ、および第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的な3’末端配列を含むプライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。
もう1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:(a)(i)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iii)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;(b)検出プローブが第1オリゴヌクレオチドの第2配列にハイブリダイズする条件下で、検出プローブと、リガーゼが第1オリゴヌクレオチドの3’末端(既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズしている)と、第2オリゴヌクレオチドの5’末端(既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズしている)の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと、工程(a)の産物をインキュベートすること;(c)標的核酸分子が該プライマーおよび第2プライマーの伸長によって増幅される条件下で、DNAポリメラーゼと、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマーと、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の一部に相補的である)および第1オリゴヌクレオチドの第2配列(ユニバーサル配列と相補的である)の両方に対して5’である、第1オリゴヌクレオチドの一部と同一の3’末端を含む第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、(d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す、を含む方法を提供する。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。ある具体例において、該プライマーおよび第2プライマーのヌクレオチド配列は同一である。いくつかの具体例において、第2プライマーの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
本発明の前記態様の様々な具体例において、検出プローブは標識される。特定の具体例において、検出プローブは蛍光標識、レポーター色素による標識、放射標識(例えば、32P、35S、もしくは3H)、および/または他の手段(例えば、ビオチン化)によって標識される。ある具体例において、検出プローブの3’末端が標識される。いくつかの具体例において、検出プローブの5’末端はクエンチング部分に共有結合する。
ある具体例において、第2オリゴヌクレオチドの5’末端はリン酸化される。
前記態様の特定の具体例において、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。ある具体例において、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な第2オリゴヌクレオチドの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
本発明の前記態様のいくつかの具体例において、ユニバーサル配列は長さ約20ヌクレオチドである。いくつかの具体例において、第1オリゴヌクレオチドは、長さ約60ヌクレオチドである。いくつかの具体例において、第2オリゴヌクレオチドは、長さ約40ヌクレオチドである。特定の具体例において、プライマーの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
1つの態様において、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するためのキットであって、以下の工程:(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、および検出プローブのユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分に隣接するものであるオリゴヌクレオチド;(iv)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマー;および(v)ハイブリダイズしていない検出プローブの検出手段;を含むキットを提供する。いくつかの具体例において、ハイブリダイズしていない検出プローブは短くなる。
ある具体例において、第1オリゴヌクレオチドの第2配列は、第1オリゴヌクレオチドの中間にある。ある具体例において、該プライマーの3’末端配列は、第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的である。
本発明のこの態様のある具体例において、該キットは、さらにリガーゼを含む。いくつかの具体例において、該キットはDNAポリメラーゼを含む。特定の具体例において、該キットは、さらに、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的である)、および第1オリゴヌクレオチドの第2配列(ユニバーサル配列と相補的である)の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である3’末端配列を含む第2プライマーを含む。ある具体例において、該キットの第1オリゴヌクレオチドの5’末端配列は、第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的である。
詳細な記載
本明細書に引用された特許および科学文献は、当業者が入手可能な知識を明らかにするものである。本明細書に引用される発行された米国特許、許可された出願、公開された外国出願、およびGenBankデータベースの配列を含む引用文献は、それぞれが特定かつ個別に参照により本明細書に組み込まれるとされるように、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、サンプル中の既知の核酸配列を有する標的核酸分子の存在を、迅速かつ正確に検出するための簡単な方法の発見に由来する。本発明によって、サンプル中の既知の核酸配列を有する標的核酸分子の存在の、迅速かつ正確な検出が可能となる。いくつかの具体例において、本発明の方法は、ポリメラーゼ連鎖反応を使用しない(図1A〜1Dを参照)。本発明の他の具体例において、ポリメラーゼ連鎖反応を用いて、検出プローブのシグナルを増幅する(図2A〜2Dを参照)。よって、本発明は、既知の配列に特異的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド、DNAポリメラーゼ、レポータープローブ、およびDNAリガーゼを用いて、標的核酸分子の存在を検出するための非常に簡単な方法を提供する。
従って、本発明は、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法を提供する。
本明細書中で使用される、「核酸分子」とは、ヌクレオチドがデオキシリボ核酸(DNA)もしくはリボ核酸(RNA)である、ヌクレオチドを含む一本鎖分子を意味する。本発明の核酸分子は、あらゆる長さであってもよい(すなわち、あらゆる数のヌクレオチドを含んでいてよい)。2つの一本鎖核酸分子上の相補的なヌクレオチドが互いにハイブリダイズすることから、「核酸分子」という語は、「融解」して2つの相補的な一本鎖の核酸分子を生じることのできる二本鎖分子も含む(例えば、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 1994を参照)。
「複数の鋳型」という語は、タンパク質または炭水化物のごとき他の分子を含んでいてもよい核酸分子のサンプルを意味する。よって、複数の鋳型は、生物の全ゲノムのサンプル、cDNAもしくはDNAライブラリー、または生物の全RNA(もしくはmRNA)のサンプルを含むが、それらに限定されない。本発明で意図される「生物」とは、下等および高等な真核生物、例えば、植物(双子葉と単子葉の両方)および動物(例えば、ヒト、齧歯動物、ヒト以外の霊長類、鳥類、および家畜哺乳類)に加えて、原核生物、ウイルスを含む。
