JP2007330137A - Method for identifying base polymorphism - Google Patents

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Masahiro Kusumoto
楠本  正博
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which a polymorphism in a nucleic acid sequence can clearly be detected in good repeatability, and to provide a reagent therefor. <P>SOLUTION: This method for judging a base comprises modifying a double strand nucleic acid to form a single strand nucleic acid, hybridizing the formed single strand nucleic acid with at least one base judgment oligonucleotide probe (D) complementary to a portion containing a base site (X) to be judged, performing an elongation reaction in the presence of the single strand nucleic acid as a template, forming a complex (P) of the single strand nucleic acid an elongation product of the oligonucleotide probe (D), and detecting the presence of the complex (P). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、核酸の伸長反応が起こりうる形態のオリゴヌクレオチドプローブを用いた塩基多型の同定方法に関するものである。本発明は、遺伝病の診断、塩基多型解析等に際して特に有用である。   The present invention relates to a method for identifying a base polymorphism using an oligonucleotide probe in a form in which a nucleic acid elongation reaction can occur. The present invention is particularly useful for diagnosis of genetic diseases, nucleotide polymorphism analysis, and the like.

本発明において、塩基多型とは野生型とは異なる塩基配列を有することをいう。遺伝子の塩基多型は薬物代謝において副作用および治療失敗の発生において個体間変動の原因として重要な役割を果たし、体質として知られる基礎代謝等の個人差の原因としても知られている。その上、これらは多数の疾患の遺伝マーカーとしての働きもする。それゆえ、これら突然変異の解明は臨床的に重要であり、ルーチンの表現型分類が臨床研究における精神医学患者および自発志願者にとって特に推奨される(非特許文献1、非特許文献2)。また、原因となる変異型遺伝子の同定に続くそれぞれの遺伝子型の検出用の核酸配列分析法が所望される。   In the present invention, the nucleotide polymorphism means having a nucleotide sequence different from the wild type. The nucleotide polymorphism of a gene plays an important role as a cause of inter-individual variation in the occurrence of side effects and treatment failures in drug metabolism, and is also known as a cause of individual differences such as basic metabolism known as constitution. In addition, they also serve as genetic markers for a number of diseases. Therefore, elucidation of these mutations is clinically important, and routine phenotyping is particularly recommended for psychiatric patients and volunteers in clinical studies (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2). In addition, a nucleic acid sequence analysis method for detecting each genotype following identification of the causative mutant gene is desired.

従来の核酸配列分析技術としては、例えば核酸配列決定法(シークエンシング法)がある。核酸配列決定法は核酸配列中に含まれる塩基多型を検出、同定することができるが、鋳型核酸の調製、DNAポリメラーゼ反応、ポリアクリルアミドゲル電気泳動、核酸配列の解析等を行うため多大な労力と時間が必要である。また近年の自動シークエンサーを用いることで省力化は行うことができるが、高価な装置が必要であるという問題がある。   As a conventional nucleic acid sequence analysis technique, for example, there is a nucleic acid sequencing method (sequencing method). Nucleic acid sequencing can detect and identify nucleotide polymorphisms contained in nucleic acid sequences, but requires a great deal of effort to prepare template nucleic acids, DNA polymerase reaction, polyacrylamide gel electrophoresis, analysis of nucleic acid sequences, etc. And time is needed. Further, labor can be saved by using a recent automatic sequencer, but there is a problem that an expensive apparatus is required.

一方、遺伝子の点突然変異により引き起こされる遺伝病が種々知られており、それらの中には、遺伝子のどの部位がどのように点突然変異することにより遺伝病が引き起こされるかわかっているものも少なくない。   On the other hand, there are various known genetic diseases caused by point mutations in genes, and some of them know which part of the gene and how point mutations cause genetic diseases. Not a few.

このような予想される点突然変異を検出する方法として、従来より、PCR(polymerase chain reaction)法(例えば、特許文献1及び2参照)などの遺伝子増幅法を利用した遺伝子の点突然変異の検出方法が知られている。増幅された遺伝子断片に対し、特定の核酸配列を切断する制限酵素により処理し、生じるフラグメントの大きさで判断する方法(PCR−RFLP)法が用いられている。同じくPCR法を用いた検出方法としては、使用するプライマーの特異性を利用したAlelle specific amplification法が用いられる。この方法では、遺伝子増幅法に用いる一対のオリゴヌクレオチドのうちの一方のオリゴヌクレオチドとして、野生型遺伝子の増幅領域の端部領域に完全に相補的な野生型用オリゴヌクレオチドと、変異型遺伝子の増幅領域の端部領域に完全に相補的な変異型用オリゴヌクレオ チドとを用いる。変異型のオリゴヌクレオチドは、その3’末端が予想される点突然変異を起こしたヌクレオチドに相補的なヌクレオチドになっている。このような野生型及び変異型用オリゴヌクレオチドをそれぞれ別個に用いて試料遺伝子を遺伝子増幅法に供する。   As a method for detecting such a predicted point mutation, detection of a point mutation of a gene using a gene amplification method such as a PCR (polymerase chain reaction) method (see, for example, Patent Documents 1 and 2) has been conventionally performed. The method is known. The amplified gene fragment is treated with a restriction enzyme that cleaves a specific nucleic acid sequence, and a method of judging based on the size of the resulting fragment (PCR-RFLP) is used. Similarly, as a detection method using the PCR method, the Alelle specific amplification method using the specificity of the primer to be used is used. In this method, as one of the pair of oligonucleotides used in the gene amplification method, a wild-type oligonucleotide that is completely complementary to the end region of the wild-type gene amplification region and the mutant-type gene amplification Use a mutant oligonucleotide that is completely complementary to the end region of the region. Mutant oligonucleotides have nucleotides complementary to the predicted point mutation at the 3 'end. Such wild-type and mutant-type oligonucleotides are separately used to subject the sample gene to the gene amplification method.

試料遺伝子が野生型であれば、野生型用オリゴヌクレオチドを用いた場合には核酸の増幅が起きるが、変異型用オリゴヌクレオチドを用いた場合には、オリゴヌクレオチドの3’末端が試料遺伝子の対応ヌクレオチドと相補的ではない(ミスマッチ)ので伸長反応が起きず、核酸の増幅は起きない。一方、試料遺伝子が変異型であれば、逆に、野生型用オリゴヌクレオチドを用いた場合には増幅が起きず、変異型用オリゴヌクレオチドを用いた場合に増幅が起きる。従って、各オリゴヌクレオチドを用いた場合に増幅が起きるか否かを調べることにより、試料遺伝子が野生型か変異型かを判別することができ、それによって試料遺伝子中の点突然変異を同定することができる。この時増幅が起きたか否かを調べる方法として、増幅産物をアガロースゲル電気泳動した後、エチジウムブロマイド等の核酸特異的結合蛍光試薬を用いて染色の後、UV照射して増幅核酸の有無を検出できる。   If the sample gene is wild-type, nucleic acid amplification occurs when a wild-type oligonucleotide is used, but if a mutant-type oligonucleotide is used, the 3 ′ end of the oligonucleotide corresponds to the sample gene. Since it is not complementary to the nucleotide (mismatch), no extension reaction occurs, and no nucleic acid amplification occurs. On the other hand, if the sample gene is a mutant type, conversely, amplification does not occur when the wild-type oligonucleotide is used, and amplification occurs when the mutant-type oligonucleotide is used. Therefore, by examining whether amplification occurs when using each oligonucleotide, it is possible to determine whether the sample gene is a wild type or a mutant type, thereby identifying a point mutation in the sample gene. Can do. As a method to check whether amplification has occurred at this time, the amplified product is subjected to agarose gel electrophoresis, stained with a nucleic acid-specific binding fluorescent reagent such as ethidium bromide, and then irradiated with UV to detect the presence of amplified nucleic acid. it can.

上記のような方法により増幅核酸を検出し、容易に多型の同定が行えるように思われるが、実際には、非特異的な核酸増幅が起こり試料遺伝子が野生型か変異型かを明確に判別できない場合もある。   Although it seems that the amplified nucleic acid can be detected by the above-mentioned method and polymorphism can be easily identified, in practice, non-specific nucleic acid amplification occurs and it is clear whether the sample gene is wild type or mutant type. Sometimes it cannot be determined.

