JP2007306918A - Amplification primer and detection of mutation in pooled sample - Google Patents

Amplification primer and detection of mutation in pooled sample Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for designing and utilizing an oligonucleotide primer used in a multiplex amplification reaction. <P>SOLUTION: This highly multiplexed PCR method is provided by optimizing the multiplex amplification reaction and combining with an invader assay method related to the judgment of gene type by using <150 pg DNA per one reaction. The method can be utilized as a method for detecting a mutation in a pooled nucleic acid sample. Especially, by using the invader detecting assay method, it can be utilized for detecting the mutation in the pooled nucleic acid sample and for measuring an allele. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本出願は、2001年10月12日に出願された米国特許仮出願第60/329,113号、2001年10月19日に出願された米国特許仮出願第60/360,489号、2001年5月9日に出願された米国特許仮出願第60/289,764号、および2001年10月2日に出願された米国特許仮出願第60/326,549号の優先権を主張する、2001年11月30日に出願された国際出願番号第PCT/US01/45705号からの日本国内移行段階である。   This application is a U.S. Provisional Application No. 60 / 329,113 filed on October 12, 2001, a U.S. Provisional Application No. 60 / 360,489 filed on October 19, 2001, May 9, 2001. Filed on Nov. 30, 2001, claiming priority of U.S. Provisional Application No. 60 / 289,764, filed on Oct. 2, and U.S. Provisional Application No. 60 / 326,549, filed Oct. 2, 2001. It is in the transitional stage in Japan from International Application No. PCT / US01 / 45705.

発明の分野
本発明は、多重増幅反応において用いられるオリゴヌクレオチドプライマーを設計するための方法に関する。本発明はまた、多重増幅反応を最適化するための方法を提供する。本発明はまた、反応1回あたり150 pg未満のDNAを用いる遺伝子型判定のためにインベーダー(INVADER)アッセイ法と組合わせて高度に多重化されたPCR法を行うための方法を提供する。本発明はまた、プールされた核酸試料において突然変異を検出することに関する。特に、本発明は、インベーダー検出アッセイ法を用いてプールされた核酸試料において突然変異を検出するためおよび対立遺伝子を測定するための組成物および方法に関する。
The present invention relates to a method for designing oligonucleotide primers used in multiplex amplification reactions. The present invention also provides a method for optimizing a multiplex amplification reaction. The present invention also provides a method for performing highly multiplexed PCR methods in combination with INVADER assays for genotyping using less than 150 pg of DNA per reaction. The invention also relates to detecting mutations in pooled nucleic acid samples. In particular, the invention relates to compositions and methods for detecting mutations and measuring alleles in pooled nucleic acid samples using invader detection assays.

背景
ヒトゲノムプロジェクトが完成に近づき、入手可能な遺伝子配列情報の量が増加するにつれて、ゲノム解析研究および続いて起こるドラッグデザインの試みも同様に増加している。ゲノム解析研究、ドラッグデザインおよび個人別医薬品において用いられうる検出アッセイ法の効率的オーダー、開発、生産および販売を可能にするシステムおよび方法に対する要求が存在している。多数の機関が、遺伝子、遺伝子発現および表現型(例えば、疾患状態、代謝応答など)間の相関関係を同定するために、入手可能な遺伝子配列情報を活発に調べている。これらの分析は、個体および集団における遺伝子突然変異の効果ならびに遺伝的および遺伝子発現の不均一性を特徴付ける試みを含む。しかしながら、多量の入手可能な配列情報にもかかわらず、多数の多型および他の変異の頻度ならびに臨床的関連性についての情報はまだ、獲得されかつ確証されなければならない。例えば、最近のゲノムシーケンシングの試みにおいて用いられるヒト参照配列は、どの人のゲノムに対しても厳密な整合を示さない。ヒトゲノムプロジェクト(HGP)において、研究者は、多数の供与者から血液(女性)または精液(男性)試料を収集した。しかしながら、ほんの少数の試料だけがDNA供給源として処理され、そしてその出所名は保護されて、供与者も科学者のどちらも誰のDNAがシーケンシングされているのかを知らない。民営のゲノム解析会社セレラ(Celera)により作製されたヒトゲノム配列は、ヒスパニック、アジア人、カフカス人またはアフリカ系アメリカ人として同定される5人の供与者から収集されたDNA試料に基づいた。その参照配列を作製するために用いられた少数のヒト試料は、集団グループおよび個体の間での遺伝的多様性を反映していない。ゲノム配列情報に基づいて個体を分析する試みは、失敗することが多い。例えば、多くの遺伝子検出アッセイ法は、ゲノムDNAまたはmRNAにある標的領域へのプローブオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションに基づいている。その参照配列に基づいて作製されたプローブは、複数の個体についての標的配列がその参照配列と異なるため、失敗することが多い(例えば、正確にハイブリダイズしない、標的の特定の位置での配列を正確に特徴付けられない)。相違は、個体ごとに基盤をおく場合もあるが、多くは地域的集団パターンに従う(例えば、多くは人種、民族性、地理的土地、年齢、環境的曝露などに高く相関している)。現在入手可能な情報の利用性が限定されているため、当技術分野では、生体試料の研究および臨床的分析のための1つまたは複数の型の検出アッセイテクノロジーのアレイを提供することを目標とする、多量の遺伝子情報を獲得する、分析する、蓄積する、および適用するために1つまたは複数の生産装置において選択的に用いられうるシステムおよび方法が要求されている。これらの様々な要求を満たすことが本発明の目的である。
Background As the human genome project is nearing completion and the amount of gene sequence information available is increasing, genome analysis studies and subsequent drug design attempts are likewise increasing. There is a need for systems and methods that enable efficient ordering, development, production and sale of detection assays that can be used in genomic analysis studies, drug design and personalized medicine. A number of institutions are actively examining available gene sequence information to identify correlations between genes, gene expression and phenotypes (eg, disease state, metabolic response, etc.). These analyzes include attempts to characterize the effects of gene mutations and genetic and gene expression heterogeneity in individuals and populations. However, despite the large amount of available sequence information, information about the frequency and clinical relevance of numerous polymorphisms and other mutations still has to be obtained and confirmed. For example, human reference sequences used in recent genome sequencing attempts do not show exact matches to any person's genome. In the Human Genome Project (HGP), researchers collected blood (female) or semen (male) samples from a number of donors. However, only a small number of samples are treated as DNA sources, and their source names are protected, neither the donor nor the scientist knows which DNA is being sequenced. Human genome sequences generated by the private genome analysis company Celera were based on DNA samples collected from five donors identified as Hispanic, Asian, Caucasian or African American. The few human samples used to generate that reference sequence do not reflect genetic diversity among population groups and individuals. Attempts to analyze individuals based on genomic sequence information often fail. For example, many gene detection assays are based on hybridization of probe oligonucleotides to target regions in genomic DNA or mRNA. Probes made based on that reference sequence often fail because the target sequence for multiple individuals is different from the reference sequence (e.g., a sequence at a specific location on the target that does not hybridize correctly). Not accurately characterized). Differences may be based on individuals, but many follow a regional population pattern (eg, many are highly correlated with race, ethnicity, geographic land, age, environmental exposure, etc.). Due to the limited availability of currently available information, the art aims to provide an array of one or more types of detection assay technologies for the study and clinical analysis of biological samples. What is needed is a system and method that can be selectively used in one or more production devices to acquire, analyze, accumulate, and apply large amounts of genetic information. It is an object of the present invention to satisfy these various requirements.

発明の概要
本発明は、多重増幅反応に用いられるオリゴヌクレオチドプライマーを設計するための方法を提供する。本発明はまた、多重増幅反応を最適化するための方法を提供する。本発明はまた、反応1回あたり150 pg未満のDNAを用いる遺伝子型判定のためにインベーダーアッセイ法と組合わせて高度に多重化されたPCR法を行うための方法を提供する。本発明はまた、プールされた核酸試料において突然変異を検出するための方法を提供する。特に、本発明は、インベーダー検出アッセイ法を用いてプールされた核酸試料において突然変異を検出するためおよび対立遺伝子を測定するための組成物および方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for designing oligonucleotide primers used in multiplex amplification reactions. The present invention also provides a method for optimizing a multiplex amplification reaction. The present invention also provides a method for performing highly multiplexed PCR methods in combination with invader assays for genotyping using less than 150 pg of DNA per reaction. The present invention also provides a method for detecting mutations in a pooled nucleic acid sample. In particular, the present invention provides compositions and methods for detecting mutations and measuring alleles in pooled nucleic acid samples using invader detection assays.

いくつかの態様において、本発明は以下の段階を含む方法を提供する:
a)各標的配列がi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;ならびに
b)少なくともY個の標的配列それぞれに対するフォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。一つの変法において、顧客提供の配列が上流および下流へ自動的に増大されて本明細書記載の方法およびシステムを用いる適当なプライマー設計を可能にすることもまた認識されている。
In some embodiments, the present invention provides a method comprising the following steps:
For at least Y target sequences where each target sequence comprises i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region Providing target sequence information of; and
b) includes a forward primer sequence and a reverse primer sequence for each of at least Y target sequences, each forward primer sequence and reverse primer sequence being 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, and N [1] is a nucleotide N [2] -N [1] -3 'for each forward and reverse primer is A or C, and N [2] -N [1] -3' for any forward and reverse primer in the primer set Processing the target sequence information so that a primer set is produced that is also not complementary. In one variation, it is also recognized that customer-provided sequences are automatically increased upstream and downstream to allow for proper primer design using the methods and systems described herein.

他の態様において、本発明は、以下の段階を含む方法を提供する:
a)各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;ならびに
b)少なくともY個の標的配列それぞれに対するフォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドGまたはTであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。
In another embodiment, the present invention provides a method comprising the following steps:
For at least Y target sequences, each comprising a) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region Providing target sequence information of; and
b) includes a forward primer sequence and a reverse primer sequence for each of at least Y target sequences, each forward primer sequence and reverse primer sequence being 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, and N [1] is a nucleotide N [2] -N [1] -3 'for each forward primer and reverse primer to N [2] -N [1] -3' for any forward primer and reverse primer in the primer set Processing the target sequence information so that a primer set is produced that is also not complementary.

特定の態様において、方法(次の機能性を提供するコンピュータープログラムおよびルーチンを含む)は以下を含む:
a)各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;ならびに
b)i)Y個の標的配列それぞれについての5'領域の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについての3'領域の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。
In certain embodiments, the methods (including computer programs and routines that provide the following functionality) include:
For at least Y target sequences, each comprising a) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region Providing target sequence information of; and
b) i) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the 5 ′ region for each of the Y target sequences, and ii) at least a portion of the complementary sequence of the 3 ′ region for each of the at least Y target sequences. Each forward primer sequence and reverse primer sequence is 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ', wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is nucleotide A or C, and each forward primer And the reverse primer N [2] -N [1] -3 'is not complementary to any forward primer or reverse primer N [2] -N [1] -3' in the primer set. Processing the target sequence information to

他の態様において、本発明は、以下の段階を含む方法(次の機能性を提供するコンピュータープログラムおよびルーチンを含む)を提供する:
a)各標的配列がi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;ならびに
b)i)Y個の標的配列それぞれについての5'領域の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについての3'領域の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドGまたはTであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。
In other embodiments, the present invention provides methods (including computer programs and routines that provide the following functionality) comprising the following steps:
For at least Y target sequences where each target sequence comprises i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region Providing target sequence information of; and
b) i) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the 5 ′ region for each of the Y target sequences, and ii) at least a portion of the complementary sequence of the 3 ′ region for each of the at least Y target sequences. Each forward primer sequence and reverse primer sequence is 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is a nucleotide G or T, and each forward primer And the reverse primer N [2] -N [1] -3 'is not complementary to any forward primer or reverse primer N [2] -N [1] -3' in the primer set. Processing the target sequence information to

特定の態様において、本発明は、以下の段階を含む方法(および次の機能性を提供するルーチン)を提供する:
a)各標的配列は一塩基多型を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;
b)フットプリント領域が各標的配列上に位置しているような一塩基多型を検出するために、各標的配列上のどこに1つまたは複数のアッセイプローブがハイブリダイズするかどうかを決定する段階;ならびに
c)i)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。
In certain embodiments, the present invention provides methods (and routines that provide the following functionality) comprising the following steps:
a) providing target sequence information for at least Y target sequences, each target sequence comprising a single nucleotide polymorphism;
b) determining where one or more assay probes hybridize on each target sequence to detect single nucleotide polymorphisms such that the footprint region is located on each target sequence And
c) i) a forward primer sequence that is identical to at least part of the target sequence 5 ′ adjacent to the footprint region for each of the Y target sequences, and ii) a footprint region for each of the at least Y target sequences. A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence adjacent to 3 ′ of each of the 5′-N [x] -N [x-1]- ....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'comprises a nucleic acid sequence, N represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is nucleotide A or C, and each forward primer and reverse primer N [2] -N [1] -3 ′ is any forward primer and reverse primer N [2] -N [ 1] -3 'not complementary to primer set Processing the target sequence information.

いくつかの態様において、本発明は、以下の段階を含む方法(および次の機能性を提供するルーチン)を提供する:
a)各標的配列は一塩基多型を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を供給する段階;
b)フットプリント領域が各標的配列上に位置しているような一塩基多型を検出するために、各標的配列上のどこに1つまたは複数のアッセイプローブがハイブリダイズするものであるかを決定する段階;ならびに
c)プライマーセットはi)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドTまたはGであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように標的配列情報を処理する段階。
In some embodiments, the present invention provides a method (and a routine that provides the following functionality) comprising the following steps:
a) providing target sequence information for at least Y target sequences, each target sequence comprising a single nucleotide polymorphism;
b) Determine where on the target sequence one or more assay probes will hybridize to detect single nucleotide polymorphisms such that the footprint region is located on each target sequence A stage of; and
c) the primer set is i) a forward primer sequence that is identical to at least part of the target sequence 5 ′ adjacent to the footprint region for each of Y target sequences, and ii) at least Y target sequences for each A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence 3 ′ adjacent to the footprint region, wherein each forward primer sequence and reverse primer sequence is 5′-N [x] -N [x− 1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, where N represents a nucleotide base and x is at least 6 N [1] is nucleotide T or G, and N [2] -N [1] -3 ′ for each forward primer and reverse primer is N [2] for which forward primer and reverse primer in the primer set Primer set that is not complementary to -N [1] -3 ' Processing the target sequence information such that a target is created.

ある態様において、プライマーセットは、少なくともY個の単位複製配列を増幅する多重PCR反応を行うために構成され、各単位複製配列はフォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列の位置により限定される。その他の態様において、プライマーセットは、デジタル式のまたは印刷された配列情報として作製される。いくつかの態様において、プライマーセットは、物理的なプライマーオリゴヌクレオチドとして作製される。本明細書の方法、ルーチンおよび構成要素を用いて、100重およびそれ以上のPCRプライマー反応を起こすことが可能である。   In some embodiments, the primer set is configured to perform a multiplex PCR reaction that amplifies at least Y amplicons, each amplicon being limited by the position of the forward primer sequence and the reverse primer sequence. In other embodiments, the primer set is made as digital or printed sequence information. In some embodiments, the primer set is made as a physical primer oligonucleotide. Using the methods, routines and components herein, it is possible to generate PCR primer reactions of 100 and higher.

ある態様において、各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[3]-N[2]-N[1]-3'は、プライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[3]-N[2]-N[1]-3'にも相補的でない。その他の態様において、処理は、各フォワードプライマーについてのN[1]を5'領域における最も3'側のAまたはCとして最初に選択することを含む。特定の態様において、各フォワードプライマーについてのN[1]を5'領域における最も3'側のGまたはTとして最初に選択することを含む。いくつかの態様において、処理は、各フォワードプライマーについてのN[1]を5'領域における最も3'側のAまたはCとして最初に選択することを含み、かつ処理が、各フォワードプライマーのN[2]-N[1]-3'がプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'に相補的でないという必要条件を欠くフォワードプライマー配列について、N[1]を5'領域において次に最も3'側のAまたはCに変えることをさらに含む。   In some embodiments, each forward primer and reverse primer N [3] -N [2] -N [1] -3 'is the same as any forward primer and reverse primer N [3] -N [2]- It is not complementary to N [1] -3 '. In other embodiments, the treatment comprises first selecting N [1] for each forward primer as the 3 ′ most A or C in the 5 ′ region. In certain embodiments, initially selecting N [1] for each forward primer as the 3 ′ most G or T in the 5 ′ region. In some embodiments, the treatment comprises first selecting N [1] for each forward primer as the 3 ′ most A or C in the 5 ′ region, and the treatment comprises N [ For forward primer sequences lacking the requirement that 2] -N [1] -3 'is not complementary to any forward and reverse primer N [2] -N [1] -3' in the primer set, N [1 Is further changed to A or C on the 3 ′ side in the 5 ′ region.

他の態様において、(好ましくは電子的)処理段階は、各リバースプライマーについてのN[1]を3'領域の相補体における最も3'側のAまたはCとして最初に選択することを含む。いくつかの態様において、処理は、各リバースプライマーについてのN[1]を3'領域の相補体における最も3'側のGまたはTとして最初に選択することを含む。さらなる態様において、各リバースプライマーについてのN[1]を3'領域における最も3'側のAまたはCとして最初に選択することを含み、かつ処理が、リバースプライマーのN[2]-N[1]-3'それぞれがプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'に相補的でないという必要条件を欠くリバースプライマー配列について、N[1]を3'領域において次に最も3'側のAまたはCに変えることをさらに含む。   In other embodiments, the (preferably electronic) processing step comprises first selecting N [1] for each reverse primer as the 3'-most A or C in the complement of the 3 'region. In some embodiments, the treatment comprises first selecting N [1] for each reverse primer as the 3 ′ most G or T in the complement of the 3 ′ region. In a further embodiment, the method comprises first selecting N [1] for each reverse primer as the 3 ′ most A or C in the 3 ′ region and the treatment comprises N [2] -N [1 of the reverse primer ] -3 'N [1] 3' region for reverse primer sequences that lack the requirement that each is not complementary to any forward and reverse primer N [2] -N [1] -3 'in the primer set And then further changing to the most 3 ′ A or C.

特定の態様において、フットプリント領域は、一塩基多型を含む。いくつかの態様において、フットプリントは突然変異を含む。いくつかの態様において、各標的配列についてのフットプリント領域は、一塩基多型を検出するために構成された1つまたは複数のアッセイプローブにハイブリダイズする標的配列の部分を含む。特定の態様において、フットプリントは、そのプローブがハイブリダイズするこの領域である。その他の態様において、フットプリントは、どちらの末端にでも付加的ヌクレオチドをさらに含む。   In certain embodiments, the footprint region comprises a single nucleotide polymorphism. In some embodiments, the footprint includes a mutation. In some embodiments, the footprint region for each target sequence includes a portion of the target sequence that hybridizes to one or more assay probes configured to detect single nucleotide polymorphisms. In certain embodiments, the footprint is this region to which the probe hybridizes. In other embodiments, the footprint further comprises additional nucleotides at either end.

いくつかの態様において、(本発明の変法の1つにおける電子的な)処理段階は、アッセイ構成要素配列と80パーセント未満の相同性が存在するように、各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについてN[5]-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'を選択することをさらに含む。好ましい態様において、アッセイ構成要素は、FRETプローブ配列である。特定の態様において、標的配列は、約300塩基対〜500塩基対長、または約200塩基対〜600塩基対長である。特定の態様において、Yは、2から500の間、または2〜10,000の間の整数である。   In some embodiments, the processing step (electronic in one of the variants of the present invention) is N [for each forward and reverse primer such that there is less than 80 percent homology with the assay component sequence. 5] -N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'is further included. In a preferred embodiment, the assay component is a FRET probe sequence. In certain embodiments, the target sequence is about 300 base pairs to 500 base pairs long, or about 200 base pairs to 600 base pairs long. In certain embodiments, Y is an integer between 2 and 500, or between 2 and 10,000.

ある態様において、(本発明の変法の1つにおいては電子的な)処理段階は、各フォワードプライマーおよびリバースプライマーが摂氏約50度(例えば、摂氏50度、または少なくとも摂氏50度、かつ摂氏55度を越えない)の標的配列に関する融解温度をもつように各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについてのxを選択することを含む。好ましい態様において、プライマーの融解温度(標的配列とハイブリダイズする場合の)は、少なくとも摂氏50度であるが、選択された検出アッセイ法の最適反応温度より少なくとも10度違う。   In some embodiments, the processing step (electronic in one of the variants of the present invention) is performed by each forward primer and reverse primer at about 50 degrees Celsius (e.g., 50 degrees Celsius, or at least 50 degrees Celsius, and 55 degrees Celsius). Selecting x for each forward primer and reverse primer to have a melting temperature for the target sequence (not exceeding degrees). In a preferred embodiment, the melting temperature of the primer (when hybridizing to the target sequence) is at least 50 degrees Celsius, but differs by at least 10 degrees from the optimal reaction temperature of the selected detection assay.

いくつかの態様において、フォワードプライマーおよびリバースプライマーの対の最適化された濃度は、そのプライマーセットに対して決定される。その他の態様において、処理は自動化される。さらなる態様において、処理は処理装置で自動化される。   In some embodiments, the optimized concentration of a forward primer and reverse primer pair is determined for that primer set. In other embodiments, the process is automated. In a further aspect, the process is automated with a processing device.

他の態様において、本発明は、本発明の方法により作製されるプライマーセット、および少なくとも1つの他の構成要素(例えば、切断剤、ポリメラーゼ、インベーダーオリゴヌクレオチド、または本発明のもう一つの変法における他の検出アッセイ法もしくは検出アッセイ構成要素)を含むキットを提供する。特定の態様において、本発明は、本発明の方法により作製されるプライマーおよびプライマーセットを含む組成物を提供する。   In other embodiments, the invention relates to primer sets made by the methods of the invention, and at least one other component (e.g., cleaving agent, polymerase, invader oligonucleotide, or another variation of the invention). Other detection assays or detection assay components) are provided. In certain embodiments, the present invention provides compositions comprising primers and primer sets made by the methods of the present invention.

特定の態様において、本発明は、以下の段階を含む方法(および方法論を利用するルーチン)を提供する:a)i)配列データを受け取るように設定されたユーザーインターフェース、ii)その中に多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションを記憶しているコンピューターシステムを供給する段階と、b)配列データをユーザーインターフェースからコンピューターシステムへ送信する段階であり、配列データは少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む段階と、c)プライマーセットを作製するために多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションで標的配列情報を処理する段階であり、プライマーセットがi)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でないものを含む段階。   In certain embodiments, the present invention provides methods (and routines that utilize methodologies) that include the following steps: a) i) a user interface configured to receive sequence data, ii) multiplex PCR therein Providing a computer system storing a primer software application; and b) transmitting sequence data from the user interface to the computer system, the sequence data including target sequence information for at least Y target sequences; Each target sequence comprises i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region, and c) creating a primer set To process target sequence information in a multiplex PCR primer pair software application A primer set is i) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the target sequence 5 'adjacent to the footprint region for each of Y target sequences, and ii) a foot for each of at least Y target sequences A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence 3 ′ adjacent to the print region, each forward primer sequence and reverse primer sequence 5′-N [x] -N [x−1 ] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base and x is at least 6 Yes, N [1] is nucleotide A or C, and N [2] -N [1] -3 'for each forward primer and reverse primer is N [2]-for which forward primer and reverse primer in the primer set N [1] -3 'also includes those that are not complementary .

いくつかの態様において、本発明は以下の段階を含む方法(および方法論に用いられるルーチン)を提供する:a)i)配列データを受け取るように設定されたユーザーインターフェース、ii)その中に多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションを記憶しているコンピューターシステムを供給する段階と、b)配列データをユーザーインターフェースからコンピューターシステムへ送信する段階であり、配列データは少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む段階と、c)プライマーセットを作製するために多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションで標的配列情報を処理する段階であり、プライマーセットがi)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドGまたはTであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でないものを含む段階。   In some embodiments, the present invention provides methods (and routines used in methodologies) comprising the following steps: a) i) a user interface configured to receive sequence data, ii) multiplex PCR therein Providing a computer system storing a primer software application; and b) transmitting sequence data from the user interface to the computer system, the sequence data including target sequence information for at least Y target sequences; Each target sequence comprises i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region, and c) creating a primer set Process target sequence information in a multiplex PCR primer pair software application for The primer set is i) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the target sequence 5 ′ adjacent to the footprint region for each of the Y target sequences, and ii) for each of the at least Y target sequences. A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence 3 ′ adjacent to the footprint region, wherein each forward primer sequence and reverse primer sequence is 5′-N [x] -N [x− 1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, where N represents a nucleotide base and x is at least 6 N [1] is nucleotide G or T, and N [2] -N [1] -3 ′ for each forward primer and reverse primer is N [2] for which forward primer and reverse primer in the primer set -N [1] -3 'also includes non-complementary ones Stage.

ある態様において、本発明は以下を含むシステムを提供する:a)ユーザーインターフェースからデータを受け取るように設定されたコンピューターシステム(および方法論に用いられるルーチン)であり、ユーザーインターフェースは配列データを受け取るように設定されており、配列データは少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、b)ユーザーインターフェースに操作可能に連結された多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションであり、多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションはプライマーセットを作製するために標的配列情報を処理するように設定されており、プライマーセットはi)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でないものを含む、ならびにc)その中に多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションを記憶しているコンピューターシステムであり、コンピューターシステムはコンピューターメモリーおよびコンピューター処理装置を含む。   In some embodiments, the present invention provides a system that includes: a) a computer system configured to receive data from a user interface (and routines used in methodology) such that the user interface receives sequence data. Set and the sequence data includes target sequence information for at least Y target sequences, each target sequence i) footprint region, ii) 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) foot B) a multiplex PCR primer pair software application that includes an adjacent 3 ′ region downstream of the print region, b) operably linked to the user interface, and the multiplex PCR primer software application uses the target sequence information to create a primer set. Set to process The primer set is i) a forward primer sequence that is identical to at least part of the target sequence 5 ′ adjacent to the footprint region for each of Y target sequences, and ii) a foot for each of at least Y target sequences. A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence 3 ′ adjacent to the print region, each forward primer sequence and reverse primer sequence 5′-N [x] -N [x−1 ] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base and x is at least 6 Yes, N [1] is nucleotide A or C, and N [2] -N [1] -3 'for each forward primer and reverse primer is N [2]-for which forward primer and reverse primer in the primer set N [1] -3 'also includes those that are not complementary, Beauty c) a computer system which stores the multiplex PCR primer pair software application therein, the computer system includes a computer memory and computer processor.

他の態様において、本発明は以下を含むシステムを提供する:a)ユーザーインターフェースからデータを受け取るように設定されたコンピューターシステムまたはコンピューターであり、ユーザーインターフェースは配列データを受け取るように設定されており、配列データは少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、各標的配列はi)フットプリント領域、ii)フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、b)ユーザーインターフェースに操作可能に連結された多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションであり、多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションはプライマーセットを作製するために標的配列情報を処理するように設定されており、プライマーセットはi)Y個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の5'に隣接した標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)少なくともY個の標的配列それぞれについてのフットプリント領域の3'に隣接した標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、各フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列は5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドGまたはTであり、かつ各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'はプライマーセットのどのフォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[2]-N[1]-3'にも相補的でないものを含む、ならびにc)その中に多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションを記憶しているコンピューターシステムであり、コンピューターシステムはコンピューターメモリーおよびコンピューター処理装置を含む。特定の態様において、コンピューターシステムはプライマーセットをユーザーインターフェースへ戻すように設定されている。   In another aspect, the present invention provides a system comprising: a) a computer system or computer configured to receive data from a user interface, wherein the user interface is configured to receive sequence data; The sequence data includes target sequence information for at least Y target sequences, each target sequence i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) downstream of the footprint region. B) A multiplex PCR primer pair software application that includes an adjacent 3 'region and is operably linked to a user interface, where the multiplex PCR primer software application is configured to process target sequence information to create primer sets The primer I) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the target sequence 5 ′ adjacent to the footprint region for each of the Y target sequences, and ii) a footprint for each of the at least Y target sequences. A reverse primer sequence that is identical to at least part of the complementary sequence of the target sequence 3 ′ adjacent to the region, wherein each forward primer sequence and reverse primer sequence is 5′-N [x] -N [x-1] -.... includes the nucleic acid sequence represented by -N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ', where N represents a nucleotide base and x is at least 6 , N [1] is nucleotide G or T, and N [2] -N [1] -3 ′ for each forward and reverse primer is N [2] -N for which forward and reverse primer in the primer set [1] -3 'also includes those that are not complementary, and c) A computer system which stores the multiplex PCR primer pair software application, the computer system includes a computer memory and computer processor. In certain embodiments, the computer system is configured to return the primer set to the user interface.

いくつかの態様において、本発明は、プールされた核酸試料において突然変異を検出することに関する。特に、本発明は、インベーダー検出アッセイ法または本明細書に記載される他の検出アッセイ法を用いて、プールされた核酸試料において突然変異を検出するまたは対立遺伝子頻度を測定するための組成物および方法に関する。いくつかの態様において、本発明は、以下の段階を含む、多型の対立遺伝子頻度を検出するための方法を提供する:
a)i)プールされた試料が少なくとも10個の個体(または少なくとも50個、または少なくとも100個、または少なくとも250個、または少なくとも500個、または少なくとも1000個の個体など)に由来する標的核酸配列を含む、プールされた試料;および
ii)多型の有無を検出するように設定されたインベーダー検出試薬(例えば、一次プローブ、インベーダーオリゴヌクレオチド、FRETカセット、構造特異的酵素など)
を供給する段階;ならびに、
b)プールされた試料を検出可能なシグナルを産生するインベーダー検出試薬に接触させる段階;ならびに、
c)検出可能なシグナルを測定し、それにより多型を含む標的核酸配列の数を決定する段階(例えば、分子の量的数、または集団における多型についての対立遺伝子頻度が決定される)。いくつかの態様において、特定の標的核酸遺伝子座について2つまたはそれ以上の対立遺伝子由来のシグナルが測定され、かつその数が比較される。好ましい態様において、特定の標的核酸遺伝子座の2つまたはそれ以上の異なる対立遺伝子についての測定は、単一反応において測定される。その他の態様において、特定の標的核酸遺伝子座の1つまたは複数の対立遺伝子由来の測定は、1つまたは複数の参照標的核酸遺伝子座からの測定と比較される。好ましい態様において、特定の標的核酸遺伝子座の1つまたは複数の対立遺伝子由来の測定は、同じ反応混合物における1つまたは複数の参照標的核酸遺伝子座からの測定と比較される。さらなる方法は、単一の個体の特定の対立遺伝子頻度(すなわち、個体内における配列の複数コピーの間での突然変異の頻度)または多型を有することを見出された分子の量的数(例えば、インベーダーアッセイ法により測定される)を集団の対立遺伝子頻度(または予想される数)と比較することを可能にして、その単一の個体が疾患に罹りやすいかどうか、疾患はどのくらい進行しているか(例えば、ヘテロ接合性の損失を同定することにより診断されうる癌のような疾患)などが決定される。いくつかの態様において、個体は、同じ人種または民族の部類由来である(例えば、ヨーロッパ人、アフリカ人、アジア人、メキシコ人など)。
In some embodiments, the present invention relates to detecting mutations in pooled nucleic acid samples. In particular, the present invention relates to compositions for detecting mutations or measuring allelic frequency in pooled nucleic acid samples using invader detection assays or other detection assays described herein. Regarding the method. In some embodiments, the present invention provides a method for detecting polymorphic allele frequencies comprising the following steps:
a) i) a target nucleic acid sequence from which the pooled sample is derived from at least 10 individuals (or at least 50, or at least 100, or at least 250, or at least 500, or at least 1000 individuals, etc.) Including pooled samples; and
ii) Invader detection reagents set to detect the presence or absence of polymorphisms (e.g., primary probes, invader oligonucleotides, FRET cassettes, structure-specific enzymes, etc.)
Providing a stage; and
b) contacting the pooled sample with an invader detection reagent that produces a detectable signal; and
c) measuring a detectable signal, thereby determining the number of target nucleic acid sequences comprising the polymorphism (eg, determining the quantitative number of molecules or the allelic frequency for the polymorphism in the population). In some embodiments, signals from two or more alleles for a particular target nucleic acid locus are measured and the numbers are compared. In preferred embodiments, measurements for two or more different alleles of a particular target nucleic acid locus are measured in a single reaction. In other embodiments, measurements from one or more alleles of a particular target nucleic acid locus are compared to measurements from one or more reference target nucleic acid loci. In preferred embodiments, measurements from one or more alleles of a particular target nucleic acid locus are compared to measurements from one or more reference target nucleic acid loci in the same reaction mixture. Further methods include a specific number of molecules found to have a particular allelic frequency (i.e., frequency of mutations between multiple copies of a sequence within an individual) or polymorphisms in a single individual ( (E.g., measured by an invader assay) can be compared to the allelic frequency (or expected number) of a population to determine if the single individual is susceptible to the disease and how far the disease has progressed. (Eg, diseases such as cancer that can be diagnosed by identifying loss of heterozygosity) and the like. In some embodiments, the individuals are from the same racial or ethnic class (eg, European, African, Asian, Mexican, etc.).