本発明の方法の第1の工程において、相補的な配列が互いにハイブリダイズする条件下で、以下の:(i)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列(すなわち、3’末端配列に対して5’)を含む第1オリゴヌクレオチド;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分に隣接するものであるオリゴヌクレオチド;ならびに(iii)標的核酸分子を含むと考えられる複数の鋳型;を組み合わせる。
第1の工程の変形において、組み合わせは、ユニバーサル配列を含む検出プローブも含む。第1の工程の変形において、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列(例えば、該プライマーの3’末端配列が、第2オリゴヌクレオチドの3’末端配列に相補的であるもの)を含むプライマーも組み合わせに含まれる。
本発明の目的のために、「相補的な」という語は、相補鎖間の塩基特異的水素結合によりWatson-CrickまたはHoogstein塩基対が形成された結果として、ゲノム領域、遺伝子、cDNAまたはそれらのRNA転写物にハイブリダイズする能力を有することを意味する。本明細書で使用される「ハイブリダイズ」とは、一本鎖核酸分子間の塩基対相互作用の形成を意味する(例えば、前記のAusubel et al.,を参照)。
安定なハイブリダイゼーションを得るために相補的でなければならないヌクレオチドの厳密な割合は、ヌクレオチド配列(例えば、2つの一本鎖核酸分子の短い方のGおよびCの含量)、2つの分子のミスマッチの位置、ハイブリダイゼーションバッファーおよび洗浄溶液の塩および/またはホルムアミド濃度、温度、ならびにpHを含むがそれらに限定されない、多くのハイブリダイゼーション条件の要素によって変化する(例えば、Ausubel et al., supra; Sambrook et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 2 nd Ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1989を参照)。2本鎖の核酸分子の融解温度(T)(すなわち、2本鎖の分子が1本鎖になる温度)を算出するための式は既知である(例えば、前記のSambrook et al.、特に9.51および11.46を参照)。
本発明によると、「相補的な配列が互いにハイブリダイズする条件下で」核酸分子を組み合わせるとは、塩基対に関して正しく一致した、もしくは2つの配列間で小さな割合(1−10%)しか塩基のミスマッチがない2つのヌクレオチド配列が、塩基対となり、検出を許容する程度に安定な2本鎖核酸分子を形成するようなハイブリダイゼーション条件である。よって、本発明によると、2つの一本鎖核酸分子が互いにハイブリダイズして2本鎖核酸分子を形成するためには、それらのヌクレオチドは、2つの1本鎖核酸分子の短い方のヌクレオチドの少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも98%、または少なくとも99%、または少なくとも100%が塩基対を形成する。
本明細書中で使用される「3’末端配列」および「3’配列」とは、いずれも示された核酸分子の3’側半分に位置する;しかし、前者は示された核酸分子の3’末端に位置するが、後者は指示された核酸分子の3’末端に位置していてもよいがそうである必要はない点でそれらは異なる。例えば、3’配列は核酸分子の3’側半分に位置してもよいが、3’末端のヌクレオチドを含んでも含んでいなくてもよい。同様に、「5’末端配列」は「5’配列」と異なる。
本発明の目的のために、「オリゴヌクレオチド」、「プローブ」、および「プライマー」は、2つもしくはそれ以上のデオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、またはそれらのいずれかの組み合わせのポリマーを含むことのできる1本鎖核酸分子である。本発明のかかるオリゴヌクレオチド、プローブ、およびプライマーは、長さ約8ないし約80ヌクレオチド、長さ約12ないし約50ヌクレオチド、もしくは長さ約15ないし約30ヌクレオチドであってもよい。本発明のオリゴヌクレオチド、プローブ、もしくはプライマーは、ホスホジエステル、ホスホトリエステル、ホスホロチオエート、もしくはホスホルアミデート結合、またはそれらの組み合わせを含むがそれらに限定されない多くのヌクレオチド間の結合によって、互いに結合していてもよい。
「検出プローブ」とは、検出可能な核酸分子を意味する。検出プローブは、その配列、長さに基づいて、またはそれが検出可能な部分で標識されることによって検出可能であってもよい。例えば、プローブは、色素で標識されてもよく、蛍光色素で標識されてもよく、放射標識(例えば、32P、3Hもしくは35Sで)されてもよく、または他の手段(例えば、ビオチン化)によって標識されてもよい。ある具体例において、検出プローブの3’末端は、蛍光色素のようなレポーター色素に共有結合している。検出プローブは検出可能な部分で標識される場合、検出プローブは、本発明の方法の第1の工程で使用する前に検出可能な標識をされている必要はない(すなわち、検出プローブは、第1オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチド、および標的核酸分子を含むとされる複数の鋳型と組み合わせる際に、検出可能な標識をされている必要はない)ことに注意する。
本明細書で使用される「ユニバーサル配列」とは、相補鎖が互いにハイブリダイズする条件下で、相補鎖とハイブリダイズすることがあらかじめ決定された配列を意味する。ユニバーサル配列のいくつかの非限定的な基準は、高いG+C含量、それ自身でヘアピンループを形成できないこと、複数の鋳型中にあらかじめ存在するヌクレオチドにハイブリダイズできないことを含む。ユニバーサル配列は、同じ検出プローブを使用して1より多い標的配列の存在を同定することを可能にする。例えば、天然に存在するヒトの配列にハイブリダイズしないことがわかっているユニバーサル配列を使用する場合、複数の鋳型がヒトの核酸分子より構成されても、同じ検出プローブを使用して、あらゆるヒト標的配列の存在を同定することができる。ある具体例において、ユニバーサル配列は、長さ11ないし約25ヌクレオチドである。例えば、ユニバーサル配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
「第2の配列」という語は、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な第1オリゴヌクレオチドの3’ 末端配列に対して5’に位置する配列を意味するために使用される。よって、第2配列は、第1オリゴヌクレオチドの中間であっても、第1オリゴヌクレオチドの5’側半分にあっても、第1オリゴヌクレオチドの3’側半分にあってもよく、第2配列が第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列と重ならない限り、長くてもよい。
本発明によると、「オリゴヌクレオチド」とは、オリゴヌクレオチドの一部が標的核酸分子の既知の配列の一部にハイブリダイズするように設計された1本鎖核酸分子のことである。核酸分子(すなわち、オリゴヌクレオチドもしくは標的核酸分子の既知の配列)の「部分」とは全核酸分子より小さいものを意味する。例えば、標的核酸分子中に100ヌクレオチド長の既知の配列がある場合、核酸配列の既知の配列の部分は、100未満のヌクレオチドを含む。
本発明は、それぞれが標的核酸分子の既知の配列の隣接部分にハイブリダイズするように設計される2つのオリゴヌクレオチド(第1オリゴヌクレオチドおよび第2オリゴヌクレオチドと呼ばれる)を提供する。本発明によると、第1オリゴヌクレオチドは、その3’末端が標的核酸分子の既知の配列の3’部分に相補となる(よって、ハイブリダイズする)ように設計される。第2オリゴヌクレオチドは、その5’末端が標的核酸分子の既知の配列の5’部分に相補となる(よって、ハイブリダイズする)ように設計される。図1A、1B、2Aおよび2Bに示すように、本発明によれば、第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチドがハイブリダイズする標的核酸分子のヌクレオチドは、第1オリゴヌクレオチドの3’末端のヌクレオチドがハイブリダイズする、標的核酸分子中のヌクレオチドに5’側で隣接する。