試料中に存在する特定の核酸分子を検出するための他の代表的な技術としては、ハイブリダイゼーション法がある(例えば、非特許文献3参照)。核酸のハイブリダイゼーション分析は、多種類の核酸の中から非常に少数の標的核酸(DNAやRNA)をプローブで検出する技術であるが、ハイブリダイゼーション法では、高感度なレポーター(酵素、蛍光色素、ラジオアイソトープ等)を用いても、低コピー数(1〜1000個)の標的核酸分子を検出するのは困難である。さらに、ハイブリダイゼーション法には、非特異反応という大きな問題点が存在するため、特定の核酸分子を正確に検出する為には担体のブロッキング、非特異シグナルの除去等の操作が不可欠であり、多大な労力が必要となる。   As another typical technique for detecting a specific nucleic acid molecule present in a sample, there is a hybridization method (see, for example, Non-Patent Document 3). Nucleic acid hybridization analysis is a technique for detecting a very small number of target nucleic acids (DNA and RNA) from various types of nucleic acids using probes. In hybridization methods, highly sensitive reporters (enzymes, fluorescent dyes, Even if a radioisotope or the like is used, it is difficult to detect a target nucleic acid molecule having a low copy number (1-1000). Furthermore, since the hybridization method has a big problem of non-specific reaction, operations such as carrier blocking and removal of non-specific signal are indispensable for accurately detecting a specific nucleic acid molecule. Effort is required.

また、過去において非特異反応の問題を解決するための方法として、標的核酸より調製した標識DNAに、同様に調製した非標識DNAを添加して非特異反応を抑制するコンペティティブハイブリダイゼーション法(例えば、特許文献3、非特許文献4参照)が開発された。しかしコンペティティブハイブリダイゼーション法は操作が煩雑であり、また検出感度の面でも十分とはいえないため、特に遺伝病の診断、塩基多型解析等には適用できない。
特公平4−67960号公報 特公平4−67957号公報 特許第2982304号 GramおよびBrsen, European Consensus Conference on Pharmacogenetics. Commission of the European Communities, Luxembourg, 第87〜96頁(1990年) Balantら、Eur. J. Clin. Pharmacol. 第36巻、第551〜554頁、(1989年) Sambrookら、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition、第10章、第10.1〜10.52頁(2001年) Nicolasら、Anal. Biochem. 第205巻、第193頁、(1992年)
In addition, as a method for solving the problem of non-specific reaction in the past, a competitive hybridization method (for example, for suppressing non-specific reaction by adding similarly prepared non-labeled DNA to labeled DNA prepared from target nucleic acid) Patent Document 3 and Non-Patent Document 4) have been developed. However, the competitive hybridization method is complicated in operation and is not sufficient in terms of detection sensitivity, and therefore cannot be applied particularly to genetic disease diagnosis and nucleotide polymorphism analysis.
Japanese Examined Patent Publication No. 4-67960 Japanese Patent Publication No. 4-67957 Patent No. 2982304 Gram and Brsen, European Consensus Conference on Pharmacogenetics. Commission of the European Communities, Luxembourg, 87-96 (1990) Balant et al., Eur. J. Clin. Pharmacol. 36, 551-554, (1989) Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition, Chapter 10, 10.1-10.52 (2001) Nicolas et al., Anal. Biochem. 205, 193, (1992)

本発明の目的は、上記のような問題点を解決して、明確にかつ再現性よく核酸配列中の多型を検出することができる方法及びそのための試薬を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method and a reagent therefor that can solve the above-mentioned problems and detect a polymorphism in a nucleic acid sequence clearly and reproducibly.

本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意研究の結果、本発明を完成させるに至った。   In view of the above circumstances, the present inventors have completed the present invention as a result of intensive studies.

すなわち、本発明は以下のような構成からなる。
1.二本鎖核酸中の標的核酸配列における塩基部位を判定する方法であって、少なくとも以下の(1)〜(3)の工程を含むことを特徴とする塩基判定方法。
(1)判定したい塩基部位(X)を含む二本鎖核酸を変性させ、一本鎖核酸を形成せしめる第一工程、
(2)第一工程で得られる一本鎖核酸に、判定したい塩基部位(X)を含み該一本鎖核酸の一部と相補的な少なくとも1種類の塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)をハイブリダイズさせ、該一本鎖核酸を鋳型として伸長反応を行い、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物と該一本鎖核酸の複合体(P)を形成せしめる第二工程、
(3)該複合体(P)の存在を検出する第三工程。
2.判定したい塩基部位(X)の塩基の種類により、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の配列がそれぞれ異なることを特徴とする1の塩基判定方法。
3.オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端の塩基が判定したい塩基部位(X)の予想される塩基と同じ、または相補的な塩基であることを特徴とする1または2の塩基判定方法。
4.オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端より2番目の塩基が判定したい塩基部位(X)の予想される塩基と同じ、または相補的な塩基であることを特徴とする1または2の塩基判定方法。
5.オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端より3から5番目の少なくとも1つの塩基が鋳型となる核酸配列と相補的または相同的でない塩基に置換されていることを特徴とする3または4の塩基判定方法。
6.オリゴヌクレオチドプローブ(D)がリガンドにより標識されていることを特徴とする1〜5のいずれかの塩基判定方法。
7.オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端から2番目以降の少なくとも一つのヌクレオチドがリガンドにより標識されていることを特徴とする1〜6のいずれかの塩基判定方法。
8.オリゴヌクレオチドプローブ(D)の5’末端がリガンドにより標識されていることを特徴とする1〜7のいずれかの塩基判定方法。
9.リガンドが抗原、抗体、蛍光物質、発光団および酵素からなる群より選ばれた少なくとも1種以上であることを特徴とする6〜8のいずれかの塩基判定方法。
10.第一工程において、オリゴヌクレオチドプローブ(D)が存在していることを特徴とする1〜9のいずれかの塩基判定方法。
11.二本鎖核酸が、増幅反応により得られた二本鎖核酸であることを特徴とする1〜10のいずれかの塩基判定方法。
12.増幅反応がPCRであることを特徴とする11の塩基判定方法。
13.増幅反応において、オリゴヌクレオチドプローブ(D)が存在していることを特徴とする11または12の塩基判定方法。
14.増幅反応に使用されるプライマーのTm値より、オリゴヌクレオチドプローブ(D)のTm値が低いことを特徴とする11〜13のいずれかの塩基判定方法。
15.第一工程における変性が熱変性であることを特徴とする1〜14のいずれかの塩基判定方法。
That is, the present invention has the following configuration.
1. A method for determining a base site in a target nucleic acid sequence in a double-stranded nucleic acid, comprising at least the following steps (1) to (3):
(1) a first step in which a double-stranded nucleic acid containing a base site (X) to be determined is denatured to form a single-stranded nucleic acid;
(2) The single-stranded nucleic acid obtained in the first step contains at least one base determination oligonucleotide probe (D) containing the base site (X) to be determined and complementary to a part of the single-stranded nucleic acid. A second step of hybridizing and performing an extension reaction using the single-stranded nucleic acid as a template to form a complex (P) of the extension product of the oligonucleotide probe (D) and the single-stranded nucleic acid,
(3) A third step of detecting the presence of the complex (P).
2. The base determination method according to 1, wherein the oligonucleotide probe (D) has a different sequence depending on the type of base at the base site (X) to be determined.
3. The base determination method according to 1 or 2, wherein the base at the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is the same as or complementary to the expected base of the base site (X) to be determined.
4). The base determination method according to 1 or 2, wherein the second base from the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is the same or complementary base as the predicted base of the base site (X) to be determined .
5). 3 or 4 base determination characterized in that at least one base from 3 to 5 from the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is replaced with a base that is not complementary or homologous to the nucleic acid sequence used as a template Method.
6). The base determination method according to any one of 1 to 5, wherein the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand.
7). The base determination method according to any one of 1 to 6, wherein at least one nucleotide after the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand.
8). The base determination method according to any one of 1 to 7, wherein the 5 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand.
9. The base determination method according to any one of 6 to 8, wherein the ligand is at least one selected from the group consisting of an antigen, an antibody, a fluorescent substance, a luminophore, and an enzyme.
10. The base determination method according to any one of 1 to 9, wherein the oligonucleotide probe (D) is present in the first step.
11. The base determination method according to any one of 1 to 10, wherein the double-stranded nucleic acid is a double-stranded nucleic acid obtained by an amplification reaction.
12 11. The method for determining bases according to 11, wherein the amplification reaction is PCR.
13. The method for determining a base according to 11 or 12, wherein an oligonucleotide probe (D) is present in the amplification reaction.
14 The base determination method according to any one of 11 to 13, wherein the Tm value of the oligonucleotide probe (D) is lower than the Tm value of the primer used in the amplification reaction.
15. The base determination method according to any one of 1 to 14, wherein the denaturation in the first step is heat denaturation.