特定の態様において、本発明は、以下の段階を含むまれな突然変異を検出するための方法を提供する:a)i)試料が少なくとも10,000個の標的核酸配列(例えば、10,000個の細胞由来、または少なくとも20,000個の標的核酸配列、または少なくとも100,000個の標的核酸配列)を含む、単一対象由来の試料、ii)野生型対立遺伝子と比較して1:1000またはそれ未満の対立遺伝子頻度で存在する標的核酸配列集団において突然変異を検出できる検出アッセイ法(例えば、インベーダーアッセイ法)を供給する段階;およびb)まれな突然変異(例えば、野生型と比較して1:100、または1:500、または1:1000もしくはそれ未満の対立遺伝子頻度で存在するもの)の有無が検出されるような条件下で検出アッセイ法で試料をアッセイする段階。いくつかの態様において、標的核酸配列はゲノムである(例えば、ポリメラーゼ連鎖反応、つまりPCR増幅されず、細胞から直接的に)。その他の態様において、標的核酸配列は増幅されている(例えば、PCRにより)。   In certain embodiments, the present invention provides a method for detecting a rare mutation comprising the following steps: a) i) a sample comprising at least 10,000 target nucleic acid sequences (eg, from 10,000 cells) Or a sample from a single subject containing at least 20,000 target nucleic acid sequences, or at least 100,000 target nucleic acid sequences), ii) present at an allele frequency of 1: 1000 or less compared to a wild-type allele Providing a detection assay (eg, an invader assay) capable of detecting mutations in the target nucleic acid sequence population to be; and b) a rare mutation (eg, 1: 100, or 1: 500 compared to the wild type) Assaying the sample in a detection assay under conditions such that the presence or absence of an allele frequency of 1: 1000 or less is detected. In some embodiments, the target nucleic acid sequence is a genome (eg, polymerase chain reaction, ie not PCR amplified, directly from the cell). In other embodiments, the target nucleic acid sequence is amplified (eg, by PCR).

いくつかの態様において、本発明は、以下の段階を含むまれな突然変異を検出するための方法を提供する:a)i)試料が少なくとも10,000個の標的核酸配列を含む、単一対象由来の試料、ii)野生型対立遺伝子と比較して1:1000またはそれ未満の対立遺伝子頻度で存在する標的核酸配列集団において突然変異を検出できる検出アッセイ法を供給する段階;およびb)まれな突然変異の試料における対立遺伝子頻度が測定されるような条件下で検出アッセイ法で試料をアッセイする段階。いくつかの態様において、診断がなされうるように(例えば、疾患の程度、その疾患をもつことまたはそれを子孫へ伝えることの見込みなど)、対象の対立遺伝子頻度は、既知の参照対立遺伝子頻度と統計学的に比較される。   In some embodiments, the present invention provides a method for detecting a rare mutation comprising the following steps: a) i) from a single subject, wherein the sample comprises at least 10,000 target nucleic acid sequences Providing a sample, ii) a detection assay capable of detecting mutations in a target nucleic acid sequence population present at an allele frequency of 1: 1000 or less compared to a wild-type allele; and b) a rare mutation Assaying the sample in a detection assay under conditions such that the allele frequency in the sample is determined. In some embodiments, the allele frequency of a subject is known relative to a known reference allele frequency so that a diagnosis can be made (e.g., the extent of the disease, the likelihood of having the disease or transmitting it to offspring, etc.). Be compared statistically.

本発明はまた、例えば、インベーダーアッセイ法を用いることにより試料に存在する1つまたは複数の多型の分子の数を測定するための方法を提供する(例えば、疾患に関連しているSNPsのような多型)。このアッセイ法は、第一試料での特定の多型の数を測定し、その後、その数と第二試料での同じ多型の数との間に統計学的有意差があるかどうかを決定するために用いられうる。好ましくは、1つの試料は、健康な個体から、またはプールされた試料が使用される場合には健康な集団から得られる試料において発生すると予想される多型の数を提示する。健康な個体において一塩基遺伝子座にあると予想される多型の数と患者から得られる試料においてあると測定された数との間の統計学的有意差は、臨床上、示唆するものである。   The present invention also provides a method for determining the number of one or more polymorphic molecules present in a sample, for example by using invader assays (e.g., like SNPs associated with disease). Polymorph). This assay measures the number of a particular polymorphism in the first sample and then determines if there is a statistically significant difference between that number and the number of the same polymorphism in the second sample Can be used to Preferably, one sample presents the number of polymorphisms expected to occur in a healthy individual or in a sample obtained from a healthy population if a pooled sample is used. The statistically significant difference between the number of polymorphisms expected to be at a single nucleotide locus in healthy individuals and the number measured in samples from patients is clinically suggestive .

添付の図面は、本明細書の一部をなし、本発明の特定の局面および態様をさらに実証するために含まれる。本発明は、本明細書に示されている特定の態様の記載と合わせて、1つまたは複数のこれらの図面を参照することにより、より理解されうる。   The accompanying drawings form part of the present specification and are included to further demonstrate certain aspects and embodiments of the present invention. The invention may be better understood by reference to one or more of these drawings in combination with the description of specific embodiments presented herein.

定義
本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語および句を下記のように定義する。
Definitions In order to facilitate understanding of the invention, several terms and phrases are defined as follows.

本明細書に用いられる「コンピューターメモリー」および「コンピューターメモリー装置」という用語は、コンピューター処理装置により読める任意の記憶媒体を指す。コンピューターメモリーの例には、これらに限定されるわけではないが、RAM、ROM、コンピューターチップ、デジタルビデオディスク(DVD)、コンパクトディスク(CD)、ハードディスクドライブ(HDD)、および磁気テープが含まれる。   The terms “computer memory” and “computer memory device” as used herein refer to any storage medium readable by a computer processing device. Examples of computer memory include, but are not limited to, RAM, ROM, computer chip, digital video disc (DVD), compact disc (CD), hard disk drive (HDD), and magnetic tape.

本明細書に用いられる「コンピューター可読媒体」という用語は、情報(例えば、データおよび命令)を記憶し、かつコンピューター処理装置へ供給するための任意の装置またはシステムを指す。コンピューター可読媒体の例には、これらに限定されるわけではないが、DVD、CD、ハードディスクドライブ、磁気テープおよびネットワークを通じてのストリーミングメディアのためのサーバーが含まれる。   The term “computer readable medium” as used herein refers to any device or system for storing and supplying information (eg, data and instructions) to a computer processing device. Examples of computer readable media include, but are not limited to, a DVD, CD, hard disk drive, magnetic tape, and server for streaming media over a network.

本明細書に用いられる「処理装置」および「中央処理装置」または「CPU」という用語は互換的に用いられうり、コンピューターメモリー(例えば、ROMまたは他のコンピューターメモリー)からのプログラムを読むことができる装置を指し、プログラムに従ってステップのセットを実行する。   As used herein, the terms "processor" and "central processor" or "CPU" can be used interchangeably and can read programs from computer memory (eg, ROM or other computer memory). Refers to the device and executes a set of steps according to a program.

本明細書に用いられる「SNP」、「SNPs」または「一塩基多型」という用語は、生物体(例えば、ヒト)のゲノムにおける特定の位置での一塩基の変化を指す。「SNPs」は、遺伝子としてコードされないゲノムの部分に位置されうる。または、「SNP」は遺伝子のコード領域に位置される場合がある。この場合、その「SNP」は、それが関連しているRNAまたはタンパク質の構造および機能を変化させる可能性がある。   As used herein, the term “SNP”, “SNPs” or “single nucleotide polymorphism” refers to a single base change at a particular position in the genome of an organism (eg, human). “SNPs” can be located in portions of the genome that are not encoded as genes. Alternatively, “SNP” may be located in the coding region of a gene. In this case, the “SNP” may alter the structure and function of the RNA or protein with which it is associated.

本明細書に用いられる「対立遺伝子」という用語は、所与の配列の変異型を指す(例えば、これらに限定されるわけではないが、1つまたは複数のSNPを含む遺伝子)。集団において、複対立遺伝子型として多数の遺伝子が存在する。ホモ接合体は同じ対立遺伝子の2つのコピーを有するのに対して、遺伝子の2つの異なる対立遺伝子を有する二倍体生物は、その遺伝子についてヘテロ接合性であると言われる。   As used herein, the term “allele” refers to a variant of a given sequence (eg, but not limited to a gene comprising one or more SNPs). In a population, there are a large number of genes as multiallelic types. A homozygote has two copies of the same allele, whereas a diploid organism with two different alleles of a gene is said to be heterozygous for that gene.

本明細書に用いられる「連鎖」という用語は、染色体上の2つまたはそれ以上のマーカー(例えば、遺伝子)の近接を指す。   As used herein, the term “linkage” refers to the proximity of two or more markers (eg, genes) on a chromosome.

本明細書に用いられる「対立遺伝子頻度」という用語は、所与の集団(例えば、特定の性、人種、または民族集団)において所与の対立遺伝子(例えば、SNPを含む配列)の発生頻度を指す。特定集団が、所与の対立遺伝子を、他集団よりも高い割合(%)の範囲内でそのメンバーを含む場合がある。例えば、BRCA1と呼ばれる乳癌遺伝子における特殊な突然変異が、一般的なユダヤ人集団の1パーセントに存在することが見出された。比較すると、BRCA1になんらかの突然変異をもつ一般的な米国集団における人々の割合(%)は、0.1パーセント〜0.6パーセントの間であると見積もられている。2つのさらなる突然変異(BRCA1遺伝子内のものと、BRCA2と呼ばれるもう一つの乳癌遺伝子内にあるもの)は、アシュケナジ(Ashkenazi)のユダヤ人集団においてより大きい普及率をもち、これらの3つの突然変異のうちの1つを保有することについての総合的リスクは2.3パーセントになる。   As used herein, the term `` allele frequency '' refers to the frequency of occurrence of a given allele (e.g., a sequence that includes a SNP) in a given population (e.g., a particular sex, race, or ethnic population). Point to. A particular population may contain a given allele within a higher percentage of its members than other populations. For example, a special mutation in the breast cancer gene called BRCA1 was found to be present in 1 percent of the general Jewish population. By comparison, the percentage of people in the general US population with any mutation in BRCA1 is estimated to be between 0.1 percent and 0.6 percent. Two additional mutations (one in the BRCA1 gene and one in another breast cancer gene called BRCA2) have a greater prevalence in the Ashkenazi Jewish population, and these three mutations The overall risk of having one of these is 2.3%.

本明細書に用いられる「インシリコ(in silico)分析」という用語は、コンピューター処理装置およびコンピューターメモリーを用いて実行される分析を指す。例えば、「インシリコSNP分析」とは、コンピューター処理装置およびメモリーを用いるSNPデータの分析を指す。   As used herein, the term “in silico analysis” refers to an analysis performed using a computer processor and computer memory. For example, “in silico SNP analysis” refers to analysis of SNP data using a computer processor and memory.

本明細書に用いられる「遺伝子型」という用語は、生物体の実際的な遺伝子組成を指す(例えば、遺伝子座に有する特定の対立遺伝子に関して)。遺伝子型の発現は、生物体の身体的外観および特徴(「表現型」)を生じさせる。   As used herein, the term “genotype” refers to the actual genetic composition of an organism (eg, with respect to a particular allele at a locus). Genotypic expression gives rise to the physical appearance and characteristics ("phenotype") of the organism.

本明細書に用いられる「遺伝子座」という用語は、染色体上における遺伝子または任意の他の特徴付けられた配列の位置を指す。   As used herein, the term “locus” refers to the location of a gene or any other characterized sequence on a chromosome.

「野生型」という用語は、天然に存在する源から単離された場合のその遺伝子または遺伝子産物の特徴をもつ遺伝子または遺伝子産物を指す。野生型遺伝子は、集団において最も頻繁に観察されるものであり、従って、その遺伝子の「正常」または「野生型」の形態を任意に意図される。対照的に、「改変された」、「変異体(mutant)」および「変種(variant)」という用語は、野生型遺伝子または遺伝子産物と比較される場合、配列および/または機能的性質における改変(すなわち、変化した特徴)を見せる遺伝子または遺伝子産物を指す。天然に存在する変異体が単離されうることを特に言及しておくが、これらは野生型遺伝子または遺伝子産物と比較される場合、変化した特徴をもつという事実により同定される。   The term “wild type” refers to a gene or gene product that has the characteristics of that gene or gene product when isolated from a naturally occurring source. Wild-type genes are those that are most frequently observed in a population, and thus are intended to be “normal” or “wild-type” forms of the gene. In contrast, the terms `` modified '', `` mutant '' and `` variant '' refer to alterations in sequence and / or functional properties when compared to a wild-type gene or gene product ( That is, it refers to a gene or gene product that exhibits altered characteristics). It is noted that naturally occurring variants can be isolated, but these are identified by the fact that they have altered characteristics when compared to the wild type gene or gene product.

本明細書に用いられる「相補的な」または「相補性」という用語は、塩基対構成ルールにより関係付けられるポリヌクレオチド(すなわち、ヌクレオチドの配列)に関して用いられる。例えば、配列「5'-A-G-T-3'」については、配列「3'-T-C-A-5'」に相補的である。相補性は、核酸の塩基のいくつかのみが塩基対構成ルールに従って整合されている「部分的」でありうる。または、核酸間に「完全な」または「全体的」相補性がありうる。核酸鎖間の相補性の程度は、核酸鎖間のハイブリダイゼーションの効率および強さに有意な効果を及ぼす。これは、増幅反応において、加えて、核酸間の結合に依存する検出方法においても特別重要である。   As used herein, the terms “complementary” or “complementarity” are used in reference to polynucleotides (ie, sequences of nucleotides) that are related by base pairing rules. For example, the sequence “5′-A-G-T-3 ′” is complementary to the sequence “3′-T-C-A-5 ′”. Complementarity can be “partial” in which only some of the nucleic acid bases are aligned according to the base pairing rules. Or, there may be “complete” or “total” complementarity between the nucleic acids. The degree of complementarity between nucleic acid strands has a significant effect on the efficiency and strength of hybridization between nucleic acid strands. This is of particular importance in amplification reactions as well as in detection methods that rely on binding between nucleic acids.

本明細書に用いられる「ハイブリダイゼーション」という用語は、相補的核酸の対構成に関して用いられる。ハイブリダイゼーションおよびハイブリダイゼーションの強さ(すなわち、核酸間の結合の強さ)は、核酸間の相補性の程度、関与する条件のストリンジェンシー、構成されたハイブリッドのTm、および核酸内のG:C比のような因子により強く影響される。 As used herein, the term “hybridization” is used in reference to the pairing of complementary nucleic acids. Hybridization and the strength of hybridization (ie, the strength of binding between nucleic acids) is the degree of complementarity between nucleic acids, the stringency of the conditions involved, the T m of the constructed hybrid, and the G within the nucleic acid: It is strongly influenced by factors such as C ratio.

本明細書に用いられる「Tm」という用語は、「融解温度」に関して用いられる。融解温度は、二本鎖核酸分子の集団が半分解離して一本鎖になる時の温度である。核酸のTmを計算するための方程式は当技術分野においてよく知られている。標準的参照文献により示されるように、Tm値の簡単な概算は、核酸が1 M NaClの水溶液中にある場合、方程式:Tm = 81.5 + 0.41 (% G + C)により計算されうる(AndersonおよびYoung、「定量的フィルターハイブリダイゼーション(Quantitative Filter Hybridization)」、「核酸ハイブリダイゼーション(Nucleic Acid Hybridization)」中、(1985)を参照)。その他の参照には、Tmの計算について配列上の特性および構造上の特性を考慮に入れる、より非常に複雑な計算法が含まれる。 As used herein, the term “T m ” is used in reference to “melting temperature”. The melting temperature is a temperature at which a group of double-stranded nucleic acid molecules is half-dissociated into a single strand. The equation for calculating the T m of nucleic acids is well known in the art. As shown by standard references, a simple estimate of the T m value can be calculated by the equation: T m = 81.5 + 0.41 (% G + C) when the nucleic acid is in an aqueous solution of 1 M NaCl ( (See (1985) in Anderson and Young, “Quantitative Filter Hybridization”, “Nucleic Acid Hybridization”). Other references include more complex calculation methods that take into account the sequence and structural properties of T m calculations.

本明細書に用いられる「ストリンジェンシー」という用語は、核酸ハイブリダイゼーションが行われる時の、温度、イオン強度、および有機溶媒のような他の化合物の存在の条件に関して用いられる。上述されたばかりのパラメーターを、別々にまたは一斉に変化させることにより「ストリンジェンシー」条件が変化されうることを、当業者は認識すると考えられる。「高ストリンジェンシー」条件では、核酸塩基対構成は、相補的塩基配列が高頻度にある核酸断片間のみ生じるであろう(例えば、「高ストリンジェンシー」条件下でのハイブリダイゼーションは、約85 %〜100 %の同一性、好ましくは約70 %〜100%の同一性をもつ相同体の間で起こりうる)。中程度のストリンジェンシー条件では、核酸塩基対構成は、相補的塩基配列が中間の頻度にある核酸間に生じるであろう(例えば、「中程度のストリンジェンシー」条件下でのハイブリダイゼーションは、約50 %〜70 %の同一性をもつ相同体の間に起こりうる)。このように、遺伝的に多様な生物体由来の核酸については、相補的配列の頻度が通常は、より低いため、「弱い」または「低い」ストリンジェンシーの条件が要求されることが多い。   As used herein, the term “stringency” is used in reference to the conditions of the presence of other compounds such as temperature, ionic strength, and organic solvents when nucleic acid hybridization is performed. One of ordinary skill in the art will recognize that “stringency” conditions can be changed by changing the parameters just described, either separately or simultaneously. Under "high stringency" conditions, nucleobase pairing will occur only between nucleic acid fragments with a high frequency of complementary base sequences (e.g., hybridization under "high stringency" conditions is about 85% Can occur between homologues with ˜100% identity, preferably about 70% to 100% identity). At moderate stringency conditions, nucleobase pairing will occur between nucleic acids with intermediate frequencies of complementary base sequences (e.g., hybridization under `` moderate stringency '' conditions is approximately Can occur between homologues with 50% to 70% identity). Thus, for nucleic acids from genetically diverse organisms, conditions of “weak” or “low” stringency are often required because the frequency of complementary sequences is usually lower.

核酸ハイブリダイゼーションに関して用いられる場合の「高ストリンジェンシー条件」とは、約500ヌクレオチド長のプローブを使用する場合、5×SSPE(43.8 g/l NaCl、6.9 g/l NaH2PO4H2Oおよび1.85 g/l EDTA、NaOHでpH7.4に調整)、0.5 % SDS、5×デンハルト試薬および100 μg/ml変性サケ精子DNAからなる溶液中、42℃で結合またはハイブリダイゼーション、続いて、0.1×SSPE、1.0 % SDSを含む溶液中、42℃で洗浄することと等価の条件を含む。 `` High stringency conditions '' when used in reference to nucleic acid hybridization means that 5 × SSPE (43.8 g / l NaCl, 6.9 g / l NaH 2 PO 4 H 2 O and 1.85 g / l EDTA, adjusted to pH 7.4 with NaOH), binding or hybridization at 42 ° C in a solution consisting of 0.5% SDS, 5x Denhardt's reagent and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA, followed by 0.1x Includes conditions equivalent to washing at 42 ° C in a solution containing SSPE, 1.0% SDS.

核酸ハイブリダイゼーションに関して用いられる場合の「中程度のストリンジェンシー条件」とは、約500ヌクレオチド長のプローブを使用する場合、5×SSPE(43.8 g/l NaCl、6.9 g/l NaH2PO4H2Oおよび1.85 g/l EDTA、NaOHでpH7.4に調整)、0.5 % SDS、5×デンハルト試薬および100 μg/ml変性サケ精子DNAからなる溶液中、42℃で結合またはハイブリダイゼーション、続いて、1.0×SSPE、1.0 % SDSを含む溶液中、42℃で洗浄することと等価の条件を含む。 `` Medium stringency conditions '' when used in connection with nucleic acid hybridization means 5 × SSPE (43.8 g / l NaCl, 6.9 g / l NaH 2 PO 4 H 2 when using a probe of about 500 nucleotides in length. O and 1.85 g / l EDTA, adjusted to pH 7.4 with NaOH), binding or hybridization at 42 ° C. in a solution consisting of 0.5% SDS, 5 × Denhardt's reagent and 100 μg / ml denatured salmon sperm DNA, followed by Includes conditions equivalent to washing at 42 ° C. in a solution containing 1.0 × SSPE and 1.0% SDS.

「低ストリンジェンシー条件」とは、約500ヌクレオチド長のプローブを使用する場合、5×SSPE(43.8 g/l NaCl、6.9 g/l NaH2PO4H2Oおよび1.85 g/l EDTA、NaOHでpH7.4に調整)、0.1 % SDS、5×デンハルト試薬[50×デンハルト試薬500 mlあたり、5 gフィコール(400型、ファルマシア(Pharmacia))、5 g BSA(フラクションV;シグマ(Sigma))を含む]および100 g/ml変性サケ精子DNAからなる溶液中、42℃で結合またはハイブリダイゼーション、続いて、5×SSPE、0.1 % SDSを含む溶液中、42℃で洗浄することと等価の条件を含む。 `` Low stringency conditions '' refer to 5 x SSPE (43.8 g / l NaCl, 6.9 g / l NaH 2 PO 4 H 2 O and 1.85 g / l EDTA, NaOH when using a probe of approximately 500 nucleotides in length. pH 7.4), 0.1% SDS, 5 × Denhardt's reagent (50 × Denhardt's reagent 500 ml, 5 g Ficoll (type 400, Pharmacia), 5 g BSA (fraction V; Sigma)) And binding or hybridization at 42 ° C in a solution consisting of 100 g / ml denatured salmon sperm DNA, followed by washing at 42 ° C in a solution containing 5xSSPE, 0.1% SDS. Including.

「増幅」とは、鋳型特異性に伴う特殊な場合の核酸複製である。それは、非特異的鋳型複製(すなわち、鋳型依存性であるが、特定の鋳型に依存しない)と対照的である。鋳型特異性は、ここでは、複製の忠実度(すなわち、正確なポリヌクレオチド配列の合成)およびヌクレオチド(リボヌクレオチドまたはデオキシリボヌクレオチド)特異性から区別される。鋳型特異性は、「標的」特異性という用語で記載されることが多い。標的配列は、それらが他の核酸から区別されるように求められるという意味において「標的」である。増幅技術は、初めは、この区別することについて設計された。   “Amplification” is a special case of nucleic acid replication associated with template specificity. It is in contrast to non-specific template replication (ie template dependent but not dependent on a specific template). Template specificity is here distinguished from replication fidelity (ie synthesis of the correct polynucleotide sequence) and nucleotide (ribonucleotide or deoxyribonucleotide) specificity. Template specificity is often described in terms of “target” specificity. Target sequences are “targets” in the sense that they are sought to be distinguished from other nucleic acids. Amplification techniques were initially designed for this distinction.

鋳型特異性は、酵素の選択により、たいていの増幅技術において達成される。増幅酵素は、不均一の核酸混合物において核酸の特定の配列のみを処理しようとする。例えば、Qレプリカーゼの場合、MDV-1 RNAはそのレプリカーゼについての特異的鋳型である(D. L. Kacianら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69: 3038[1972])。その他の核酸はこの増幅酵素により複製されない。同様に、T7 RNAポリメラーゼの場合、この増幅酵素はそれ自身のプロモーターに対してストリンジェントな特異性をもつ(M. Chamberlinら、Nature 228: 227[1970])。T4 DNAリガーゼの場合、酵素は、オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドの基質と鋳型との間のミスマッチがライゲーション接合部にある、その2つのオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドをライゲーションしようとしない(D. Y. WuおよびR. B. Wallace、Genomics 4: 560[1989])。最後に、TaqおよびPfuポリメラーゼは、高温で機能するそれらの能力によって、プライマーにより結合され、かつこのように限定される配列に対して高い特異性を見せることが見出されているが、その高温は、結果として、その標的配列とのプライマーのハイブリダイゼーションに有利であり、標的非含有配列とのハイブリダイゼーションに有利ではない熱力学的状態を生じる(H. A. Erlich(編)、「PCRテクノロジー(PCR Technology)」、ストックトンプレス(Stockton Press)[1989])。   Template specificity is achieved in most amplification techniques by the choice of enzyme. Amplifying enzymes seek to process only specific sequences of nucleic acids in a heterogeneous nucleic acid mixture. For example, in the case of Q replicase, MDV-1 RNA is a specific template for the replicase (D. L. Kacian et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69: 303038 [1972]). Other nucleic acids are not replicated by this amplification enzyme. Similarly, in the case of T7 RNA polymerase, this amplifying enzyme has stringent specificity for its own promoter (M. Chamberlin et al., Nature 228: 227 [1970]). In the case of T4 DNA ligase, the enzyme does not attempt to ligate the two oligonucleotides or polynucleotides where there is a mismatch between the oligonucleotide or polynucleotide substrate and the template at the ligation junction (DY Wu and RB Wallace, Genomics 4: 560 [1989]). Finally, Taq and Pfu polymerases have been found to exhibit high specificity for sequences bound by primers and thus limited due to their ability to function at high temperatures. Results in a thermodynamic state that favors hybridization of the primer with its target sequence and not favors hybridization with target-free sequences (HA Erlich (ed.), "PCR Technology ) ", Stockton Press [1989]).

本明細書に用いられる「増幅可能な核酸」という用語は、任意の増幅方法により増幅されうる核酸に関して用いられる。「増幅可能な核酸」とは通常、「試料鋳型」を含むものであることが企図されている。   As used herein, the term “amplifiable nucleic acid” is used in reference to a nucleic acid that can be amplified by any amplification method. “Amplifiable nucleic acids” are generally intended to include “sample templates”.

本明細書に用いられる「試料鋳型」という用語は、「標的」(下記に定義されている)の存在について分析される試料に由来する核酸を指す。対照的に、「バックグラウンド鋳型」とは、試料に存在するまたは存在しない可能性がある、試料鋳型を除く核酸に関して用いられる。バックグラウンド鋳型は、不注意に起因することが多い。それは、持ち越し汚染の結果である可能性がある、または試料から精製し取り去られるように求められる核酸夾雑物の存在による可能性がある。例えば、検出されるべき核酸を除く生物体由来の核酸は、試験試料にバックグラウンドとして存在する可能性がある。   As used herein, the term “sample template” refers to a nucleic acid derived from a sample that is analyzed for the presence of a “target” (defined below). In contrast, “background template” is used in reference to nucleic acid excluding sample templates that may or may not be present in a sample. Background templates are often due to carelessness. It may be the result of carry-over contamination or may be due to the presence of nucleic acid contaminants that are required to be purified and removed from the sample. For example, nucleic acid derived from an organism other than the nucleic acid to be detected may be present as background in the test sample.

本明細書に用いられる「プライマー」という用語は、精製された制限酵素消化物の形として自然発生していようが合成的に作製されようが、核酸鎖に相補的であるプライマー伸長産物の合成が誘発される条件下に置かれた場合(すなわち、ヌクレオチドおよびDNAポリメラーゼのような誘発剤の存在下で、適した温度およびpHで)、合成の開始点としての機能を果たす能力があるオリゴヌクレオチドを指す。プライマーは、増幅において最高の効率のために、好ましくは、一本鎖であるが、または二本鎖であってもよい。二本鎖の場合には、プライマーは最初、伸長産物を調製するために使用される前にその鎖を分離するために処理される。好ましくは、プライマーはオリゴデオキシリボヌクレオチドである。プライマーは、誘発剤の存在下において伸長産物の合成を開始するのに十分長くなければならない。プライマーの的確な長さは、温度、プライマーの供給源および方法の用途を含む多くの因子に依存するであろう。   As used herein, the term “primer” refers to the synthesis of a primer extension product that is complementary to a nucleic acid strand, whether it occurs naturally or synthetically in the form of a purified restriction enzyme digest. When placed under induced conditions (i.e., in the presence of an inducer such as nucleotides and DNA polymerase, at a suitable temperature and pH), an oligonucleotide capable of functioning as a starting point for synthesis Point to. The primer is preferably single stranded for maximum efficiency in amplification, but may alternatively be double stranded. If double stranded, the primer is first treated to separate its strands before being used to prepare extension products. Preferably, the primer is an oligodeoxyribonucleotide. The primer must be long enough to initiate the synthesis of the extension product in the presence of an inducer. The exact length of the primer will depend on many factors, including temperature, primer source and method application.

本明細書に用いられる「プローブ」または「ハイブリダイゼーションプローブ」という用語は、精製された制限酵素消化物の形として自然発生していようが合成的に、組換えで、またはPCR増幅により作製されようが、関心対象の別のオリゴヌクレオチドに、少なくとも一部的に、ハイブリダイズする能力があるオリゴヌクレオチド(すなわち、ヌクレオチドの配列)を指す。プローブは、一本鎖または二本鎖でありうる。プローブは、特定の配列の検出、同定および単離に有用である。いくつかの好ましい態様において、本発明に用いられるプローブは、これらに限定されるわけではないが、酵素(例えば、ELISA、および酵素に基づく組織化学アッセイ法)、蛍光、放射性、および発光のシステムを含む、任意の検出系において検出可能であるように「レポーター分子」により標識されているものである。本発明は、任意の特定の検出系または標識に限定されることを意図したものではない。   As used herein, the term “probe” or “hybridization probe” may be made synthetically, recombinantly, or by PCR amplification, whether naturally occurring in the form of a purified restriction enzyme digest. Refers to an oligonucleotide (ie, a sequence of nucleotides) that is capable of at least partially hybridizing to another oligonucleotide of interest. The probe can be single-stranded or double-stranded. Probes are useful for the detection, identification and isolation of specific sequences. In some preferred embodiments, probes used in the present invention include, but are not limited to, enzymes (e.g., ELISA, and enzyme-based histochemical assays), fluorescent, radioactive, and luminescent systems. Labeled with a “reporter molecule” so that it can be detected in any detection system. The present invention is not intended to be limited to any particular detection system or label.

本明細書に用いられる「標的」という用語は、検出されるまたは特徴付けされる核酸配列または構造を指す。   As used herein, the term “target” refers to a nucleic acid sequence or structure to be detected or characterized.

本明細書に用いられる「ポリメラーゼ連鎖反応」(「PCR」)という用語は、クローニングまたは精製なしに、ゲノムDNAの混合物において標的配列のセグメントの濃度を増加するための方法を記載した、K. B. Mullisの方法(例えば、参照として本明細書に組み入れられる、米国特許第4,683,195号、第4,683,202号および第4,965,188号を参照)を指す。標的配列を増幅するためのこの段階は、所望の標的配列を含むDNA混合物へ2つのオリゴヌクレオチドプライマーの大過剰量を導入すること、続いて、DNAポリメラーゼの存在下のサーマルサイクリングの正確な連続からなる。その2つのプライマーは、二本鎖標的配列それぞれの鎖に相補的である。増幅を果たすために、その混合物を変性させ、その後、プライマーを標的分子内のそれらの相補的配列へアニーリングさせる。アニーリング後、プライマーは、相補的鎖の新しい対を構成するために、ポリメラーゼで伸長される。変性、プライマーアニーリング、およびポリメラーゼ伸長の段階を所望の標的配列の増幅されたセグメントの高濃度を得るために、多数回、繰り返すことができる(すなわち、変性、アニーリングおよび伸長は1つの「サイクル」を構成し、多数の「サイクル」がありうる)。所望の標的配列の増幅されたセグメントの長さは、お互いに関するプライマーの相対的位置により決定され、それゆえ、この長さは、制御可能なパラメーターである。段階の繰り返しの局面によって、その方法は「ポリメラーゼ連鎖反応」(以下「PCR」)と呼ばれる。所望の増幅された標的配列のセグメントが混合物において優勢な配列(濃度に関して)になるため、それらは「PCR増幅」されていると言われる。   The term “polymerase chain reaction” (“PCR”), as used herein, describes a method for increasing the concentration of a segment of a target sequence in a mixture of genomic DNA without cloning or purification. Refers to methods (see, eg, US Pat. Nos. 4,683,195, 4,683,202, and 4,965,188, incorporated herein by reference). This step for amplifying the target sequence introduces a large excess of two oligonucleotide primers into the DNA mixture containing the desired target sequence, followed by an accurate sequence of thermal cycling in the presence of DNA polymerase. Become. The two primers are complementary to each strand of the double stranded target sequence. To effect amplification, the mixture is denatured and then the primers are annealed to their complementary sequences within the target molecule. After annealing, the primer is extended with a polymerase to form a new pair of complementary strands. The steps of denaturation, primer annealing, and polymerase extension can be repeated many times to obtain a high concentration of amplified segment of the desired target sequence (i.e., denaturation, annealing, and extension take one `` cycle ''). And there can be multiple “cycles”). The length of the amplified segment of the desired target sequence is determined by the relative position of the primers with respect to each other, and thus this length is a controllable parameter. Depending on the repetitive aspect of the steps, the method is referred to as the “polymerase chain reaction” (hereinafter “PCR”). They are said to be “PCR amplified” because the segments of the desired amplified target sequence become the dominant sequences (in terms of concentration) in the mixture.