ある具体例において、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分(すなわち、3’部分)に相補的である第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列は、長さ約15ないし約50ヌクレオチドである。例えば、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。同様に、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分(すなわち、5’部分)に相補的である第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列は、長さ約15ないし約50ヌクレオチドである。例えば、第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。
本発明のいくつかの具体例において、第1オリゴヌクレオチドは、長さ約25ないし約150ヌクレオチドである。例えば、第1オリゴヌクレオチドは、長さ約40ヌクレオチド、もしくは長さ約60ヌクレオチドであってもよい。いくつかの具体例において、第2オリゴヌクレオチドは、長さ約25ないし約150ヌクレオチドである。例えば、第2オリゴヌクレオチドは、長さ約40ヌクレオチド、もしくは長さ約40ヌクレオチドであってもよい。
本発明の方法の第2の工程において、リガーゼが既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知の配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端との間で共有結合を形成する条件下で、本発明の方法の第1の工程の産物を、リガーゼとインキュベートする。この連結の概要を図1Cおよび2Cに示し、ここに、共有結合は第1および第2オリゴヌクレオチド間の黒い矢印として示される。
本明細書で使用される「リガーゼ」とは、第1核酸分子の5’末端と第2核酸分子の3’末端の間で共有結合を生成する酵素であり、ここに、第1核酸分子の5’末端および第2核酸分子の3’末端は、第3の核酸分子上の隣接したヌクレオチドにハイブリダイズしている。
よって、本発明によると、第2オリゴヌクレオチドの5’末端と第1オリゴヌクレオチドの3’末端がハイブリダイズしたヌクレオチドが、標的核酸分子において互いに隣接する場合にのみ、リガーゼは、第2オリゴヌクレオチドの5’末端と第1オリゴヌクレオチドの3’末端を共有結合させる。本明細書で使用される「隣接した」とは、標的核酸分子上の2つのヌクレオチドが、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の2つの隣接したヌクレオチドのうちの1つにハイブリダイズしている)が第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチド(2つの隣接した核酸分子の2つ目にハイブリダイズしている)と連結可能であるように、互いに隣り合うことを意味する。従って、接合点にさらなるヌクレオチド(すなわち、第2オリゴヌクレオチドの5’末端がハイブリダイズしたヌクレオチドと第1オリゴヌクレオチドの3’末端がハイブリダイズしたヌクレオチドの間にある標的核酸分子のさらなるヌクレオチド)が存在する場合、共有結合は形成されない。同様に、接合点にヌクレオチドが存在せず、第2オリゴヌクレオチドの5’末端もしくは第1オリゴヌクレオチドの3’末端のいずれかが標的核酸分子にハイブリダイズしない場合、リガーゼによって共有結合は形成されない。
本発明のある具体例に置いて、第2オリゴヌクレオチドの5’末端はリン酸化される。
本発明によると、リガーゼはあらゆるソースに由来してもよい。例えば、T4 DNAリガーゼ(バクテリオファージ T4由来)を使用してもよい(例えば、New England Biolabs, Beverly, MAより市販されている)。本発明の方法において、あらゆるソースに由来するあらゆるリガーゼを使用してもよく、T7 DNAリガーゼ(バクテリオファージ T7由来)、イー・コリ(E. coli)リガーゼ、tRNAリガーゼ、酵母由来のリガーゼ、昆虫細胞由来のリガーゼ、哺乳類由来のリガーゼ(例えば、ネズミリガーゼ)、およびヒトDNAリガーゼ(例えば、ヒトDNAリガーゼ IV/XRCC4)を含むがそれらに限定されない。
本発明の方法の第3の工程において、本発明の第2の工程の産物を、プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼとインキュベートする。
ある具体例において、プライマーの3’末端は、長さ約15ないし約50ヌクレオチドである。例えば、本発明のプライマーは、長さ約10ヌクレオチドであってもよい。本明細書で使用される「プライマー」は、その3’末端が相補的な核酸分子上のヌクレオチドにハイブリダイズ可能である核酸分子であって、DNAポリメラーゼと適当な遊離ヌクレオチド(例えば、dATP、dGTP、dCTP、およびdTTP)の存在下で、DNAポリメラーゼによってプライマーが伸長されるものを意味する。プライマーの全配列が相補な核酸分子にハイブリダイズ可能であってもよいが、本発明は、相補な核酸分子に完全にはハイブリダイズしないプライマー、ハイブリダイズ可能であり、DNAポリメラーゼと遊離ヌクレオチドの存在下で伸長できる程の長さのプライマーも包含する。ある具体例において、プライマーの配列は、複数の鋳型中の元から存在するヌクレオチド配列のいずれともハイブリダイズしないように選択される。よって、該プライマーを、1つより多い標的核酸分子の検出のために使用することができる。
DNAポリメラーゼの存在下で、プライマーがハイブリダイズした核酸分子を鋳型として用いてプライマーは伸長する。プライマーの伸長によって、プライマーがハイブリダイズした一本鎖核酸分子に相補的な新たな一本鎖核酸分子が生じる。従って、本発明によれば、プライマーが第2オリゴヌクレオチドの3’末端にハイブリダイズすると、プライマーは、その3’末端が第2オリゴヌクレオチドの5’末端に到達するまで伸長する。いくつかの具体例において、プライマーの伸長は、標的核酸分子の既知の配列を第2オリゴヌクレオチドから置き換える。第2オリゴヌクレオチドの5’末端が第1オリゴヌクレオチドの3’末端とリガーゼによって共有結合していた場合(すなわち、既知のヌクレオチド配列を含む標的核酸分子が複数の鋳型中に存在する場合)、プライマーの伸長によって、伸長したプライマーの3’末端が第1オリゴヌクレオチド5’末端に相補となるようなプライマーの伸長が起こる。第1オリゴヌクレオチドの第2配列に到達すると、プライマーを伸長していたDNAポリメラーゼは、検出プローブに遭遇し、それを置換する。よって、複数の鋳型において、ハイブリダイズしていない検出プローブの存在は、標的核酸分子の存在を示す。
いくつかの具体例において、本発明の方法で使用されるDNAポリメラーゼは、5’→3’エキソヌクレアーゼ(5' to 3' exonuclease)活性を有する(例えば、全長イー・コリDNAポリメラーゼIは、本発明の方法において有用である)。本発明によると、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼは、検出プローブの5’末端を分解する。しかし、結局、検出プローブにほとんどのヌクレオチドが残らなければ、検出プローブは第1オリゴヌクレオチドにもはやハイブリダイズすることができず、接近しているDNAポリメラーゼによって分解されずに減少するだろう。よって、本発明の方法のいくつかの具体例において、短くなったハイブリダイズしていない検出プローブは、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示すものであり、最終の工程の間に短くなったハイブリダイズしない検出プローブの存在が求められる。
検出プローブは、検出可能であるために、検出可能なプローブを検出する手段は、どのように検出プローブを検出可能にしたかにより様々である。