本発明により、試料核酸中の塩基多型を明確にまた簡便に、再現性よく検出できる方法が提供される。   The present invention provides a method capable of clearly and simply detecting a polymorphism in a sample nucleic acid with good reproducibility.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において「二本鎖核酸」とは、標的核酸配列すなわち解析の対象となる核酸配列を含む染色体又はその断片に相補的な配列を有する核酸、増幅した核酸又はその断片に相補的な配列を有する核酸、などを指す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the “double-stranded nucleic acid” refers to a nucleic acid having a sequence complementary to a target nucleic acid sequence, that is, a chromosome containing a nucleic acid sequence to be analyzed or a fragment thereof, a sequence complementary to an amplified nucleic acid or a fragment thereof. The nucleic acid etc. which have.

該染色体又はその断片に相補的な配列を有する核酸は、例えば、バクテリア、動物または植物組織、個体細胞由来の溶解物などのあらゆる材料から調製することができる。該染色体又はその断片に相補的な配列を有する核酸の調製法は特に限定されないが、例えば、患者の血液、組織から、既知の方法により調製してもよい。代表的なものとして、フェノール/クロロホルム抽出法(Biochimica et Biophysica acta 第72巻、第619〜629頁、1963年)、アルカリSDS法(Nucleic Acid Research 第7巻、第1513〜1523頁、1979年)等の液相で行う方法がある。また、核酸の単離に核酸結合用担体を用いる系としては、ガラス粒子とヨウ化ナトリウム溶液を使用する方法(Proc. Natl. Acad. USA 第76−2巻、第615〜619頁、1979年)、ハイドロキシアパタイトを用いる方法(特開昭63−263093号公報)等がある。その他の方法としてはシリカ粒子とカオトロピックイオンを用いた方法(J. Clinical Microbiology 第28−3巻、第495〜503頁、1990年、特開平2−289596号公報)が挙げられる。   A nucleic acid having a sequence complementary to the chromosome or a fragment thereof can be prepared from any material such as bacteria, animal or plant tissue, and lysates derived from individual cells. A method for preparing a nucleic acid having a sequence complementary to the chromosome or a fragment thereof is not particularly limited. For example, the nucleic acid may be prepared from a patient's blood or tissue by a known method. Typical examples include phenol / chloroform extraction method (Biochimica et Biophysica acta 72, 619-629, 1963), alkaline SDS method (Nucleic Acid Research 7, 1513-1523, 1979). There is a method of performing in the liquid phase. Further, as a system using a nucleic acid binding carrier for nucleic acid isolation, a method using glass particles and a sodium iodide solution (Proc. Natl. Acad. USA, Vol. 76-2, 615-619, 1979). ) And a method using hydroxyapatite (Japanese Patent Laid-Open No. 63-263093). Examples of other methods include a method using silica particles and chaotropic ions (J. Clinical Microbiology Vol. 28-3, 495-503, 1990, JP-A-2-289596).

該増幅した核酸又はその断片に相補的な配列を有する核酸は、例えば、既知の増幅方法により調製してもよい。代表的な核酸増幅方法としては、PCR(Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition (Sambrookら、第8章、第8.1〜8.126頁、2001年))、NASBA(Nucleic acid sequence-basedamplification method;Nature 第350巻、第91頁(1991年))、LCR(国際公開89/12696号公報、特開平2−2934号公報)、SDA(Strand Displacement Amplification:Nucleic acid research 第20巻、第1691頁(1992年))、RCA(国際公開90/1069号公報)、TMA(Transcription mediated amplification method;J.Clin.Microbiol. 第31巻、第3270頁(1993年))、LAMP(loop-mediated isothermal amplification method:J Clin Microbiol. 第42巻:第1,956頁(2004年))、ICAN(isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acids:Kekkaku. 第78巻、第533頁(2003年))などが挙げられる。   The nucleic acid having a sequence complementary to the amplified nucleic acid or a fragment thereof may be prepared, for example, by a known amplification method. As typical nucleic acid amplification methods, PCR (Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition (Sambrook et al., Chapter 8, 8.1-8.126, 2001)), NASBA (Nucleic acid sequence-based amplification) method; Nature 350, 91 (1991)), LCR (International Publication No. 89/12696, JP-A-2-2934), SDA (Strand Displacement Amplification: Nucleic acid research 20, 2091) (1992)), RCA (International Publication No. 90/1069), TMA (Transcription mediated amplification method; J. Clin. Microbiol. Vol. 31, p. 3270 (1993)), LAMP (loop-mediated isothermal) amplification method: J Clin Microbiol. Volume 42: 1,956 (2004)), ICAN (isothermal and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acids: Kekkaku 78, 533 (2003)).

なかでもPCR法は、試料核酸、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、一対のオリゴヌクレオチドプライマー及び耐熱性DNAポリメラーゼの存在下で、変性、アニーリング、伸長の3工程からなるサイクルを繰り返すことにより、上記一対のオリゴヌクレオチドプライマーで挟まれる試料核酸の領域を指数関数的に増幅させる方法である。すなわち、変性工程で試料の核酸を変性し、続くアニーリング工程において各オリゴヌクレオチドプライマーと、それぞれに相補的な一本鎖試料核酸上の領域とをハイブリダイズさせ、続く伸長工程で、各オリゴヌクレオチドプライマーを起点としてDNAポリメラーゼの働きにより鋳型となる各一本鎖試料核酸に相補的なDNA鎖を伸長させ、二本鎖DNAとする。この1サイクルにより、1本の二本鎖DNAが2本の二本鎖DNAに増幅される。従って、このサイクルをn回繰り返せば、理論上、上記一対のオリゴヌクレオチドプライマーで挟まれた試料DNAの領域は2のn乗倍に増幅される。増幅されたDNA領域は大量に存在するので、電気泳動等の方法により容易に検出できる。よって、遺伝子増幅法を用いれば、従来では検出不可能であった、極めて微量(1分子でも可)の試料核酸をも検出することが可能であり、最近非常に広く用いられている技術である。   In particular, the PCR method repeats a cycle consisting of three steps of denaturation, annealing, and extension in the presence of a sample nucleic acid, four types of deoxynucleoside triphosphates, a pair of oligonucleotide primers, and a heat-resistant DNA polymerase. This is a method of exponentially amplifying a sample nucleic acid region sandwiched between a pair of oligonucleotide primers. That is, the nucleic acid of the sample is denatured in the denaturation step, each oligonucleotide primer is hybridized with a region on the single-stranded sample nucleic acid complementary to each in the subsequent annealing step, and each oligonucleotide primer is then synthesized in the subsequent extension step. The DNA strand complementary to each single-stranded sample nucleic acid serving as a template is extended by the action of DNA polymerase from the starting point to form double-stranded DNA. By this one cycle, one double-stranded DNA is amplified into two double-stranded DNAs. Therefore, if this cycle is repeated n times, the region of the sample DNA sandwiched between the pair of oligonucleotide primers is theoretically amplified to 2 n times. Since the amplified DNA region exists in a large amount, it can be easily detected by a method such as electrophoresis. Therefore, if a gene amplification method is used, it is possible to detect even a very small amount of sample nucleic acid that could not be detected in the past (one molecule is acceptable), which is a very widely used technique recently. .

本発明において「標的核酸配列」とは、標的核酸すなわち解析の対象となる核酸配列を含む核酸の配列を指す。該標的核酸の例としては、Alu配列、リボゾーム遺伝子、蛋白質をコードする遺伝子のエキソンやイントロン、プロモーターなどが例示できる。より具体的には、遺伝病を含む各種疾患、薬物代謝、生活習慣病(高血圧、糖尿病等)に関連する遺伝子が挙げられる。例えば、薬物代謝に関連する遺伝子としてCYP2C19 (Cytochrome P450 2C19)遺伝子が挙げられる。   In the present invention, the “target nucleic acid sequence” refers to a nucleic acid sequence including a target nucleic acid, that is, a nucleic acid sequence to be analyzed. Examples of the target nucleic acid include an Alu sequence, a ribosomal gene, an exon, intron, and promoter of a gene encoding a protein. More specifically, genes related to various diseases including genetic diseases, drug metabolism, lifestyle-related diseases (hypertension, diabetes, etc.) can be mentioned. For example, the CYP2C19 (Cytochrome P450 2C19) gene can be mentioned as a gene related to drug metabolism.