PCRを用いて、ゲノムDNAにおいて特定の標的配列の単一のコピーをいくつかの異なる方法(例えば、標識されたプローブでのハイブリダイゼーション;ビオチン化プライマーの組込み、続いてアビジン-酵素結合体検出;dCTPまたはdATPのような、32P標識化デオキシヌクレオチド三リン酸の増幅されたセグメントへの組込み)により検出可能なレベルまで増幅することが可能である。ゲノムDNAに加えて、任意のオリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド配列をプライマー分子の適当なセットで増幅することができる。特に、PCR段階自身により産生された増幅セグメントは、それら自身、次のPCR増幅のための有効な鋳型である。 Using PCR, a single copy of a particular target sequence in genomic DNA can be made in several different ways (eg, hybridization with a labeled probe; incorporation of a biotinylated primer followed by avidin-enzyme conjugate detection; Incorporation of 32 P-labeled deoxynucleotide triphosphates into the amplified segment, such as dCTP or dATP, can be amplified to detectable levels. In addition to genomic DNA, any oligonucleotide or polynucleotide sequence can be amplified with an appropriate set of primer molecules. In particular, the amplified segments produced by the PCR step itself are themselves effective templates for subsequent PCR amplification.

本明細書に用いられる「PCR産物」、「PCR断片」および「増幅産物」という用語は、変性、アニーリングおよび伸長のPCR段階の2回またはそれ以上のサイクルが完結した後に結果として生じる化合物の混合物を指す。これらの用語は、1つまたは複数の標的配列の1つまたは複数のセグメントの増幅があった場合を包含する。   As used herein, the terms “PCR product”, “PCR fragment” and “amplification product” refer to a mixture of compounds that results after two or more cycles of the PCR steps of denaturation, annealing, and extension are completed. Point to. These terms encompass the case where there has been amplification of one or more segments of one or more target sequences.

本明細書に用いられる「増幅試薬」という用語は、プライマー、核酸鋳型および増幅酵素を除いて増幅のために必要とされるそれらの試薬(デオキシリボヌクレオチド三リン酸、緩衝液など)を指す。典型的には、増幅試薬は、他の反応成分といっしょに置かれて、反応容器(試験管、マイクロウェルなど)に入れられている。   As used herein, the term “amplification reagent” refers to those reagents (deoxyribonucleotide triphosphates, buffers, etc.) required for amplification except for primers, nucleic acid templates and amplification enzymes. Typically, amplification reagents are placed with other reaction components and placed in reaction vessels (test tubes, microwells, etc.).

本明細書に用いられる「試料」という用語は、その最も広い意味において用いられる。ヒト染色体またはヒト染色体に関連している配列を含むと推測される試料は、細胞、細胞から単離された染色体(例えば、中期染色体のスプレッド)、(溶液中のまたはサザンブロット分析用のような固体支持体に結合した)ゲノムDNA、(溶液中のまたはノーザンブロット分析用のような固体支持体に結合した)RNA、(溶液中のまたは固体支持体に結合した)cDNAなどを含みうる。タンパク質を含むと推測される試料は、細胞、組織部分、1つまたは複数のタンパク質を含む抽出物などを含みうる。   As used herein, the term “sample” is used in its broadest sense. Samples suspected of containing human chromosomes or sequences related to human chromosomes are cells, chromosomes isolated from cells (e.g., metaphase chromosome spreads), such as in solution or for Southern blot analysis It may include genomic DNA (bound to a solid support), RNA (in solution or bound to a solid support for Northern blot analysis), cDNA (in solution or bound to a solid support), and the like. Samples suspected of containing proteins can include cells, tissue parts, extracts containing one or more proteins, and the like.

本明細書に用いられる「標識」という用語は、検出可能な(好ましくは定量可能な)効果を与えるために使用されうり、かつ核酸またはタンパク質に付着されうる任意の原子または分子を指す。標識は、これらに限定されるわけではないが、色素;32Pのような放射性標識;ビオチンのような結合部分;ジゴキシゲニンのようなハプテン;発光性、リン光性または蛍光発生的部分;および蛍光色素の単独または蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)により発光スペクトルを抑制もしくは転換することができる部分との組合わせを含む。標識は、蛍光、放射能、比色、重量測定、X線回折または吸着、磁気、酵素活性などにより検出可能なシグナルを供給しうる。標識は、荷電した部分(陽電荷または陰電荷)でありうり、または電荷中性でありうる。標識は、その標識を含む配列が検出可能である限り、核酸またはタンパク質の配列を含むまたは構成することができる。 As used herein, the term “label” refers to any atom or molecule that can be used to provide a detectable (preferably quantifiable) effect and that can be attached to a nucleic acid or protein. Labels include, but are not limited to, dyes; radioactive labels such as 32 P; binding moieties such as biotin; haptens such as digoxigenin; luminescent, phosphorescent or fluorogenic moieties; and fluorescence Includes dyes alone or in combination with moieties capable of suppressing or converting the emission spectrum by fluorescence resonance energy transfer (FRET). The label can provide a detectable signal by fluorescence, radioactivity, colorimetry, gravimetry, X-ray diffraction or adsorption, magnetism, enzyme activity, and the like. The label can be a charged moiety (positive or negative charge) or can be charge neutral. The label may comprise or consist of a nucleic acid or protein sequence so long as the sequence containing the label is detectable.

本明細書に用いられる「シグナル」という用語は、標識またはアッセイ反応により引き起こされるまたは供給されるような任意の検出可能な効果を指す。   As used herein, the term “signal” refers to any detectable effect as caused or provided by a label or assay reaction.

本明細書に用いられる「検出アッセイ構成要素」という用語は、検出アッセイを行うことができるシステムの構成要素を指す。検出アッセイ構成要素は、これらに限定されるわけではないが、ハイブリダイゼーションプローブ、緩衝液などを含む。   As used herein, the term “detection assay component” refers to a component of a system capable of performing a detection assay. Detection assay components include, but are not limited to, hybridization probes, buffers, and the like.

本明細書に用いられる「キット」という用語は、材料を配達するための任意の配達系を指す。反応アッセイに関連しては、そのような配達系は、ある場所から別の場所へ、反応試薬(例えば、適当な容器中におけるオリゴヌクレオチド、酵素など)および/もしくは補助材料(例えば、緩衝液、そのアッセイを実施するための書面にした使用説明書)の保管、輸送または配達を可能にするシステムを含む。例えば、キットは、関連性のある反応試薬および/または補助材料を含む1つまたは複数の封入物(例えば、箱)を含む。本明細書に用いられる「分割化キット」という用語は、それぞれが全キット構成要素の一部を含む2つまたはそれ以上の別個の容器を含む配達系を指す。容器は、意図された受取人へいっしょにまたは別々に配達されうる。例えば、第一の容器はアッセイ用の酵素を含み、一方、第二の容器はオリゴヌクレオチドを含む。「分割化キット」という用語は、米連邦食品医薬品化粧品法の520(e)項下に規制される分析物特定試薬(Analyte specific reagents)(ASR's)を含むキットを包含するものとするが、それに限定されるものではない。実際に、それぞれが全キット構成要素の一部を含む2つまたはそれ以上の別個の容器を含む任意の配達系が「分割化キット」という用語に含まれる。対照的に、「一体化キット」とは、単一の容器に反応アッセイの構成要素のすべてを含む(例えば、望ましい構成要素のそれぞれを収容する単一の箱において)配達系を指す。「キット」という用語は、分割化キットおよび一体化キットの両方を含む。   As used herein, the term “kit” refers to any delivery system for delivering materials. In the context of reaction assays, such delivery systems can be used from one location to another, such as reaction reagents (e.g., oligonucleotides, enzymes, etc. in appropriate containers) and / or auxiliary materials (e.g., buffers, Including a system that allows storage, transport or delivery of written instructions for performing the assay. For example, the kit includes one or more enclosures (eg, boxes) that contain relevant reaction reagents and / or auxiliary materials. As used herein, the term “split kit” refers to a delivery system that includes two or more separate containers, each containing a portion of all kit components. The containers can be delivered together or separately to the intended recipient. For example, a first container contains an assay enzyme, while a second container contains an oligonucleotide. The term “segmented kit” is intended to encompass kits containing Analyte specific reagents (ASR's) controlled under section 520 (e) of the US Food, Drug, and Cosmetic Act. It is not limited. Indeed, any delivery system that includes two or more separate containers, each containing a portion of all kit components, is included in the term “split kit”. In contrast, an “integrated kit” refers to a delivery system that contains all of the components of a reaction assay in a single container (eg, in a single box containing each of the desired components). The term “kit” includes both segmented and integrated kits.

本明細書に用いられる「情報」という用語は、事実またはデータの任意の収集を指す。これに限定されるわけではないが、インターネットを含むコンピューターシステムを用いて記憶されるまたは処理される情報に関して、本用語は、任意のフォーマット(例えば、アナログ、デジタル、光学式など)で記憶される任意のデータを指す。本明細書に用いられる「対象に関連する情報」という用語は、対象(例えば、ヒト、植物または動物)に関係する事実またはデータを指す。「ゲノム情報」という用語は、これらに限定されるわけではないが、核酸配列、遺伝子、対立遺伝子頻度、RNA発現レベル、タンパク質発現、遺伝子型に対応する表現型などを含むゲノムに関係する情報を指す。「対立遺伝子頻度情報」とは、これらに限定されるわけではないが、対立遺伝子同定、対立遺伝子の存在と対象(例えば、ヒト対象)の特徴との間の統計学的相関関係、個体または集団における対立遺伝子の有無、1つまたは複数の特殊な特徴をもつ個体において対立遺伝子が存在することの見込みの割合(%)などを含む、対立遺伝子頻度に関係する事実またはデータを指す。   As used herein, the term “information” refers to any collection of facts or data. With respect to information stored or processed using a computer system, including but not limited to the Internet, the term is stored in any format (eg, analog, digital, optical, etc.) Refers to arbitrary data. As used herein, the term “information related to a subject” refers to facts or data relating to a subject (eg, a human, plant or animal). The term “genomic information” refers to information related to the genome including, but not limited to, nucleic acid sequences, genes, allelic frequencies, RNA expression levels, protein expression, phenotypes corresponding to genotypes, etc. Point to. “Allele frequency information” includes, but is not limited to, allele identification, statistical correlation between the presence of an allele and the characteristics of an object (eg, a human object), an individual or a population Refers to facts or data related to allelic frequency, including the presence or absence of alleles, the percentage of alleles that are likely to be present in individuals with one or more special characteristics, and the like.

本明細書に用いられる「アッセイ確証情報」という用語は、試験結果データの処理(例えば、コンピューターを利用しての処理)の結果として生じるゲノム情報および/または対立遺伝子頻度情報を指す。アッセイ確証情報は、例えば、特定の候補検出アッセイ法を有効な検出アッセイ法として同定するために使用されうる。   As used herein, the term “assay validation information” refers to genomic information and / or allelic frequency information that results from processing test data (eg, processing using a computer). The assay validation information can be used, for example, to identify a particular candidate detection assay as an effective detection assay.

本明細書に用いられる「まれな突然変異」という用語は、試料中において核酸分子の母集団の20 %またはそれ未満(好ましくは10 %またはそれ未満、より好ましくは5 %またはそれ未満、およびさらに好ましくは1 %またはそれ未満)で存在する突然変異を指す(すなわち、核酸分子の残りの80 %またはそれ以上は、核酸分子の対応する領域において野生型配列または異なる突然変異を有する)。   As used herein, the term `` rare mutation '' refers to 20% or less (preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and even more) of a population of nucleic acid molecules in a sample. Refers to mutations that are preferably present at 1% or less) (ie, the remaining 80% or more of the nucleic acid molecule has a wild-type sequence or a different mutation in the corresponding region of the nucleic acid molecule).

シグナルに関して本明細書で用いられる「独特な」という用語は、例えば、蛍光発光波長、色、吸光度、質量、サイズ、蛍光偏光特性、電荷などのようなスペクトルの特性により、または化学的試薬、酵素、抗体などとのような別の部分との相互作用の能力により、別のものと差異を認められうるシグナルを指す。   The term “unique” as used herein with respect to signal refers to spectral characteristics such as, for example, fluorescence emission wavelength, color, absorbance, mass, size, fluorescence polarization properties, charge, etc., or chemical reagents, enzymes Refers to a signal that can be differentiated from another by virtue of its ability to interact with another moiety, such as an antibody.

発明の詳細な説明
以下の考察は、本発明の特定の好ましい例示的態様の説明を提供し、本発明の範囲を限定するものではない。便宜上、考察は、本発明の出願上、DNA標的の検出に焦点を合わせているが、その方法およびシステムが任意の核酸分析物、例えば、DNAまたはRNAの分析用の道具の開発における使用に向けられることは、理解されるべきである。また、例示のために、考察は、インベーダーアッセイテクノロジーを用いるSNPsの特徴付けに焦点を合わせていることが多い。本発明の方法およびシステムが広く様々な検出アッセイテクノロジーを用いて他の生物学的に関連性のある因子を検出することにおける使用に向けられることは理解されるべきである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following discussion provides a description of certain preferred exemplary embodiments of the invention and does not limit the scope of the invention. For convenience, the discussion focuses on the detection of DNA targets in the present application, but the method and system are directed to use in the development of tools for the analysis of any nucleic acid analyte, eg, DNA or RNA. It should be understood that Also, for illustration purposes, the discussion often focuses on characterization of SNPs using invader assay technology. It should be understood that the methods and systems of the present invention are directed to use in detecting other biologically relevant factors using a wide variety of detection assay technologies.

I. 検出アッセイ
1つまたは複数の位置にある標的核酸の配列を決定するために利用可能である検出テクノロジーは、広く様々に存在する。例えば、SNPsの有無を検出するために利用可能な多数のテクノロジーが存在する。これらの技術の多くは、標的にハイブリダイズするオリゴヌクレオチドの使用を必要とする。用いられるアッセイ法に依存して、そのオリゴヌクレオチドはその後、切断される、伸長される、結合される、解離される、または他の状態に変化させられ、そのアッセイ法におけるその挙動は、標的核酸の配列を特徴付けるための手段としてモニターされる。これらのテクノロジーのいくつかは下記の第V項において詳細に記載されている。
I. Detection assays
There are a wide variety of detection technologies that can be used to determine the sequence of a target nucleic acid at one or more positions. For example, there are a number of technologies that can be used to detect the presence or absence of SNPs. Many of these techniques require the use of oligonucleotides that hybridize to the target. Depending on the assay used, the oligonucleotide is then cleaved, extended, bound, dissociated, or otherwise altered, and its behavior in the assay depends on the target nucleic acid As a means to characterize the sequence of Some of these technologies are described in detail in Section V below.

本発明は、検出アッセイ法において使用されるオリゴヌクレオチドの設計のためのシステムおよび方法を提供する。特に、本発明は、検出アッセイのために望ましい反応条件(例えば、温度、緩衝液の条件など)下で、標的核酸の適当な領域(例えば、二次構造を含まない標的核酸の領域)にうまくハイブリダイズするオリゴヌクレオチドの設計のためのシステムおよび方法を提供する。システムおよび方法はまた、その検出アッセイ法において同じまたは実質的に同じ反応条件下ですべて機能する、複数の異なるオリゴヌクレオチド(例えば、標的核酸の異なる部分にハイブリダイズする、または2つまたはそれ以上の異なる標的核酸にハイブリダイズするオリゴヌクレオチド)の設計を可能にする。これらのシステムおよび方法はまた、実験反応条件下で作用する対照試料を設計するために用いられうる。本発明はまた、検出される標的配列を増幅するための配列を設計するための方法を提供する(例えば、多重PCRのためのPCRプライマーの設計)。   The present invention provides systems and methods for the design of oligonucleotides used in detection assays. In particular, the present invention successfully works on appropriate regions of the target nucleic acid (e.g., regions of the target nucleic acid that do not contain secondary structure) under the reaction conditions desired for the detection assay (e.g., temperature, buffer conditions, etc.). Systems and methods are provided for the design of hybridizing oligonucleotides. The systems and methods also include a plurality of different oligonucleotides that function all under the same or substantially the same reaction conditions in the detection assay (e.g., hybridize to different portions of the target nucleic acid, or two or more Allows the design of oligonucleotides that hybridize to different target nucleic acids. These systems and methods can also be used to design control samples that operate under experimental reaction conditions. The present invention also provides a method for designing a sequence to amplify the target sequence to be detected (eg, designing PCR primers for multiplex PCR).

本発明のシステムおよび方法は、いずれの特定の検出アッセイ法にも限定されないが、以下の説明は、関心対象のSNPまたは他の配列を検出するための本発明の好ましい特徴を例示するために、インベーダーアッセイ法(Third Wave Technologies、Madison、WI;例えば、それぞれがあらゆる目的のために完全に参照として本明細書に組み入れられている、米国特許第5,846,717号;第6,090,543号;第6,001,567号;第5,985,557号;第5,994,069号、第6,214,545号、第6,210,880号、および第6,194,880号;Lyamichevら、Nat. Biotech.、17: 292 (1999)、Hallら、PNAS、USA、97: 8272 (2000)、Agarwalら、Diagn. Mol. Pathol. 9: 158 [2000]、Cookseyら、Antimicrob. Agents Chemother. 44: 1296 [2000]、GriffinおよびSmith、Trends Biotechnol.、18: 77 [2000]、GriffinおよびSmith、Analytical Chemistry 72: 3298 [2000]、Hessnerら、Clin. Chem. 46:1051 [2000]、Ledfordら、J. Molec. Diagnostics 2: 97 [2000]、Lyamichevら、Biochemistry 39: 9523 [2000]、Meinら、Genome Res.、10: 330 [2000]、Neriら、Advances in Nucleic Acid and Protein Analysis 3826: 117 [2000]、Forsら、Pharmacogenomics 1: 219 [2000]、Griffinら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 6301 [1999]、Kwiatkowskiら、Mol. Diagn. 4: 353 [1999]、およびRyanら、Mol. Diagn. 4: 135 [1999]、Maら、J. Biol. Chem.、275: 24693 [2000]、Reynaldoら、J. Mol. Biol.、297: 511 [2000]、およびKaiserら、J. Biol. Chem.、274: 21387 [1999];および国際公開公報第97/27214号、国際公開公報第98/42873号、および国際公開公報第98/50403号を参照されたい)と組合わせて用いられる場合の本発明を例示する。インベーダーアッセイ法は、本発明のシステムおよび方法と共に用いられる場合、検出パネル、ASRsおよび臨床的診断における使用にかなう簡単な使用および感度レベルを提供する。本例示的実施例の特定的および一般的な特徴は、概して、他の検出アッセイ法に適用できることを当業者は認識すると考えられる。   Although the systems and methods of the present invention are not limited to any particular detection assay, the following description is provided to illustrate preferred features of the present invention for detecting SNPs or other sequences of interest. Invader assay (Third Wave Technologies, Madison, WI; eg, US Pat. Nos. 5,846,717; 6,090,543; 6,001,567; 5,985,557, each incorporated herein by reference in its entirety for all purposes. No. 5,994,069, 6,214,545, 6,210,880, and 6,194,880; Lyamichev et al., Nat. Biotech., 17: 292 (1999), Hall et al., PNAS, USA, 97: 8272 (2000), Agarwal et al. , Diagn. Mol. Pathol. 9: 158 [2000], Cooksey et al., Antimicrob. Agents Chemother. 44: 1296 [2000], Griffin and Smith, Trends Biotechnol., 18: 77 [2000], Griffin and Smith, Analytical Chemistry. 72: 3298 [2000], Hessner et al., Clin. Chem. 46: 1051 [2000], Ledford et al. J. Molec. Diagnostics 2: 97 [2000], Lyamichev et al., Biochemistry 39: 9523 [2000], Mein et al., Genome Res., 10: 330 [2000], Neri et al., Advances in Nucleic Acid and Protein Analysis 3826: 117 [2000], Fors et al., Pharmacogenomics 1: 219 [2000], Griffin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 6301 [1999], Kwiatkowski et al., Mol. Diagn. 4: 353 [1999], and Ryan. Mol. Diagn. 4: 135 [1999], Ma et al., J. Biol. Chem., 275: 24693 [2000], Reynaldo et al., J. Mol. Biol., 297: 511 [2000], and Kaiser et al. , J. Biol. Chem., 274: 21387 [1999]; and WO 97/27214, WO 98/42873, and WO 98/50403). The present invention when used together is illustrated. Invader assays, when used in conjunction with the systems and methods of the present invention, provide simple use and sensitivity levels for use in detection panels, ASRs and clinical diagnostics. Those skilled in the art will recognize that the specific and general features of the present exemplary embodiments are generally applicable to other detection assays.

A. インベーダーアッセイ法
インベーダーアッセイ法は、標的核酸の存在に依存する核酸切断構造を構成するため、および特有の切断産物を遊離するために核酸切断構造を切断するための手段を提供する(図1参照)。例えば、5'ヌクレアーゼ活性は、標的依存性切断構造を切断するために用いられ、その結果生じた切断産物は、試料中の特定の標的核酸配列の存在を示す。核酸またはオリゴヌクレオチドの2本の鎖が両方共、下記のように、重複している侵入型切断構造を構成するように、標的核酸鎖にハイブリダイズする場合、侵入型切断が生じることができる。切断剤(例えば、5'ヌクレアーゼ)と上流オリゴヌクレオチドとの相互作用を通して、切断剤が特有の断片を生じるような様式で内部部位で下流オリゴヌクレオチドを切断しようとさせることができる。
A. Invader Assay The Invader Assay provides a means for cleaving a nucleic acid cleavage structure to construct a nucleic acid cleavage structure that depends on the presence of the target nucleic acid and to release a specific cleavage product (Figure 1). reference). For example, 5 ′ nuclease activity is used to cleave target-dependent cleavage structures, and the resulting cleavage product indicates the presence of a particular target nucleic acid sequence in the sample. When both nucleic acid or oligonucleotide strands are hybridized to a target nucleic acid strand to form overlapping invasive cleavage structures, as described below, invasive cleavage can occur. Through interaction of the cleaving agent (eg, 5 ′ nuclease) with the upstream oligonucleotide, the downstream oligonucleotide can be cleaved at an internal site in such a way that the cleaving agent produces a unique fragment.

インベーダーアッセイ法は、温度サイクリング(すなわち、標的核酸鎖の間欠的変性のため)または核酸合成(すなわち、標的またはプローブの核酸鎖の重合に基づく置換のため)を用いる必要なしに、標的核酸が、オリゴヌクレオチドプローブとのハイブリダイゼーションおよびそのプローブの切断の複数回の繰り返しの間に再使用または再生利用される検出アッセイ法を提供する。プローブが連続的に標的鎖上で置換される条件下で(プローブ-プローブの置換を通して、もしくはプローブ/標的の結合と解離の間の平衡を通して、またはこれらの機構を含む組合わせを通して(Reynaldoら、J. Mol. Biol. 97: 511-520 [2000]))、切断反応が行われる場合、複数のプローブが同じ標的へハイブリダイズすることができ、複数の切断および複数の切断産物の生成が可能になる。   Invader assays do not require the use of temperature cycling (i.e. due to intermittent denaturation of the target nucleic acid strand) or nucleic acid synthesis (i.e. due to substitution based on polymerization of the nucleic acid strand of the target or probe), A detection assay is provided that is reused or recycled during multiple iterations of hybridization with an oligonucleotide probe and cleavage of the probe. Under conditions in which the probe is continuously displaced on the target strand (through probe-probe displacement, or through equilibrium between probe / target binding and dissociation, or through combinations involving these mechanisms (Reynaldo et al., J. Mol. Biol. 97: 511-520 [2000])), when a cleavage reaction is performed, multiple probes can hybridize to the same target, allowing multiple cleavages and generation of multiple cleavage products become.

他のアッセイ法と同様に、インベーダーアッセイ法もまた、縮重したオリゴヌクレオチド(例えば、縮重したインベーダーおよびプローブオリゴヌクレオチド)を使用しうる。例えば、標準インベーダーオリゴヌクレオチドおよびプローブは、縮重したインベーダーおよび/またはプローブオリゴヌクレオチドの1セットが作製されるように、もう1つの位置でランダムに変化されうる。インベーダーおよびプローブのオリゴヌクレオチドの縮重したセットは、特に、甚だしく変異される傾向にある標的配列(例えば、HIV-1 pol遺伝子)に関連して用いるために有用である。そのようなインベーダーおよびプローブのオリゴヌクレオチドの縮重したセットを用いることは、たとえその周囲配列がもはや野生型または予想される配列を表していないとしても、検出される特定の位置での標的配列の存在を認める。   As with other assays, invader assays can also use degenerate oligonucleotides (eg, degenerate invaders and probe oligonucleotides). For example, standard invader oligonucleotides and probes can be randomly varied at another position so that a set of degenerate invader and / or probe oligonucleotides is created. Degenerate sets of invader and probe oligonucleotides are particularly useful for use in connection with target sequences that tend to be heavily mutated (eg, the HIV-1 pol gene). Using a degenerate set of such invader and probe oligonucleotides allows the target sequence to be detected at a particular position to be detected, even if its surrounding sequence no longer represents a wild-type or expected sequence. Admit existence.

インベーダーアッセイテクノロジーは、mRNAを定量するために用いられうる(例えば、標的増幅なしで)。低可変性(3 %〜10 %変異係数)により、mRNAレベルにおいて2倍未満の変化の正確な定量が提供される。FRETに基づく二重検出形式は、同じ試料内の2つの遺伝子由来の発現の同時定量を可能にする。これらの遺伝子の1つは、内部標準として用いられる不変のハウスキーピング遺伝子であることができる。関心対象の遺伝子由来のシグナルを内部標準で標準化することは、正確な結果を与え、かつ複製試料の必要性を不要にする。簡単かつ迅速な細胞溶解物試料の調製方法は、mRNAインベーダーアッセイ法と共に用いられうる。二重検出法および容易な試料調製の組み合わされた特徴は、このアッセイ法を高処理量適用での使用に容易に適応させうるようにする。   Invader assay technology can be used to quantify mRNA (eg, without target amplification). Low variability (3% to 10% coefficient of variation) provides accurate quantification of less than 2-fold change in mRNA levels. A dual detection format based on FRET allows simultaneous quantification of expression from two genes in the same sample. One of these genes can be an invariant housekeeping gene used as an internal standard. Normalizing the signal from the gene of interest with an internal standard gives accurate results and eliminates the need for duplicate samples. A simple and rapid method for preparing cell lysate samples can be used with mRNA invader assays. The combined features of the dual detection method and easy sample preparation make this assay readily adaptable for use in high throughput applications.

ある態様において、インベーダーアッセイ法(およびTAQMAN法のような他の検出アッセイ法)は、E-TAG標識を使用する(例えば、インベーダーオリゴヌクレオチド、プローブオリゴヌクレオチド、またはFRETオリゴヌクレオチドの部分として)。E-TAG標識は、特に、多重分析において有用である。E-TAG標識は、親和剤の表面固定化を必要としない。E-TAG型標識は、米国特許第5,858,188号;同第5,883,211号;同第5,935,401号;同第6,007,690号;同第6,043,036号;同第6,054,034号;同第6,056,860号;同第6,074,827号;同第6,093,296号;同第6,103,199号;同第6,103,537号;同第6,176,962号;および同第6,284,113号に記載されており、それらはすべて、参照として本明細書に組み入れられている。   In certain embodiments, invader assays (and other detection assays such as the TAQMAN method) use E-TAG labels (eg, as part of an invader oligonucleotide, probe oligonucleotide, or FRET oligonucleotide). E-TAG labeling is particularly useful in multiplex analysis. E-TAG labeling does not require surface immobilization of the affinity agent. US Pat. Nos. 5,858,188; 5,883,211; 5,935,401; 6,007,690; 6,043,036; 6,054,034; 6,056,860; 6,074,827; 6,093,296; 6,103,199; 6,103,537; 6,176,962; and 6,284,113, all of which are incorporated herein by reference.

II. 多重PCRプライマー設計
インベーダーアッセイ法は、標的を前増幅する必要なしに、10 ng〜100 ng程度の微量ゲノムDNAを用いた一塩基多型(SNPs)の検出に使用されうる。しかしながら、展開された80,000以上のインベーダーアッセイおよび何十万というSNPsを含む全ゲノム関連研究についての可能性については、試料DNAの量は、大量分析に対する制限因子となる。標的増幅なしのヒトゲノムDNA(hgDNA)でのインベーダーアッセイ法の感度のおかげで、インベーダーアッセイ法と連結された多重PCR法は、通常のゲル検出方法のために大量の増幅(109〜1012)を要求する典型的多重PCR反応と比較して、制限された標的増幅だけ(103〜104)を要求する。インベーダーアッセイ検出のために使用される低レベルの標的増幅は、標的蓄積の結果として一般に生じる増幅阻害を避けることにより、より大規模な多重化を可能にする。
II. Multiplex PCR Primer Design Invader assays can be used to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) using as little as 10 ng to 100 ng of genomic DNA without the need to preamplify the target. However, for potential for whole genome association studies involving over 80,000 invader assays and hundreds of thousands of SNPs deployed, the amount of sample DNA is a limiting factor for mass analysis. Thanks to the sensitivity of the invader assay on human genomic DNA (hgDNA) without target amplification, the multiplex PCR method coupled with the invader assay is a large amount of amplification (10 9 to 10 12 ) for normal gel detection methods. Only limited target amplification (10 3 to 10 4 ) is required compared to a typical multiplex PCR reaction that requires The low level of target amplification used for invader assay detection allows larger scale multiplexing by avoiding amplification inhibition that typically occurs as a result of target accumulation.