例えば、本発明のある具体例において、検出プローブは、蛍光エネルギー移動(FRET)法を用いて検出可能となる(例えば、Mergny et al., Nucl. Acids Res. 22: 920-928, 1994参照)。この具体例によると、検出プローブは、1つの蛍光色素で標識され、第1オリゴヌクレオチドは異なる蛍光色素で標識される(例えば、第1オリゴヌクレオチドの5’末端にて)。2つの蛍光色素のうちの1つは、エネルギーを他の蛍光色素に移動させて、後者の蛍光色素が蛍光を発する。従って、プローブが第1オリゴヌクレオチドにハイブリダイズした場合のみ、蛍光を発する。よって、ハイブリダイズしていない検出プローブは、蛍光を発しないために、検出可能となる。
本発明のある具体例において、検出プローブの3’末端はレポーター色素に共有結合で標識され、検出プローブの5’末端はクエンチング部分に共有結合で標識される。かかるレポーター色素およびクエンチング部分は(およびそれらを核酸分子に共有結合させる方法)は既知である(例えば、Singer et al., 米国特許第6,323,337号; Tyagi and Kramer, Nature Biotech. 14: 303-308, 1996; Tyagi et al., Nature Biotech. 16: 49-53, 1998を参照)。接近するDNAポリメラーゼが検出プローブの5’末端を分解する際に、クエンチング部分を除去する。よって、ハイブリダイズしていない検出プローブは、レポーター色素を保持するが、クエンチング部分の不在下でもはや抑制されず、通常の方法を用いて容易に検出可能である。
ある具体例において、使用するDNAポリメラーゼが5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有し、標的核酸分子の存在が短くなったハイブリダイズしていない検出プローブの存在によって示される場合、この短くなったハイブリダイズしていない検出プローブはその長さ、および他のハイブリダイズしていない検出プローブより短いことによって検出される。この具体例の非限定的な例において、過剰な検出プローブを、第1オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチド、第2オリゴヌクレオチドの3’配列にハイブリダイズしたプライマー、および標的核酸を含むとされる複数の鋳型と組み合わせる。(リガーゼで)連結し、(DNAポリメラーゼで)プライマーを伸長させた後、標的核酸が存在すれば、検出プローブは、接近している5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有するDNAポリメラーゼによって短くされる。しかし、過剰な検出プローブが存在するため、検出プローブのいくつかは第1オリゴヌクレオチドに全くハイブリダイズしない。この具体例における短くなった検出プローブの検出のために、核酸分子を融解(例えば、65℃で10分間加熱することによって)し、全ての核酸分子を1本鎖にすることができる。次いで、一本鎖核酸分子を、高密度ゲル(例えば、高いパーセンテージアクリルアミドまたはアガロースを含むゲル)上で分離することができる。プライマーは少なくとも第2オリゴヌクレオチドの長さに伸長されるため(標的核酸分子が存在せず、第2オリゴヌクレオチドの5’末端が第1オリゴヌクレオチドの3’末端に連結されなくても)、最も短い核酸分子は検出プローブか、あるとしても、短くなった検出プローブとなる。検出プローブを第1オリゴヌクレオチドにハイブリダイズさせる前に検出可能な標識をするとすれば(例えば、検出プローブを32Pで放射標識するとすれば)、高密度ゲル(例えば、8%アガロースゲル)上で一本鎖核酸分子を分解した後、ゲルをX線フィルムに露光することによって、全長の検出プローブだけでなく短くなった検出プローブ(その長さにより、ゲルでは全長検出プローブとは異なるバンドに移動する)を検出することができる。逆に言えば、検出プローブを第1オリゴヌクレオチドにハイブリダイズさせる前に検出可能な標識をしなければ、高密度ゲル上で一本鎖核酸分子を分解した後短くなった検出プローブを検出するためには、ゲルを臭化エチジウムで染色し、紫外光下で観察することができる。短くなったハイブリダイズしていない検出プローブによって取り込まれた臭化エチジウムの強度に基づいて、複数の鋳型における標的核酸分子のコピー数は容易に定量される。
本明細書で使用される「DNAポリメラーゼ」は、ヌクレオチドの付加によってプライマーを伸長する酵素であり、付加されたヌクレオチドは、プライマーがハイブリダイズした核酸に相補的なものである。本発明の方法で使用するためのDNAポリメラーゼは、あらゆるソースに由来することができる。DNAポリメラーゼの非限定的な例は、イー・コリ(E. coli)DNAポリメラーゼI、イー・コリDNAポリメラーゼII、およびイー・コリDNAポリメラーゼIIIを含む。いくつかの具体例において、本発明の方法およびキットで使用されるDNAポリメラーゼは5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有する。ある具体例において、本発明の方法およびキットで使用されるDNAポリメラーゼは、関連したヘリカーゼおよび/またはギラーゼ活性を有する。
本発明の方法において使用されるプライマーは、複数の鋳型に元から存在しない配列にハイブリダイズするように設計されてもよいために、本発明の方法を使用して、同じ複数の鋳型における1より多くの標的核酸分子の存在を検出することができる。例えば、複数の鋳型がヒトcDNAライブラリーであり、2つの標的核酸分子がインスリンとヒト成長ホルモンである場合、第1および第2オリゴヌクレオチドがそれぞれの標的配列について作製される。さらに、異なるユニバーサル配列を含み、異なる色素によって標識された2つの検出プローブが作られる。もちろん、インスリンcDNAについての第2オリゴヌクレオチドとヒト成長ホルモンについての第2オリゴヌクレオチドは、それぞれ、プライマーに相補的な3’配列を有する。よって、ヒトcDNAライブラリー中にヒト成長ホルモンが存在し、インスリンcDNAが存在しない場合、短くなった検出プローブにある2つの色素のうちの1つが検出される。インスリンcDNAおよびヒト成長ホルモンcDNAの両方が存在すれば、両方の短くなった検出プローブが検出される。さらに、インスリンcDNAがヒト成長ホルモンcDNAより多く存在する場合(またはその逆)、色素の強度に基づいて定量を行ってもよい。
本発明の方法の変形において、第2プライマーが第3の工程において付加される。第2プライマーの3’末端配列は、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的である)、および第1オリゴヌクレオチドの第2配列(検出プローブのユニバーサル配列に相補的である)の両方に対して5’である、第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である。ある具体例において、第2プライマーの3’末端配列は、長さ約15ないし約50ヌクレオチドである。例えば、第2プライマーの3’末端配列は、長さ約20ヌクレオチドである。ある具体例において、第2オリゴヌクレオチドにハイブリダイズするプライマーの部分と、第1オリゴヌクレオチドと同一の第2プライマーの部分は同じ配列を有する。さらに、ある具体例において、該プライマーと第2プライマーは同一である(すなわち、同一の配列を有する)。この具体例の1つの例において、第1オリゴヌクレオチドの5’配列は、第2オリゴヌクレオチドの3’配列にハイブリダイズする。
本発明の第3の工程において第2プライマーが使用される場合(第2プライマーがプライマーと同一であるかどうかにかかわらず)、耐熱性DNAポリメラーゼを使用してもよく、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いて本発明の方法を行い、標的核酸分子を増幅することができる。耐熱性DNAポリメラーゼの非限定的な例は、Taq DNAポリメラーゼ(サーマス・アクアティカス(Thermus aquaticus)由来)、Pfu DNAポリメラーゼ(ピロコッカス・フリオサス(Pyrococcus furiosus)由来)、およびVent DNAポリメラーゼ(サーモコッカス・リトラリス(Thermococcus litoralis)由来;Tli DNAポリメラーゼとしても知られている)を含む。本発明のこの具体例において、図2Dに示すように、PCRの各ラウンドで第1オリゴヌクレオチドの第2配列に由来するヌクレオチド配列にハイブリダイズする検出プローブは、DNAポリメラーゼによってプライマーが伸長される際に、繰り返し短くなり、置換される。本発明のこの具体例によると、複数の鋳型中に標的核酸分子が存在し、実際に連結が行われるならば、PCRの最終増幅ラウンドの前に検出プローブを加え、短くなったハイブリダイズしていない検出プローブによってもたらされたシグナルを増幅することが望ましい。