本発明において「塩基多型」とは、核酸が野生型とは異なる塩基配列を有することをいう。野生型の塩基配列を有する野生型核酸のうち少なくとも1つ、好ましくは1つのヌクレオチドが点突然変異して他のヌクレオチドに置換されているものや、該野生型核酸の一部に挿入、欠失配列等を含む核酸、すなわち変異型核酸について、どの部位のヌクレオチドが変異しているかが解明されてきている。また、このような塩基多型により体質等が異なっていることも解明されてきており、本発明の方法は試料中の核酸がこのような予想される変異を有しているか否かを検査する方法であり、「塩基部位(X)」とは、該塩基多型のうち検査の対象として判定しようとする塩基部位を示す。   In the present invention, the “base polymorphism” means that the nucleic acid has a base sequence different from that of the wild type. At least one of wild-type nucleic acids having a wild-type base sequence, preferably one nucleotide is point-mutated and replaced with another nucleotide, or inserted or deleted in a part of the wild-type nucleic acid It has been elucidated which part of the nucleotide is mutated in a nucleic acid containing a sequence, that is, a mutant nucleic acid. In addition, it has been elucidated that the constitution is different depending on such base polymorphism, and the method of the present invention examines whether or not the nucleic acid in the sample has such an expected mutation. This is a method, and “base part (X)” indicates a base part to be determined as a test target in the base polymorphism.

本発明において、増幅反応に使用される「プライマー」とは、対象となる核酸配列を含む染色体又はその断片に相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドであって、既知の増幅方法であるPCR、NASBA、LCR、SDA、RCA、TMA、LAMP、ICANおよびUCAN法に使用できるものであれば特に限定されるものではない。プライマー鎖長は、9〜35塩基であればよく、好ましくは、11〜30塩基である。該プライマーは検出したい核酸配列に応じて、複数混在していても良い。例えば、対象となる核酸配列を含む染色体又はその断片から複数種類の核酸を同時に増幅するために、それぞれの核酸配列に対応したプライマーを混合して用いても良い。   In the present invention, the “primer” used in the amplification reaction is an oligonucleotide having a sequence complementary to a chromosome containing a target nucleic acid sequence or a fragment thereof, and is a known amplification method such as PCR, NASBA, There is no particular limitation as long as it can be used for the LCR, SDA, RCA, TMA, LAMP, ICAN and UCAN methods. The primer chain length may be 9 to 35 bases, and preferably 11 to 30 bases. A plurality of the primers may be mixed depending on the nucleic acid sequence to be detected. For example, in order to simultaneously amplify a plurality of types of nucleic acids from a chromosome containing a target nucleic acid sequence or a fragment thereof, primers corresponding to the respective nucleic acid sequences may be mixed and used.

本発明に用いられる二本鎖核酸を変性させて得られうる「一本鎖核酸の一部と相補的な少なくとも1種類の塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)」は、二本鎖核酸中の標的核酸配列のうち判定したい塩基部位(X)を含む部分に相補的なオリゴヌクレオチドを用いることができる。より好適には、二本鎖核酸中の標的核酸配列のうち判定したい塩基部位(X)を含む部分に相補的なオリゴヌクレオチドにリガンドが結合されたものを用いることができる。   The “at least one type of oligonucleotide probe for base determination (D) complementary to a part of the single-stranded nucleic acid” obtained by denaturing the double-stranded nucleic acid used in the present invention is contained in the double-stranded nucleic acid. An oligonucleotide complementary to the portion containing the base site (X) to be determined in the target nucleic acid sequence can be used. More preferably, a target nucleic acid sequence in a double-stranded nucleic acid in which a ligand is bound to an oligonucleotide complementary to a portion containing a base site (X) to be determined can be used.

本発明において二本鎖核酸の「変性」とは、該二本鎖核酸のうち、少なくとも該塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)とハイブリダイズ可能な領域において、該二本鎖核酸において形成されていた塩基対が解消され、一本鎖になっていることを指す。二本鎖核酸を変性させる方法としては、加熱による方法(熱変性)、ホルムアミドを添加する方法、など従来公知の方法を使用することができるが、簡便性の観点から熱変性が好ましい。   In the present invention, “denaturation” of a double-stranded nucleic acid is formed in the double-stranded nucleic acid in at least a region of the double-stranded nucleic acid that can hybridize with the oligonucleotide probe for base determination (D). This means that the base pair has been eliminated and is single-stranded. As a method for denaturing the double-stranded nucleic acid, a conventionally known method such as a method by heating (thermal denaturation) or a method of adding formamide can be used, but thermal denaturation is preferable from the viewpoint of simplicity.

本発明の重要な開示の一つは、二本鎖核酸を変性させて得られうる一本鎖核酸に、該一本鎖核酸のうち判定したい塩基部位(X)を含む部分と相補的な少なくとも1種類の塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)をハイブリダイズさせる場合に、該一本鎖核酸を鋳型とする伸長反応を行って該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物と該一本鎖核酸の複合体(P)を形成せしめることによって、従来公知の該伸長反応を行わないハイブリダイゼーション法と比較して該複合体(P)の生成量が大幅に向上し、塩基多型を明確にまた簡便に同定できるような顕著な効果を見出したことにある。   One of the important disclosures of the present invention is that a single-stranded nucleic acid obtained by denaturing a double-stranded nucleic acid has at least a portion complementary to the portion containing the base site (X) to be determined in the single-stranded nucleic acid. When hybridizing one kind of oligonucleotide probe for base determination (D), an extension reaction using the single-stranded nucleic acid as a template is performed to obtain an extension product of the oligonucleotide probe (D) and the single-stranded nucleic acid. By forming the complex (P), the production amount of the complex (P) is greatly improved as compared with the conventionally known hybridization method in which the extension reaction is not performed. Has found a remarkable effect that can be identified.

この原理は、オリゴヌクレオチドプローブ(D)と一本鎖核酸の複合体を(p’)とすると、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物と一本鎖核酸の複合体(P)の方が、複合体(p’)より、はるかに安定であることに由来する。一般に、二本鎖核酸の方がオリゴヌクレオチドプローブ(D)よりはるかに長いため、該二本鎖核酸の変性により形成された一本鎖核酸同士がハイブリダイズして元の二本鎖核酸を形成する反応の方が、該一本鎖核酸の一方に該オリゴヌクレオチドプローブ(D)がハイブリダイズして複合体(p’)を形成する反応よりはるかに優勢である。該オリゴヌクレオチドプローブ(D)を該一本鎖核酸にハイブリダイズさせ、該一本鎖核酸を鋳型として伸長させることによって形成された該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物の方が、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)よりはるかに長いため、複合体(P)の方が複合体(p’)よりはるかに大量に存在しうる。また、伸長反応とは、換言すれば該一本鎖核酸を鋳型とした相補鎖の合成によって合成二本鎖核酸を形成せしめる反応であり、該合成反応は、上記二本鎖核酸の変性により形成された一本鎖核酸同士がハイブリダイズして元の二本鎖核酸を形成する反応よりはるかに優勢であることからも、該伸長反応によって複合体(P)の生成量が大幅に向上し、該複合体(P)は複合体(p’)よりはるかに大量に存在しうる。   This principle is that when the oligonucleotide probe (D) and single-stranded nucleic acid complex is (p ′), the extension product of the oligonucleotide probe (D) and single-stranded nucleic acid complex (P) is It comes from being much more stable than the complex (p ′). In general, double-stranded nucleic acids are much longer than oligonucleotide probes (D), so single-stranded nucleic acids formed by denaturation of the double-stranded nucleic acids hybridize to form the original double-stranded nucleic acid. This reaction is far superior to the reaction in which the oligonucleotide probe (D) hybridizes to one of the single-stranded nucleic acids to form a complex (p ′). The extension product of the oligonucleotide probe (D) formed by hybridizing the oligonucleotide probe (D) to the single-stranded nucleic acid and extending the single-stranded nucleic acid as a template is more suitable for the oligonucleotide Since it is much longer than the probe (D), the complex (P) can be present in a much larger amount than the complex (p ′). In other words, the extension reaction is a reaction in which a synthetic double-stranded nucleic acid is formed by synthesizing a complementary strand using the single-stranded nucleic acid as a template. The synthetic reaction is formed by denaturing the double-stranded nucleic acid. Since the single-stranded nucleic acids thus hybridized are far superior to the reaction of forming the original double-stranded nucleic acids, the amount of complex (P) produced is greatly improved by the extension reaction, The complex (P) may be present in much larger amounts than the complex (p ′).