いくつかの態様において、多重PCR反応において、関連した遺伝子座を検出することが望ましい場合がある。いくつかのそのような態様において、その検出アッセイテクノロジーは密接に関連した配列間を十分に識別することができない可能性があるため、遺伝子座の間の類似性が、その配列の検出アッセイ分析を妨げるまたは複雑にしうる。本発明は、核酸増幅技術(例えば、PCR)を用いて唯一の標的配列を産生することにより、そのような問題を克服するための方法を提供し、その唯一の標的配列、むしろその本来の試料(例えば、ゲノムDNA)がその検出アッセイ法により試験されるようになる。この方法は、増幅される標的配列が以下のいくつかの判定基準を満たすことを保証するように考慮する点において、多重化と適合可能である:1)標的配列が分析される多型を含むこと;2)標的配列が唯一の標的配列を示す(すなわち、それが、その標的配列を標的とするために設計された検出アッセイ法により検出される反応混合物において唯一の配列である);および3)その標的配列が多重反応において存在するいずれかの検出アッセイによって検出される他の多型を含まないこと。例えば、いくつかの態様において、ソフトウェアは、交差反応性シグナルを生じうるゲノムにおいて類似した配列を見出すために、SNPアッセイ法に用いられる標的配列のBLASTアラインメントを実行する。ソフトウェアプログラムでのPCRプライマーの設計は、SNPを含む遺伝子座を除くいずれの類似した遺伝子座の増幅も阻止すべきである。その特定のSNP配列を除く配列の前増幅を避けるために、ソフトウェアは、そのプールに含まれるすべての他の検出アッセイ配列に対する1対のプライマーで増幅される配列のBLASTアラインメントを実行する。交差反応性または可能性のある交差反応性が存在する場合には、そのプライマーのセットを再設計する、またはその同時増幅される配列を異なるプールに含める。   In some embodiments, it may be desirable to detect related loci in a multiplex PCR reaction. In some such embodiments, the detection assay technology may not be able to adequately discriminate between closely related sequences, so similarity between loci will allow detection assay analysis of that sequence. Can interfere or complicate. The present invention provides a method for overcoming such problems by producing a unique target sequence using nucleic acid amplification techniques (e.g., PCR), the unique target sequence, rather than its original sample. (Eg genomic DNA) will be tested by the detection assay. This method is compatible with multiplexing in terms of ensuring that the target sequence to be amplified meets several criteria: 1) includes the polymorphism in which the target sequence is analyzed 2) the target sequence exhibits a unique target sequence (ie it is the only sequence in the reaction mixture detected by a detection assay designed to target that target sequence); and 3 ) The target sequence does not contain other polymorphisms detected by any detection assay present in the multiplex reaction. For example, in some embodiments, the software performs a BLAST alignment of the target sequence used in the SNP assay to find similar sequences in the genome that can generate cross-reactive signals. The design of PCR primers in the software program should prevent amplification of any similar locus except the locus containing the SNP. To avoid pre-amplification of sequences except for that particular SNP sequence, the software performs a BLAST alignment of the sequences amplified with a pair of primers against all other detection assay sequences contained in the pool. If there is cross-reactivity or possible cross-reactivity, the set of primers is redesigned or the co-amplified sequences are included in different pools.

同じ型の設計分析は、ハプロタイプの検出に向けられる検出アッセイ法に用いられうる。例えば、プライマーは、それぞれが検出される多型を唯一含む標的配列のセットを増幅するように作製される。   The same type of design analysis can be used for detection assays that are directed to the detection of haplotypes. For example, the primers are made to amplify a set of target sequences each containing only the polymorphism that is detected.

いくつかの態様において、多重検出アッセイ法は、多数のアレイにおいて提供される。例えば、いくつかの態様において、第一のアレイは、ゲノムDNAからの直接的な検出のために構成されるアッセイを含み、第二のアレイは、標的配列の検出アッセイ分析の前にゲノムDNAから標的配列の前増幅のために構成されるアッセイを含む。   In some embodiments, multiplex detection assays are provided in multiple arrays. For example, in some embodiments, the first array comprises an assay configured for direct detection from genomic DNA, and the second array is derived from genomic DNA prior to target sequence detection assay analysis. Includes assays configured for pre-amplification of target sequences.

いくつかの好ましい態様において、標的配列の制限された前増幅のみが、検出アッセイ法による検出の前に行われる。例えば、いくつかの態様において、標的コピー数の105倍〜106倍またはそれ未満の増加が検出の前に得られる。これは、検出反応において1010倍〜1012倍またはそれ以上の増幅が利用される典型的なPCR反応と対照的である。特定の態様において、10 ngのみのゲノムDNAを用いて(例えば、SNPあたりヒトゲノムDNAの0.1 ng未満)、本発明の方法およびシステムで、単一のPCR増幅から100個の遺伝子型が可能である。 In some preferred embodiments, only limited pre-amplification of the target sequence is performed prior to detection by the detection assay. For example, in some embodiments, a 10 5 fold to 10 6 fold increase or less in target copy number is obtained prior to detection. This is in contrast to typical PCR reactions in which 10 10 fold to 10 12 fold or more amplification is utilized in the detection reaction. In certain embodiments, using only 10 ng of genomic DNA (eg, less than 0.1 ng of human genomic DNA per SNP), the methods and systems of the present invention allow 100 genotypes from a single PCR amplification .

いくつかの態様において、標的配列の前増幅および検出のために、キットが提供される。いくつかの態様において、キットは増幅プライマーを含む。多重反応については、増幅プライマーは単一の容器で提供されうる。増幅プライマーはまた、検出アッセイ構成要素とともにパッケージされうる。いくつかの態様において、増幅プライマーおよび検出アッセイ構成要素(例えば、インベーダーアッセイ構成要素)は、単一の容器で(例えば、複数ウェルプレートのウェルの1つで)提供される。いくつかの態様において、反応構成要素は、反応チャンバーにおいて乾燥形状で提供される。いくつかのそのような態様において、キットは、ただゲノムDNAを含む溶液を反応チャンバーに添加するだけで、反応が起こるのを可能にするように構成される。   In some embodiments, kits are provided for preamplification and detection of target sequences. In some embodiments, the kit includes an amplification primer. For multiplex reactions, amplification primers can be provided in a single container. Amplification primers can also be packaged with a detection assay component. In some embodiments, the amplification primer and detection assay component (eg, invader assay component) are provided in a single container (eg, in one of the wells of a multi-well plate). In some embodiments, the reaction component is provided in a dry form in the reaction chamber. In some such embodiments, the kit is configured to allow the reaction to occur simply by adding a solution containing genomic DNA to the reaction chamber.

本発明は、多重PCR用のプライマーセットが作製されるようにする方法および選択判定基準を提供する(例えば、インベーダーアッセイ法のような検出アッセイ法と連結させることができる)。いくつかの態様において、本発明のソフトウェアアプリケーションは、多重PCRプライマー選択を自動化し、このように、それにより設計されたプライマーで高度に多重化されたPCRを可能にした。SNP検出のための対応するプラットフォームとしてインベーダー医学的関連パネル(Medically Associated Panel)(MAP)を用いて、PCRプライマー実施例2に示されるように(下記)、本発明の方法、ソフトウェア、および選択判定基準は、単一のPCR反応から101個の可能な単位複製配列のうちの94個(〜93 %)の正確な遺伝子型判定を可能にした。最初のPCR反応は、インベーダーアッセイ法あたり150 pg未満のhgDNAに対応する、hgDNAの10 ngのみを鋳型として用いた。   The present invention provides methods and selection criteria that allow primer sets for multiplex PCR to be generated (eg, can be linked to a detection assay such as an invader assay). In some embodiments, the software application of the present invention automates multiplex PCR primer selection, thus allowing for highly multiplexed PCR with primers designed thereby. Using the Invader Medically Associated Panel (MAP) as a corresponding platform for SNP detection, the PCR method as shown in Example 2 (below), the method, software, and selection determination of the present invention The criteria allowed for accurate genotyping of 94 (˜93%) out of 101 possible amplicons from a single PCR reaction. The initial PCR reaction used only 10 ng of hgDNA as template, corresponding to less than 150 pg hgDNA per invader assay.

多重プライマー設計システムは、インベーダーアッセイ法のような特定の型のアッセイ法に有用なPCRプライマーセットを設計するために使用されうる。図2は、本発明のソフトウェアアプリケーションの態様の一つを用いる、インベーダー医学的関連パネル(Medically Associated Panel)における分析に利用可能な配列からの101個のプライマーセットについてのプライマー対(フォワードプライマーおよびリバースプライマーの両方)の作製の1つを例示する。図2Aは、単一のエントリーの試料入力ファイルを示す(例えば、本発明の方法およびソフトウェアにより処理されるSNPを含む単一の標的配列についての標的配列情報を示す)。図2における標的配列情報は、サードウェーブテクノロジーズ(Third Wave Technologies)のSNP番号、短縮の識別名および角型括弧で示されるSNP位置をもつ配列を含む。図2Bは、同じエントリーの試料出力ファイルを示す(例えば、本発明のシステムおよび方法およびソフトウェアにより処理された後の標的配列を示す)。出力情報は、フットプリント領域の配列(大文字の隣接SNP部位、標的配列においてSNPを検出するために、インベーダーアッセイプローブがこの標的配列にハイブリダイズする領域を示している)、フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列(太字)、およびそれらの対応するTmを含む。 Multiple primer design systems can be used to design PCR primer sets useful for specific types of assays, such as invader assays. FIG. 2 shows primer pairs (forward primer and reverse) for 101 primer sets from sequences available for analysis in the Invader Medically Associated Panel using one of the software application embodiments of the present invention. One example of the production of both primers) is illustrated. FIG. 2A shows a single entry sample input file (eg, showing target sequence information for a single target sequence containing SNPs processed by the methods and software of the invention). The target sequence information in FIG. 2 includes a sequence having an SNP number indicated by a third wave technologies SNP number, a short identifier, and square brackets. FIG. 2B shows a sample output file of the same entry (eg, showing the target sequence after being processed by the system and method and software of the present invention). The output information includes the footprint region sequence (uppercase adjacent SNP site, indicating the region where the invader assay probe hybridizes to this target sequence to detect SNP in the target sequence), forward primer sequence and reverse primer Contains sequences (bold) and their corresponding T m .

いくつかの態様において、多重PCRが可能なプライマーセットを作製するためのプライマーの選択は、自動化形式で行われる(例えば、ソフトウェアアプリケーションにより)。多重PCR用の自動化プライマー選択は、図4のフローチャートにより示されるように設計されたソフトウェアプログラムを用いて達成されうる。   In some embodiments, the selection of primers to create a primer set capable of multiplex PCR is performed in an automated format (eg, by a software application). Automated primer selection for multiplex PCR can be achieved using a software program designed as shown by the flowchart of FIG.

多重PCRは、一般的に、選択単位複製配列の偏りのある増幅およびプライマーダイマーの構成の結果として生じる擬似産物の増幅を避けるために、広範囲な最適化が要求される。これらの問題を避けるために、本発明は、多重PCRおよび検出アッセイ(例えば、インベーダー検出アッセイ)におけるその後の使用のように設定されるプライマーセットを作製するための選択判定基準を提供する方法およびソフトウェアアプリケーションを提供する。   Multiplex PCR generally requires extensive optimization to avoid the amplification of biased amplification of the selected amplicon and the mimic products that result from the construction of primer dimers. To avoid these problems, the present invention provides methods and software that provide selection criteria for generating primer sets that are configured for subsequent use in multiplex PCR and detection assays (e.g., invader detection assays). Provide an application.

いくつかの態様において、本発明の方法およびソフトウェアアプリケーションは、ユーザー定義の配列および対応するSNP位置から始まる。特定の態様において、方法および/またはソフトウェアアプリケーションは、各配列について、標的配列内(インベーダー検出に必要とされる最少の単位複製配列)のフットプリント領域を決定する(図2Bの大文字で示される)。フットプリント領域は、アッセイプローブがハイブリダイズする領域に加え、そのために外へ延長している任意のユーザー定義の付加的な塩基(例えば、アッセイプローブがハイブリダイズする所の両側に含まれる5個の付加的な塩基)を含む。次に、プライマーはフットプリント領域から外側に設計され、その現行の多重化セットにおいて前に設計されたプライマーとのプライマーダイマー構成についての可能性を含めて、いくつかの判定基準に対して評価される(図2Aの太字のプライマー、および図4の選択段階を参照)。図4に示されるように、同じ配列のセットの複数の相互作用を通して、その現行の多重化セットにおいてすべての配列に対するプライマーが設計されうるまで、この段階は続けられうる。   In some embodiments, the methods and software applications of the present invention begin with a user-defined sequence and corresponding SNP position. In certain embodiments, the method and / or software application determines, for each sequence, the footprint area within the target sequence (minimum amplicon required for invader detection) (shown in capital letters in FIG. 2B). . The footprint region is in addition to the region to which the assay probe hybridizes, and any user-defined additional bases extending out therefor (e.g., 5 Additional base). Next, primers are designed out of the footprint region and evaluated against a number of criteria, including the possibility for primer-dimer configuration with previously designed primers in their current multiplexing set. (See bold primer in FIG. 2A and selection step in FIG. 4). As shown in FIG. 4, this step can be continued through multiple interactions of the same set of sequences until primers for all sequences in the current multiplexed set can be designed.

いくつかの態様において、プライマーセットが多重PCRのために設計されたら、図3に示される基本的な作業の流れの機構において示されるようにこのセットが使用されうる。例えば、多重PCRは、鋳型として、hgDNAの10 ngのみを用いて標準的条件下で行われうる。95℃で10分後、Taq(2.5単位)が50 μl反応物へ添加され、PCRが50サイクル行われうる。PCR反応物は希釈され、インベーダーMAPプレートに直接ロードされうる(3 μl/ウェル)(図3参照)。15 mM MgCl2を更に3 μl、インベーダーMAPプレート上の各反応物に添加し、6 μlのミネラルオイルでカバーしてもよい。プレート全体は、その後、5分間、95℃まで加熱され、63℃で40分間インキュベートされうる。その後、Cytofluor 4000蛍光プレートリーダーおよび各単位複製配列について計算された「フォールドオーバーゼロ(Fold Over Zero)」(FOZ)値において、FAMおよびRED蛍光が測定されうる。各SNPから得られた結果は、「パス(pass)」(緑色)、「ミスコール(mis-call)」(ピンク色)、または「ノーコール(no-call)」(白色)として、表において色分けされうる(下記のPCRプライマー設計実施例2を参照)。 In some embodiments, once a primer set is designed for multiplex PCR, this set can be used as shown in the basic workflow scheme shown in FIG. For example, multiplex PCR can be performed under standard conditions using only 10 ng of hgDNA as a template. After 10 minutes at 95 ° C., Taq (2.5 units) can be added to the 50 μl reaction and PCR can be performed for 50 cycles. PCR reactions can be diluted and loaded directly onto invader MAP plates (3 μl / well) (see FIG. 3). An additional 3 μl of 15 mM MgCl 2 may be added to each reaction on the Invader MAP plate and covered with 6 μl of mineral oil. The entire plate can then be heated to 95 ° C. for 5 minutes and incubated at 63 ° C. for 40 minutes. The FAM and RED fluorescence can then be measured at the “Fold Over Zero” (FOZ) value calculated for the Cytofluor 4000 fluorescence plate reader and each amplicon. The results obtained from each SNP are color coded in the table as `` pass '' (green), `` mis-call '' (pink), or `` no-call '' (white). (See PCR primer design example 2 below).

いくつかの態様において、PCR反応は、約1回から約10回までの反応である。いくつかの態様において、PCR反応は、約10回から約50回までの反応である。さらなる態様において、PCR反応の数は、約50回から約100回までである。追加的態様において、PCR反応の数は100回より多い。   In some embodiments, the PCR reaction is from about 1 to about 10 reactions. In some embodiments, the PCR reaction is about 10 to about 50 reactions. In further embodiments, the number of PCR reactions is from about 50 to about 100 times. In additional embodiments, the number of PCR reactions is greater than 100.

本発明はまた、多重PCR反応を最適化するための方法を提供する(例えば、プライマーセットが作製されると、各プライマーまたはプライマー対の濃度が最適化されうる)。例えば、プライマーセットが作製されかつ等モル濃度での多重PCRにおいて使用されたら、プライマーは、多重プライマーセットがより良く働くように最適プライマー濃度が決定されるために、別々に評価されうる。   The present invention also provides a method for optimizing multiplex PCR reactions (eg, when a primer set is made, the concentration of each primer or primer pair can be optimized). For example, once a primer set has been made and used in multiplex PCR at equimolar concentrations, the primers can be evaluated separately in order to determine the optimal primer concentration so that the multiplex primer set works better.

多重PCR反応は、標準的な一重PCR反応と比較して、可能性として時間効率的かつより費用のかからない核酸情報を得る手段として、科学、研究、臨床およびバイオテクノロジー産業において認識されつつある。反応容器(例えば、チューブまたは複数ウェルのプレートのウェル)につき単一の増幅反応のみを行う代わりに、多数の増幅反応が単一の反応容器において行われる。   Multiplex PCR reactions are becoming recognized in the scientific, research, clinical and biotechnology industries as a means of obtaining potentially time-efficient and less expensive nucleic acid information compared to standard single PCR reactions. Instead of performing only a single amplification reaction per reaction vessel (eg, a tube or a well of a multi-well plate), multiple amplification reactions are performed in a single reaction vessel.

標的あたりの費用は、アッセイ設定およびデータ分析における専門技術者時間を削除すること、および実質的な試薬の節約(特に酵素費用)により、理論上、低下している。多重方法のもう一つの利点は、はるかに少量の標的試料が要求されることである。何十万という一塩基多型(SNPs)を含むゲノム全体の関連研究において、標的または試験試料の量は大量分析に対して制限があるため、例えば100個の結果を得るために1つの試料一定分量を使用することに対して、同じデータセットを得るために100個の試料一定分量を使用することの単一反応を行うという概念は、魅力的な選択である。   Cost per target is theoretically reduced by eliminating expert time in assay setup and data analysis, and substantial reagent savings (especially enzyme costs). Another advantage of the multiplex method is that a much smaller target sample is required. In genome-wide association studies involving hundreds of thousands of single nucleotide polymorphisms (SNPs), the amount of target or test sample is limited for large-scale analysis, for example, one sample constant to obtain 100 results The concept of performing a single reaction of using 100 sample aliquots to obtain the same data set versus using aliquots is an attractive choice.

多重PCR反応を成功させるためのプライマーを設計するために、プライマー間の異常型の相互作用の論点に注意を向けねばならない。たとえ少数塩基長のみであったとしても、プライマーダイマーの構成は、両方のプライマーが標的配列へ正しくハイブリダイズするのを阻害する可能性がある。さらに、ダイマーがそのプライマーの3'末端においてまたは近くで構成される場合には、3'末端はプライミング事象のために必要とされるため、増幅は起こらない、または非常に低レベルの増幅が起こるであろう。明らかに、多重反応あたりプライマーの使用が多くなればなるほど、多くの異常型のプライマー相互作用が起こる可能性がある。本救済の方法、システムおよびアプリケーションは、多数のプライマーセットにおけるプライマーダイマーを防ぎ、高度に多重化されたPCRに適したセットを作製する。   In order to design primers for successful multiplex PCR reactions, attention must be paid to the issue of aberrant interactions between primers. Even if it is only a few bases long, the primer dimer configuration may prevent both primers from hybridizing correctly to the target sequence. Furthermore, if the dimer is constructed at or near the 3 'end of the primer, no amplification occurs or very low levels of amplification occur because the 3' end is required for a priming event Will. Clearly, the more primers used per multiplex reaction, the more aberrant primer interactions can occur. This rescue method, system and application prevent primer dimers in a large number of primer sets and create highly multiplexed sets suitable for PCR.

多数の部位(例えば、1つの多重PCR反応において100個の部位)に対するプライマー対を設計する場合、プライマー対が設計される順序により、1つの反応についての適合性のあるプライマー対の総数が左右されうる。例えば、プライマーの第一のセットが、偶然にもA/T豊富な領域である第一の標的領域に対して設計される場合には、これらのプライマーはA/T豊富になると考えられる。選択された第二の標的領域もまた、偶然にもA/T豊富な標的領域である場合には、これらの2つのセットに対して設計されるプライマーは、プライマーダイマーのような異常型相互作用のせいで、不適合になる可能性がよりはるかに高い。しかしながら、選択された第二の標的領域がA/T豊富でない場合には、第一のA/T豊富なセットと相互作用しようとしないプライマーセットが設計されうる可能性がよりずっと高くなる。入力標的配列の任意の与えられるセットに対して、本発明は、プライマーセットが設計される順序をランダム化する(図4参照)。さらになお、いくつかの態様において、本発明は、任意の所与の多重反応に対して、適合性のあるプライマーセットの数を最大化するように、入力標的配列のセットを多数の異なるランダムな順序に設計し直す(図4参照)。特定の態様において、プライマーは、GC豊富およびAT豊富な領域が避けられるように設計される。   When designing primer pairs for a large number of sites (e.g., 100 sites in a multiplex PCR reaction), the order in which the primer pairs are designed affects the total number of compatible primer pairs for a reaction. sell. For example, if a first set of primers is accidentally designed for a first target region that is an A / T rich region, these primers will be A / T rich. If the selected second target region is also accidentally an A / T-rich target region, the primers designed for these two sets will have an aberrant interaction such as primer dimer Because of this, there is a much higher chance of nonconformity. However, if the selected second target region is not A / T rich, it is much more likely that a primer set that does not attempt to interact with the first A / T rich set can be designed. For any given set of input target sequences, the present invention randomizes the order in which primer sets are designed (see FIG. 4). Still further, in some embodiments, the present invention sets a set of input target sequences to a number of different random numbers so as to maximize the number of compatible primer sets for any given multiplex reaction. Redesign to order (see Figure 4). In certain embodiments, primers are designed such that GC-rich and AT-rich regions are avoided.

本発明は、多重設計において反応標的の所与のセットに対して適合性のあるプライマー対の数を最大化する一方で、3'相互作用を最小化する(例えば、プライマーダイマー構成の可能性を減らすためにプライマーの3'相補性を避ける)プライマー設計についての判定基準を提供する。5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'のように記載されるプライマーについて、N[1]はAまたはCである(代替の態様において、N[1]はGまたはTである)。設計されたフォワードプライマーおよびリバースプライマーそれぞれのN[2]-N[1]は、任意のその他のオリゴヌクレオチドのN[2]-N[1]に相補的であるべきではない。特定の態様において、N[3]-N[2]-N[1]は、任意のその他のオリゴヌクレオチドのN[3]-N[2]-N[1]に相補的であるべきではない。好ましい態様において、所与のN[1]でこれらの判定基準を満たさない場合には、フォワードプライマーについての5'方向の次の塩基またはリバースプライマーについての3'方向の次の塩基がN[1]部位として評価されうる。標的配列のすべて、または大多数に関してすべての判断基準が満たされるまで(例えば、標的配列の95 %が、これらの判定基準を満たすプライマーセットとして作製されたプライマー対をもちうる)、標的ランダム化と共に、この段階が繰り返される。   The present invention minimizes 3 ′ interactions while maximizing the number of compatible primer pairs for a given set of reaction targets in a multiplex design (e.g., the possibility of primer dimer configuration). Provide a criterion for primer design (avoid primer 3 'complementarity to reduce). For primers described as 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ' , N [1] is A or C (in alternative embodiments, N [1] is G or T). The N [2] -N [1] of each designed forward and reverse primer should not be complementary to N [2] -N [1] of any other oligonucleotide. In certain embodiments, N [3] -N [2] -N [1] should not be complementary to N [3] -N [2] -N [1] of any other oligonucleotide . In a preferred embodiment, if a given N [1] does not meet these criteria, the next base in the 5 ′ direction for the forward primer or the next base in the 3 ′ direction for the reverse primer is N [1 It can be evaluated as a site. With target randomization until all criteria are met for all or most of the target sequences (e.g., 95% of target sequences can have primer pairs made as primer sets that meet these criteria) This step is repeated.

多重プライマー設計において克服されるべきもう一つの問題は、実際に必要なヌクレオチド配列、配列の長さ、およびオリゴヌクレオチド融解温度(Tm)制約間のバランスである。重要なことには、1つの反応における1つの多重プライマーセットのプライマーは、緩衝液、塩および温度の同じ反応条件下で機能することになるため、それゆえ、それらは、関心対象の領域のGC豊富性またはAT豊富性にかかわらず、実質的に類似したTmをもつ必要がある。本発明は、最小のTmおよび最大のTmの必要条件ならびに最小および最大の長さの必要条件を満たすプライマー設計を可能にする。例えば、各プライマーについての式5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'において、xは、プライマーがあらかじめ決められた融解温度をもつように選択される(例えば、プライマーが摂氏約50度の計算された融解温度をもつまでプライマーに塩基を含める)。特定の態様において、セットの各プライマーは、同じ融解温度をもつ。 Another problem to be overcome in multiplex primer design is the balance between the actually required nucleotide sequence, sequence length, and oligonucleotide melting temperature (T m ) constraints. Importantly, the primers of one multiplex primer set in one reaction will function under the same reaction conditions of buffer, salt and temperature, therefore they are GC in the region of interest. Regardless of abundance or AT abundance, they should have substantially similar T m . The present invention allows the minimum requirements in T m and the maximum in T m and minimum and maximum length requirements are met primer design. For example, in the formula 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'for each primer , X is selected such that the primer has a predetermined melting temperature (eg, include a base in the primer until the primer has a calculated melting temperature of about 50 degrees Celsius). In certain embodiments, each primer in the set has the same melting temperature.

PCR反応産物は、ハイブリダイゼーション型検出アッセイ法、または例えばインベーダー反応アッセイ法のような別の核酸検出手段のための標的材料として用いられることが多い。第二次反応がうまく起こるようにさせるためのプライマー配置の位置に考慮するべきであり、かつ再び、増幅プライマーと第二次反応オリゴヌクレオチドとの間の異常型相互作用は、正確な結果およびデータのために、最小限度にさせるべきである。選択判定基準は、多重プライマーセットとして設計されたプライマーが検出アッセイ法のオリゴヌクレオチド構成要素と反応しない(例えば、ハイブリダイズしない、または反応を誘発しない)ように用いられうる。例えば、プライマーが二重インベーダーアッセイ法のFRETオリゴヌクレオチドと反応することを防ぐために、特定の相同性判定基準が用いられる。特に、セットの各プライマーが5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'として定義される場合には、その後、N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'がFRETまたはインベーダーオリゴヌクレオチドと90 %未満の相同性があるように選択される。その他の態様において、N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'がFRETまたはインベーダーオリゴヌクレオチドと80 %未満の相同性があるように各プライマーについて選択される。特定の態様において、N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'がFRETまたはインベーダーオリゴヌクレオチドと70 %未満の相同性があるように各プライマーについて選択される。   PCR reaction products are often used as target material for hybridization-type detection assays or other nucleic acid detection means such as invader reaction assays. The position of the primer arrangement to allow the secondary reaction to take place should be taken into account, and again, the atypical interaction between the amplification primer and the secondary reaction oligonucleotide is not accurate results and data Should be kept to a minimum. Selection criteria can be used such that primers designed as a multiplex primer set do not react (eg, do not hybridize or elicit a reaction) with the oligonucleotide components of the detection assay. For example, specific homology criteria are used to prevent primers from reacting with FRET oligonucleotides in a double invader assay. In particular, each primer in the set is 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ' If defined, then N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'is selected to have less than 90% homology with FRET or invader oligonucleotides. The In other embodiments, N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'is selected for each primer such that it has less than 80% homology with FRET or invader oligonucleotides . In certain embodiments, N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'is selected for each primer such that there is less than 70% homology with FRET or invader oligonucleotides .

プライマーセットを開発するために本発明の判定基準を使用する一方で、いくつかのプライマー対がその定まった判定基準のすべてを満たしえない場合がある(これらはエラーとして拒絶されうる)。例えば、100個の標的のセットにおいて、30個は設計されかつすべての列挙される判定基準を満たすが、セット31番は失敗する。本発明の方法において、セット31番は失敗としてフラグ付けされうり、本方法は、判定基準を満たさないセットに再びフラグ付けしながら、100個の標的のリストの終わりまで続けることができる(図4参照)。100個の標的すべてがプライマー設計の機会をもったら、本方法は不成功のセットの数を書き留め、新しいランダムな順序で100個の標的を再整列させ、設計段階を繰り返す(図4参照)。設定可能な回数を実行したら、最も合格した回数の多いプライマー対(不成功のセットの最小数)をもつセットがその多重PCR反応について選択される(図4参照)。   While using the criteria of the present invention to develop a primer set, some primer pairs may not meet all of the established criteria (these may be rejected as errors). For example, in a set of 100 targets, 30 are designed and meet all the listed criteria, but set 31 fails. In the method of the present invention, set 31 can be flagged as failed, and the method can continue to the end of the list of 100 targets, again flagging the set that does not meet the criteria (Figure 4). reference). If all 100 targets have the opportunity for primer design, the method notes the number of unsuccessful sets, realigns the 100 targets in a new random order, and repeats the design phase (see FIG. 4). After performing a configurable number of times, the set with the most successful primer pair (the minimum number of unsuccessful sets) is selected for the multiplex PCR reaction (see FIG. 4).

図4は、本発明の方法およびソフトウェアアプリケーションの特定の態様の基本的な流れについてのフローチャートを示す。好ましい態様において、図4において詳細に示される段階は、使用の簡便さのためにソフトウェアアプリケーションへ組み入れられる(とはいえ、その方法は、ガイドとして、例えば図4を用いて、手作業でも行なわれうる)。   FIG. 4 shows a flowchart for the basic flow of a particular embodiment of the method and software application of the present invention. In a preferred embodiment, the steps detailed in FIG. 4 are incorporated into a software application for ease of use (although the method can also be performed manually, eg, using FIG. 4, as a guide). sell).

標的配列および/またはプライマー対は、図4に示されるシステムへ入力される。最初の四角のセットは、他の配列は、プライマーセットのプールへ(例えば、PDパス(PDPass)、以前に処理され、かつプライマーダイマーを構成することまたはFRET配列への反応性を有することなしに、いっしょに働くことが示された配列)、およびダイマーテスト(Dimer Test)エントリーへ(例えば、ユーザーが使用することを望んでいるが、プライマーダイマーまたはFRET反応性についてまだ試験されたことがない対またはプライマー)とすぐに移される一方で、どのようにして標的配列が決定されたフットプリント(図4の「B」を参照)を有する配列のリストに加えられるのかを示す。言い換えると、「入力の終わり」へ次第に導く最初の四角のセットは、後でそれらが正確に処理されることができるように、その配列を分類する。   Target sequences and / or primer pairs are input to the system shown in FIG. The first set of squares is the other sequence to the pool of primer sets (eg PDPass, previously processed and without constituting primer dimers or having reactivity to FRET sequences) , Sequences that have been shown to work together), and dimer test entries (e.g., pairs that the user wants to use but has not yet been tested for primer dimer or FRET reactivity) (Or primers) and shows how the target sequence is added to the list of sequences with the determined footprint (see “B” in FIG. 4). In other words, the first set of squares that lead progressively to "end of input" sorts the array so that they can later be processed correctly.

図4の「A」で開始して、プライマープールは基本的に、新たなラン(run)を開始するためにクリアされるまたは「空にされる」。その後、その標的配列は、「B」へ送られて処理され、ダイマーテスト対は、「C」へ送られて処理される。標的配列は「B」へ送られ、そこで、ユーザーまたはソフトウェアアプリケーションがその標的配列についてフットプリント領域を決定する(例えば、そこで、その標的配列において突然変異(例えば、SNP)を検出するためにアッセイプローブがハイブリダイズする)。この領域は、一般的に、図2Bのように、図において大文字で示される。設計されるプライマーがこの領域を完全に含むようにこの領域(ユーザーがそのハイブリダイゼーション領域を越してさらなる塩基が付加されるように定めることによりさらに拡張する場合がある)を設計することが重要である。(任意の型のシステムのプログラムを用いて、ユーザーがプローブを設計すること、およびこのように標的配列上にフットプリント領域を決定することに関心を示している任意の型のプローブを作製するために使用することができたが、)図4において、ソフトウェアアプリケーションのインベーダークリエイター(INVADER CREATOR)は、標的領域とハイブリダイズするであろうインベーダーオリゴヌクレオチドおよび下流プローブを設計するために用いられる。このように、コアのフットプリント領域はその後、標的上におけるこれらの2つのアッセイプローブの位置により限定される。   Beginning with “A” in FIG. 4, the primer pool is basically cleared or “emptied” to initiate a new run. The target sequence is then sent to “B” for processing, and the dimer test pair is sent to “C” for processing. The target sequence is sent to “B” where a user or software application determines the footprint region for that target sequence (eg, where an assay probe to detect mutations (eg, SNPs) in that target sequence Hybridize). This region is generally shown in capital letters in the figure, as in FIG. 2B. It is important to design this region (which may be further expanded by allowing the user to add additional bases beyond the hybridization region) so that the designed primer completely contains this region. is there. (To create any type of probe using the program of any type of system that is interested in the user designing the probe and thus determining the footprint region on the target sequence. In FIG. 4, the software application Invader Creator (INVADER CREATOR) is used to design invader oligonucleotides and downstream probes that will hybridize to the target region. Thus, the footprint region of the core is then limited by the location of these two assay probes on the target.