本発明の方法のために、標的核酸分子のヌクレオチド配列の一部は既知でなければならない。例えば、目的の核酸分子がタンパク質(例えば、植物カルシウム依存的タンパク質キナーゼもしくはヒトインスリン)をコードする場合、既知のヌクレオチド配列は、コード配列(すなわち、mRNAもしくはアミノ酸をコードするエキソンDNA配列に由来する配列)または非コード配列(例えば、イントロンDNA配列もしくはプロモーター/エンハンサー領域)のいずれかに由来することができる。
1つの非限定的な例において、標的核酸分子がタンパク質、例えば、トウモロコシ硝酸還元酵素(例えば、Chandok and Sopory, J. Biol. Chem. 273(30):19235-19242, 1998を参照)である場合、複数の鋳型は、生物の細胞より単離されたmRNAである。全mRNAは、一般的な方法(例えば、前記のAusubel et al.を参照)によって単離される。トウモロコシ硝酸還元酵素の既知の配列(例えば、GenBank アクセッション番号AF153448; GenBankアクセッション番号 X64446; Long et al., Physiol. Plantarum 85: 561-566, 1992)を用いて、第1オリゴヌクレオチドおよび第2オリゴヌクレオチドを、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列がトウモロコシ硝酸還元酵素の配列の第1部分に相補的であり、第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列がトウモロコシ硝酸還元酵素の第2部分に相補的となるように、一般的な方法に従って設計し、合成することができる。第1オリゴヌクレオチドの3’末端のヌクレオチドは、第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチドに相補的なヌクレオチドに隣接するトウモロコシ硝酸還元酵素の配列のヌクレオチドに相補的である。
1つの非限定的な具体例において、本発明の方法はサンプル中の一塩基多型(SNP)の存在の同定に有用である。SNPは、典型的には、生物の遺伝物質であるDNAにおける1塩基の変異であり、該生物のタンパク質においてアミノ酸の変化を引き起こしても、そうでなくてもよい。あらゆる所定の個体は、特定のSNPを含む遺伝子のアリルを1つもしくは2つ有してもよい。SNPの数は、同定されている(例えば、Sachidanandam et al., Nature 409: 928-33, 2001を参照)。
本発明の方法に従って、生物(例えば、ヒト)が特定のSNPを含むアリルを含むゲノムを有するか否かを決定するために、第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチド、または第1オリゴヌクレオチドの3’末端のヌクレオチドのいずれかがSNPにハイブリダイズするように、オリゴヌクレオチドを設計する。従って、標的核酸分子(すなわち、遺伝子)がSNPを含まなければ、第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチドと第1オリゴヌクレオチドの3’末端のヌクレオチドはいずれも標的核酸分子にハイブリダイズしないだろう。よって、リガーゼは第2オリゴヌクレオチドの5’末端のヌクレオチドを第1オリゴヌクレオチドの3’末端のヌクレオチドに連結しないだろう。しかし、使用する複数の鋳型がヒトゲノムDNAである場合、所定の遺伝子のアリルが2つあるために、本発明の方法より得られる3つの考えられる結果:いずれのアリルにもSNPはない(この場合、短くなった検出プローブは生成しない)、いずれのアリルにもSNPが存在する(この場合、多量の短くなった検出プローブが生成する)、または一方のアリルにSNPが存在するが他方のアリルには存在しない(この場合、中程度の量の短くなった検出プローブが生成する)が存在する。
発現した遺伝子における変異を同定するための本明細書に記載の方法の使用も、本発明の範囲内である。ras p53、BRCA-1およびBRCA-2、RB1、ならびにerbBのごときタンパク質の変異型は、しばしば癌に関連している(Dahiya and Deng, Breast Cancer Research and Treatment 52:185-200, 1998; Russo, A. et al., Anticancer Research 20:4841-4852, 2000; and Doolittle et al., Exp. Mol. Pathol. 70(3):289-301, 2001)。さらに、タンパク質の変異型は、他の疾病にも関連している。例えば、プリオンタンパク質の変異型は、クロイツフェルトヤコブ症候群(Creutzfeld-Jacob syndrome)に冒されたヒト、およびウシ海綿状脳症(bovine spongiform encephalopathy)およびスクレイピー(scrapie)にかかっている家畜で見られる(例えば、Collinge, J., Annual Review of Neuroscience 24: 519-50, 2001を参照)。変異タンパク質は、1つの特定のアミノ酸で変異が起きている。例えば、ヒトK−rasにおいてよく見られる点変異は、12、13または61位である。第1オリゴヌクレオチドの3’末端または第2オリゴヌクレオチドの5’末端が変異アミノ酸をコードするヌクレオチドにハイブリダイズするものを使用することによって、本発明の方法を使用して、K−rasタンパク質中の点変異を有するヒトの個体を短時間に同定することができる。
本発明は、複数の鋳型において標的核酸分子の存在を検出するためのキットも提供する。本発明のキットは、以下のもの:(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分に隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および、(iv)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含むプライマー;を含む。いくつかの具体例において、該キットは、さらに、ハイブリダイズしていない検出プローブの検出手段を含む。短くなったハイブリダイズしていない検出プローブを検出するためのかかる手段の非限定的な例は、検出プローブからの蛍光発光の検出装置、短くなった検出プローブからの色素の検出装置、および短くなった検出プローブの長さに基づく検出装置を含む。
本発明のある具体例において、該キットは、さらにリガーゼを含む。いくつかの具体例において、該キットは、さらにDNAポリメラーゼを含む。前記のように、DNAポリメラーゼは、あらゆるソースに由来してもよく、該キットをPCR反応に使用する場合、DNAポリメラーゼは耐熱性生物に由来してもよい。いくつかの具体例において、DNAポリメラーゼは5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を有する。
特定の具体例において、該キットは、さらに、第2プライマーの3’末端が、第1オリゴヌクレオチドの3’末端(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的である)と第1オリゴヌクレオチドの第2配列(ユニバーサル配列に相補的である)の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である、第2プライマーを含む。いくつかの具体例において、第2プライマーは、第1オリゴヌクレオチドの5’末端配列と同一の3’末端配列を含む。ある具体例において、該キットの第1オリゴヌクレオチドの5’末端配列は、第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的であることから、同じプライマー(すなわち、第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的な3’末端配列を含むプライマー)を用いて両鎖(すなわち、第2オリゴヌクレオチドに連結した初めの第1オリゴヌクレオチドと、プライマーの伸長によって生じた鎖)を増幅することが可能となる。