従って、二本鎖核酸中の塩基部位(X)の有無は、複合体の検出シグナルとなって反映される。塩基部位(X)が存在すれば、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物がえられ、複合体(P)の生成量が増えるため高いシグナルが得られる。逆に、塩基部位(X)が存在しなければ、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物が得られないため、複合体(P)が生成されず、シグナルが得られないか、若しくはごく少数の複合体(p’)に起因する極度に低いシグナルとなる。ごく少数の複合体(p’)に起因する低いシグナルが観察される場合には、カットオフ値を設定してもよい。カットオフ値は対象とする塩基部位(X)毎に設定してもよい。カットオフ値の設定は、当業者であれば、容易に設定できる。   Therefore, the presence or absence of the base site (X) in the double-stranded nucleic acid is reflected as a detection signal of the complex. If the base site (X) is present, an extension product of the oligonucleotide probe (D) is obtained, and the amount of complex (P) produced increases, so a high signal is obtained. Conversely, if the base site (X) does not exist, an extension product of the oligonucleotide probe (D) cannot be obtained, so that the complex (P) is not generated and no signal is obtained, or a very small number of The signal is extremely low due to the complex (p ′). A cut-off value may be set if a low signal due to very few complexes (p ') is observed. The cut-off value may be set for each target base site (X). A person skilled in the art can easily set the cutoff value.

該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長方法は、基本的には、従来の方法を用いて行うことができる。通常、一本鎖に変性させた特定の塩基多型部位を含む染色体又はその断片に、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTP)及びDNAポリメラーゼを共に、作用させることで、標的核酸を鋳型としてオリゴヌクレオチドが伸長する。   The extension method of the oligonucleotide probe (D) can be basically performed using a conventional method. Usually, a target nucleic acid is used as a template by allowing four types of deoxynucleoside triphosphates (dNTP) and DNA polymerase to act on a chromosome or fragment thereof containing a specific nucleotide polymorphism site denatured into a single strand. The oligonucleotide is extended.

該伸長反応は、Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition (Sambrookら、第8章、第8.1〜8.126頁、2001年)に記載の方法に従って行うことができる。また、標的核酸が検出するのに十分な量が含まれていない場合、予め判定したい塩基部位(X)を含む核酸断片を前記増幅反応によって、増幅しておくことも可能である。   The extension reaction can be performed according to the method described in Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Third Edition (Sambrook et al., Chapter 8, 8.1-8.126, 2001). In addition, when the target nucleic acid does not contain a sufficient amount for detection, it is possible to amplify a nucleic acid fragment containing a base site (X) to be determined in advance by the amplification reaction.

また、二本鎖核酸を変性させて得られうる一本鎖核酸の一部と相補的な少なくとも1種類の塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)として、二本鎖核酸中の標的核酸配列のうち判定したい塩基部位(X)を含む部分に相補的なオリゴヌクレオチドにリガンドが結合されたものを用いる場合は、上記伸長反応を阻害しない位置にリガンドを結合させることが好ましい。該リガンドを結合させる位置としては、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端から2番目以降の少なくとも一つのヌクレオチドにリガンドを結合させることが好ましく、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の5’末端にリガンドを結合させることがより好ましい。   Further, as at least one kind of base determination oligonucleotide probe (D) complementary to a part of the single-stranded nucleic acid obtained by denaturing the double-stranded nucleic acid, among the target nucleic acid sequences in the double-stranded nucleic acid When a ligand is bound to an oligonucleotide complementary to the portion containing the base site (X) to be determined, it is preferable to bind the ligand to a position that does not inhibit the extension reaction. As the position for binding the ligand, it is preferable to bind the ligand to at least one nucleotide after the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D), and to the 5 ′ end of the oligonucleotide probe (D). More preferably, the ligand is bound.

オリゴヌクレオチドプローブ(D)は、3’末端より1番目または2番目の塩基が、判定したい塩基部位(X)の位置に相当するように設計するのがよい。好ましくは、2番目の塩基が、該塩基部位(X)の位置に相当するように設計するのがよい。また、本発明の効果を損なわないように、3’末端より3番目や3番目以降の塩基を該塩基部位(X)の位置に相当するように設計してもよい。さらに、3’末端より3から5番目の少なくとも1つの塩基が、鋳型となる核酸配列と相補的でない塩基に置換させることによって、該塩基部位(Y)が存在した場合、より選択的に該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長反応が起こりうるようにしてもよい。該オリゴヌクレオチドプローブの鎖長は、5〜25塩基であればよく、好ましくは、10〜20塩基である。   The oligonucleotide probe (D) is preferably designed so that the first or second base from the 3 'end corresponds to the position of the base site (X) to be determined. Preferably, the second base is designed so as to correspond to the position of the base site (X). In order not to impair the effects of the present invention, the third and third bases from the 3 'end may be designed to correspond to the position of the base site (X). Further, when at least one base from the 3rd to the 5th from the 3 ′ end is substituted with a base that is not complementary to the template nucleic acid sequence, when the base site (Y) is present, the oligo is more selectively selected. The extension reaction of the nucleotide probe (D) may occur. The chain length of the oligonucleotide probe may be 5 to 25 bases, and preferably 10 to 20 bases.

オリゴヌクレオチドプローブ(D)は判定したい塩基部位(X)に応じて、複数混在していても良い。例えば、野生型を検出するためのオリゴヌクレオチドプローブ(D)と、変異型を検出するためのオリゴヌクレオチドプローブ(D)を混合して用いてもよい。オリゴヌクレオチドプローブ(D)を混合して用いる場合、リガンドの種類を変えても良い。   A plurality of oligonucleotide probes (D) may be present depending on the base site (X) to be determined. For example, an oligonucleotide probe (D) for detecting the wild type and an oligonucleotide probe (D) for detecting the mutant type may be mixed and used. When the oligonucleotide probe (D) is mixed and used, the type of ligand may be changed.

増幅反応において、オリゴヌクレオチドプローブ(D)が存在していてもよい。その場合、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)は、増幅反応に使用されるプライマーを用いた増幅反応を阻害しないように設計するのが好ましい。さらに、非特異反応を抑制するため、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)から伸長した核酸が該増幅反応に用いられないように、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)を設計することが好ましい。その一例として、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)のTm値を該増幅反応に使用されるプライマーのTm値より低くなるように設計すればよい。   In the amplification reaction, an oligonucleotide probe (D) may be present. In that case, the oligonucleotide probe (D) is preferably designed so as not to inhibit the amplification reaction using the primer used in the amplification reaction. Furthermore, in order to suppress nonspecific reaction, it is preferable to design the oligonucleotide probe (D) so that the nucleic acid extended from the oligonucleotide probe (D) is not used for the amplification reaction. For example, the oligonucleotide probe (D) may be designed to have a Tm value lower than that of the primer used in the amplification reaction.

オリゴヌクレオチドプライマーのTm値は、ハイブリッドを形成した2本鎖DNA分子の50%が乖離する温度のことであり、その計算方法としては、既知の方法であれば特に限定されないが、Nearest neighbor method、Wallace法、GC%法のいずれかにより求められたもので、本発明の特性を満たしていることが必要である。なお、特に好ましいTm値はNearest neighbor methodで計算されたものである。該オリゴヌクレオチドプローブ(D)および該増幅反応に使用されるプライマーにおけるTm値の差は1℃以上であれば特に限定されるものではないが、好ましくは5℃以上である。なお、Tm値の差は50℃以下であればよく、好ましくは40℃以下がよい。プローブ鎖長は、5〜30塩基であればよく、好ましくは、8〜25塩基である。   The Tm value of the oligonucleotide primer is a temperature at which 50% of the double-stranded DNA molecules forming the hybrid are separated from each other, and the calculation method is not particularly limited as long as it is a known method, but the Neighbor Neighbor method, It is obtained by either the Wallace method or the GC% method and needs to satisfy the characteristics of the present invention. Note that a particularly preferable Tm value is calculated by the Nearest neighbor method. The difference in Tm value between the oligonucleotide probe (D) and the primer used in the amplification reaction is not particularly limited as long as it is 1 ° C. or higher, but is preferably 5 ° C. or higher. In addition, the difference of Tm value should just be 50 degrees C or less, Preferably 40 degrees C or less is good. The probe chain length may be 5 to 30 bases, and preferably 8 to 25 bases.