次に、システムは、フットプリントの5'端から開始し、第一塩基に到達するまで、または第一のAもしくはC(またはGもしくはT)に到達するまで、5'方向に移動する。これは、フォワードプライマーの配列を限定するための最初の開始点として設定される(すなわち、これは最初のN[1]部位として供する)。この最初のN[1]部位から、フォワードプライマーとしてのプライマーの配列は、標的領域上で遭遇されるそれらの塩基と同じである。例えば、プライマーのデフォルトサイズが12塩基として設定される場合には、システムはN[1]として選択される塩基から開始し、その後、標的配列中に見出される次の11個の塩基を加える。この12merのプライマーは、その後、融解温度について(例えば、インベーダークリエイターを用いて)試験され、その配列がユーザーにより指定される融解温度(例えば、摂氏約50度、かつ摂氏55度を越さない)をもつまで、その標的配列から追加的塩基が付加される。例えば、システムは、式5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'を使用し、xは最初は12である。その後、システムは前もって設定された融解温度が見出されるまで、xをより大きい数(例えば、より長い配列)へと調節する。   The system then starts at the 5 ′ end of the footprint and moves in the 5 ′ direction until the first base is reached or until the first A or C (or G or T) is reached. This is set as the first starting point to limit the sequence of the forward primer (ie, it serves as the first N [1] site). From this first N [1] site, the sequence of the primer as a forward primer is the same as those bases encountered on the target region. For example, if the default size of the primer is set as 12 bases, the system starts with the base selected as N [1] and then adds the next 11 bases found in the target sequence. This 12mer primer is then tested for melting temperature (e.g., using an invader creator) and the sequence is specified by the user at a melting temperature (e.g., about 50 degrees Celsius and no more than 55 degrees Celsius). Additional bases are added from the target sequence until For example, the system uses the formula 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ' X is 12 at first. The system then adjusts x to a larger number (eg, a longer sequence) until a preset melting temperature is found.

図4における次の四角は、これまでに設計されたプライマーがプライマーダイマーおよび/またはFRET反応性を引き起こすかどうかを決定するために用いられる(例えば、残りの配列はすでにそのプールにある)。この決定のために用いられる判定基準は、上記で説明されている。プライマーがこの段階を合格する場合には、そのフォワードプライマーはプライマープールへ加えられる。しかしながら、そのフォワードプライマーがこの判定基準を欠いている場合には、図4に示されるように、開始点(N[1])が5'方向に1ヌクレオチド(または次のAもしくはC、または次のGもしくはTへ)移動される。システムは、まず、越えて移動することがプライマーを作製することに成功するための十分な余地をその標的配列上に残しているかを確かめるためにチェックする。イエス(Yes)の場合には、システムは折り返して、この新しいプライマーを融解温度についてチェックする。しかしながら、配列が設計されることができない場合には、その時、その標的配列はエラーとしてフラグ付けされる(例えば、この標的に対してフォワードプライマーが作製されることができないことを示す)。   The next square in FIG. 4 is used to determine whether previously designed primers cause primer dimer and / or FRET reactivity (eg, the remaining sequences are already in the pool). The criteria used for this determination are described above. If the primer passes this step, the forward primer is added to the primer pool. However, if the forward primer lacks this criterion, the starting point (N [1]) is 1 nucleotide in the 5 ′ direction (or the next A or C, or the next, as shown in FIG. 4. To G or T). The system first checks to see if moving beyond leaves enough room on its target sequence to succeed in creating a primer. If yes, the system loops back and checks this new primer for melting temperature. However, if the sequence cannot be designed, then the target sequence is flagged as an error (eg, indicating that no forward primer can be made for this target).

図4に示されるように、その後、この同じ段階がリバースプライマーを設計するために繰り返される。リバースプライマーの作製に成功した場合には、その対またはプライマーはプライマープールへと入れられ、システムは「B」へ戻る(処理する標的配列がさらにある場合)、またはダイマーテスト対を試験するために「C」へ進む。   This same step is then repeated to design the reverse primer, as shown in FIG. If the reverse primer is successfully created, the pair or primer is put into the primer pool and the system returns to `` B '' (if there are more target sequences to process), or to test the dimer test pair Go to “C”.

図4の「C」を開始することは、どのようにして、プライマー(ダイマーテスト(Dimer Test))としてエントリーされたプライマー対がシステムにより処理されるかを示している。ダイマーテスト対がない場合には、図4に示されるように、システムは「D」へ進む。しかしながら、ダイマーテスト対がある場合には、これらは、上記のように、プライマーダイマーおよび/またはFRET反応性について試験される。ダイマーテスト対がこれらの判定基準を欠く場合には、それらはエラーとしてフラグ付けされる。ダイマーテスト対が判定基準に合格する場合には、それらはプライマーセットプールへ加えられ、その後、システムは、評価されるダイマーテスト対がさらにある場合には「C」へ戻る、または評価されるダイマーテスト対がそれ以上ない場合には「D」へ進む。   Initiating “C” in FIG. 4 shows how the primer pair entered as a primer (Dimer Test) is processed by the system. If there is no dimer test pair, the system proceeds to “D” as shown in FIG. However, if there are dimer test pairs, these are tested for primer dimer and / or FRET reactivity as described above. If dimer test pairs lack these criteria, they are flagged as errors. If the dimer test pairs pass the criteria, they are added to the primer set pool, and then the system returns to “C” if there are more dimer test pairs to be evaluated, or the dimer to be evaluated. If there are no more test pairs, go to “D”.

図4の「D」から開始して、作製されたプライマーのプールが評価される。この項における第一段階は、配列のこの特定のランダム化されたランにより生じたエラー(失敗)の数を調べることである。エラーがない場合には、このセットは、ユーザーへ出力されうる最良のセットである。ゼロを上回るエラーがある場合には、システムは、どのランが最も少ないエラーを生じたかを見るために、このランを任意のその他の以前のランとも比較する。現行のランがより少ないエラーをもつ場合には、現行の最良セットとして指定される。この時点において、システムは「A」に戻り、同じ配列の別のランダム化されたセットについてランをもう一度開始してもよく、またはあらかじめ設定されたランの最高数(例えば、5ラン)に、このランで到達してもよい(例えば、これは第5番目のランであり、ランの最高数が5として設定されていた)。最高数に到達された場合には、その最良のセットが最良セットとして出力される。この最良のプライマーセットは、その後、多重PCR反応が実施されうるような物質的オリゴヌクレオチドのセットとして作製するために使用されうる。   Starting from “D” in FIG. 4, the pool of primers generated is evaluated. The first step in this section is to examine the number of errors (failures) caused by this particular randomized run of sequences. If there are no errors, this set is the best set that can be output to the user. If there are more than zero errors, the system compares this run with any other previous run to see which run produced the least error. If the current run has fewer errors, it is designated as the current best set. At this point, the system may return to “A” and start another run for another randomized set of the same sequence, or to the preset maximum number of runs (eg, 5 runs) It may be reached in a run (for example, this was the fifth run and the maximum number of runs was set as 5). If the maximum number is reached, the best set is output as the best set. This best primer set can then be used to make a set of material oligonucleotides such that a multiplex PCR reaction can be performed.

多重PCR反応について克服されるべきもう一つの問題は、標準的多重反応において結果として生じる不均等な単位複製配列の濃度である。増幅について標的とされる異なる遺伝子座は、増幅反応においてそれぞれ異なった挙動を示し、異なる単位複製配列産物それぞれの大いに異なる濃度を生じうる。本発明は、プライマー濃度を最初の検出アッセイの読み取り値(例えば、インベーダーアッセイの読み取り値)に関連して調整し、その後、バランスのとれたプライマー濃度で、異なる単位複製配列の実質的に均等な濃度に接近させるために用いられうる方法、システム、ソフトウェアアプリケーション、コンピューターシステム、およびコンピューターデータ記憶媒体を提供する。そのような多重最適化についての一般化したプロトコールは図4に提示されている。   Another problem to be overcome for the multiplex PCR reaction is the resulting unequal amplicon concentration in a standard multiplex reaction. Different loci targeted for amplification each behave differently in the amplification reaction and can result in very different concentrations of each different amplicon product. The present invention adjusts the primer concentration relative to the initial detection assay reading (e.g., the invader assay reading) and then substantially equals the different amplicons at a balanced primer concentration. Methods, systems, software applications, computer systems, and computer data storage media that can be used to approximate concentrations are provided. A generalized protocol for such multiple optimization is presented in FIG.

様々なプライマー対についての濃度は、実験に基づいて決定されうる。いくつかの態様において、最初のランは、すべてのプライマーを等モル濃度にして実施される。その後、時間の読み取りが実施される。時間の読み取りに基づき、各単位複製配列についての相対的増幅因子が決定される。その後、統一化する補正方程式に基づき、同じ時点内でより接近したシグナルを得るために、プライマー濃度がどれくらいであるべきかの推定値を獲得した。これらの検出アッセイ法は、異なるサイズのアレイにおいて可能である(384ウェルプレート)。   Concentrations for various primer pairs can be determined based on experiments. In some embodiments, the first run is performed with equimolar concentrations of all primers. Thereafter, a time reading is performed. Based on the time reading, a relative amplification factor for each amplicon is determined. Subsequently, an estimate of what the primer concentration should be was obtained to obtain a closer signal within the same time point based on a unified correction equation. These detection assays are possible in different sized arrays (384 well plates).

本発明を検出アッセイおよび検出アッセイのアレイと組合わせることが実質的処理効率を与えることが認識されている。本発明を用いて作製されたプライマーまたはプライマー対のバランスのとれた混合物を使用して、1点読み取りを行うことができ、平均的ユーザーが高感度および異なる標的のアレイにわたる高特異性を必要とする試験を実施するにおいて高い効率を得ることができるようになる。   It has been recognized that combining the present invention with detection assays and arrays of detection assays provides substantial processing efficiency. A balanced mixture of primers or primer pairs made using the present invention can be used to perform a single point reading, requiring the average user to be highly sensitive and highly specific across an array of different targets. High efficiency can be obtained in performing the test.

単一の反応容器において最適化されたプライマー対濃度にすることにより、ユーザーが単一の反応容器で、かつ単一の段階で、多数のまたは多種の増幅標的について増幅を行うことが可能になる。その1段階の段階の生成物は、その後、例えば、数百のアッセイについての試験結果データを首尾良く得るために使用される。例えば、384ウェルプレート上の各ウェルは、その上で異なる検出アッセイを行うことができる。1段階の多重PCR反応の結果は、ゲノムDNAの384個の異なる標的を増幅しており、各プレートについて384個の試験結果を提供する。各ウェルが多数のアッセイを行っている所においては、よりいっそう高い効率を得ることができる。   Optimized primer pair concentrations in a single reaction vessel allow users to amplify multiple or multiple amplification targets in a single reaction vessel and in a single step . The one-stage product is then used, for example, to successfully obtain test result data for hundreds of assays. For example, each well on a 384 well plate can perform a different detection assay thereon. The results of a one-step multiplex PCR reaction amplify 384 different targets of genomic DNA and provide 384 test results for each plate. Even higher efficiencies can be obtained where each well is conducting multiple assays.

それゆえ、本発明は、各PCR産物の偏らない増幅を達成するためにパラメーターとして、高度に多重化されたPCRにおける各プライマーセットの濃度の使用を提供する。いずれのPCRもプライマーアニーリングおよびプライマー伸長段階を含む。標準的PCR条件下において、1 μMのオーダーでのプライマーの高濃度により、プライマーアニーリングの速い反応速度が保証されるが、一方、プライマー伸長段階の最適時間は、増幅産物の量に依存し、アニーリング段階よりかなり長くなりうる。プライマー濃度を下げることにより、プライマーアニーリング反応速度が律速段階になることができ、PCR増幅因子は、プライマー濃度、プライマーの結合反応速度定数、およびアニーリング時間に強く依存することになる。   The present invention therefore provides for the use of the concentration of each primer set in highly multiplexed PCR as a parameter to achieve unbiased amplification of each PCR product. Both PCRs include a primer annealing and primer extension step. Under standard PCR conditions, high primer concentrations on the order of 1 μM guarantee a fast reaction rate for primer annealing, while the optimal time for the primer extension step depends on the amount of amplification product and annealing. Can be considerably longer than the stage. By lowering the primer concentration, the primer annealing reaction rate can become the rate-limiting step, and the PCR amplification factor is strongly dependent on the primer concentration, the primer binding reaction rate constant, and the annealing time.

プライマーPの標的Tとの結合は、以下のモデルにより記載されうる。

Figure 2007306918
Kaはプライマーアニーリングの結合反応速度定数である。アニーリングはプライマー融解より低い温度で起こり、かつ逆反応を無視することができることを仮定している。 The binding of primer P to target T can be described by the following model.
Figure 2007306918
K a is the coupling reaction rate constant of primer annealing. It is assumed that annealing occurs at a temperature lower than primer melting and that the reverse reaction can be ignored.

プライマー過剰の条件下でのこの反応速度についての解式は、よく知られている。

Figure 2007306918
[PT]はプライマーと結合した標的分子の濃度であり、T0は最初の標的濃度、cは最初のプライマー濃度、およびtはプライマーアニーリング時間である。プライマーと結合した各標的分子は完全なサイズのPCR産物を産生するために複製され、単一PCRサイクルにおける標的増幅因子は以下のとおりである。
Figure 2007306918
The solution for this reaction rate under primer-excess conditions is well known.
Figure 2007306918
[PT] is the concentration of target molecule bound to the primer, T 0 is the initial target concentration, c is the initial primer concentration, and t is the primer annealing time. Each target molecule bound to the primer is replicated to produce a full size PCR product, and the target amplification factors in a single PCR cycle are:
Figure 2007306918

nサイクル後の全PCR増幅因子は、以下の式により与えられる。

Figure 2007306918
方程式4から導かれるように、プライマーアニーリング反応速度がPCRの律速段階である条件下において、増幅因子は、プライマー濃度に強く依存することになる。このように、偏りのある遺伝子座の増幅は、それが個々の結合反応速度定数、プライマー伸長段階、またはいくつかの他の因子により引き起こされているにせよ、多重PCRにおける各プライマーセットについてのプライマー濃度を調整することにより補正されうる。調整されたプライマー濃度はまた、PCR前増幅された遺伝子座の分析に用いられるインベーダーアッセイ法の偏りのある実行を補正するためにも使用されうる。この基本的原理を用いて、本発明は、増幅効率とプライマー濃度との間の直線的関係を実証し、この方程式を異なる単位複製配列のプライマー濃度のバランスをとるために用いて、その結果として、PCRプライマー設計実施例1において10個の異なる単位複製配列が均等に増幅された。この技術は、複数のプライマー対の任意の大きさのセットに用いられうる。いくつかの態様において、PCRプライマーは最適化されず、かつインベーダーアッセイ法がその増幅産物を検出するために使用される(参照として本明細書に組み入れられている、Ohnishiら、J. Hum. Genet. 46: 471〜477、2001を参照)。 The total PCR amplification factor after n cycles is given by:
Figure 2007306918
As can be derived from Equation 4, under conditions where the primer annealing reaction rate is the rate limiting step of PCR, the amplification factor will depend strongly on the primer concentration. Thus, amplification of a biased locus is the primer for each primer set in multiplex PCR, whether it is caused by individual binding kinetic constants, primer extension steps, or some other factor. It can be corrected by adjusting the density. Adjusted primer concentrations can also be used to correct the biased performance of invader assays used to analyze pre-PCR amplified loci. Using this basic principle, the present invention demonstrates a linear relationship between amplification efficiency and primer concentration, and uses this equation to balance the primer concentration of different amplicons, and consequently In PCR primer design Example 1, 10 different amplicons were equally amplified. This technique can be used for any size set of primer pairs. In some embodiments, PCR primers are not optimized and invader assays are used to detect the amplification products (Ohnishi et al., J. Hum. Genet, incorporated herein by reference). 46: 471-477, 2001).

i. PCRプライマー設計 実施例1
以下の実験例は、多重増幅反応、およびその後のインベーダーアッセイ法による単位複製配列の検出のための増幅プライマーの手作業での設計を記載する。
i. PCR primer design Example 1
The following experimental example describes the manual design of amplification primers for the detection of amplicons by multiplex amplification reactions and subsequent invader assays.

TWT社内オリゴヌクレオチドオーダーエントリーデータベースにおいて入手可能な、あらかじめ確証されたSNP含有配列のセットから、10個の標的配列が選択された(図4参照)。各標的は、以前にインベーダーアッセイ法が設計されたことのある一塩基多型(SNP)を含む。インベーダーアッセイオリゴヌクレオチドは、インベーダークリエイターソフトウェア(Third Wave Technologies社、Madison、WI)により設計され、このように、本実施例におけるフットプリント領域がインベーダー「フットプリント」、またはインベーダーおよびプローブオリゴヌクレオチドによりカバーされ、関心対象の塩基、この場合は一塩基多型の検出のために最適に位置される塩基として、定義される(図5参照)。10個の標的配列それぞれの約200ヌクレオチドは、増幅プライマー設計分析のために分析され、SNP塩基がその配列の中心あたりに存在するようにする。配列は図5に示される。   Ten target sequences were selected from a previously validated set of SNP-containing sequences available in the TWT in-house oligonucleotide order entry database (see FIG. 4). Each target contains a single nucleotide polymorphism (SNP) for which an invader assay has previously been designed. Invader assay oligonucleotides are designed by Invader Creator software (Third Wave Technologies, Madison, WI), and thus the footprint area in this example is covered by the invader “footprint” or invader and probe oligonucleotides. , Defined as the base of interest, in this case the base optimally located for the detection of single nucleotide polymorphisms (see FIG. 5). Approximately 200 nucleotides of each of the 10 target sequences are analyzed for amplification primer design analysis so that SNP bases are present around the center of the sequence. The sequence is shown in FIG.

最大および最小のプローブの長さ(それぞれ、30ヌクレオチドおよび12ヌクレオチドのデフォルト)の判定基準は、50℃〜60℃のプローブ融解温度Tmのための範囲であるように定義される。本実施例において、前もって選ばれた反応温度で最適に実行するだろうプローブ配列を選択するために、オリゴヌクレオチドの融解温度(Tm)は、隣接モデルおよびDNA二重鎖構成のための公表されているパラメーターを用いて計算される(AllawiおよびSantaLucia、Biochemistry、36: 10581 [1997]、これは参照として本明細書に組み入れられている)。アッセイの塩濃度は隣接パラメーターが得られる溶液条件(1 M NaClおよび二価金属なし)とは異なるため、および酵素の存在および濃度が最適反応温度に影響を及ぼすため、反応を行う最適温度を決定するために、計算されたTmに調整が施されるべきであることが多い。これらの因子について補正する一つの方法は、融解温度計算内の塩濃度について与えられる値を変えることである。この調整は「塩補正」と呼ばれる。「塩補正」という用語は、二重鎖に影響を及ぼす塩以外のパラメーターまたは条件の核酸二重鎖についてのTm計算に効果を反映する目的のために、塩濃度について与えられる値に施される変動を指す。鎖濃度について与えられる値の変動もまた、これらの計算の出力に影響を及ぼすであろう。280 nM NaClの値(SantaLucia、Proc Natl Acad Sci USA、95: 1460 [1998]、これは参照として本明細書に組み入れられている)およびプローブ約10 pMおよび標的1 fMという鎖濃度を用いることにより、プローブ-標的融解温度を計算するために使用されるアルゴリズムを最適プライマー設計配列を予測することに使用するために適応させた。 The length of the maximum and minimum probe (respectively, default 30 nucleotides and 12 nucleotides) criteria is defined to be the range for the probe melting temperature T m of a 50 ° C. to 60 ° C.. In this example, the oligonucleotide melting temperature (T m ) is published for the flanking model and DNA duplex configuration to select the probe sequence that will perform optimally at the preselected reaction temperature. (Allawi and SantaLucia, Biochemistry, 36: 10581 [1997], which is incorporated herein by reference). Determine the optimal temperature at which the reaction will occur because the salt concentration of the assay is different from the solution conditions (1 M NaCl and no divalent metal) from which adjacent parameters are obtained and because the presence and concentration of the enzyme will affect the optimal reaction temperature In order to do so, adjustments should often be made to the calculated T m . One way to correct for these factors is to change the value given for the salt concentration within the melting temperature calculation. This adjustment is called “salt correction”. The term `` salt correction '' is applied to the value given for the salt concentration for the purpose of reflecting the effect on the Tm calculation for nucleic acid duplexes of non-salt parameters or conditions that affect the duplex. Refers to fluctuations. Variations in the value given for the chain concentration will also affect the output of these calculations. By using a value of 280 nM NaCl (SantaLucia, Proc Natl Acad Sci USA, 95: 1460 [1998], which is incorporated herein by reference) and a chain concentration of about 10 pM of probe and 1 fM of target The algorithm used to calculate the probe-target melting temperature was adapted to be used to predict the optimal primer design sequence.

次に、フットプリント領域に隣接した、上流および下流両方のの配列両方がスキャンされ、そして、プライマーについて、N[1]がAまたはCである5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'として記載されるように、最初のAまたはCが設計開始として選択された。所与のオリゴヌクレオチドのN[2]-N[1]は任意のその他のオリゴヌクレオチドのN[2]-N[1]とも相補的であるべきではなく、かつN[3]-N[2]-N[1]は任意のその他のオリゴヌクレオチドのN[3]-N[2]-N[1]とも相補的であるべきではないという規則を用いることにより、プライマー相補性は回避された。所与のN[1]においてこれらの判定基準が満たされない場合には、フォワードプライマーについては5'方向での次の塩基、またはリバースプライマーについては3'方向での次の塩基が、N[1]部位として評価される。手作業の分析の場合では、A/C豊富な領域が、3'末端の相補性を最小化するために標的とされた。   Next, both upstream and downstream sequences adjacent to the footprint region are scanned, and for the primer, N [1] is A or C 5'-N [x] -N [x-1 ] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 'was selected as the starting design, as described in the first A or C. N [2] -N [1] of a given oligonucleotide should not be complementary to N [2] -N [1] of any other oligonucleotide and N [3] -N [2 Primer complementarity was avoided by using the rule that] -N [1] should not be complementary to N [3] -N [2] -N [1] of any other oligonucleotide . If these criteria are not met for a given N [1], then the next base in the 5 'direction for the forward primer or the next base in the 3' direction for the reverse primer is N [1 It is evaluated as a part. In the case of manual analysis, the A / C rich region was targeted to minimize 3 'end complementarity.

本実施例において、インベーダーアッセイ法は、多重増幅反応後に行われた。それゆえ、二次インベーダー反応オリゴヌクレオチドの部位(FRETオリゴヌクレオチド配列)もまたプライマー設計のための判断基準として組み込まれたが、増幅プライマー配列はFRETオリゴヌクレオチドの特定された領域に対して80 %未満の相同性であるべきである。   In this example, the invader assay was performed after the multiplex amplification reaction. Therefore, the site of the secondary invader reaction oligonucleotide (FRET oligonucleotide sequence) was also incorporated as a criterion for primer design, but the amplification primer sequence was less than 80% relative to the specified region of the FRET oligonucleotide. Should be homologous.

10重の多重設計についての出力プライマーは図5に示される。すべてのプライマーは、標準的オリゴヌクレオチド化学に従って合成され、(標準的方法により)脱塩され、A260での吸光度により定量化されて、50 μM濃縮貯蔵液へと希釈された。その後、以下の条件下で、等モル量のプライマー(0.01 uM/プライマー)を使用する10重のPCRを用いて、多重PCRが行われた:50 μl反応物において、100 mM KCl、3 mM MgCl2、10 mM トリスpH 8.0、200 uM dNTP、2.5 U taq、およびヒトゲノムDNA(hgDNA)鋳型10 ng。反応物は、(94 C/30秒、50 C/44秒)で30サイクル、インキュベートされた。インキュベーション後、多重PCR反応物は水で1:10に希釈され、インベーダーアッセイFRET検出プレート(INVADER Assay FRET Detection Plates)、96ウェルゲノム二重(genomic biplex)、100 ngCLEAVASE VIIIを用いるインベーダー分析に供され、インベーダーアッセイは、以下のような、15 ul反応として構築された:PCR反応物の1:10希釈液1 ul、PPI混合物3 ul、22.5 mM MgCl2 5 ul、dH2O 6 ul、Chillout 15 ulでカバーする。試料は、95 Cで5分間のインキュベーションによりインベーダー二重において変性され、引き続いて、63 Cでのインキュベーション、および様々な時点においてCytofluor 4000で蛍光を測定した。 The output primers for the 10-fold multiplex design are shown in FIG. All primers were synthesized according to standard oligonucleotide chemistry, desalted (by standard methods), quantified by absorbance at A260, and diluted to a 50 μM concentrated stock solution. Subsequently, multiplex PCR was performed using 10-fold PCR using equimolar amounts of primers (0.01 uM / primer) under the following conditions: 100 mM KCl, 3 mM MgCl in a 50 μl reaction. 2 , 10 mM Tris pH 8.0, 200 uM dNTP, 2.5 U taq, and 10 ng of human genomic DNA (hgDNA) template. The reaction was incubated for 30 cycles (94 C / 30 seconds, 50 C / 44 seconds). After incubation, the multiplex PCR reaction was diluted 1:10 with water and subjected to invader analysis using INVADER Assay FRET Detection Plates, 96-well genomic biplex, 100 ng CLEAVASE VIII. The invader assay was constructed as a 15 ul reaction, as follows: 1 ul of a 1:10 dilution of PCR reaction, 3 ul of PPI mixture, 22.5 mM MgCl 2 5 ul, dH 2 O 6 ul, Chillout 15 Cover with ul. Samples were denatured in Invader Duplex by incubation at 95 C for 5 minutes, followed by incubation at 63 C, and fluorescence measured at various time points with Cytofluor 4000.

正確に遺伝子型判定コール(call)が作成されるように次の判定基準を用いると(FOZ_FAM + FOZ_RED-2 > 0.6)、10個のインベーダーアッセイコールのうち2個のみを63Cで10分間のインキュベーション後に作成することができ、10個のコールのうち5個のみを63 Cでのさらなる50分間のインキュベーション(60分間)後に作成することができた(図6A参照)。60分の時点で、検出可能なFOZ値間の変動は、最強シグナル(図6A、41646、FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 54.2、これはまた、リーダーのダイナミックレンジのはるか外側にある)と最弱シグナル(図6A、67356、FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 0.2)との間で100倍を超える。ヒトゲノムDNAの100 ngに対して直接的に同じインベーダーアッセイ法を用いると(各標的の等モル量が利用可能であろう)、すべての読み取り値をリーダーのダイナミックレンジ内で作成することができ、FOZ値での変動はアッセイの最強(図6、53530、FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 3.1)と最弱(図6、53530、FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 0.43)の間で約7倍であった。これは、同じ多重PCR反応において異なる単位複製配列間に見られるFOZ値での劇的な不一致が偏りのある増幅の作用であり、インベーダーアッセイ法に帰する変動性ではないことを示唆する。これらの条件下において、異なるインベーダーアッセイにより生じたFOZ値は、お互いに直接的に比較でき、単位複製配列の効率性の指標として信頼性をもって使用されることができる。   Using the following criteria to ensure that a genotyping call is made accurately (FOZ_FAM + FOZ_RED-2> 0.6), only 2 of the 10 invader assay calls are incubated at 63C for 10 minutes It was possible to make later, and only 5 out of 10 calls could be made after an additional 50 minute incubation (60 minutes) at 63 C (see FIG. 6A). At 60 minutes, the variation between detectable FOZ values is the strongest signal (Figure 6A, 41646, FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 54.2, which is also far outside the dynamic range of the reader) and the weakest signal (Fig. 6A, 67356, FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 0.2). Using the same invader assay directly on 100 ng of human genomic DNA (equimolar amounts of each target will be available), all readings can be made within the dynamic range of the reader, The variation in FOZ values was approximately 7 times between the strongest (Figure 6, 53530, FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 3.1) and the weakest (Figure 6, 53530, FAM_FOZ + RED_FOZ-2 = 0.43). This suggests that the dramatic discrepancy in FOZ values seen between different amplicons in the same multiplex PCR reaction is a biased effect of amplification and not the variability attributed to invader assays. Under these conditions, FOZ values generated by different invader assays can be directly compared to each other and can be used reliably as an indicator of amplicon efficiency.

FOZ値を用いる所与の単位複製配列の増幅因子の推定
所与の単位複製配列の増幅因子(F)を推定するために、インベーダーアッセイのFOZ値は、単位複製配列存在量を推定するために使用されうる。所与の時間(FOZm)で未知の濃度をもつ所与の単位複製配列のFOZを、時間の定められた点(FOZ240、240分)での標的の既知量(例えば、ゲノムDNA 100 ng = 1個の遺伝子 30,000コピー)のFOZと直接的に比較し、未知の単位複製配列のコピー数を計算するために用いることができる。方程式1において、FOZmは、所与の時間量(m)の間、インベーダーアッセイにおいてインキュベートされる標的の未知の濃度のRED_FOZおよびFAM_FOZの合計を表す。FOZ240は、240分間での標的の既知のコピー数

Figure 2007306918
について用いられる、経験的に決定されたRED_FOZ値(インベーダーアッセイ41646を用いる)を表す。
Figure 2007306918
Estimating the amplification factor for a given amplicon using the FOZ value To estimate the amplification factor (F) for a given amplicon, the FOZ value for the invader assay is used to estimate the amplicon abundance Can be used. The FOZ of a given amplicon with an unknown concentration at a given time (FOZm) is calculated from the known amount of target at a given point in time (FOZ 240 , 240 min) (e.g., 100 ng genomic DNA = It can be directly compared to the FOZ of one gene (30,000 copies) and used to calculate the copy number of an unknown amplicon. In Equation 1, FOZm represents the sum of RED_FOZ and FAM_FOZ at unknown concentrations of the target incubated in the invader assay for a given amount of time (m). FOZ 240 is the known number of copies of the target in 240 minutes
Figure 2007306918
Represents the empirically determined RED_FOZ value (using invader assay 41646) used for.
Figure 2007306918

方程式1aは、プライマー濃度と増幅因子Fとの間の直線的関係を決定するために用いられるが、方程式1a'は10重のPCRについての増幅因子Fの計算において用いられ(プライマーの等モル量およびプライマーの最適化濃度の両方について)、D値はPCR反応の希釈因子を表す。50 ul多重PCR反応の1:3希釈の場合。D = 0.3333。

Figure 2007306918
Equation 1a is used to determine the linear relationship between primer concentration and amplification factor F, while equation 1a 'is used in the calculation of amplification factor F for 10-fold PCR (equimolar amount of primer). D values represent the dilution factor of the PCR reaction. For a 1: 3 dilution of a 50 ul multiplex PCR reaction. D = 0.3333.
Figure 2007306918

方程式1aおよび1a'は10重の多重PCRの記述に用いられるだろうが、この方程式のさらに補正適応が、107重PCRでのプライマー濃度の最適化に用いられた。この場合、標的としてhgDNAを用いる全インベーダーMAPプレートにわたる、FOZ240 = FAM_FOZ240 + RED_FOZ240の平均(FOZ240 = 3.42)、および希釈因子Dは0.125に設定されている。

Figure 2007306918
Equations 1a and 1a ′ would be used to describe a 10-fold multiplex PCR, but a further corrected adaptation of this equation was used to optimize primer concentrations in 107-fold PCR. In this case, FOZ 240 = average of FAM_FOZ 240 + RED_FOZ 240 (FOZ 240 = 3.42) and dilution factor D are set to 0.125 across all invader MAP plates using hgDNA as a target.
Figure 2007306918

より正確である増幅因子Fの推定のために、FOZ値が、読み取り値が得られる装置のダイナミックレンジ内であるべきであるということは、留意されるべきである。この研究に用いられたCytofluor 4000の場合、ダイナミックレンジは、約1.5 FOZと約12 FOZの間であった。   It should be noted that for a more accurate estimation of the amplification factor F, the FOZ value should be within the dynamic range of the device from which the reading is obtained. For the Cytofluor 4000 used in this study, the dynamic range was between about 1.5 FOZ and about 12 FOZ.