よって、本発明は、連結反応の高い感度に基づくものであり、1塩基変異の存在を検出すること(例えば、SNPを検出すること)、または同じ遺伝子ファミリーの異なる種を検出することができる。本発明は費用効率がよく、例えば、検出プローブ(ユニバーサル配列を有する)およびプライマーを用いて、1より多くの標的核酸分子を検出することができる。さらに、本発明の方法はcDNAの合成を必要としないことから、時間と費用のかかる、逆転写酵素を用いたmRNAのcDNAへの変換操作を回避する。
さらに、利用可能な異なる色素があれば、単一の複数の鋳型より、1より多くのの標的核酸分子を同時に検出することができる(例えば、以下の実施例IIを参照)。
以下の実施例は、本発明のある好ましい具体例をさらに示すためのものであって、全く限定するものではない。当業者であれば、ルーチンの実験をわずかに使用するだけで、本明細書に記載の特定物質および手順に均等な多くの事柄を理解し、確認することができる。
実施例1
NAD(P)H:硝酸還元酵素をコードするトウモロコシmRNAの検出
トウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素をコードするmRNAの発現を検出するために、一般的な方法に従って、トウモロコシの全RNAを単離する(例えば、前記のAusubel et al.を参照)。
まず、ユニバーサル配列を選択する。いくつかの具体例において、ユニバーサル配列は元からあるトウモロコシRNAにハイブリダイズしない。この実施例において使用するユニバーサル配列は、以下のヌクレオチド配列:
5' CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC 3' (配列番号1)
を有する。
配列番号1を用いて、ユニバーサル配列の5’末端がTAMRAクエンチング部分に共有結合し、ユニバーサル配列の3’末端に結合した合成色素が6−FAM色素である、検出プローブを設計する(例えば、Molecular Probes, Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, Eighth Ed., 2001を参照)。検出プローブを、既知の方法に従って、TAMRAおよび6−FAM部分で標識する(例えば、前記のMolecular Probes; 米国特許第6,323,337号参照)。
次いで、プライマーを設計する。いくつかの具体例において、プライマーの配列は、元からあるトウモロコシRNAにハイブリダイズしない。この実施例において使用するプライマーは、以下のヌクレオチド配列:
5' CCAGGACCTGGTCGAGCT 3' (配列番号2)
を有する。
次いで、トウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA配列に基づいて、オリゴヌクレオチドを設計する。RNAを使用するため(例えば、第1のcDNA鎖ではない)、オリゴヌクレオチドを、mRNA鎖に相補となるよう設計する。トウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素のヌクレオチド配列は既知であり、図3として本明細書で提供される(配列番号3;例えば、GenBank アクセッション番号X64446; Long et al., Physiol. Plantarum 85: 561-566, 1992を参照)。(図3で提供される配列において、ウラシル残基はチミジン残基によって置換されていることに注意する。よって、図3で提供される配列は、実際には、トウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA配列の第2鎖cDNAである。)
第1オリゴヌクレオチドおよび第2オリゴヌクレオチドは、トウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAのヌクレオチド61〜100に基づいて設計される。該配列は以下の:
5' aagctctgca tgcgcgcgta cacgcccacg agccccgtcg 3' (配列番号4)
である。
第1オリゴヌクレオチドを、その3’末端の20ヌクレオチドがトウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA配列のヌクレオチド81〜100に相補となるように設計する(すなわち、5' cacgcccacg agccccgtcg 3' (配列番号5))。第1オリゴヌクレオチドの第2配列はユニバーサル配列に相補的である。第1オリゴヌクレオチドの5’末端の20ヌクレオチドは、単に任意のヌクレオチドであり、その配列は元からあるトウモロコシRNAにハイブリダイズしない。よって、本発明の非限定的な第1オリゴヌクレオチドは、以下の配列:
5' gaattcggat ccaatgcctt gggggggggg gggggggggg cgacggggct cgtgggcgtg 3' (配列番号6)
を有する。
第2オリゴヌクレオチドを、その5’末端の20ヌクレオチドがトウモロコシNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA配列のヌクレオチド61〜80に相補となるように設計する(すなわち、5' aagctctgca tgcgcgcgta 3' (配列番号7))。第2オリゴヌクレオチドの3’末端18ヌクレオチドは、プライマーに相補的である。よって、本発明の非限定的な第2オリゴヌクレオチドは、以下の配列:
5' tacgcgcgca tgcagagctt agctcgacca ggtcctgg 3' (配列番号8)
を有する。
オリゴヌクレオチド、プライマーおよび検出プローブを、反応チューブ(例えば、エッペンドルフ微量遠心チューブ)中で、全トウモロコシRNAと組み合わせ、室温にてハイブリダイズさせる。次いで、T4リガーゼを反応チューブに加え、チューブを16℃で一晩インキュベートする。次いで、反応チューブを65℃で10分間加熱し、T4リガーゼを失活させる。このとき、反応チューブの内容物をフェノール:クロロホルム抽出および/またはエタノール沈殿して、T4リガーゼを除去してもよい。次いで、反応チューブにDNAポリメラーゼと適量のdNTPを加え、チューブを37℃にインキュベートして、DNAポリメラーゼによりプライマーを伸長させる。
このとき、全トウモロコシRNAサンプル中にNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAが存在すれば、検出プローブはDNAポリメラーゼにより短くされ、それによって検出プローブの5’末端からTAMRAクエンチング部分が除去される。従って、反応チューブの内容物を、6−FAM蛍光色素を励起させる波長を発する光の下で測定する。全トウモロコシmRNAサンプル中に存在するNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAのコピー数を、FAM色素によって発光された蛍光量に基づいて定量する。
実施例II
トウモロコシ全RNAにおける、NAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAおよびS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼをコードするトウモロコシmRNAの検出
NAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAおよびS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼをコードするトウモロコシmRNAの存在を同時に検出するために、実施例Iに記載のようにトウモロコシより全RNAを単離する。さらに、以下の分子:
1.ユニバーサル配列を有する第2検出プローブ(S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA用)を合成する。第2ユニバーサル配列は、以下の配列:
5' GGAGGAGGAG GAGGAGGAGA 3' (配列番号9).