本発明において、二本鎖核酸を変性させて得られうる一本鎖核酸のうち判定したい塩基部位(X)を含む部分と相補的な少なくとも1種類の検出用オリゴヌクレオチドプローブ(D)は、該二本鎖核酸の変性とは別、又は同時に作用させることが可能である。   In the present invention, at least one type of oligonucleotide probe for detection (D) complementary to a portion containing a base site (X) to be determined among single-stranded nucleic acids obtained by denaturing double-stranded nucleic acids, It is possible to act separately or simultaneously with the denaturation of the double-stranded nucleic acid.

別に作用させる場合には、一例として、上記二本鎖核酸の変性を行った後に該オリゴヌクレオチドプローブ(D)を加え、98℃、3分の熱変性を行ってから徐々に室温付近まで温度を下げることができる。   When acting separately, for example, the oligonucleotide probe (D) is added after the denaturation of the double-stranded nucleic acid, and after heat denaturation at 98 ° C. for 3 minutes, the temperature is gradually increased to near room temperature. Can be lowered.

同時に作用させる場合には、一例として、上記二本鎖核酸および該オリゴヌクレオチドプローブ(D)を混合した状態で、98℃、3分の熱変性を行ってから徐々に室温付近まで温度を下げることができる。   When acting simultaneously, as an example, in the mixed state of the above double-stranded nucleic acid and the oligonucleotide probe (D), heat denaturation at 98 ° C. for 3 minutes and then gradually lower the temperature to near room temperature. Can do.

核酸増幅法から複合体(P)を形成せしめるまでは、ホモジニアスな系で実施しても良い。例えば、試料核酸、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、一対のオリゴヌクレオチドプライマー、塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)及び耐熱性DNAポリメラーゼの存在下で、変性、アニーリング、伸長の3工程からなるサイクルを繰り返し、核酸増幅反応を行う。その後、98℃、3分の熱変性を行ってから徐々に室温付近まで温度を下げ、塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)と二本鎖核酸を変性させて得られうる一本鎖核酸をハイブリダイズせしめる。その後、反応系に存在する耐熱性DNAポリメラーゼにより、一本鎖核酸を鋳型として検出用オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長反応を行い、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物と該一本鎖核酸の複合体(P)を形成せしめる。その後、複合体(P)の検出を行えばよい。   Until the complex (P) is formed from the nucleic acid amplification method, a homogeneous system may be used. For example, a cycle consisting of three steps of denaturation, annealing, and extension in the presence of a sample nucleic acid, four types of deoxynucleoside triphosphates, a pair of oligonucleotide primers, a base determination oligonucleotide probe (D), and a heat-resistant DNA polymerase To repeat the nucleic acid amplification reaction. Then, after heat denaturation at 98 ° C. for 3 minutes, the temperature is gradually lowered to near room temperature, and the base determination oligonucleotide probe (D) and the single-stranded nucleic acid obtained by denaturing the double-stranded nucleic acid are hybridized. Let it soy. Thereafter, an extension reaction of the oligonucleotide probe for detection (D) is carried out using a single-stranded nucleic acid as a template by a thermostable DNA polymerase present in the reaction system, and the extension product of the oligonucleotide probe (D) and the single-stranded nucleic acid A complex (P) is formed. Thereafter, the complex (P) may be detected.

上記のような核酸増幅法を利用した方法では、反応後に、二本鎖核酸の変性によって得られうる一本鎖核酸と、該一本鎖核酸の一部と相補的な検出用オリゴヌクレオチドプローブ(D)を含む複合体(P)を形成する。   In the method using the nucleic acid amplification method as described above, after the reaction, a single-stranded nucleic acid obtained by denaturation of the double-stranded nucleic acid, and a detection oligonucleotide probe complementary to a part of the single-stranded nucleic acid ( A complex (P) comprising D) is formed.

本発明では、形成された複合体(P)中に、該一本鎖核酸と該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物が共存することを確認できればよい。例えば、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)として、リガンドが結合されたものを用いることにより、該リガンドの捕捉剤が結合した固相上に該複合体(P)を捕捉し、検出することができる。   In the present invention, it is only necessary to confirm that the single-stranded nucleic acid and the extension product of the oligonucleotide probe (D) coexist in the formed complex (P). For example, by using the oligonucleotide probe (D) to which a ligand is bound, the complex (P) can be captured and detected on a solid phase to which the ligand capture agent is bound.

すなわち、第三工程が、少なくとも以下の(i)及び(ii)の工程を含んでいても良い。
(i)オリゴヌクレオチドプローブ(D)のリガンドを利用して複合体(P)を固相上に捕捉する工程、
(ii)固相上に捕捉された該複合体(P)を検出する工程。
さらに、(i)の工程で、オリゴヌクレオチドプローブ(D)とハイブリダイズしていない一本鎖核酸を除去する工程をふくんでいてもよい。
That is, the third step may include at least the following steps (i) and (ii).
(I) capturing the complex (P) on the solid phase using the ligand of the oligonucleotide probe (D);
(Ii) A step of detecting the complex (P) captured on the solid phase.
Further, the step (i) may include a step of removing the single-stranded nucleic acid not hybridized with the oligonucleotide probe (D).

リガンドは核酸配列の検出を妨げるものでないのであれば、特に限定されるものではないが、好適には抗原、抗体、蛍光物質、発光団、および酵素、アビジン、ビオチン、ジゴケシゲニンからなる群から選ぶことができる。好ましくは、抗原、蛍光物質、ビオチン、ジゴキシゲニンなどが良く、特に好ましくは抗原、蛍光物質、ビオチン、ジゴキシゲニンが良い。   The ligand is not particularly limited as long as it does not interfere with the detection of the nucleic acid sequence, but is preferably selected from the group consisting of an antigen, an antibody, a fluorescent substance, a luminophore, and an enzyme, avidin, biotin, and digokesigenin. Can do. Antigens, fluorescent substances, biotin, digoxigenin, and the like are preferable, and antigens, fluorescent substances, biotin, and digoxigenin are particularly preferable.

固相としては金属板、木片、プラスチック板、ガラス板、ゴム板、発泡スチロール、フィルム、膜、通液性フィルター、ゲルなど、あらゆるものが使用できるが、膜、通液性フィルターが好ましい。必要に応じて、固相の表面および/または内部がリガンドの捕捉剤を補足可能な形態に修飾されていても良い。   As the solid phase, any material such as a metal plate, a piece of wood, a plastic plate, a glass plate, a rubber plate, a polystyrene foam, a film, a membrane, a liquid-permeable filter, and a gel can be used, but a membrane and a liquid-permeable filter are preferable. If necessary, the surface and / or the inside of the solid phase may be modified to a form capable of capturing the ligand capture agent.

リガンドの捕捉剤としては、抗体、オリゴヌクレオチド、レセプター、核酸特異的結合物質、アビジン、ビオチン、ジゴケシゲニンより適宜選択することが可能である。好ましくは抗体、アビジンがよく、特に好ましくはアビジンがよい。例えば、リガンドがビオチンの場合、リガンドの捕捉剤はアビジンであれば良い。   The ligand capture agent can be appropriately selected from antibodies, oligonucleotides, receptors, nucleic acid-specific binding substances, avidin, biotin, and digokesigenin. An antibody and avidin are preferable, and avidin is particularly preferable. For example, when the ligand is biotin, the ligand capture agent may be avidin.

複合体(P)を検出する方法としては特に限定されないが、一例として、エチヂウムブロマイドまたはサイバーグリーンに代表される従来公知の二本鎖核酸に選択的に結合しうる物質を該複合体(P)に結合させ、紫外線を当てて発せられる蛍光を検出することができる。   The method for detecting the complex (P) is not particularly limited. As an example, a substance capable of selectively binding to a conventionally known double-stranded nucleic acid represented by ethidium bromide or cyber green is used as the complex (P). Fluorescence can be detected by binding to P) and emitting ultraviolet light.