第3項 増幅因子とプライマー濃度との間の直線的関係
プライマー濃度と増幅因子(F)との間の関係を決定するために、4つの別個の1重PCR反応をプライマー1117-70-17および1117-70-18を使用して、それぞれ、0.01 uM、0.012 uM、0.014 uM、0.020 uMの濃度で、実行した。その4つの独立したPCR反応は、以下の条件下で行われた:100 mM KCl、3 mM MgCl、10 mMトリスpH 8.0、200 uM dNTP、鋳型としてhgDNAを10 ng使用する。インキュベーションは、(94 C/30秒、50 C/20秒)で30サイクル行なわれた。PCR後、反応物は水で1:10に希釈され、インベーダーアッセイFRETフレット検出プレート、96ウェルゲノム二重、100 ng CLEAVASE VIII酵素を使用して標準的条件下で実行された。各15 ul反応物は次のように設定された:1:10希釈PCR反応物1ul、3 ulのPPI混合物SNP番号47932、5 ulの22.5 mM MgCl2、水 6 ul、Chillout 15 ul。プレート全体を、95 Cで5分間およびその後63 Cで60分間インキュベートし、その時点においてCytofluor 4000蛍光プレートリーダー上で単一の読み取り値を得た。4つの異なるプライマー濃度(0.01 uM、0.012 uM、0.014 uM、0.020 uM)それぞれについて、60分間におけるFOZm = FOZ_FAMとFOZ_REDの合計、m = 60、およびFOZ240 = 1.7として、方程式1aを用いて増幅因子Fを計算した。増幅因子の対数Log(F)に対して各反応のプライマー濃度をプロットすると、顕著な直線的関係が示された(図7)。図7のデータ点を用いて、増幅因子とプライマー濃度間の直線的関係を表す式は方程式2に記載される。
Y' = 1.684X + 2.6837 (方程式2a)
Item 3.Linear relationship between amplification factor and primer concentration.To determine the relationship between primer concentration and amplification factor (F), four separate single PCR reactions were performed using primers 1117-70-17 and 1117-70-18 was used at concentrations of 0.01 uM, 0.012 uM, 0.014 uM and 0.020 uM, respectively. The four independent PCR reactions were performed under the following conditions: 100 mM KCl, 3 mM MgCl, 10 mM Tris pH 8.0, 200 uM dNTP, and 10 ng hgDNA as template. Incubation was performed for 30 cycles (94 C / 30 seconds, 50 C / 20 seconds). After PCR, the reaction was diluted 1:10 with water and run under standard conditions using an invader assay FRET frets detection plate, 96 well genomic duplex, 100 ng CLEAVASE VIII enzyme. Each 15 ul reaction was set up as follows: 1 ul diluted PCR reaction 1 ul, 3 ul PPI mix SNP # 47932, 5 ul 22.5 mM MgCl 2 , water 6 ul, Chillout 15 ul. The entire plate was incubated at 95 C for 5 minutes and then at 63 C for 60 minutes, at which point a single reading was obtained on a Cytofluor 4000 fluorescent plate reader. Amplification factor using equation 1a with FOZm = FOZ_FAM plus FOZ_RED in 60 minutes, m = 60, and FOZ 240 = 1.7 for each of 4 different primer concentrations (0.01 uM, 0.012 uM, 0.014 uM, 0.020 uM) F was calculated. When the primer concentration of each reaction was plotted against the logarithm log (F) of the amplification factor, a remarkable linear relationship was shown (FIG. 7). Using the data points in FIG. 7, the equation representing the linear relationship between amplification factor and primer concentration is described in Equation 2.
Y '= 1.684X + 2.6837 (Equation 2a)

方程式2を用いて、所与の単位複製配列の増幅因子Log(F) = Y'をプライマーの既知の濃度(X)を使用する予想可能な形で操作できた。逆の方法において、多重PCRでの等モルのプライマー濃度の条件下で観察される増幅の偏りをその増幅因子Fに基づく「見かけの」プライマー濃度(X)として測定することができた。多重PCRにおいて、異なる単位複製配列間の「見かけの」プライマー濃度の値は、異なる遺伝子座の増幅を均等にするために必要とされる各単位複製配列のプライマーの量を推定するために使用されうる。
X = (Y'-2.6837)/1.68 (方程式2b)
Using Equation 2, the amplification factor Log (F) = Y ′ for a given amplicon could be manipulated in a predictable manner using a known concentration (X) of primer. In the reverse method, the amplification bias observed under equimolar primer concentration conditions in multiplex PCR could be measured as the “apparent” primer concentration (X) based on its amplification factor F. In multiplex PCR, the value of “apparent” primer concentration between different amplicons is used to estimate the amount of primer for each amplicon required to equalize amplification of different loci. sell.
X = (Y'-2.6837) /1.68 (Equation 2b)

第4項 バランスのとれた複数混合物からの見かけのプライマー濃度の計算
前の項で記載されるように、プライマー濃度は所与の単位複製配列の増幅因子に直接的に影響を及ぼすことができる。プライマーの等モル量の条件下でのFOZmの読み取り値を、方程式2を用いて各単位複製配列の「見かけの」プライマー濃度を計算するために用いることができる。方程式2のY'を所与の増幅因子のlog(F)に置き換えて、Xについて解くことにより、多重反応における所与の単位複製配列の相対的存在量に基づく「見かけの」プライマー濃度が得られる。多重反応におけるすべてのプライマー(等モル濃度として供給される)の「見かけの」プライマー濃度を計算するために方程式2を用いることにより、お互いに対するプライマーセットを標準化する手段が提供される。「最適化された」多重プライマー混合物Rへと加えられるべき各プライマーの相対的量を導くために、その「見かけの」プライマー濃度のそれぞれで、最大の見かけのプライマー濃度(Xmax)を割ればよく、最強の単位複製配列が1の値に設定され、残っている単位複製配列は等しいまたは1より大きい値に設定される。
R[n] = Xmax/X[n] (方程式3)
Section 4. Calculation of Apparent Primer Concentration from Balanced Multiple Mixtures As described in the previous section, primer concentration can directly affect the amplification factor for a given amplicon. FOZm readings under equimolar primer conditions can be used to calculate the “apparent” primer concentration for each amplicon using Equation 2. Replacing Y 'in Equation 2 with the log (F) for a given amplification factor and solving for X yields an "apparent" primer concentration based on the relative abundance of a given amplicon in the multiplex reaction. It is done. Using Equation 2 to calculate the “apparent” primer concentration of all primers (supplied as equimolar concentrations) in a multiplex reaction provides a means to normalize the primer set relative to each other. Divide the maximum apparent primer concentration (X max ) by each of its “apparent” primer concentrations to derive the relative amount of each primer to be added to the “optimized” multiplex primer mixture R. Often, the strongest amplicon is set to a value of 1 and the remaining amplicons are set to a value equal to or greater than 1.
R [n] = Xmax / X [n] (Equation 3)

R[n]の値を相対的プライマー濃度の任意の値として用いて、R[n]の値に一定のプライマー濃度を掛け算すると、所与の多重反応における各プライマーについての作業濃度が提供される。示される実施例において、SNPアッセイ41646に対応する単位複製配列は、1に等しいR[n]値をもつ。R[n]値のすべてに0.01 uM(等モル多重PCR反応における最初の開始プライマー濃度)を掛け算すると、最低のプライマー濃度は、1に設定されている41646のR[n]、つまり0.01 uMである。プライマーセットの残りもまた、図8に示されるように、比例して増加した。「最適化された」プライマー混合物をもつ多重PCRの結果は下記に記載されている。   Using the R [n] value as an arbitrary value for the relative primer concentration, multiplying the R [n] value by a constant primer concentration provides the working concentration for each primer in a given multiplex reaction. . In the example shown, the amplicon corresponding to SNP assay 41646 has an R [n] value equal to 1. Multiplying all R [n] values by 0.01 uM (first starting primer concentration in an equimolar multiplex PCR reaction) yields a minimum primer concentration of 41646 R [n] set to 1, ie 0.01 uM. is there. The remainder of the primer set also increased proportionally, as shown in FIG. The results of multiplex PCR with “optimized” primer mix are described below.

第5項 多重PCRにおいて最適化されたプライマー濃度を用いると、10個のインベーダーアッセイ間のFOZでの変動は大きく低下する。
多重PCRは、図8に示される容量に基づく様々な量のプライマーを使用する10重のPCRを用いて行われた(X[max]はSNP41646であり、1x = 0.01 uM/プライマーに設定)。多重PCRは、等モルのプライマー混合物で用いられたのと同一の条件下において行われた:50 ul反応物において、100 mM KCl、3 mM MgCl、10 mMトリスpH 8.0、200 uM dNTP、2.5 U taqおよびhgDNA鋳型10 ng。反応物は、(94 C/30秒、50 C/44秒)で30サイクル、インキュベートされた。インキュベーション後、多重PCR反応物は、水で1:10に希釈され、インベーダー分析に供された。インベーダーアッセイFRET検出プレート、(96ウェルゲノム二重、100 ng CLEAVASE VIII酵素)を用いて、反応物は、以下のように、15 ul反応物として構築された:PCR反応物の1:10希釈液1 ul、適当なPPI混合物3 ul、22.5 mM MgCl2 5 ul、dH2O 6 ul。CHILL OUT 15 ulを更に各ウェルへ添加し、引き続いて、95 Cで5分間のインキュベーションを行った。プレートは、63 Cでインキュベートされ、10分間の時点で、Cytofluor 4000上で蛍光が測定された。
Section 5 Using optimized primer concentrations in multiplex PCR greatly reduces the variation in FOZ between 10 invader assays.
Multiplex PCR was performed using 10-fold PCR using various amounts of primers based on the volumes shown in FIG. 8 (X [max] is SNP41646, set to 1x = 0.01 uM / primer). Multiplex PCR was performed under the same conditions used with equimolar primer mixtures: 100 mM KCl, 3 mM MgCl, 10 mM Tris pH 8.0, 200 uM dNTP, 2.5 U in a 50 ul reaction. taq and hgDNA template 10 ng. The reaction was incubated for 30 cycles (94 C / 30 seconds, 50 C / 44 seconds). After incubation, the multiplex PCR reaction was diluted 1:10 with water and subjected to invader analysis. Using an invader assay FRET detection plate, (96 well genomic duplex, 100 ng CLEAVASE VIII enzyme), the reaction was constructed as a 15 ul reaction as follows: 1:10 dilution of PCR reaction 1 ul, 3 ul of the appropriate PPI mixture, 22.5 mM MgCl 2 5 ul, dH 2 O 6 ul. An additional 15 ul of CHILL OUT was added to each well, followed by a 5 minute incubation at 95 ° C. Plates were incubated at 63 C and fluorescence was measured on Cytofluor 4000 at 10 minutes.

正確に遺伝子型判定コールが作成されるように次の判定基準を用いると(FOZ_FAM + FOZ_RED-2>0.6)、10個のうちの10個すべて(100 %)のインベーダーコールを、63 Cにおけるインキュベーションの10分後に作成することができる。さらに、FAM + RED-2の値(増幅因子に直接的に関係する、総合的なシグナル産生の指標(方程式2を参照))は、最低シグナル(図9、67325、FAM + RED-2 = 0.7)と最高(図9、47892、FAM + RED-2 = 4.3)の間を7倍未満までで変動した。   Using the following criteria (FOZ_FAM + FOZ_RED-2> 0.6) to accurately generate genotyping calls, all 10 out of 10 (100%) invader calls were incubated at 63 C. Can be created after 10 minutes. In addition, the value of FAM + RED-2 (overall signal production indicator (see Equation 2), directly related to the amplification factor) is the lowest signal (Figure 9, 67325, FAM + RED-2 = 0.7 ) And the highest (Figure 9, 47892, FAM + RED-2 = 4.3) up to less than 7 times.

ii. PCRプライマー設計 実施例2
TWTオリゴオーダーエントリーデータベース(TWT Oligo Order Entry Database)を用いて、SNPが各配列についてSNP位置を示すために角型括弧を使用して注釈をつけられている、200ヌクレオチド長未満の144個の配列が得られた(例えば、NNNNNNN[N(wt)/N(mt)]NNNNNNNN)。関心対象のSNPに隣接する配列データを拡張するために、配列は、BLAST分析を用いて、長さ約1 kB(SNPの各側に隣接する500ヌクレオチド)まで拡張された。144個の出発配列のうち、16個はBLASTにより拡張されることができず、結果として、長さ約1 kBまで拡張された128個の配列の最終セットが生じた(図10を参照、29043および34573のみが示されている)。これら拡張された配列は、各配列について次の情報をエクセル(Excel)形式でユーザーに提供された:(1)TWT番号、(2)短縮識別名、および(3)配列(図10を参照、SNP29043番および34573番のみが示されている)。エクセルファイルはコンマ区切り形式へ変換され、プライマーデザイナーインベーダークリエイター(Primer Designer INVADER CREATOR)v1.3.3ソフトウェア(このバージョンのプログラムは、FRET反応性についてスクリーニングせず、またユーザーにプライマーの最大長を条件として指定させない)についての入力ファイルとして使用された。インベーダークリエイタープライマーデザイナー(INVADER CREATOR Primer Designer)v1.3.3は、60 Cに設定されたTmlowを除いては、デフォルト条件(例えば、最小プライマーサイズ12、最大プライマーサイズ30)を用いて実行された。出力ファイル(図11を参照、SNP29043番および34573番のみが示されている、各シートの下部はアッパーケース文字でフットプリント領域、および角型括弧でSNPを示している)は、128組のプライマーセット(256個のプライマー、図12を参照)を含み、そのうちの4組は過度に長いプライマー配列のために捨てられ(SNP番号47854、47889、54874、67396)、合成について有効な124個のプライマーセット(248個のプライマー)が残された。残っているプライマーは、200 nmolのスケールで標準的方法を用いて合成され、脱塩することにより精製された。合成失敗の後、107組のプライマーセットが等モルの107重のプライマー混合物の集合(214個のプライマー、図12を参照)として有効であった。増幅に有効な107組のプライマーセットのうち、101組のみが、増幅因子を評価するためのインベーダーMAPプレート上に存在した。
ii. PCR primer design Example 2
144 sequences less than 200 nucleotides long, using the TWT Oligo Order Entry Database, where SNPs are annotated using square brackets to indicate the SNP position for each sequence (For example, NNNNNNN [N (wt) / N (mt) ] NNNNNNNN). To extend the sequence data adjacent to the SNP of interest, the sequence was extended to a length of approximately 1 kB (500 nucleotides adjacent to each side of the SNP) using BLAST analysis. Of the 144 starting sequences, 16 could not be extended by BLAST, resulting in a final set of 128 sequences extended to a length of about 1 kB (see FIG. 10, 29043). And only 34573 are shown). These extended sequences were provided to the user in Excel format with the following information for each sequence: (1) TWT number, (2) short identifier, and (3) sequence (see Figure 10; Only SNP29043 and 34573 are shown). Excel file is converted to comma-separated format, Primer Designer INVADER CREATOR v1.3.3 software (This version of the program does not screen for FRET reactivity, and specifies maximum length of primer to user Used as an input file. INVADER CREATOR Primer Designer v1.3.3 was run using default conditions (eg, minimum primer size 12, maximum primer size 30) except T mlow set to 60 C. The output file (see Figure 11, only SNP 29043 and 34573 are shown, the lower part of each sheet indicates the footprint area with upper case letters, and SNP with square brackets) is 128 sets of primers Includes set (256 primers, see Figure 12), 4 of which are discarded due to overly long primer sequences (SNP numbers 47854, 47889, 54874, 67396) and 124 primers valid for synthesis The set (248 primers) was left. The remaining primers were synthesized using standard methods on a 200 nmol scale and purified by desalting. After the synthesis failure, 107 primer sets were effective as a collection of equimolar 107-fold primer mixtures (214 primers, see FIG. 12). Of the 107 primer sets effective for amplification, only 101 were present on the Invader MAP plate for evaluating amplification factors.

多重PCRは、次の条件下で、等モル量(0.025 uM/プライマー)のプライマーを使用する101重のPCRを用いて行われた:50 ul反応物において、100 mM KCl、3 mM MgCl、10 mM トリスpH 8.0、200 uM dNTP、およびヒトゲノムDNA(hgDNA)鋳型10 ng。95 Cで10分間の変性後、Taq 2.5単位が添加され、反応物は、(94 C/30秒、50 C/44秒)で50サイクルインキュベートされた。インキュベーション後、多重PCR反応物は、水で1:24に希釈され、インベーダーMAP検出プラットフォームを使用するインベーダーアッセイ分析に供された。各インベーダーMAPアッセイは、次のように、6 ulの反応物として実行された:PCR反応物(D = 0.125に等しい総希釈度1:8)の1:24希釈液3 ul、15 mM MgCl2 3 ul、CHILLOUT 6 ulでカバーされている。試料は、95 Cで5分間のインキュベーションによりインベーダーMAPプレートにおいて変性され、引き続いて、63 Cでインキュベーション、そして160分間の間の様々な時点においてCytofluor 4000(384ウェルリーダー)上で蛍光が測定された。10分、20分、40分、80分、160分において計算されたFOZ値の分析は、正しいコール(同じDNA試料のゲノムのコールと比較して)がインベーダーMAPプラットフォームにより検出可能な101個の単位複製配列のうちの94個について行われたことを示している(図13および図14)。これは、インベーダークリエイタープライマーデザイナーソフトウェアが、高度に多重化されたPCRにおいて機能するプライマーセットを作製できることの証拠を提供している。 Multiplex PCR was performed using 101-fold PCR using equimolar amounts (0.025 uM / primer) of primers under the following conditions: 100 mM KCl, 3 mM MgCl, 10 in a 50 ul reaction. mM Tris pH 8.0, 200 uM dNTP, and 10 ng of human genomic DNA (hgDNA) template. After denaturation at 95 C for 10 min, Taq 2.5 units were added and the reaction was incubated for 50 cycles at (94 C / 30 sec, 50 C / 44 sec). After incubation, the multiplex PCR reaction was diluted 1:24 with water and subjected to invader assay analysis using an invader MAP detection platform. Each invader MAP assay was performed as a 6 ul reaction as follows: 3 ul of a 1:24 dilution of PCR reaction (total dilution 1: 8 equal to D = 0.125), 15 mM MgCl 2 Covered with 3 ul, CHILLOUT 6 ul. Samples were denatured in Invader MAP plates by incubation at 95 C for 5 minutes, followed by incubation at 63 C, and fluorescence measured at various time points during 160 minutes on Cytofluor 4000 (384 well reader) . Analysis of the FOZ values calculated at 10, 20, 40, 80, and 160 minutes shows that the correct call (compared to the genome call of the same DNA sample) is detected by the Invader MAP platform. This shows what was done for 94 of the amplicons (FIGS. 13 and 14). This provides evidence that Invader Creator Primer Designer software can create primer sets that function in highly multiplexed PCR.

160分間を通して得られたFOZ値の使用において、増幅因子FおよびR[n]を101個の単位複製配列それぞれについて計算した(図15)。R[nmax]は1.6に設定されたが、160分において十分なFOZmシグナルを与えることができなかった単位複製配列について、R[n]に12という任意の値を割り当てて、低い端の補正を行った。10分でのFOZm値が読まれる単位複製配列についての高い端の補正は、1というR[n]値が任意に割り当てられた。101重の最適化されたプライマー濃度は、10重の実施例および方程式1bにおいて概略を示されている基本的原理を用いて計算され、0.025 uMプライマーにR[n]の1が対応している。多重PCRは次の条件下であった:50 ul反応物において、100 mM KCl、3 mM MgCl、10 mM トリスpH 8.0、200 uM dNTP、およびヒトゲノムDNA(hgDNA)鋳型10 ng。95 Cで10分間の変性後、Taq DNAポリメラーゼ2.5単位が添加され、反応物は、(94 C/30秒、50 C/44秒)で50サイクル、インキュベートされた。インキュベーション後、多重PCR反応物は水で1:24に希釈され、インベーダーMAP検出プラットフォームを使用するインベーダーアッセイ分析に供された。各インベーダーMAPアッセイは、次のように、6 ulの反応物として実行された:PCR反応物(D = 0.125に等しい総希釈度1:8)の1:24希釈液3 ul、15 mM MgCl2 3 ul、これはCHILLOUT 6 ulでカバーされている。試料は、95 Cで5分間のインキュベーションによりインベーダーMAPプレートにおいて変性され、引き続いて、63 Cでインキュベーション、そして160分間の様々な時点においてCytofluor 4000(384ウェルリーダー)上で蛍光が測定された。FOZ値の分析は、10分、20分、および40分において行われ、ゲノムDNAに対して直接的に作成されるコールと比較された。図13に示されているのは、等モルのプライマー濃度での101重PCRについて10分に作成されるコール対最適化されたプライマー濃度下で実行される101重PCRについて10分で作成されたコールの間での比較である。本実施例についての追加データは図16a、図16bおよび図17に示されている。等モルのプライマー濃度下では、多重PCRは、10分の時点において50個のみの正しいコールを生じるのだが、最適化されたプライマー濃度下では、多重PCRは71個の正しいコールを生じ、結果として、21個(42 %)の新しいコールの増加を生じた。101個すべてのコールが10分の時点で作成されることはできなかったが、94個のコールが40分の時点で作成されることができ、これは単位複製配列の大多数の増幅効率が向上したことを示唆する。1ラウンドの最適化を必要としただけの10重の最適化とは違って、より複雑な多重化された反応については、すべての遺伝子座の増幅のバランスをとるために、複数ラウンドの最適化が必要とされうる。 In using the FOZ values obtained over 160 minutes, amplification factors F and R [n] were calculated for each of 101 amplicons (FIG. 15). R [nmax] was set to 1.6, but for amplicons that failed to give sufficient FOZm signal at 160 minutes, assign an arbitrary value of 12 to R [n] to correct for low-end correction. went. The high end correction for amplicons that read the FOZm value at 10 minutes was arbitrarily assigned an R [n] value of 1. The 101-fold optimized primer concentration was calculated using the 10-fold example and the basic principle outlined in Equation 1b, with a 0.025 uM primer corresponding to a R [n] of 1. . Multiplex PCR was under the following conditions: 100 mM KCl, 3 mM MgCl, 10 mM Tris pH 8.0, 200 uM dNTP, and 10 ng human genomic DNA (hgDNA) template in a 50 ul reaction. After denaturation at 95 C for 10 min, 2.5 units of Taq DNA polymerase was added and the reaction was incubated for 50 cycles (94 C / 30 sec, 50 C / 44 sec). After incubation, the multiplex PCR reaction was diluted 1:24 with water and subjected to invader assay analysis using an invader MAP detection platform. Each invader MAP assay was performed as a 6 ul reaction as follows: 3 ul of a 1:24 dilution of PCR reaction (total dilution 1: 8 equal to D = 0.125), 15 mM MgCl 2 3 ul, this is covered with CHILLOUT 6 ul. Samples were denatured in Invader MAP plates by incubation at 95 C for 5 minutes, followed by incubation at 63 C, and fluorescence measured at various time points for 160 minutes on Cytofluor 4000 (384 well reader). Analysis of FOZ values was performed at 10, 20, and 40 minutes and compared to calls made directly on genomic DNA. Shown in FIG. 13 is a call made in 10 minutes for 101-fold PCR with equimolar primer concentrations versus 10-fold for 101-fold PCR performed under optimized primer concentrations Comparison between calls. Additional data for this example is shown in FIGS. 16a, 16b and 17. Under equimolar primer concentrations, multiplex PCR yields only 50 correct calls at 10 minutes, whereas under optimized primer concentrations, multiplex PCR yields 71 correct calls, resulting in , Resulting in an increase of 21 new calls (42%). All 101 calls could not be made at 10 minutes, but 94 calls could be made at 40 minutes, which is the amplification efficiency of the majority of amplicons. Suggest improvements. Unlike more than 10-fold optimization, which required only one round of optimization, for more complex multiplexed reactions, multiple rounds of optimization were used to balance the amplification of all loci. May be needed.

CYP2D6についての追加プライマーは図18に示されている。図19は、多重最適化についての一つのプロトコールを示す。   Additional primers for CYP2D6 are shown in FIG. FIG. 19 shows one protocol for multiple optimization.

III. プールされた試料における対立遺伝子頻度の測定
特定の態様において、本発明は、集団における複数の個体(例えば、10個、50個、100個、または500個の個体)から、または核酸配列が一度にアッセイされる大量の細胞由来である1つの対象から合同されるプールされた試料において多型の検出を可能にする。このことについては、本発明は、プールされた試料においてまれな突然変異の頻度を検出すること、および集団についての対立遺伝子頻度を確証することを可能にする。いくつかの態様において、この対立遺伝子頻度は、その後、インベーダー検出アッセイをその多型についての個体の頻度に適用した(例えば、インベーダーアッセイ法を用いて測定された)結果を統計的に分析するために用いられうる。このことについては、見出される変異体の割合(%)に頼る突然変異(例えば、ヘテロ接合性突然変異の減少)が分析されうり、疾患の重症度または疾患の進行が決定されうる(例えば、あらゆる目的のために参照として本明細書に組み入れられる、ラピダス(Lapidus)による米国特許第6,146,828号および第6,203,993号を参照、遺伝子の試験および統計的分析が、疾患原因性突然変異を見出すことまたは患者の試料の疾患原因性突然変異を含むことを同定するために使用されている)。
III. Measurement of Allele Frequency in Pooled Samples In certain embodiments, the present invention comprises a plurality of individuals in a population (eg, 10, 50, 100, or 500 individuals) or a nucleic acid sequence Allows detection of polymorphisms in pooled samples combined from one subject that is derived from a large number of cells assayed at once. In this regard, the present invention makes it possible to detect the frequency of rare mutations in a pooled sample and to confirm the allelic frequency for a population. In some embodiments, this allele frequency is then used to statistically analyze the results of applying an invader detection assay to the individual's frequency for that polymorphism (e.g., measured using an invader assay). Can be used. In this regard, mutations that depend on the percentage of mutants found (eg, reduction of heterozygous mutations) can be analyzed to determine disease severity or disease progression (eg, any See U.S. Pat.Nos. 6,146,828 and 6,203,993 by Lapidus, incorporated herein by reference for purposes, genetic testing and statistical analysis to find disease-causing mutations or patients Used to identify that the sample contains a disease-causing mutation).

本発明のいくつかの態様において、広い集団スクリーニングが行われる。いくつかの好ましい態様において、数百個体または数千個体由来のプールしているDNAが最適である。そのようなプールにおいて、例えば、任意の1つの個体由来のDNAは検出可能ではなく、任意の検出可能なシグナルがより広い集団において検出される対立遺伝子の頻度の測定を提供するものである。例えば、使用されるDNA量は、プールにおける個体数によるのではなく、実施例3に記載される15人のプールで行われたように、むしろ、検出される対立遺伝子頻度により設定されるものである。例えば、96ウェル形式でのアッセイ法は、90分の反応において、20 ng〜40 ngのDNAから十分なシグナルを与えるものである。このレベルの感度において、高複雑性プール由来のDNA 1 μgの分析は、集団の約3 %〜5 %だけに存在する対立遺伝子から比較可能なシグナルを産生するものと思われる。いくつかの態様において、反応は、各分析に必要とされるDNAがより少なくなるように、より少ない容量において実行するよう設定される。いくつかの好ましい態様において、反応はマイクロウェルプレート(例えば、384ウェルのアッセイプレート)において行われ、各反応ウェルにおいて少なくとも2つの対立遺伝子または遺伝子座が検出される。特に好ましい態様において、各ウェルにおいて該2つまたはそれ以上の対立遺伝子または遺伝子座のそれぞれから測定されるシグナルが比較される。   In some embodiments of the invention, a broad population screen is performed. In some preferred embodiments, pooled DNA from hundreds or thousands of individuals is optimal. In such a pool, for example, DNA from any one individual is not detectable and provides a measure of the frequency of alleles where any detectable signal is detected in a wider population. For example, the amount of DNA used is not set by the number of individuals in the pool, but rather by the allele frequency detected, as was done in the 15 pool described in Example 3. is there. For example, a 96-well format assay provides sufficient signal from 20 ng to 40 ng of DNA in a 90 minute reaction. At this level of sensitivity, analysis of 1 μg of DNA from a high complexity pool appears to produce a comparable signal from alleles present in only about 3% to 5% of the population. In some embodiments, the reaction is set to run in a smaller volume so that less DNA is required for each analysis. In some preferred embodiments, the reaction is performed in a microwell plate (eg, a 384 well assay plate) and at least two alleles or loci are detected in each reaction well. In particularly preferred embodiments, the signals measured from each of the two or more alleles or loci in each well are compared.

プールされた試料 - 実施例1
本実施例は、APOC4遺伝子における多型の検出を記載する。特に、本実施例は、プールされた試料においてAPOC4遺伝子における突然変異を検出するためのインベーダーアッセイ法の使用を記載する。
Pooled samples-Example 1
This example describes the detection of polymorphisms in the APOC4 gene. In particular, this example describes the use of an invader assay to detect mutations in the APOC4 gene in pooled samples.

本実施例において、ゲノムDNAは、数人の個々の供与者由来の血液試料から単離され、APOC4遺伝子のコドン96におけるT/C多型に対して侵入型切断により特徴付けられた(参照として本明細書に組み入れられる、Allanら、Genomics 1995年7月20日; 28(2): 291〜300を参照)。APOC4アッセイは、侵入型オリゴヌクレオチドとして

Figure 2007306918
ならびに、T(Leu96)およびC(Pro96)の対立遺伝子それぞれに対する一次シグナルプローブとして
Figure 2007306918
または
Figure 2007306918
のいずれかを使用した。二次標的およびプローブはそれぞれ、
Figure 2007306918
および
Figure 2007306918
であった。 In this example, genomic DNA was isolated from blood samples from several individual donors and characterized by invasive cleavage against the T / C polymorphism at codon 96 of the APOC4 gene (as a reference). (See Allan et al., Genomics, July 20, 1995; 28 (2): 291-300, incorporated herein). The APOC4 assay is an invasive oligonucleotide
Figure 2007306918
And as a primary signal probe for the T (Leu96) and C (Pro96) alleles, respectively.
Figure 2007306918
Or
Figure 2007306918
One of them was used. Each secondary target and probe is
Figure 2007306918
and
Figure 2007306918
Met.

すべてのオリゴヌクレオチドは標準的ホスホラミダイト化学を用いて合成された。一次プローブオリゴヌクレオチドは標識されなかった。FRETプローブは、Cy3ホスホラミダイトおよび蛍光ホスホラミダイトの取り込みにより標識された(Glen Research、Sterling、VA)。5'末端の使用のために設計される一方で、Cy3ホスホラミダイトは、その色素上に、さらなる合成的鎖の延長を可能にするために除去することができる付加的モノメトキシトリチル(MMT)基をもち、結果として、オリゴヌクレオチドの糖-リン酸骨格におけるギャップを架橋する色素での内部標識を生じる。一次プローブおよび二次標的オリゴヌクレオチドの3'末端において、それらが侵入型オリゴヌクレオチドとして使用されないように、表示されているようなアミンまたはリン酸修飾が用いられた。二次標的オリゴヌクレオチドにおける2'-O-メチル塩基は下線により表示されているが、同じく、3'末端の酵素認識を最小にするために用いられた。大体のプローブ融解温度(Tm)は、Oligo 5.0ソフトウェア(National Bioscience、Plymouth、MN)を用いて計算され、非相同的領域を計算から排除した。 All oligonucleotides were synthesized using standard phosphoramidite chemistry. The primary probe oligonucleotide was not labeled. FRET probes were labeled by incorporation of Cy3 phosphoramidite and fluorescent phosphoramidite (Glen Research, Sterling, VA). While designed for use at the 5 'end, Cy3 phosphoramidites have an additional monomethoxytrityl (MMT) group on the dye that can be removed to allow further synthetic chain extension. The result is an internal labeling with a dye that bridges the gap in the sugar-phosphate backbone of the oligonucleotide. At the 3 ′ end of the primary probe and secondary target oligonucleotides, amine or phosphate modifications as indicated were used so that they were not used as interstitial oligonucleotides. The 2'-O-methyl base in the secondary target oligonucleotide is indicated by underlining, but was also used to minimize enzyme recognition at the 3 'end. The approximate probe melting temperature (T m ) was calculated using Oligo 5.0 software (National Bioscience, Plymouth, Minn.) And excluded non-homologous regions from the calculation.

プールされた試料は、ヘテロ接合性(het)DNAをこの遺伝子座においてホモ接合性T(L96)であるDNAへ希釈することにより構築された。試験反応は反応あたりT(L96)ゲノムDNAを0.08 μg〜8 μg含み、かつhet DNAは0.08 μgで保持され、これにより、het DNAが試料中の総DNAの50 %から下は1 %までを表示する一連の混合物が作製された(図20を参照)。C(P96)対立遺伝子の実際の表示は、混合試料中のこの遺伝子のコピーの25 %から下は0.5 %までの範囲にわたった。対照は、様々なDNAレベルそれぞれにおけるT(L96)DNAすべて、または80 ngレベルにおけるhet DNAすべてのいずれかを有する反応物を含んだ。さらに、C(P96)対立遺伝子についてホモ接合性であるDNAの試料を試験した(図20)。   Pooled samples were constructed by diluting heterozygous (het) DNA into DNA that is homozygous T (L96) at this locus. The test reaction contained 0.08 μg to 8 μg of T (L96) genomic DNA per reaction, and het DNA was retained at 0.08 μg, which allowed het DNA to be reduced from 50% to 1% below the total DNA in the sample. A series of indicated mixtures were made (see FIG. 20). The actual representation of the C (P96) allele ranged from 25% of the copy of this gene in the mixed sample to 0.5% below. Controls included reactions with either all T (L96) DNA at each of the various DNA levels, or all het DNA at the 80 ng level. In addition, a sample of DNA that was homozygous for the C (P96) allele was tested (FIG. 20).