を有する。
配列番号9を用いて、第2ユニバーサル配列の5’末端がTAMRAクエンチング部分に共有結合し、該ユニバーサル配列の3’末端に結合した合成色素が、第1検出プローブに使用したFAM色素とは波長の異なる光を発するTet色素である、第2検出プローブを設計する。
次いで、S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA配列に基づいて、オリゴヌクレオチドを設計する。RNAを使用するため(例えば、第1のcDNA鎖ではない)、オリゴヌクレオチドを、mRNA鎖に相補となるよう設計する。トウモロコシS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAのヌクレオチド配列は既知であり、図4として本明細書で提供される(配列番号10;例えば、GenBank アクセッション番号Y07767; Franceschetti et al., Biochem. J. 353 (Pt 2): 403-409, 2001を参照)。(図4で提供される配列は、実際には、S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA配列の第2鎖cDNAであることに注意する。)
第1オリゴヌクレオチドおよび第2オリゴヌクレオチドは、トウモロコシS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAのヌクレオチド901〜940に基づいて設計される。該配列は以下の:
5' tacccagagc aaccaatggt taaccttgag atgtgcatga 3' (配列番号11)
である。
第1オリゴヌクレオチドを、その3’末端の20ヌクレオチドがトウモロコシS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA配列のヌクレオチド921〜940に相補となるように設計する(すなわち、5' taaccttgag atgtgcatga 3' (配列番号12))。第1オリゴヌクレオチドの第2配列はユニバーサル配列に相補的である。第1オリゴヌクレオチドの5’末端の20ヌクレオチドは、単に任意のヌクレオチドであり、該配列は元からあるトウモロコシRNAにハイブリダイズしない。よって、本発明の非限定的な第1オリゴヌクレオチドは、以下の配列:
5' tggaacacca gttcttgggc tctcctcctc ctcctcctcc tcatgcacat ctcaaggtta 3' (配列番号13)
を有する。
第2オリゴヌクレオチドを、その5’末端の20ヌクレオチドがトウモロコシS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA配列のヌクレオチド901〜930に相補となるように設計する(すなわち、5' tacccagagc aaccaatggt 3' (配列番号14))。第2オリゴヌクレオチドの3’末端18ヌクレオチドは、プライマーに相補的である(すなわち、S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAのための第2オリゴヌクレオチドのこれらの3’末端の18ヌクレオチドは、NAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA用の第2オリゴヌクレオチドの3’末端の18ヌクレオチドと同一である)。よって、本発明の非限定的な第2オリゴヌクレオチドは、以下の配列:
5' accattggtt gctctgggta agctcgacca ggtcctgg 3' (配列番号15)
を有する。
検出プローブと、S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAおよびNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAの両方のための第1および第2オリゴヌクレオチド、ならびにプライマー(両方のmRNAについて同じである)を、反応チューブ中でトウモロコシ全RNAと一緒にし、室温にてハイブリダイズさせる。次いで、反応チューブにイー・コリDNAリガーゼを加え、チューブを16℃で約30分間インキュベートする。次いで、反応チューブを65℃で10分間加熱し、イー・コリDNAリガーゼを失活させる。次いで、反応チューブにDNAポリメラーゼおよび適量のdNTPを加え、チューブを37℃でインキュベートし、DNAポリメラーゼによってプライマーを伸長させる。
次いで、反応チューブの内容物を、6−FAM色素(NAD(P)H:硝酸還元酵素mRNA用)、およびTet色素(S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNA用)の両方を励起させる波長を発光する光の下で測定する。いずれも存在しなければ、いずれの色素も見られない。同様に、一方が存在し、他方が存在しなければ、片方のmRNAの色素は観察されるが、他方は不在である。両方のmRNAが存在すれば、両方の色素が観察される。さらに、NAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAおよびS−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAを互いに比較するだけでなく、その相対量を定量することができる。例えば、全トウモロコシRNAサンプルにおいて、S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼmRNAよりも多くのNAD(P)H:硝酸還元酵素mRNAが存在する場合、観察されるTet色素の量に比べてより大量の6−FAM色素が観察される。
図1A〜1Dは、本発明の1つの非限定的な方法の一連の略図を示す。図1Aは、標的核酸分子、第1オリゴヌクレオチド(その3’末端配列が標的核酸分子の3’部分に相補的である)、第2オリゴヌクレオチド(その5’末端配列が標的核酸分子の5’部分に相補的である)、検出プローブ(第1オリゴヌクレオチドの第2配列に相補的なユニバーサル配列を含む)、およびプライマー(その3’末端配列が第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的である)の組み合わせを示す。図1Bに示すように、複数の鋳型において標的核酸分子が存在すれば、第1および第2オリゴヌクレオチドは標的核酸分子の隣接部分にハイブリダイズする。図1Cに示すように、核酸分子の5’および3’部分が隣接すれば、リガーゼの添加によって、第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列と第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列の間の共有結合(黒三角で示される)が生じる。図1Dは、プライマーを伸長するDNAポリメラーゼによる第1オリゴヌクレオチドからの検出プローブの置換を示す。 図2A〜2Dは、本発明の1つの非限定的な方法の一連の略図を示す。図2Aは、標的核酸分子、第1オリゴヌクレオチド(その3’末端配列が標的核酸分子の3’部分に相補的である)、第2オリゴヌクレオチド(その5’末端配列が標的核酸分子の5’部分に相補的である)。検出プローブ(第1オリゴヌクレオチドの第2配列に相補的なユニバーサル配列を含む)、プライマー(その3’末端配列が第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的である)および第2プライマー(その3’末端配列が、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列(標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的である)と第1オリゴヌクレオチドの第2配列(検出プローブのユニバーサル配列に相補的である)の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である)の組み合わせを示す。図2Bにおいて、複数の鋳型中に標的核酸分子が存在すれば、第1および第2オリゴヌクレオチドは標的核酸分子の隣接部分にハイブリダイズする。図2Cおいて、核酸分子の5’および3’部分が隣接すれば、リガーゼの添加によって、第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列と第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列の間の共有結合(黒三角で示される)が生じる。図2Dは、まず、連結された第1および第2オリゴヌクレオチドを鋳型として使用して、次いで、第2プライマーの伸長によって生じた核酸分子を鋳型として使用してプライマーを伸長する、DNAポリメラーゼによる第1オリゴヌクレオチドからの検出プローブの反復置換である。 図3は、NAD(P)H:硝酸還元酵素(配列番号3)をコードするジー・メイズ(Z. mays)mRNAのmRNA配列の略図である。 図4は、受精−S−アデノシルメチオニンデカルボキシラーゼ(配列番号10)をコードするジー・メイズmRNAのmRNA配列の略図である。

Claims (24)