また他の一例として、二本鎖核酸の変性によって得られうる一本鎖核酸にリガンドが結合している場合には、オリゴヌクレオチドプローブ(D)を作用させて該複合体(P)を形成させた後に、該リガンドに結合できかつ標識されてなる少なくとも1種類の生理活性物質を結合させ、該生理活性物質の標識を検出しても良い。   As another example, when a ligand is bound to a single-stranded nucleic acid obtained by denaturation of a double-stranded nucleic acid, an oligonucleotide probe (D) is allowed to act to form the complex (P). Thereafter, at least one type of physiologically active substance that can bind to the ligand and is labeled may be bound, and the label of the physiologically active substance may be detected.

用いられる生理活性物質は該一本鎖核酸に結合しているリガンドに親和性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、好適には抗体、オリゴヌクレオチド、レセプター、核酸特異的結合物質、アビジン、ビオチン、ジゴケシゲニンよりなる群より選ぶことができる。好ましくは抗体、アビジンがよく、特に好ましくは抗体がよい。例えば、該リガンドがFITCの場合、生理活性物質は抗FITC抗体であれば良い。   The physiologically active substance to be used is not particularly limited as long as it has an affinity for the ligand bound to the single-stranded nucleic acid, but is preferably an antibody, oligonucleotide, receptor, nucleic acid-specific binding. It can be selected from the group consisting of substance, avidin, biotin and digokesigenin. An antibody and avidin are preferable, and an antibody is particularly preferable. For example, when the ligand is FITC, the physiologically active substance may be an anti-FITC antibody.

生理活性物質に結合される標識としては、蛍光化学物質、発光団、酵素、蛍光蛋白質、発光蛋白質、磁性体、導電性物質よりなる群より選ぶことができる。好ましくは蛍光化学物質、蛍光蛋白質、発光団、酵素、導電性物質がよく、さらに好ましくは蛍光化学物質、蛍光蛋白質、酵素がよく、特に好ましくは酵素がよい。   The label bonded to the physiologically active substance can be selected from the group consisting of a fluorescent chemical substance, a luminophore, an enzyme, a fluorescent protein, a photoprotein, a magnetic substance, and a conductive substance. Preferred are fluorescent chemical substances, fluorescent proteins, luminophores, enzymes and conductive substances, more preferred are fluorescent chemical substances, fluorescent proteins and enzymes, and particularly preferred are enzymes.

標識の検出は既知の方法であれば特に限定されるものではないが、標識が蛍光化学物質または蛍光蛋白質の場合、特定波長の光を照射し蛍光化学物質または蛍光蛋白質を励起させ、基底状態に変換される際に生じる特定波長の蛍光量を測定することが可能である。これらに用いられる蛍光化学物質としては、FITC、FAM、TAMRA、TexasRed、VIC、Cy3、Cy5、HEX等が挙げられ、蛍光蛋白質としては、GFP、YFP、RFP等を挙げることができる。標識が酵素である場合、酵素の基質を添加することによって生成される反応生成物を検出することによって測定が可能である。これらに用いられる酵素と基質の組み合わせとしては、アルカリフォスファターゼとパラニトロフェニルリン酸、CDP−star、AMPPD、DDAOphospate、BCIP−NBT等の組み合わせ、パーオキシダーゼとTMB、Lumi−Light(ロッシュ・ダイアグノスティックス)、SAT−1(同仁化学)等の組み合わせ、ジアホラーゼとNTB等の組み合わせ、各種オキシダーゼと基質、各種デヒドロゲナーゼと基質の組み合わせ等、反応性生物が検出されるものであれば、これらに限定されることはなく用いることが可能である。標識が磁性体の場合、磁気を検出することによって測定が可能である。標識が導電性物質、電流値を検出することによって測定が可能である。   The detection of the label is not particularly limited as long as it is a known method. However, when the label is a fluorescent chemical substance or a fluorescent protein, light of a specific wavelength is irradiated to excite the fluorescent chemical substance or the fluorescent protein to bring it to the ground state. It is possible to measure the amount of fluorescence of a specific wavelength generated when converted. Examples of the fluorescent chemical substance used in these include FITC, FAM, TAMRA, Texas Red, VIC, Cy3, Cy5, HEX, and the like, and examples of the fluorescent protein include GFP, YFP, and RFP. When the label is an enzyme, it can be measured by detecting the reaction product produced by adding the enzyme substrate. The combinations of enzyme and substrate used in these include alkaline phosphatase and paranitrophenyl phosphate, CDP-star, AMPPD, DDAOphosphate, BCIP-NBT, etc., peroxidase and TMB, Lumi-Light (Roche Diagnostics) ), Combinations of SAT-1 (Dojindo), combinations of diaphorase and NTB, various oxidases and substrates, combinations of various dehydrogenases and substrates, etc. It can be used without any problems. When the label is a magnetic substance, measurement can be performed by detecting magnetism. The label can be measured by detecting a conductive substance and a current value.

以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例1
Cytochrome P450 2C19(CYP2C19)遺伝子の塩基多型 (636G→A)の検出
(1)CYP2C19遺伝子の636番目の多型を検出するオリゴヌクレオチドの合成
パーキンエルマー社製DNAシンセサイザー392型を用いて、ホスホアミダイト法にて、配列番号1〜4に示される塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(以下、オリゴ1〜4と示す)を合成した。合成はマニュアルに従い、各種オリゴヌクレオチドの脱保護はアンモニア水で55℃、一夜実施した。オリゴヌクレオチドの精製はパーキンエルマー社OPCカラムにて実施した。もしくはDNA合成受託会社((株)日本バイオサービス、シグマアルドリッチジャパン(株)、オペロンバイオテクノロジー(株)等)に依頼した。
オリゴ1がセンスプライマー(A)、オリゴ2がアンチセンスプライマー(B)である。オリゴ3は野生型検出用オリゴヌクレオチドプローブ(D)であり、オリゴ4は変異型検出用オリゴヌクレオチドプローブ(D)である。オリゴ1は5’末端をFITCにより標識され、オリゴ3および4は5’末端をビオチンにより標識されている。オリゴ3および4の5’末端をビオチンにより標識することで、オリゴ3および4からの伸長反応を可能にしている。
Example 1
Detection of nucleotide polymorphism (636G → A) of Cytochrome P450 2C19 (CYP2C19) gene (1) Synthesis of oligonucleotide to detect 636th polymorphism of CYP2C19 gene By the method, oligonucleotides having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 4 (hereinafter referred to as oligos 1 to 4) were synthesized. The synthesis was performed according to the manual, and the deprotection of each oligonucleotide was carried out overnight at 55 ° C. with ammonia water. Oligonucleotide purification was carried out on a Perkin Elmer OPC column. Alternatively, DNA commissioned companies (Nippon Bioservice, Sigma-Aldrich Japan, Operon Biotechnology, etc.) were requested.
Oligo 1 is the sense primer (A), and oligo 2 is the antisense primer (B). Oligo 3 is a wild-type detection oligonucleotide probe (D), and oligo 4 is a mutation-type detection oligonucleotide probe (D). Oligo 1 is labeled with FITC at the 5 ′ end, and oligos 3 and 4 are labeled with biotin at the 5 ′ end. By labeling the 5 ′ ends of oligos 3 and 4 with biotin, an extension reaction from oligos 3 and 4 is possible.

(2)PCR法によるCYP2C19遺伝子多型の解析
PCR法による増幅反応ヒト白血球からフェノール・クロロフォルム法により抽出したDNA溶液をサンプルとして使用して、下記試薬を添加して、下記条件によりヒトCYP2C19遺伝子の塩基多型 (636G→A)を解析した。
(2) Analysis of CYP2C19 gene polymorphism by PCR method Amplification reaction by PCR method Using a DNA solution extracted from human leukocytes by phenol-chloroform method as a sample, the following reagents were added, and human CYP2C19 gene was The nucleotide polymorphism (636G → A) was analyzed.