すべてのインベーダーアッセイ反応について、侵入型プローブ4 pmol、FRETプローブ40 pmol、および二次標的オリゴヌクレオチド20 pmolを1.6 % PEG含有10 mM MOPS(pH 7.5)34 μlにおいてゲノムDNAと結合させた。APOC4遺伝子のC(Pro96)対立遺伝子との反応物は、この対立遺伝子にヘテロ接合性DNA 80 ngを含み、かつその指示された比率でT(Leu96)についてホモ接合性DNAを含んだ。試料は、Chill-Out液体ワックス15 μlで表面を覆われ、DNAを変性させるために95℃まで5分間加熱された。67℃まで冷めたらすぐ、Cleavase VIII酵素400 ng、T(Leu96)またはC(Pro96)いずれかの一次シグナルプローブ15 pmol、および最終濃度7.5 mMまでのMgCl2により、反応を開始させた。プレートは、67℃で2時間インキュベートされ、二次(FRET)反応を開始するために54℃まで冷却され、そしてさらに2時間インキュベートされた。その後、反応はTE 60 μlの添加により停止された。蛍光シグナルは、Cytofluor蛍光プレートリーダー上で、励起485/20、放出530/25、増加(gain)65、温度25℃において測定された。各反応および標的非含有対照について、3回の反復実験を行った各標的DNAについての平均シグナルを計算し、標的非含有対照由来の平均バックグラウンドを差し引き、マイクロソフトエクセル(Microsoft Excel)を用いて、データをプロットした。 For all invader assay reactions, 4 pmol of invasive probe, 40 pmol of FRET probe, and 20 pmol of secondary target oligonucleotide were combined with genomic DNA in 34 μl of 10 mM MOPS (pH 7.5) containing 1.6% PEG. The reaction of the APOC4 gene with the C (Pro96) allele contained 80 ng of heterozygous DNA in this allele and in that indicated ratio homozygous DNA for T (Leu96). The sample was covered with 15 μl of Chill-Out liquid wax and heated to 95 ° C. for 5 minutes to denature the DNA. Upon cooling to 67 ° C, the reaction was initiated with 400 ng of Cleavase VIII enzyme, 15 pmol of either T (Leu96) or C (Pro96) primary signal probe, and MgCl 2 to a final concentration of 7.5 mM. The plate was incubated at 67 ° C. for 2 hours, cooled to 54 ° C. to initiate a secondary (FRET) reaction, and incubated for an additional 2 hours. The reaction was then stopped by adding 60 μl TE. The fluorescence signal was measured on a Cytofluor fluorescence plate reader at excitation 485/20, emission 530/25, gain 65, temperature 25 ° C. For each reaction and target-free control, calculate the average signal for each target DNA that was run in triplicate, subtract the average background from the target-free control, and use Microsoft Excel, The data was plotted.

本実施例の結果は、図20に示されている。この図に示されているように、C(P96)対立遺伝子は、それが混合物に存在するAPOC4対立遺伝子の0.5 %だけ存在している反応を含む、すべての反応において容易に検出された。これらのデータは、その侵入型切断反応がプールされたDNA試料を使用する集団分析について用いられうることを示す。これは、新しいSNPを実証するために必要とされるアッセイの数を引き下げること、および多数の試験のためにプールされた1つのDNAの大量調製の使用を可能にして、それらにより、DNA純度における試料間の変動の影響を低減させることの二倍の利点をもつ。   The results of this example are shown in FIG. As shown in this figure, the C (P96) allele was readily detected in all reactions, including reactions in which only 0.5% of the APOC4 allele present in the mixture was present. These data indicate that the invasive cleavage reaction can be used for population analysis using pooled DNA samples. This allows to reduce the number of assays required to demonstrate a new SNP, and the use of a large preparation of one pooled pool for multiple tests, thereby increasing DNA purity Has twice the advantage of reducing the effects of sample-to-sample variation.

上記実施例は、インベーダーアッセイ法が集団をスクリーニングするために用いられうることを実証している。分析されるべき混合DNAの試料は、低頻度の対立遺伝子を検出可能な範囲に、例えば、これら40 μl反応物における変種ゲノム量を80 ng〜100 ngにするのに十分な多さであるべきである。本実施例において上記で示されるように、混合されたDNA 8 μg〜10 μgの試料は、これらの条件下において、集団の0.5 %〜1 %で存在する対立遺伝子の検出を可能にする。さらに、任意の1つの個体からのDNAは、理想的には、そのプールの分割量が試験される場合、検出可能なシグナルを産生するために十分な大量で存在しない方がいい。数百個体のプールを作製することは、どの検出されるシグナルもそのプールにおける複数の個体からの寄与を反映していることを保証するべきである。最後に、内部標準として設定される第二プローブの使用は、シグナルが反応から反応へ標準化されることを可能にし、かつどんなSNPの普及率もより正確に測定されることを可能にするものと思われる。   The above examples demonstrate that invader assays can be used to screen populations. The sample of mixed DNA to be analyzed should be large enough to detect low-frequency alleles, for example, to bring the amount of variant genome in these 40 μl reactions to 80 ng to 100 ng It is. As indicated above in this example, a mixed sample of 8 μg to 10 μg of DNA allows detection of alleles present in 0.5% to 1% of the population under these conditions. In addition, DNA from any one individual should ideally not be present in large quantities sufficient to produce a detectable signal when the pool split is tested. Creating a pool of hundreds of individuals should ensure that any detected signal reflects the contributions from multiple individuals in that pool. Finally, the use of a second probe set as an internal standard allows the signal to be normalized from reaction to reaction, and allows any SNP prevalence to be measured more accurately. Seem.

プールされた試料 - 実施例2
本実施例は、CFTR遺伝子における多型の検出を記載する。特に、本実施例は、プールされた試料においてCFTR遺伝子におけるΔF508突然変異を検出するためのインベーダーアッセイ法の使用を記載する。
Pooled samples-Example 2
This example describes the detection of polymorphisms in the CFTR gene. In particular, this example describes the use of an invader assay to detect a ΔF508 mutation in the CFTR gene in a pooled sample.

ΔF508突然変異のインベーダーアッセイ分析について、一次プローブセットは、侵入型オリゴヌクレオチドとして

Figure 2007306918
ならびに野生型および変異型の対立遺伝子についてのシグナルプローブとして
Figure 2007306918
または
Figure 2007306918
のいずれかを含んだ。二次反応構成要素は、一次反応温度より少なくとも5度低い温度で最適に機能するように設計された。 For invader assay analysis of the ΔF508 mutation, the primary probe set is an invasive oligonucleotide
Figure 2007306918
As signal probes for wild-type and mutant alleles
Figure 2007306918
Or
Figure 2007306918
Including one of the following. The secondary reaction components were designed to function optimally at temperatures at least 5 degrees below the primary reaction temperature.

すべてのオリゴヌクレオチドは、標準的ホスホラミダイト化学を用いて合成された。一次プローブオリゴヌクレオチドは標識されなかった。FRETプローブは、Cy3ホスホラミダイトおよび蛍光ホスホラミダイトの取り込みにより標識された(Glen Research、Sterling、VA)。5'末端の使用のために設計される一方で、Cy3ホスホラミダイトは、その色素上に、さらなる合成的鎖の延長を可能にするために除去することができる付加的モノメトキシトリチル(MMT)基をもち、結果として、オリゴヌクレオチドの糖-リン酸骨格におけるギャップを架橋する色素での内部標識を生じる。その色素に適応させるためにこの位置で1つのヌクレオチドを削除した。一次プローブ、二次標的および停止(arrestor)オリゴヌクレオチドの3'末端において、それらが侵入型オリゴヌクレオチドとして使用されないように、アミン修飾が用いられた。2'-O-メチル塩基は、下線を施して表示されているが、同じく、3'末端の酵素認識を最小にするために用いられている。大体のプローブ融解温度は、Oligo 5.0ソフトウェア(National Bioscience、Plymouth、MN)を用いて計算され、非相同的領域を計算から排除した。   All oligonucleotides were synthesized using standard phosphoramidite chemistry. The primary probe oligonucleotide was not labeled. FRET probes were labeled by incorporation of Cy3 phosphoramidites and fluorescent phosphoramidites (Glen Research, Sterling, VA). While designed for use at the 5 'end, the Cy3 phosphoramidite has an additional monomethoxytrityl (MMT) group on its dye that can be removed to allow further synthetic chain extension. The result is an internal labeling with a dye that bridges the gap in the sugar-phosphate backbone of the oligonucleotide. One nucleotide was deleted at this position to accommodate the dye. Amine modifications were used at the 3 ′ end of the primary probe, secondary target and arrestor oligonucleotide so that they were not used as interstitial oligonucleotides. The 2'-O-methyl base is shown underlined, but is also used to minimize enzyme recognition at the 3 'end. The approximate probe melting temperature was calculated using Oligo 5.0 software (National Bioscience, Plymouth, MN) and excluded non-homologous regions from the calculation.

CFTR遺伝子型として特徴付けられたDNA試料は、コリエル医学研究所(Coriell Institute for Medical Research)(Camden、NJ)、カタログ番号NA07469番(ΔF508およびR553Xの両方の突然変異についてのCFTR遺伝子におけるヘテロ接合性)およびNA01531番(ホモ接合性ΔF508)から購入された。FRET経時的侵入型切断方法を用いて変異体のどのくらいの用量がプールされた試料内で検出されることができるのかを決定するために、CFTR遺伝子におけるΔF508突然変異についてのヘテロ接合体であるDNAは、その遺伝子座においてホモ接合性の野生型であるDNAへ希釈された。試験反応には、反応あたり総ゲノムDNA 0.1 μg〜2.6 μgが含まれ、かつ変異体 DNAは0.1 μgで保持され、このようにして、変異体DNAが試料中における総DNAの50 %から下は4 %までを表示する混合物のセットを作製した。変異体DNAは508遺伝子座においてヘテロ接合性であるため、実際の対立遺伝子の表示は、混合された試料においてそのDNAの25 %から下は2 %までの範囲にわたった。対照は、様々なDNAレベルそれぞれにおいてすべて、または100 ngレベルにおいてすべてのヘテロ接合性変異体DNAのいずれかを有する反応物を含んだ。さらに、ΔF508突然変異についてホモ接合性であるDNAの試料を試験した。   DNA samples characterized as CFTR genotypes are heterozygous in the CFTR gene for the Coriell Institute for Medical Research (Camden, NJ), catalog number NA07469 (both ΔF508 and R553X mutations) ) And NA01531 (homozygous ΔF508). DNA that is heterozygous for the ΔF508 mutation in the CFTR gene to determine how much of the variant can be detected in the pooled sample using the FRET time-based invasive cleavage method Was diluted to DNA that was homozygous wild type at that locus. The test reaction contains 0.1 μg to 2.6 μg of total genomic DNA per reaction, and the mutant DNA is retained at 0.1 μg, so that the mutant DNA is below 50% of the total DNA in the sample. Mixture sets displaying up to 4% were made. Because the mutant DNA is heterozygous at the 508 locus, the actual allele designation ranged from 25% to 2% below that DNA in the mixed sample. Controls included reactions with either all at the various DNA levels, or all heterozygous mutant DNA at the 100 ng level. In addition, samples of DNA that were homozygous for the ΔF508 mutation were tested.

DNA濃度は、ピコグリーン(PicoGreen)法を用いて推定された。インベーダープローブ4 pmol、FRETプローブ40 pmol、および二次標的オリゴヌクレオチド20 pmolを、4 % PEG含有10 mM MOPS(pH 7.5)34 μlにおいてゲノムDNAと組合せた。試料は、Chill-Out液体ワックス15 μlで表面を覆われ、DNAを変性させるために95℃で5分間加熱された。62℃まで冷めたらすぐ、AfuFEN1酵素の400 ng、野生型または変異型のいずれかの一次プローブ15 pmol、および最終濃度7.5 mMまでのMgCl2の添加により、反応を開始させた。プレートは、62℃で2時間、インキュベートされ、二次(FRET)反応を開始するために54℃まで冷却され、そしてさらに2時間インキュベートされた。その後、反応はTE 60 μlの添加により停止された。蛍光シグナルは、Cytofluor蛍光プレートリーダー上で、励起485/20、放出530/25、増加65、温度25℃において測定された。各反応についておよび標的非含有対照について、3回の反復実験を行った。各標的DNAについての平均シグナルを計算し、標的非含有対照由来の平均バックグラウンドを差し引き、その後マイクロソフトエクセル(Microsoft Excel)を用いてデータをプロットした。 DNA concentration was estimated using the PicoGreen method. 4 pmol of invader probe, 40 pmol of FRET probe, and 20 pmol of secondary target oligonucleotide were combined with genomic DNA in 34 μl of 10 mM MOPS (pH 7.5) containing 4% PEG. The sample was covered with 15 μl of Chill-Out liquid wax and heated at 95 ° C. for 5 minutes to denature the DNA. Upon cooling to 62 ° C., the reaction was initiated by the addition of 400 ng of AfuFEN1 enzyme, 15 pmol of either wild type or mutant primary probe, and MgCl 2 to a final concentration of 7.5 mM. The plate was incubated at 62 ° C. for 2 hours, cooled to 54 ° C. to initiate a secondary (FRET) reaction, and incubated for an additional 2 hours. The reaction was then stopped by adding 60 μl TE. The fluorescence signal was measured on a Cytofluor fluorescence plate reader at excitation 485/20, emission 530/25, increase 65, temperature 25 ° C. Three replicates were performed for each reaction and for target-free controls. The average signal for each target DNA was calculated, the average background from the target-free control was subtracted, and then the data was plotted using Microsoft Excel.

本実施例の結果は、図21に提示されている。変異体対立遺伝子由来のシグナルの分析は、野生型DNAの量における実質的増加により顕著には阻害されないことを示し、ΔF508変異体DNAが、混合物の2 %のみとして存在する場合、容易に検出されることができた(図21)。これらのデータは、侵入型切断反応がプールされたDNA試料を使用する集団分析のために用いられうることを示す。これは、新しいSNPを実証するために必要とされるアッセイの数を引き下げること、および多数の試験のために使用されるプールされた1つのDNAの大量調製の使用を可能にして、それらにより、DNA純度における試料間の変動の影響を低減させることの二倍の利点をもつ。   The results of this example are presented in FIG. Analysis of the signal from the mutant allele shows that it is not significantly inhibited by a substantial increase in the amount of wild-type DNA and is easily detected when ΔF508 mutant DNA is present as only 2% of the mixture (Fig. 21). These data indicate that an invasive cleavage reaction can be used for population analysis using pooled DNA samples. This allows to reduce the number of assays required to demonstrate a new SNP, and the use of a bulk preparation of one pooled DNA used for multiple tests, thereby Has twice the advantage of reducing the effects of intersample variation in DNA purity.

本実施例において結果が提示されたことを考慮すれば、集団をスクリーニングするためにインベーダーアッセイ法を適用することは可能である。好ましい態様において、集団スクリーニングについて、各個体からのDNAの寄与は均等であるべきであり、かつプールの分割量が試験される場合、任意の1つの個体由来のDNAも、検出可能なシグナルを産生するために十分な大量で存在しない方がいい。例えば、このシステムについては、任意の1人が各反応に対して1 ng未満(例えば、0.5 ng)を寄与する十分大きなプールを作製することにより、どの検出されるシグナルもプールにおける複数の個体からの寄与を反映していることが保証されるだろう。その他の検出系について、任意の1つの個体由来のDNAをそのシステムの検出限界より少ない量、例えば、検出限界の1/5〜1/10に制限することにより、望ましい効果が生じるだろう。内部標準として設定される二次プローブの使用は、例えば、シグナルが反応から反応へ標準化されることを可能にし、かつどんなSNPの普及率もより正確に測定されることを可能にするものと思われる。   In view of the results presented in this example, it is possible to apply invader assays to screen populations. In a preferred embodiment, for population screening, the contribution of DNA from each individual should be equal, and DNA from any one individual also produces a detectable signal when pool splits are tested. It is better not to exist in a large enough quantity to do. For example, for this system, any detected signal can be derived from multiple individuals in the pool by creating a sufficiently large pool where any one person contributes less than 1 ng (e.g., 0.5 ng) to each reaction. It will be guaranteed to reflect the contribution of. For other detection systems, limiting the DNA from any one individual to an amount that is less than the detection limit of the system, eg, 1/5 to 1/10 of the detection limit, will produce the desired effect. The use of a secondary probe set as an internal standard would, for example, allow the signal to be normalized from reaction to reaction, and allow any SNP prevalence to be measured more accurately. It is.

プールされた試料 - 実施例3
本実施例は、プールされた試料におけるコンソーシアム(Consortium)番号:TSC 0006429(SNP 1831)突然変異の検出を記載する。15個の個体由来のDNAはコリエル細胞貯蔵所(Coriell Cell Repository)から購入され、各試料は、SNPコンソーシアム番号:TSC 0006429(SNP 1831)遺伝子座における遺伝子型を同定するために試験された。各反応は、7.5 mM MgCl2を含有する10 mM MOPS(pH 7.5)緩衝液中の、各個体由来DNA 40 ng、0.366 μM一次プローブ、0.0366 μMインベーダーオリゴヌクレオチド、0.183 μMFRETプローブおよび100 ngCLEAVASE VIII酵素を含んだ。
Pooled samples-Example 3
This example describes the detection of a Consortium number: TSC 0006429 (SNP 1831) mutation in a pooled sample. DNA from 15 individuals was purchased from the Coriell Cell Repository, and each sample was tested to identify the genotype at the SNP Consortium Number: TSC 0006429 (SNP 1831) locus. Each reaction of 7.5 mM 10 mM MOPS containing MgCl 2 (pH 7.5) buffer, each individual derived DNA 40 ng, 0.366 [mu] M primary probes, 0.0366 [mu] M INVADER oligonucleotides, 0.183 MyuMFRET probe and 100 ngCLEAVASE VIII enzyme Inclusive.

使用されるプローブは以下のとおりである(5'から3'へ)。

Figure 2007306918
The probes used are as follows (from 5 ′ to 3 ′):
Figure 2007306918

アッセイは、ホール(Hall)ら、PNAS、97(15): 8272 (2000)に記載されているように行われた。簡単に述べると、反応物は、65℃の一定温度でインキュベートされた。リアルタイム反応検出のためのABI7700装置を使用して作製された、各試料についてのデータは、図22および図23の15個のパネルに示され、ここでG対立遺伝子由来のシグナルは薄い色の線として示され、かつT対立遺伝子由来のシグナルは濃い色の線として示されている。混合物に存在する各対立遺伝子由来のシグナルは、シグナル蓄積の二次式的性質を反映する上昇曲線として産生され、どんな対立遺伝子も存在しないところからのシグナルは、本質的に直線である。これらのDNAは、その後、いくつかの組合わせでプールされた:試料1〜5、6〜10、11〜15、1〜10、6〜15、および1〜15。データパネルは、図24に示されている。図25は、各反応の終わりに測定された正味の蛍光カウントの比較を提供する。図22および図23における結果から、各混合物における対立遺伝子の表現を計算することができる。図24および図25の両方は、各プールについて集計されたシグナルが混合物における対立遺伝子の最終比率に関して比例していることを実証している。プールされた試料からの正味の蛍光シグナルは、各人からのDNAの量が一定に保持されたため、個体からのそれらよりも大きい。例えば、5個の個体からプールされたDNAにおいて実行されるアッセイは、1個の個体からのDNAにおいて実行されるアッセイの5倍のDNA量を有した。   The assay was performed as described in Hall et al., PNAS, 97 (15): 8272 (2000). Briefly, the reaction was incubated at a constant temperature of 65 ° C. Data for each sample generated using the ABI7700 instrument for real-time reaction detection is shown in the 15 panels of FIGS. 22 and 23, where the signal from the G allele is a light colored line And the signal from the T allele is shown as a dark line. The signal from each allele present in the mixture is produced as a rising curve that reflects the quadratic nature of signal accumulation, and the signal from the absence of any allele is essentially linear. These DNAs were then pooled in several combinations: Samples 1-5, 6-10, 11-15, 1-10, 6-15, and 1-15. The data panel is shown in FIG. FIG. 25 provides a comparison of the net fluorescence count measured at the end of each reaction. From the results in FIGS. 22 and 23, the allelic representation in each mixture can be calculated. Both FIG. 24 and FIG. 25 demonstrate that the aggregated signal for each pool is proportional with respect to the final allele ratio in the mixture. The net fluorescent signal from the pooled sample is greater than those from the individual because the amount of DNA from each person was kept constant. For example, an assay performed on DNA pooled from 5 individuals had 5 times the amount of DNA as an assay performed on DNA from 1 individual.

本実施例に見られるように、ABI7700のリアルタイム検出能力は、まれなSNPsの検出における非常に貴重なことを立証できる。反応は2段階カスケードであるため、インベーダーアッセイにおいて蓄積されるシグナルのリアルタイムトレースは二次方程式に適合するが(すなわち、図22、図23および図24に観察される曲線)、バックグラウンドシグナルは、反応の過程の間、直線のままである。従って、ゲノム標的から産生されるシグナルをバックグラウンド蛍光から区別することは、明白である。アッセイのこの特徴は、まれな対立遺伝子由来の低レベルシグナルを、より確実にバックグラウンドから決定することができることを意味する。   As seen in this example, the real-time detection capability of ABI7700 can prove invaluable in the detection of rare SNPs. Since the reaction is a two-step cascade, the real-time trace of the signal accumulated in the invader assay fits a quadratic equation (i.e. the curves observed in Figure 22, Figure 23 and Figure 24), but the background signal is It remains straight during the course of the reaction. It is therefore obvious to distinguish the signal produced from the genomic target from the background fluorescence. This feature of the assay means that low level signals from rare alleles can be more reliably determined from the background.

プールされた試料 - 実施例4
1つの反応内での異なる対立遺伝子の測定により、対立遺伝子頻度の決定において比較される測定に不正確さを持ち込む試料間の変動についての懸念が除去される。二重(反応あたり2つの対立遺伝子または遺伝子座の検出)またはより複雑な多重(反応あたり2つより多い対立遺伝子または遺伝子座の検出)形態の使用により、対立遺伝子頻度決定についての処理量が増加し、異なる集団間での対立遺伝子頻度の比較が容易になる(例えば、特定の形質に影響されているものに対して影響されていないもの)。
Pooled samples-Example 4
Measurement of different alleles within one reaction eliminates concerns about sample-to-sample variations that introduce inaccuracies in the measurements compared in determining allele frequencies. Use of dual (detection of two alleles or loci per reaction) or more complex multiplex (detection of more than two alleles or loci per reaction) increases throughput for allele frequency determination However, comparison of allele frequencies between different populations is facilitated (eg, those that are not affected by those affected by a particular trait).

以下は、DNA試料における2つの対立遺伝子の検出についての一般的プロトコールの例の1つ、およびそのプロトコールが試料における対立遺伝子の決定に適用された数例を提供する。本実施例において、シグナルは蛍光色素(FAM)およびレドモンドレッド(REDMOND RED)色素(Red、Synthetic Genetics、San Diego、CA)から測定され、それぞれは、Z28エクリプス(ECLIPSE)消光剤と組合わされた独立のFRETプローブ上で使用される。このプロトコールは実施例として役に立つように提供され、本発明の方法または構成要素の使用をどんな特定のアッセイプロトコールまたは反応形態にも限定するものではない。多数の蛍光色素およびフルオロフォア/消光剤の組合わせ、およびそのような試薬を単独および核酸へのFRET結合において接着および検出する方法は、当技術分野において公知である。そのような他の試薬の組合わせは、本発明における使用のために企図され、これらの方法におけるその使用は、本発明の範囲内である。   The following provides one example of a general protocol for the detection of two alleles in a DNA sample and several examples where the protocol has been applied to the determination of alleles in a sample. In this example, the signal was measured from a fluorescent dye (FAM) and a redmond red (REDMOND RED) dye (Red, Synthetic Genetics, San Diego, Calif.), Each independently combined with a Z28 Eclipse (ECLIPSE) quencher. Used on the FRET probe. This protocol is provided to serve as an example and is not intended to limit the use of the methods or components of the invention to any particular assay protocol or reaction format. Numerous fluorescent dyes and fluorophore / quencher combinations and methods for attaching and detecting such reagents alone and in FRET binding to nucleic acids are known in the art. Such other reagent combinations are contemplated for use in the present invention and their use in these methods is within the scope of the present invention.

a. プールされた試料における対立遺伝子頻度の決定のための手順
1. ピコグリーン(PICOGREEN)試薬を使用する(手順は後に続く)インベーダーアッセイ法において使用される各試料のDNA濃度を測定する。
2. 特定された対立遺伝子頻度でのゲノム試料の模擬プールへ望ましい比率でDNA試料を混合する。
3. ゲノムDNA試料を95℃で10分間インキュベートすることにより変性させる。その後、試料を氷上に置いてもよい(選択的に)。
4. 反応あたり、1.15 μL プローブ/インベーダーオリゴヌクレオチド混合物(各一次プローブ3.5 μMおよび0.35 μMインベーダーオリゴヌクレオチド)と1.85 μL 24 mM MgCl2を混合することによりプローブ/ インベーダーオリゴヌクレオチド/MgCl2混合物を調製する。試料の完全セットの試験のために十分なマスター混合物の調製が好ましい。
5. 384ウェル二重インベーダーアッセイFRET検出プレート(Third Wave Technologies、Madison、WI)の適当なウェルへ、80 ng/μl〜100 ng/μl(ゲノムDNAの約240 ng〜300 ng)での適当な対照または試料DNA標的を3 μl添加する。各プレートウェルは、分配後乾燥された、10 mM MOPS、8 % PEG、4 % グリセロール、0.06 % NP 40、0.06 % ツィーン20、12 ug/ml BSA、50 ng/ul BSA、33.3 ng/ul CLEAVASE VIII酵素、1.17 μM FAM FRETプローブ

Figure 2007306918
および1.17 μM Red FRETプローブ
Figure 2007306918
を含有する溶液3 μlを含む。
6. 次に、384ウェル二重インベーダーアッセイFRET検出プレートの適当なウェルへ、プローブ/ インベーダーオリゴヌクレオチド/MgCl2混合物3 μlをピペットで移す。
7. 各反応物をミネラルオイル6 μlで表面を覆う。
8. プレートを接着性カバーで覆い、プローブおよび標的をウェルの底に移動させるためにベックマン(Beckman)GS-15R遠心分離機(または等価物)で10秒間、1,000 rpmで振とうする。
9. 反応物をサーマルサイクラーまたはBioOven IIIなどのインキュベーターにおいて63℃で3時間〜4時間、インキュベートする。63℃での3時間〜4時間のインキュベーション後、サーマルサイクラーを使用する場合には4℃まで、またはインキュベーターを使用する場合には室温まで、温度を低下させる。
10. 以下のパラメーターを用いる蛍光プレートリーダー上でマイクロタイタープレートを分析する。
Figure 2007306918
a. Procedure for determination of allele frequency in pooled samples
1. Measure the DNA concentration of each sample used in the invader assay using the PICOGREEN reagent (the procedure follows).
2. Mix the DNA samples in the desired ratio into a simulated pool of genomic samples at the specified allele frequency.
3. Denature the genomic DNA sample by incubating at 95 ° C for 10 minutes. The sample may then be placed on ice (optionally).
4. Prepare a probe / invader oligonucleotide / MgCl 2 mixture by mixing 1.15 μL probe / invader oligonucleotide mixture (3.5 μM and 0.35 μM invader oligonucleotides for each primary probe) and 1.85 μL 24 mM MgCl 2 per reaction. . Preparation of a master mixture sufficient for testing a complete set of samples is preferred.
5. Appropriate wells at 80 ng / μl to 100 ng / μl (approximately 240 ng to 300 ng of genomic DNA) into appropriate wells of a 384 well double invader assay FRET detection plate (Third Wave Technologies, Madison, Wis.) Add 3 μl of control or sample DNA target. Each plate well was dried after dispensing, 10 mM MOPS, 8% PEG, 4% glycerol, 0.06% NP 40, 0.06% Tween 20, 12 ug / ml BSA, 50 ng / ul BSA, 33.3 ng / ul CLEAVASE VIII enzyme, 1.17 μM FAM FRET probe
Figure 2007306918
And 1.17 μM Red FRET probe
Figure 2007306918
3 μl of solution containing
6. Next, pipette 3 μl of the probe / invader oligonucleotide / MgCl 2 mixture into the appropriate wells of a 384 well dual invader assay FRET detection plate.
7. Cover each reaction with 6 μl of mineral oil.
8. Cover the plate with an adhesive cover and shake at 1000 rpm for 10 seconds in a Beckman GS-15R centrifuge (or equivalent) to move the probe and target to the bottom of the well.
9. Incubate the reaction in an incubator such as a thermal cycler or BioOven III at 63 ° C. for 3-4 hours. After a 3 to 4 hour incubation at 63 ° C., the temperature is lowered to 4 ° C. when using a thermal cycler or to room temperature when using an incubator.
10. Analyze the microtiter plate on a fluorescent plate reader using the following parameters.
Figure 2007306918

b. フォールドオーバーゼロマイナス1(fold-over-zero minus 1)(FOZ-1)の計算
各反応からのシグナルは、標的非含有対照(「ゼロ」)からのシグナルとの比較により測定され、「ゼロ」反応物からのシグナルの倍数として表現される。バックグラウンドに対しての実際のシグナルの因子を得るために、因子1が差し引かれる(例えば、ゼロの1.5×シグナルすなわち1.5フォールドオーバーゼロをもつ試料について、固有のシグナルの量は、1.5 - 1、すなわち0.5である)。
b. Calculation of fold-over-zero minus 1 (FOZ-1) The signal from each reaction was measured by comparison with the signal from a target-free control ("zero"), Expressed as a multiple of the signal from the “zero” reactant. Factor 1 is subtracted to obtain a factor of the actual signal relative to the background (e.g. for a sample with a 1.5 × signal of zero, i.e. 1.5 foldover zero, the amount of intrinsic signal is 1.5-1, Ie 0.5).

FOZ-1を以下のように決定する。
FOZ-1 FAMプローブ = ((FAMプローブ1の数の生データ(raw count)、485/530)/(標的非含有対照FAMプローブの数の生データ、485/530))-1
FOZ-1レッドプローブ = ((レッドプローブ2の数の生データ、560/620)/(標的非含有対照レッドプローブの数の生データ、560/620))-1
Determine FOZ-1 as follows.
FOZ-1 FAM probe = ((Raw count of FAM probe 1 (raw count), 485/530 ) / (Raw data of target FAM probe without target, 485/530 ))-1
FOZ-1 red probe = ((Raw data for the number of red probes 2, 560/620 ) / (Raw data for the number of control red probes without target, 560/620 ))-1

c. 補正因子(Correction Factor)(CF)を以下のように計算
補正因子は、切断反応効率におけるプローブセット間の任意の変動を合わせるために計算されうる。
ヘテロ接合性対照のCFFAM = (FOZFAM-1)/((FOZRed-1);CFRed = (FOZRed-1)/(FOZFAM-1)
FAM対立遺伝子頻度計算について:

Figure 2007306918
レッド対立遺伝子頻度計算について:
Figure 2007306918
c. Calculation of Correction Factor (CF) as follows: The correction factor can be calculated to account for any variation between probe sets in cleavage reaction efficiency.
CF FAM for heterozygous control = (FOZ FAM -1) / ((FOZ Red -1); CF Red = (FOZ Red -1) / (FOZ FAM -1)
About FAM allele frequency calculation:
Figure 2007306918
About red allele frequency calculation:
Figure 2007306918

d. DNA定量の手順(Molecular Probes PICOGREENアッセイ法)
ピコグリーン(PICOGREEN)試薬は、非対称のシアニン染料である(モレキュラープローブズ(Molecular Probes)、OR)。遊離染料は蛍光を発しないが、dsDNAに結合すると同時に、>1000倍の蛍光増加を示す。ピコグリーン(PICOGREEN)は、UV吸光度法より10,000倍も感度が高く、かつssDNAおよびRNAに比較してdsDNAに対する選択性が高い。
d. Procedure for DNA quantification (Molecular Probes PICOGREEN assay)
PICOGREEN reagent is an asymmetric cyanine dye (Molecular Probes, OR). The free dye does not fluoresce but shows a> 1000-fold increase in fluorescence upon binding to dsDNA. PICOGREEN is 10,000 times more sensitive than the UV absorbance method and is more selective for dsDNA than ssDNA and RNA.