  1. 複数の鋳型(a plurality of templates)における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;(iv)第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない、プライマー;および(v)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)リガーゼが、既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼと工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  2. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;(iv)第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではない、プライマー;および(v)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)リガーゼが、既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーおよび第2プライマーの伸長によって標的核酸分子が増幅される条件下で、DNAポリメラーゼ、および第2プライマーの3’末端が、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列と第2配列の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  3. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iv)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)リガーゼが既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼ、および第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではないプライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  4. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および、(iv)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)リガーゼが、既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーおよび第2プライマーの伸長によって標的核酸分子が増幅される条件下で、DNAポリメラーゼ、第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列に相補的ではないプライマー、ならびに第2プライマーの3’末端配列が、第1オリゴヌクレオチドの3’末端および第2配列の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  5. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iii)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)検出プローブが第1オリゴヌクレオチドの第2配列にハイブリダイズする条件下で、ユニバーサル配列を含む検出プローブと、およびリガーゼが既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下で、リガーゼと、工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーが伸長する条件下で、DNAポリメラーゼ、および第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではないプライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  6. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するための方法であって、以下の工程:
    (a)(i)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分と隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および(iii)標的核酸分子を含む疑いのある複数の鋳型;を組み合わせることであって、相補鎖がもう一方にハイブリダイズする条件下で組み合わせること;
    (b)検出プローブが第1オリゴヌクレオチドの第2配列にハイブリダイズする条件下で、ユニバーサル配列を含む検出プローブと、およびリガーゼが既知のヌクレオチド配列の第1部分にハイブリダイズした第1オリゴヌクレオチドの3’末端と、既知のヌクレオチド配列の第2部分にハイブリダイズした第2オリゴヌクレオチドの5’末端の間の共有結合を形成させる条件下でリガーゼと、工程(a)の産物をインキュベートすること;
    (c)プライマーおよび第2プライマーの伸長によって標的核酸分子が増幅される条件下で、DNAポリメラーゼ、第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではないプライマー、および第2プライマーの3’末端配列が、第1オリゴヌクレオチドの3’末端と第2配列の両方に対して5’である第1オリゴヌクレオチドの一部と同一である、第2プライマーと、工程(b)の産物をインキュベートすること;次いで、
    (d)ハイブリダイズしていない検出プローブの存在を検出することであって、ここにハイブリダイズしていない検出プローブの存在が、複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示す;
    を含む方法。
  7. プライマーおよび第2プライマーのヌクレオチド配列が同一である、請求項2、4または6の方法。
  8. 検出プローブの3’末端が標識されたものである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  9. 検出プローブの5’末端がクエンチング部分に共有結合したものである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  10. 第2オリゴヌクレオチドの5’末端がリン酸化されたものである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  11. 標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列が、長さ約20ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  12. 標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な第2オリゴヌクレオチドの5’末端配列が、長さ約20ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  13. ユニバーサル配列が、長さ約20ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  14. ユニバーサル配列が、長さ約60ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  15. 第2オリゴヌクレオチドが、長さ約40ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  16. プライマーの3’末端配列が、長さ約20ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  17. 第2プライマーの3’末端配列が、長さ約20ヌクレオチドである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  18. ハイブリダイズしていない検出プローブが短くされ、短くされたハイブリダイズしていない検出プローブの存在が複数の鋳型における標的核酸分子の存在を示すものである、請求項1、2、3、4、5または6の方法。
  19. 複数の鋳型における標的核酸分子の存在を検出するためのキットであって、以下の:(i)ユニバーサル配列を含む検出プローブ;(ii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第1部分に相補的な3’末端配列、およびユニバーサル配列に相補的な第2配列を含む第1オリゴヌクレオチド;(iii)標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的な5’末端配列を含む第2オリゴヌクレオチドであって、標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分が既知のヌクレオチド配列の第1部分に隣接するものであるオリゴヌクレオチド;および、(iv)第2オリゴヌクレオチドの一部に相補的な3’末端配列を含み、該3’末端配列が標的核酸分子の既知のヌクレオチド配列の第2部分に相補的ではないプライマー;および(v)ハイブリダイズしていない検出プローブの検出手段;を含むキット。
  20. リガーゼをさらに含む、請求項19のキット。
  21. DNAポリメラーゼをさらに含む、請求項19のキット。
  22. 第2プライマーをさらに含む、請求項19のキットであって、第1オリゴヌクレオチドの3’末端配列および第2配列の両方に対して5’である、第2プライマーの3’末端配列が第1オリゴヌクレオチドの一部と同一であるキット。
  23. 第1オリゴヌクレオチドの5’末端配列が第2オリゴヌクレオチドの3’配列に相補的である、請求項19のキット。
  24. ハイブリダイズしていない検出プローブの検出手段が、短くされたハイブリダイズしていない検出プローブを検出できるものである、請求項19のキット。
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