試薬
以下の試薬を含む25μl溶液を調製した。
KOD plus DNAポリメラーゼ反応液
オリゴ1(5’末端をFITCにより標識) 5pmol、
オリゴ2 5pmol、
オリゴ3またはオリゴ4(5’末端をビオチンにより標識) 5pmol、
×10緩衝液 2.5μl、
2mM dNTP 2.5μl、
25mM MgCl 1.0μl、
KOD plus DNAポリメラーゼ 0.4U、
抽出DNA溶液 20ng
Reagents A 25 μl solution containing the following reagents was prepared.
KOD plus DNA polymerase reaction solution Oligo 1 (5 ′ end labeled with FITC) 5 pmol,
5 pmol of oligo 2,
Oligo 3 or Oligo 4 (5 ′ end labeled with biotin) 5 pmol,
X10 buffer 2.5 μl,
2.5 μl of 2 mM dNTP,
25 mM MgCl 2 1.0 μl,
KOD plus DNA polymerase 0.4U,
Extracted DNA solution 20ng

増幅条件
94℃・2分
94℃・15秒、
60℃・30秒、
68℃・30秒(35サイクル)
98℃・3分、
65℃・1分、
55℃・1分、
45℃・1分、
35℃・1分、
25℃・15分。
Amplification conditions 94 ° C, 2 minutes, 94 ° C, 15 seconds,
60 ° C for 30 seconds,
68 ℃, 30 seconds (35 cycles)
98 ℃, 3 minutes,
65 ° C for 1 minute,
55 ° C for 1 minute,
45 ° C for 1 minute,
35 ° C for 1 minute,
25 ° C for 15 minutes.

(3)通液性フィルターを用いた検出
増幅反応液15μlをPOD標識抗FITC抗体(DAKO Cytomation製)の溶液30μlに加えて、室温にて5分間反応させた。これによって、増幅されたCYP2C19遺伝子断片にPOD標識抗FITC抗体が結合する。この反応液をアビジンの結合した通液性フィルターに添加するとフィルター上に増幅されたCYP2C19遺伝子断片に結合したビオチン標識オリゴヌクレオチドであるオリゴ3または4が捕捉される。次に、上部より洗浄液およびPOD基質液を順次添加後、フィルター表面の発色を目視によって確認した。表1に、試料No.1〜7で示すサンプルおよび試料なしの場合について、明らかに発色を確認できたものを「+」、明らかに発色が見られなかったものを「−」として示す。
(3) Detection using liquid-permeable filter 15 μl of the amplification reaction solution was added to 30 μl of a solution of POD-labeled anti-FITC antibody (manufactured by DAKO Cytomation) and reacted at room temperature for 5 minutes. As a result, the POD-labeled anti-FITC antibody binds to the amplified CYP2C19 gene fragment. When this reaction solution is added to a liquid-permeable filter to which avidin is bound, oligo 3 or 4 which is a biotin-labeled oligonucleotide bound to the amplified CYP2C19 gene fragment is captured on the filter. Next, after sequentially adding a cleaning solution and a POD substrate solution from the top, color development on the filter surface was visually confirmed. In Table 1, Sample No. In the case of the samples 1 to 7 and the case without the sample, “+” indicates that the color was clearly confirmed, and “−” indicates that the color was not clearly observed.

Figure 2007330137
Figure 2007330137

上記のように、容易にかつ迅速に遺伝子型を明確に判定することができた。   As described above, the genotype could be clearly determined easily and quickly.

本発明により、試料核酸中の塩基多型を明確にまた簡便に検出が可能となり、これまでの方法のように煩雑な操作を必要とせず、迅速で容易に再現性の良い結果が得られることからも、産業界に大きく寄与することが期待される。 According to the present invention, it is possible to clearly and easily detect a base polymorphism in a sample nucleic acid, and it is possible to quickly and easily obtain a reproducible result without requiring a complicated operation as in the conventional method. Therefore, it is expected to greatly contribute to the industry.

Claims (15)

二本鎖核酸中の標的核酸配列における塩基部位を判定する方法であって、少なくとも以下の(1)〜(3)の工程を含むことを特徴とする塩基判定方法。
(1)判定したい塩基部位(X)を含む二本鎖核酸を変性させ、一本鎖核酸を形成せしめる第一工程、
(2)第一工程で得られる一本鎖核酸に、判定したい塩基部位(X)を含み該一本鎖核酸の一部と相補的な少なくとも1種類の塩基判定用オリゴヌクレオチドプローブ(D)をハイブリダイズさせ、該一本鎖核酸を鋳型として伸長反応を行い、該オリゴヌクレオチドプローブ(D)の伸長産物と該一本鎖核酸の複合体(P)を形成せしめる第二工程、
(3)該複合体(P)の存在を検出する第三工程。
A method for determining a base site in a target nucleic acid sequence in a double-stranded nucleic acid, comprising at least the following steps (1) to (3):
(1) a first step in which a double-stranded nucleic acid containing a base site (X) to be determined is denatured to form a single-stranded nucleic acid;
(2) The single-stranded nucleic acid obtained in the first step contains at least one base determination oligonucleotide probe (D) containing the base site (X) to be determined and complementary to a part of the single-stranded nucleic acid. A second step of hybridizing and performing an extension reaction using the single-stranded nucleic acid as a template to form a complex (P) of the extension product of the oligonucleotide probe (D) and the single-stranded nucleic acid,
(3) A third step of detecting the presence of the complex (P).
判定したい塩基部位(X)の塩基の種類により、オリゴヌクレオチドプローブ(D)の配列がそれぞれ異なることを特徴とする請求項1に記載の塩基判定方法。 The base determination method according to claim 1, wherein the sequence of the oligonucleotide probe (D) varies depending on the type of base at the base site (X) to be determined. オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端の塩基が判定したい塩基部位(X)の予想される塩基と同じ、または相補的な塩基であることを特徴とする請求項1または2に記載の塩基判定方法。 The base determination according to claim 1 or 2, wherein the base at the 3 'end of the oligonucleotide probe (D) is the same as or complementary to the expected base of the base site (X) to be determined. Method. オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端より2番目の塩基が判定したい塩基部位(X)の予想される塩基と同じ、または相補的な塩基であることを特徴とする請求項1または2に記載の塩基判定方法。 3. The oligonucleotide according to claim 1, wherein the second base from the 3 ′ end of the oligonucleotide probe (D) is the same or a complementary base as the predicted base of the base site (X) to be determined. Base determination method. オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端より3から5番目の少なくとも1つの塩基が鋳型となる核酸配列と相補的または相同的でない塩基に置換されていることを特徴とする請求項3または4に記載の塩基判定方法。 5. The oligonucleotide probe (D) according to claim 3 or 4, wherein at least one of the third to fifth bases from the 3 'end of the oligonucleotide probe (D) is substituted with a base that is not complementary or homologous to a nucleic acid sequence as a template. The base determination method as described. オリゴヌクレオチドプローブ(D)がリガンドにより標識されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の塩基判定方法。 The oligonucleotide determination method according to any one of claims 1 to 5, wherein the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand. オリゴヌクレオチドプローブ(D)の3’末端から2番目以降の少なくとも一つのヌクレオチドがリガンドにより標識されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one nucleotide after the 3 'end of the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand. オリゴヌクレオチドプローブ(D)の5’末端がリガンドにより標識されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to any one of claims 1 to 7, wherein the 5 'end of the oligonucleotide probe (D) is labeled with a ligand. リガンドが抗原、抗体、蛍光物質、発光団および酵素からなる群より選ばれた少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to any one of claims 6 to 8, wherein the ligand is at least one selected from the group consisting of an antigen, an antibody, a fluorescent substance, a luminophore, and an enzyme. 第一工程において、オリゴヌクレオチドプローブ(D)が存在していることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to claim 1, wherein an oligonucleotide probe (D) is present in the first step. 二本鎖核酸が、増幅反応により得られた二本鎖核酸であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to any one of claims 1 to 10, wherein the double-stranded nucleic acid is a double-stranded nucleic acid obtained by an amplification reaction. 増幅反応がPCRであることを特徴とする請求項11に記載の塩基判定方法。 The base determination method according to claim 11, wherein the amplification reaction is PCR. 増幅反応において、オリゴヌクレオチドプローブ(D)が存在していることを特徴とする請求項11または12に記載の塩基判定方法。 The base determination method according to claim 11 or 12, wherein an oligonucleotide probe (D) is present in the amplification reaction. 増幅反応に使用されるプライマーのTm値より、オリゴヌクレオチドプローブ(D)のTm値が低いことを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の塩基判定方法。 The base determination method according to claim 11, wherein the Tm value of the oligonucleotide probe (D) is lower than the Tm value of the primer used in the amplification reaction. 第一工程における変性が熱変性であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の塩基判定方法。

The base determination method according to claim 1, wherein the denaturation in the first step is heat denaturation.

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