1. 結果を読む前に少なくとも10分間蛍光プレートリーダー上で回転させる。ピコグリーン(PICOGREEN)結果を読むために以下の設定を用いる。

Figure 2007306918
2. ピコグリーン(PICOGREEN)キットに供給されている20×TE保存液から1×TE緩衝液(10 mM トリスHCl、1 mM EDTA、pH 7.5)を調製する(50 mlを作製するためには、DNase非含有滅菌蒸留水47.5 mlへ20×TEを2.5 ml添加する)。50 mlは、250アッセイに対して十分な量である。
3. DNA標準を1×TEで100 μg/mlから2 μg/mlまでに希釈する。2つの標準曲線のために、100 μg/ml保存液8 μlを392 μlの1×TEへ添加することにより2 μg/ml保存液を400 μl調製する。
4. 表1に示されるように、マイクロタイタープレート内の2つの標準曲線を調製する。 1. Spin on fluorescent plate reader for at least 10 minutes before reading results. Use the following settings to read the PICOGREEN results.
Figure 2007306918
2. Prepare 1x TE buffer (10 mM Tris HCl, 1 mM EDTA, pH 7.5) from the 20x TE stock supplied in the picogreen kit (to make 50 ml, Add 2.5 ml of 20 × TE to 47.5 ml of sterile DNase-free distilled water). 50 ml is sufficient for 250 assays.
3. Dilute the DNA standard from 100 μg / ml to 2 μg / ml with 1 × TE. For the two standard curves, prepare 400 μl of 2 μg / ml stock solution by adding 8 μl of 100 μg / ml stock solution to 392 μl of 1 × TE.
4. Prepare two standard curves in the microtiter plate as shown in Table 1.

Figure 2007306918
Figure 2007306918

5. 各未知試料について、マイクロプレートウェル内で試料2 μlを1×TE 98 μlへ添加する。ピペットで上下することにより混合する。
6. 1×TE中でピコグリーン(PICOGREEN)試薬の1:200希釈を調製する。各標準および各未知試料について、100 μlの容量が必要とされる。例えば、それぞれ8点をもつ2つの標準曲線は、1.6 mlを要求することになる。必要とされる希釈されたピコグリーン(PICOGREEN)試薬の総容量を計算するために、試験されるであろう試料および未知の総数を決定し、この数に100 μlを掛ける(マルチチャンネルピペットを使用する場合には、さらなる試薬を作製する)。ピコグリーン(PICOGREEN)試薬は光感受性であり、解凍中および希釈された状態においては、ホイルで覆っておくべきである。十分にボルテックスする。
7. 希釈ピコグリーン(PICOGREEN)100μlを全標準および試料に添加する。ピペットで上下させて混合する。
8. ホイルでマイクロプレートを覆い、室温で2分間〜5分間、インキュベートする。
9. プレートを読み取る。
10. 標準の平均値を用いて標準曲線を作製し、未知試料におけるDNA濃度を決定する。
5. For each unknown sample, add 2 μl of sample to 98 μl of 1 × TE in a microplate well. Mix by pipetting up and down.
6. Prepare a 1: 200 dilution of PICOGREEN reagent in 1 × TE. A volume of 100 μl is required for each standard and each unknown sample. For example, two standard curves with 8 points each would require 1.6 ml. To calculate the total volume of diluted PICOGREEN reagent required, determine the sample to be tested and the total number unknown, and multiply this number by 100 μl (using a multichannel pipette If so, make additional reagents). PICOGREEN reagents are light sensitive and should be covered with foil during thawing and when diluted. Vortex thoroughly.
7. Add 100 μl of diluted PICOGREEN to all standards and samples. Mix by pipetting up and down.
8. Cover the microplate with foil and incubate at room temperature for 2-5 minutes.
9. Read the plate.
10. Create a standard curve using the standard mean and determine the DNA concentration in the unknown sample.

e. ゲノムDNA試料における対立遺伝子頻度の測定
様々な頻度で対立遺伝子を有するDNA試料は、異なるホモ接合性ゲノムDNA試料を異なる比率で混合することにより作製された。各プールは、合計240 ngのゲノムDNAを含み、反応は、上記のように、63℃で3時間、384ウェルプレートで行われた。測定されたシグナルは図26Aに示されている。対立遺伝子頻度は、FAMおよびRedレポーター色素により産生される相対的シグナルに基づいて計算され、図26Bにおいてグラフで示されている。これらのデータは、インベーダーアッセイデータから計算された対立遺伝子頻度と比較した、理論上または実際の対立遺伝子頻度(DNAの既知量を混合することにより作製されていることを意味される頻度)間の相関関係を示す。
e. Measurement of allele frequencies in genomic DNA samples DNA samples with alleles at various frequencies were made by mixing different homozygous genomic DNA samples in different ratios. Each pool contained a total of 240 ng genomic DNA and the reaction was performed in 384 well plates at 63 ° C. for 3 hours as described above. The measured signal is shown in FIG. 26A. Allele frequencies were calculated based on the relative signals produced by FAM and Red reporter dye and are shown graphically in FIG. 26B. These data are between theoretical or actual allelic frequencies (frequency implied to be made by mixing known amounts of DNA) compared to allelic frequencies calculated from invader assay data. Show correlation.

異なる個体のゲノムDNAの8通りのプールもまた試験された。8つのDNAのそれぞれは、8個の異なるSNP遺伝子座それぞれについて以前に特徴付けられており、そのプールにおける8個のSNPsそれぞれについての対立遺伝子頻度は知られていた。この試験において、各プールは、合計300 ngのゲノムDNAを含み、反応は、上記のように、63℃で3時間、384ウェルプレートにおいて行われた。FAMチャンネルについて測定されたシグナルは、各場合においてよりまれな対立遺伝子であるが、図27に示されている。グラフは、各対立遺伝子についての既知の頻度をインベーダーアッセイデータから計算された頻度と比較している。   Eight pools of genomic DNA from different individuals were also tested. Each of the 8 DNAs has been previously characterized for each of 8 different SNP loci, and the allele frequencies for each of the 8 SNPs in the pool were known. In this test, each pool contained a total of 300 ng genomic DNA and the reaction was performed in 384 well plates at 63 ° C. for 3 hours as described above. The signal measured for the FAM channel is a rarer allele in each case, but is shown in FIG. The graph compares the known frequency for each allele with the frequency calculated from the invader assay data.

2つの異なるSNPs(SNP132505およびSNP131534)それぞれについてホモ接合性DNAは、異なる対立遺伝子頻度をもつゲノムのプールをシミュレートするために様々な比率で組合わされた。各プールは合計240 ngのゲノムDNAを含み、反応は、上記のように、63℃で3時間、384ウェルプレートにおいて行われた。対立遺伝子頻度は、FAMおよびRedレポーター色素により産生される相対的シグナルに基づいて計算され、図28Aおよび図28Bにおいてグラフで示されている。   Homozygous DNA for each of the two different SNPs (SNP132505 and SNP131534) were combined in various ratios to simulate a pool of genomes with different allelic frequencies. Each pool contained a total of 240 ng genomic DNA and reactions were performed in 384 well plates at 63 ° C. for 3 hours as described above. Allele frequencies are calculated based on the relative signals produced by the FAM and Red reporter dyes and are shown graphically in FIGS. 28A and 28B.

上記の試験に使用されるプローブおよび本発明の方法における使用に適したさらなるプローブセットは、図30A〜図30Cに示されている。   Probes used in the above tests and additional probe sets suitable for use in the methods of the invention are shown in FIGS. 30A-30C.

上記明細書において挙げられているすべての発行物および特許は、本明細書に特別に述べられているのと同様に、参照として本明細書に組み入れられている。本発明記載の方法およびシステムの様々な改変および修正は、本発明の範囲および意図から逸脱することなく、当業者にとって明白であると思われる。本発明は、特定の好ましい態様に関して記載されてきたが、主張される本発明がそのような特定の態様に不当に限定されるべきではないことは理解されるべきである。実際に、当業者にとって明らかであるような、本発明の実践のために記載された様式の様々な改変は、添付の特許請求の範囲内であることが意図されている。   All publications and patents mentioned in the above specification are herein incorporated by reference as if specifically set forth herein. Various alterations and modifications to the methods and systems described herein will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. Although the invention has been described with reference to certain preferred embodiments, it is to be understood that the claimed invention should not be unduly limited to such specific embodiments. Indeed, various modifications of the described modes for carrying out the invention as would be apparent to those skilled in the art are intended to be within the scope of the following claims.

インベーダー検出アッセイ法の態様の一つを示す。1 illustrates one embodiment of an invader detection assay. 入力標的配列ならびに、本発明のシステムおよびルーチンを用いてこの配列 を処理した結果を示す。The input target sequence and the results of processing this sequence using the systems and routines of the present invention are shown. インベーダー医学的関連パネル(INVADER Medically Associated Panel)を用いる高度多重PCRについての基本的な作業の流れの一例を示す。An example of the basic work flow for advanced multiplex PCR using the INVADER Medically Associated Panel is shown. 多重PCR法に有用なプライマーセットを作製するために行われうる段階の概略を示す流れ図を示す。2 shows a flow diagram outlining the steps that can be performed to create a primer set useful for multiplex PCR methods. 図5は、PCRプライマー設計実施例1に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 5 shows the sequences used and data generated for PCR primer design Example 1. 図6は、PCRプライマー設計実施例1に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 6 shows the sequences used and data generated for PCR primer design Example 1. 図7は、PCRプライマー設計実施例1に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 7 shows the sequences used and data generated for PCR primer design Example 1. 図8は、PCRプライマー設計実施例1に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 8 shows the sequences used and data generated for PCR primer design Example 1. 図9は、PCRプライマー設計実施例1に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 9 shows the sequences used and data generated for PCR primer design Example 1. 図10Aは、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 10A shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図10Bは、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 10B shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図11は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 11 shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図12は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 12 shows the sequence used and data generated for Example 2. 図13-1は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 13-1 shows the sequences used for Example 2 and the data generated. 図13-2は、図13-1の続きを示す図である。FIG. 13-2 is a continuation of FIG. 13-1. 図13-3は、図13-2の続きを示す図である。FIG. 13-3 is a continuation of FIG. 13-2. 図14は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 14 shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図15-1は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 15-1 shows the sequences used for Example 2 and the data generated. 図15-2は、図15-1の続きを示す図である。FIG. 15-2 is a continuation of FIG. 15-1. 図16Aは、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 16A shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図16Bは、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 16B shows the sequence used and the data generated for Example 2. 図17は、実施例2に関して使用された配列および作製されたデータを示す。FIG. 17 shows the sequence used and the data generated for Example 2. CYP2D6の様々な領域を増幅するために有用な、特定のPCRプライマーを示す。Specific PCR primers useful for amplifying various regions of CYP2D6 are shown. 図18-2は、図18-1の続きを示す図である。18-2 is a diagram showing a continuation of FIG. 18-1. 本発明による多重PCR最適化のためのプロトコールの一つを示す。1 shows one of the protocols for multiplex PCR optimization according to the present invention. インベーダーアッセイ法が、プールされた試料中のAPOC4遺伝子における突然変異を検出できることを実証するグラフを示す。2 shows a graph demonstrating that the invader assay can detect mutations in the APOC4 gene in pooled samples. インベーダーアッセイ法が、プールされた試料中のCFTR遺伝子における突然変異を検出できることを実証するグラフを示す。2 shows a graph demonstrating that the invader assay can detect mutations in the CFTR gene in pooled samples. 図22は、プールされた試料-実施例3に記載された実験の結果のグラフを示す。FIG. 22 shows a graph of the results of the experiment described in Pooled Sample—Example 3. 図23は、プールされた試料-実施例3に記載された実験の結果のグラフを示す。FIG. 23 shows a graph of the results of the pooled sample—experiment described in Example 3. 図24は、プールされた試料-実施例3に記載された実験の結果のグラフを示す。FIG. 24 shows a graph of the results of the experiment described in Pooled Sample—Example 3. 図25は、プールされた試料-実施例3に記載された実験の結果のグラフを示す。FIG. 25 shows a graph of the results of the pooled sample—experiment described in Example 3. 図26Aは、各遺伝子座のコピー数を示された割合(%)で含む対立遺伝子の検出に関するインベーダーアッセイ法において対立遺伝子シグナルを測定するデータを示す。図26Bは、理論上の対立遺伝子頻度を、図5Aに示されたインベーダーアッセイデータから計算される対立遺伝子頻度と比較するエクセル(Excel)グラフを示す。FIG. 26A shows data measuring allelic signals in an invader assay for detection of alleles containing the indicated number of copies of each locus in percent. FIG. 26B shows an Excel graph comparing the theoretical allelic frequency to the allelic frequency calculated from the invader assay data shown in FIG. 5A. 8つの異なる個体由来のプールされたゲノムDNAにおいて検出される8個のSN遺伝子座それぞれについての実際のおよび計算された対立遺伝子頻度を比較するエクセル(Excel)グラフおよびデータを示す。Shows Excel graphs and data comparing actual and calculated allele frequencies for each of the 8 SN loci detected in pooled genomic DNA from 8 different individuals. これらの対立遺伝子の異なる混合物を有するゲノムDNAにおけるSNP遺伝子座132505についてのフォールドオーバーゼロマイナス1(fold-over-zero minus 1)(FOZ-1)測定値と比較して計算された対立遺伝子頻度を示すエクセル(Excel)グラフおよびデータを示す。Calculate allele frequencies compared to the fold-over-zero minus 1 (FOZ-1) measurements for SNP locus 132505 in genomic DNA with different mixtures of these alleles. The Excel graph and data shown are shown. これらの対立遺伝子の異なる混合物を有するゲノムDNAにおけるSNP遺伝子座131534についてのフォールドオーバーゼロマイナス1(fold-over-zero minus 1)(FOZ-1)測定と比較して計算された対立遺伝子頻度を示すエクセル(Excel)グラフおよびデータを示す。Shows calculated allele frequencies compared to fold-over-zero minus 1 (FOZ-1) measurements for SNP locus 131534 in genomic DNA with different mixtures of these alleles Excel (Excel) graph and data are shown. 図30Aは、プールされた試料-実施例4に記載されたアッセイにおける使用のために構成されたプローブの配列および、各対立遺伝子についての合成標的を示す。「Y」とはアミンブロック基を示す。実施例4に記載された例示的アッセイ構成において使用された際の多型および各プローブについて検出されると考えられる色素が示されている。FIG. 30A shows the sequence of the pooled samples—probes configured for use in the assay described in Example 4 and the synthetic target for each allele. “Y” represents an amine blocking group. Shown are the polymorphisms and dyes that would be detected for each probe when used in the exemplary assay configuration described in Example 4. 図30Bは、プールされた試料-実施例4に記載されたアッセイにおける使用のために構成されたプローブの配列および、各対立遺伝子についての合成標的を示す。「Y」とはアミンブロック基を示す。実施例4に記載された例示的アッセイ構成において使用された際の多型および各プローブについて検出されると考えられる色素が示されている。FIG. 30B shows the pooled samples—sequences of probes configured for use in the assay described in Example 4 and the synthetic target for each allele. “Y” represents an amine blocking group. Shown are the polymorphisms and dyes that would be detected for each probe when used in the exemplary assay configuration described in Example 4. 図30Cは、プールされた試料-実施例4に記載されたアッセイにおける使用のために構成されたプローブの配列および、各対立遺伝子についての合成標的を示す。「Y」とはアミンブロック基を示す。実施例4に記載された例示的アッセイ構成において使用された際の多型および各プローブについて検出されると考えられる色素が示されている。FIG. 30C shows the pooled sample—the sequence of the probe configured for use in the assay described in Example 4 and the synthetic target for each allele. “Y” represents an amine blocking group. Shown are the polymorphisms and dyes that would be detected for each probe when used in the exemplary assay configuration described in Example 4.

Claims (37)

以下の段階を含む方法:
a)各標的配列がi)フットプリント領域、ii)該フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)該フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を提供する段階;ならびに
b)プライマーセットが少なくともY個の標的配列それぞれについてのフォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列を含み、該フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列それぞれが5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ該フォワードプライマーおよびリバースプライマーそれぞれのN[2]-N[1]-3'が該プライマーセットにおける該フォワードプライマーおよびリバースプライマーのどのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットが作製されるように該標的配列情報を処理する段階。
A method comprising the following steps:
a) at least Y targets, each target sequence comprising i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region Providing target sequence information about the sequence; and
b) The primer set includes a forward primer sequence and a reverse primer sequence for each of at least Y target sequences, and each of the forward primer sequence and the reverse primer sequence is 5′-N [x] -N [x-1]-. ...- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ′ comprising a nucleic acid sequence, wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is nucleotide A or C, and N [2] -N [1] -3 ′ of each of the forward primer and reverse primer represents which N [2] − of the forward primer and reverse primer in the primer set Processing the target sequence information to produce a primer set that is not complementary to N [1] -3 ′;
プライマーセットが少なくともY個の単位複製配列を増幅する多重PCR反応を行うために構成され、該単位複製配列それぞれがフォワードプライマーおよびリバースプライマーの位置により定義される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the primer set is configured to perform a multiplex PCR reaction that amplifies at least Y amplicons, each amplicon being defined by the position of a forward primer and a reverse primer. プライマーセットがデジタル式のまたは印刷された配列情報として作製される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the primer set is generated as digital or printed sequence information. プライマーセットが物理的なプライマーオリゴヌクレオチドとして作製される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the primer set is made as a physical primer oligonucleotide. 各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[3]-N[2]-N[1]-3'が、プライマーセットにおけるフォワードプライマーおよびリバースプライマーのどのN[3]-N[2]-N[1]-3'にも相補的でない、請求項1記載の方法。   Each forward primer and reverse primer N [3] -N [2] -N [1] -3 'is the forward primer and reverse primer N [3] -N [2] -N [1] in the primer set 2. The method of claim 1, wherein the method is not complementary to -3 '. 処理段階が、各フォワードプライマーについてのN[1]を5'領域における最も3'側のAまたはCとして最初に選択する段階を含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the processing step comprises first selecting N [1] for each forward primer as the 3 ′ most A or C in the 5 ′ region. 処理段階が、各リバースプライマーについてのN[1]を3'領域の相補における最も3'側のAまたはCとして最初に選択する段階を含む、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the processing step comprises first selecting N [1] for each reverse primer as the 3 ′ most A or C in the complement of the 3 ′ region. フットプリント領域が一塩基多型を含む、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the footprint region comprises a single nucleotide polymorphism. 各標的配列についてのフットプリント領域が、一塩基多型を検出するために構成された1つまたは複数のアッセイプローブにハイブリダイズする標的配列の部分を含む、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the footprint region for each target sequence comprises a portion of the target sequence that hybridizes to one or more assay probes configured to detect single nucleotide polymorphisms. 処理段階が、アッセイ構成要素配列と80パーセント未満の相同性が存在するように各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについてのN[5]-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'を選択する段階をさらに含む、請求項1記載の方法。   N [5] -N [4] -N [3] -N [2] -N [for each forward and reverse primer such that the processing step is less than 80 percent homologous with the assay component sequence 2. The method of claim 1, further comprising selecting 1] -3 ′. Yが2から500の間の整数である、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein Y is an integer between 2 and 500. 処理段階が、各フォワードプライマーおよびリバースプライマーが摂氏約50度の標的配列に関する融解温度をもつように各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについてのxを選択する段階を含む、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the processing step comprises selecting x for each forward primer and reverse primer such that each forward primer and reverse primer has a melting temperature for the target sequence of about 50 degrees Celsius. フォワードプライマーおよびリバースプライマーの対の最適化濃度がプライマーセットについて決定される、請求項1記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein an optimized concentration of a forward primer and reverse primer pair is determined for the primer set. 請求項1記載の方法により作製される、プライマーセット。   A primer set produced by the method according to claim 1. 以下の段階を含む方法:
a)i)配列データを受け取るように設定されたユーザーインターフェース、およびii)多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションを内部に記憶しているコンピューターシステムを供給する段階;ならびに
b)配列データは少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、該標的配列のそれぞれはi)フットプリント領域、ii)該フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)該フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、該配列データを該ユーザーインターフェースから該コンピューターシステムへ送信する段階;ならびに
c)プライマーセットは、i)該Y個の標的配列それぞれについての該フットプリント領域の5'に隣接する該標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)該少なくともY個の標的配列それぞれについての該フットプリント領域の3'に隣接する該標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、該フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列のそれぞれは5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ該フォワードプライマーおよびリバースプライマーそれぞれのN[2]-N[1]-3'は該プライマーセットにおける該フォワードプライマーおよびリバースプライマーのどのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、プライマーセットを作製するために該標的配列情報を該多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションで処理する段階。
A method comprising the following steps:
providing a) a) a user interface configured to receive sequence data; and ii) providing a computer system having an internally stored multiplex PCR primer software application; and
b) sequence data includes target sequence information for at least Y target sequences, each of the target sequences i) a footprint region, ii) a 5 ′ region adjacent upstream of the footprint region, and iii) the Transmitting the sequence data from the user interface to the computer system comprising a 3 ′ region adjacent downstream of a footprint region; and
c) a primer set comprising i) a forward primer sequence that is identical to at least a portion of the target sequence adjacent 5 ′ of the footprint region for each of the Y target sequences, and ii) the at least Y A reverse primer sequence that is identical to at least a portion of the complementary sequence of the target sequence adjacent 3 ′ of the footprint region for each target sequence, each of the forward primer sequence and the reverse primer sequence being 5′- N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3] -N [2] -N [1] -3 ' Represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is nucleotide A or C, and N [2] -N [1] -3 ′ of each of the forward and reverse primers is in the primer set The forward primer and reverse primer throat Processing the target sequence information with the multiplex PCR primer pair software application to create a primer set that is not complementary to N [2] -N [1] -3 ′.
プライマーセットが少なくともY個の単位複製配列を増幅する多重PCR反応を行うために構成され、該単位複製配列それぞれがフォワードプライマーおよびリバースプライマーの位置により定義される、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the primer set is configured to perform a multiplex PCR reaction that amplifies at least Y amplicons, each amplicon being defined by the position of a forward primer and a reverse primer. 作製されるプライマーセットがデジタル式のまたは印刷された配列情報である、請求項15記載の方法。   16. The method according to claim 15, wherein the primer set to be produced is digital or printed sequence information. 各フォワードプライマーおよびリバースプライマーのN[3]-N[2]-N[1]-3'が、プライマーセットにおけるフォワードプライマーおよびリバースプライマーのどのN[3]-N[2]-N[1]-3'にも相補的でない、請求項15記載の方法。   Each forward primer and reverse primer N [3] -N [2] -N [1] -3 'is the forward primer and reverse primer N [3] -N [2] -N [1] in the primer set 16. The method of claim 15, wherein the method is not complementary to -3 '. 処理段階が、各フォワードプライマーについてのN[1]を5'領域における最も3'側のAまたはCとして最初に選択する段階を含む、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the processing step comprises first selecting N [1] for each forward primer as the 3 ′ most A or C in the 5 ′ region. 処理段階が、最初に選択する段階を含む、請求項15記載の方法。   The method of claim 15, wherein the processing step comprises a first selecting step. フットプリント領域が一塩基多型を含む、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the footprint region comprises a single nucleotide polymorphism. 各標的配列についてのフットプリント領域が、一塩基多型を検出するために構成された1つまたは複数のアッセイプローブにハイブリダイズする標的配列の部分を含む、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the footprint region for each target sequence comprises a portion of the target sequence that hybridizes to one or more assay probes configured to detect single nucleotide polymorphisms. Yが2から500の間の数である、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein Y is a number between 2 and 500. 処理段階が、各フォワードプライマーおよびリバースプライマーが摂氏約50度の融解温度をもつように各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについてのxを選択する段階を含む、請求項15記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the processing step comprises selecting x for each forward primer and reverse primer such that each forward primer and reverse primer has a melting temperature of about 50 degrees Celsius. 請求項15記載の方法により作製される、プライマーセット。   A primer set produced by the method according to claim 15. 以下を含むシステム:
a)ユーザーインターフェースが配列データを受け取るように設定され、該配列データが少なくともY個の標的配列についての標的配列情報を含み、該標的配列のそれぞれがi)フットプリント領域、ii)該フットプリント領域の上流に隣接した5'領域、およびiii)該フットプリント領域の下流に隣接した3'領域を含む、ユーザーインターフェースからデータを受け取るように設定されたコンピューターシステム;
b)多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションがプライマーセットを作製するために該標的配列情報を処理するように設定され、該プライマーセットがi)該Y個の標的配列それぞれについての該フットプリント領域の5'に隣接する該標的配列の少なくとも一部に同一であるフォワードプライマー配列、およびii)該少なくともY個の標的配列それぞれについての該フットプリント領域の3'に隣接する該標的配列の相補的配列の少なくとも一部に同一であるリバースプライマー配列を含み、該フォワードプライマー配列およびリバースプライマー配列のそれぞれが5'-N[x]-N[x-1]-....-N[4]-N[3]-N[2]-N[1]-3'により表される核酸配列を含み、Nはヌクレオチド塩基を表し、xは少なくとも6であり、N[1]はヌクレオチドAまたはCであり、かつ該フォワードプライマーおよびリバースプライマーそれぞれのN[2]-N[1]-3'は該プライマーセットにおける該フォワードプライマーおよびリバースプライマーのどのN[2]-N[1]-3'にも相補的でない、該ユーザーインターフェースに操作可能に連結された多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーション;ならびに
c)コンピューターメモリーおよびコンピューター処理装置を含む、該多重PCRプライマー対ソフトウェアアプリケーションを内部に記憶しているコンピューターシステム。
A system that includes:
a) the user interface is configured to receive sequence data, the sequence data including target sequence information for at least Y target sequences, each of the target sequences i) footprint region, ii) the footprint region A computer system configured to receive data from a user interface, comprising a 5 ′ region adjacent upstream of iii) and a 3 ′ region adjacent downstream of the footprint region;
b) A multiplex PCR primer software application is configured to process the target sequence information to create a primer set, and the primer set is i) 5 ′ of the footprint region for each of the Y target sequences. A forward primer sequence that is identical to at least a portion of the adjacent target sequence, and ii) at least one of the complementary sequences of the target sequence adjacent to the 3 ′ of the footprint region for each of the at least Y target sequences The reverse primer sequence is identical, and each of the forward primer sequence and the reverse primer sequence is 5'-N [x] -N [x-1] -....- N [4] -N [3 ] -N [2] -N [1] -3 ', wherein N represents a nucleotide base, x is at least 6, N [1] is nucleotide A or C, and The forward primer N [2] -N [1] -3 ′ of each of the reverse and reverse primers is not complementary to any N [2] -N [1] -3 ′ of the forward and reverse primers in the primer set A multiplex PCR primer pair software application operably linked to an interface; and
c) A computer system that internally stores the multiplex PCR primer pair software application, including computer memory and computer processing equipment.
コンピューターシステムが、プライマーセットをユーザーインターフェースへ戻すように設定される、請求項26記載のシステム。   27. The system of claim 26, wherein the computer system is configured to return the primer set to the user interface. 各フォワードプライマーおよびリバースプライマーが摂氏約50度の融解温度をもつようにxが各フォワードプライマーおよびリバースプライマーについて選択されるように、多重PCRプライマーソフトウェアアプリケーションが標的配列情報を処理するようにさらに設定される、請求項26記載のシステム。   The multiplex PCR primer software application is further configured to process the target sequence information so that x is selected for each forward and reverse primer so that each forward and reverse primer has a melting temperature of about 50 degrees Celsius. 27. The system of claim 26. 以下の段階を含む、多型の対立遺伝子頻度を検出するための方法:
a)i)複数の個体由来の標的核酸配列を含む、プールされた試料、および
ii)多型の有無を検出するように構成されたインベーダー(INVADER)検出試薬
を供給する段階;ならびに
b)検出可能なシグナルを産生するために、該プールされた試料を該インベーダー検出試薬に接触させる段階;ならびに
c)該検出可能なシグナルを測定し、それにより該多型を含む該標的核酸配列の数を決定する段階。
A method for detecting polymorphic allele frequencies comprising the following steps:
a) i) a pooled sample comprising target nucleic acid sequences from multiple individuals, and
ii) providing an INVADER detection reagent configured to detect the presence or absence of a polymorphism; and
b) contacting the pooled sample with the invader detection reagent to produce a detectable signal;
c) measuring the detectable signal, thereby determining the number of the target nucleic acid sequence comprising the polymorphism.
複数とは少なくとも10個の個体を含む、請求項29記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the plurality comprises at least 10 individuals. 少なくとも10個の個体とは少なくとも1000個の個体を含む、請求項30記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein the at least 10 individuals comprises at least 1000 individuals. 以下の段階を含む、多型の対立遺伝子頻度を検出するための方法:
a)i)複数の個体由来の標的核酸配列を含む、プールされた試料、および
ii)該標的核酸配列における多型遺伝子座の各対立遺伝子について独特なシグナルを産生するために構成されたインベーダーアッセイ検出試薬
を供給する段階;ならびに
b)少なくとも1つの独特なシグナルを産生するために該プールされた試料を該インベーダー検出試薬に接触させる段階;ならびに
c)該少なくとも1つの独特なシグナルを測定し、それにより該プールされた試料内の該多型遺伝子座の各対立遺伝子の割合を決定する段階。
A method for detecting polymorphic allele frequencies comprising the following steps:
a) i) a pooled sample comprising target nucleic acid sequences from multiple individuals, and
ii) providing an invader assay detection reagent configured to produce a unique signal for each allele of the polymorphic locus in the target nucleic acid sequence;
b) contacting the pooled sample with the invader detection reagent to produce at least one unique signal;
c) measuring the at least one unique signal, thereby determining the proportion of each allele of the polymorphic locus in the pooled sample.
測定段階が蛍光の検出を含む、請求項32記載の方法。   35. The method of claim 32, wherein the measuring step includes detection of fluorescence. 少なくとも2つの独特なシグナルが段階b)において産生され、かつ測定段階が少なくとも2つの独特なシグナルを比較する段階を含む、請求項32記載の方法。   35. The method of claim 32, wherein at least two unique signals are produced in step b) and the measuring step comprises comparing at least two unique signals. 比較段階が、少なくとも1つの独特なシグナルの測定に補正因子を適用する段階を含む、請求項34記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the comparing step comprises applying a correction factor to the measurement of at least one unique signal. 以下の段階を含む、まれな突然変異を検出するための方法:
a)i)少なくとも10,000個の標的核酸配列を含む、単一対象由来の試料、および
ii)野生型対立遺伝子と比較して1:1000またはそれ未満の対立遺伝子頻度で存在する標的核酸配列集団において突然変異を検出できる、検出アッセイ法
を供給する段階;ならびに
b)まれな突然変異の有無が検出されるような条件下で、該試料を該検出アッセイ法を用いてアッセイする段階。
A method for detecting rare mutations, including the following steps:
a) i) a sample from a single subject comprising at least 10,000 target nucleic acid sequences, and
ii) providing a detection assay capable of detecting mutations in a target nucleic acid sequence population present at an allele frequency of 1: 1000 or less compared to a wild-type allele; and
b) assaying the sample using the detection assay under conditions such that the presence or absence of a rare mutation is detected.
以下の段階を含む、まれな突然変異を検出するための方法:
a)i)少なくとも10,000個の標的核酸配列を含む、単一対象由来の試料、および
ii)野生型対立遺伝子と比較した対立遺伝子頻度1:1000またはそれ未満で存在する標的核酸配列集団において突然変異を検出できる検出アッセイ法
を供給する段階;ならびに
b)該試料におけるまれな突然変異の対立遺伝子頻度が決定されるような条件下で、該試料を該検出アッセイ法を用いてアッセイする段階。
A method for detecting rare mutations, including the following steps:
a) i) a sample from a single subject comprising at least 10,000 target nucleic acid sequences, and
ii) providing a detection assay capable of detecting mutations in a target nucleic acid sequence population present at an allele frequency of 1: 1000 or less compared to a wild-type allele; and
b) assaying the sample using the detection assay under conditions such that the allele frequency of rare mutations in the sample is determined.
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