JP2007525948A - ポリヌクレオチドを検出するためのシステム - Google Patents

ポリヌクレオチドを検出するためのシステム Download PDF

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Abstract

本発明は、標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する方法に関する。ポリヌクレオチド、標的核酸類似体および色素を組み合わせ、混合物を形成する。色素の光学特性を、既知量の標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを含む、類似の混合物における色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較し、光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率は、サンプル中の特定の標的ポリヌクレオチドの存在または量と相関関係がある。

Description

(関連特許)
本願は、2003年5月20日に出願した米国特許仮出願第60/471,827号の利益を主張し、これら全ては参照として本明細書中に組み込まれる。
(技術分野)
本発明は、ポリヌクレオチド類を検出する方法、組成物および試験システムに関する。
(発明の背景)
ポリヌクレオチド類を同定し、定量する大きな必要性がある。病原体、病原体感染、病気や症状に関連するヒト遺伝子、遺伝子組み換え生物(GMO)、生物戦争の薬品、獣医学的用途、および農業的用途に関連する方法のような、現在一般的に知られている標的ポリヌクレオチド類を同定する方法は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、NASBA、TMAまたはbDNAのような方法に依存している。これらの方法は、熟練した人材と特別な装置を必要とする。したがって、標的ポリヌクレオチド類の簡便で経済的な検出、同定、および定量の方法についての要望が高まっている。本発明は、この要求およびその他の要求を満たす。
(発明の概要)
1つの態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する方法に関する。他の態様では、1つの方法として以下のステップを含む。
配列特異的方法における標的ポリヌクレオチドの標的核酸配列を結合する核酸類似体と、光学特性における変化率が標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの有無により相違する色素とを組み合わせ、混合物を生成する。混合物中の色素の光学特性における変化率を、既知量の標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを含む類似した混合物における色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較し、前記光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率は、サンプル中の特定の標的ポリヌクレオチドの存在または量と相関関係がある。
他の態様では、方法は下記のステップを含む。配列特異的方法における標的ポリヌクレオチドの標的核酸配列を結合するペプチド核酸(PNA)と光学特性における変化率が標的ポリヌクレオチド/PNAハイブリッドの有無で相違する色素とを組み合わせ、混合物中の色素の光学特性における変化率を、既知量の標的ポリヌクレオチド/PNAハイブリッドを含む類似した混合物における色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較し、前記光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率は、サンプル中の特定の標的ポリヌクレオチドの存在または量と相関関係がある。
他の態様では、核酸類似体は、構造的にロックされた核酸(LNA)、トレオース核酸(TNA)または金属に結合した核酸であってもよい。
色素の光学特性における変化率は、標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの有無、および混合物が光刺激を受けた時によって相違してもよい。
サンプルとしては、細胞組織、細胞の収集物、細胞溶解物、精製ポリヌクレオチドまたは単離ポリヌクレオチド、ウィルス、環境サンプル、工業サンプル、医療サンプル、食物サンプル、農業サンプル、獣医学的サンプル、家畜サンプル、水サンプル、土壌サンプル、空気サンプル、生物戦争の薬品に関与するサンプル、農業関連の薬品に関与するサンプルが挙げられる。
1つの態様では、標的ポリヌクレオチドはDNAであってもよい。いくつかの変型として、標的ポリヌクレオチドは、全細胞DNA、核DNA、ミトコンドリアDNA、リボソームDNA、葉緑体DNAまたはウィルスDNA、プラスミドDNA、人工DNA、エピゲノムDNA、後成的DNA、インビトロ増幅DNAまたはキメラDNAから得られてもよい。
他の態様では、標的ポリヌクレオチドはRNAでもよい。いくつかの変型として、RNAはリボソームRNA(rRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA(tRNA)、Amored RNA、ウィルスRNA、マイクロRNA、sIRNA、人工RNAまたはキメラRNAから得られてもよい。
標的ポリヌクレオチドは、生体から得てもよい。一実施形態として、生体はヒトであってもよい。他の実施形態では、生体は病原体であってもよい。さらに別の実施形態では、標的ポリヌクレオチドは、ウィルス、菌または菌類のような病原体からのものでもよい。このようなウィルスや細菌の例として、炭疽菌、ボツリヌス菌、ブルセラ菌、コレラ菌、クロストリジウム−パーフリンジェンス、エボラウィルス、ペスト菌、コクシエラ・バーネッティ、天然痘ウィルス、C型肝炎ウィルス、B型肝炎ウィルスおよびヒト免疫不全ウィルスが挙げられるが、これらに限定されない。
核酸類似体は標的核酸配列に部分的に相補的であってもよい。あるいは、核酸類似体は標的核酸配列に正確に相補的であってもよい。
核酸類似体は、約4を超える核酸塩基および/または約24未満の核酸塩基の長さである。さらなる変型では、核酸類似体は約12の核酸塩基の長さであってもよい。
核酸類似体または標的ポリヌクレオチドは、固体基質上に固定化されていてもよい。固定化は、ビオチンとストレプトアビジンとの間のように、非共有相互作用を介していてもよい。更なる変型として、核酸類似体は共有結合でビオチンに結合してもよい。更なる変型として、非共有相互作用は抗原/抗体相互作用でもよい。核酸類似体または標的ポリヌクレオチドは、また、固体基質に共有結合により結合してもよい。
更なる態様では、色素はシアニン色素である。シアニン色素として、3’,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物、3’,3’−ジエチルチアジカルボシアニンヨウ化物および3’,3’−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物が例示される。
色素は、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合のほうが、光学特性におけるより高い変化率を示してもよい。あるいは、色素は、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合のほうが、光学特性におけるより低い変化率を示してもよい。
色素の光学特性における変化率は、色素の光学特性を測定することによって決定してもよい。そのような光学特性の例として、吸光度、蛍光発光、反射率または化学発光が挙げられる。光学特性は1回またはそれ以上で決定してもよい。
他の態様では、色素の光学特性は、測定は複数回行われる。別の態様としては、光学特性の測定は1回行われる。
別の態様において、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の生体を検出する方法であって、該標的ポリヌクレオチドの存在または量によって生体の存在または量を同定する方法に関する。
別の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の生体の綱を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によって生体の綱の存在または量を同定する方法に関する。
別の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の生体の菌株を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によって菌株の存在または量を同定する方法に関する。
別の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の遺伝子組み換え生物(GMO)を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によって遺伝子組み換え生物の存在または量を同定する方法に関する。
本発明は、また、標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによって、被験体の疾患状態の存在を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量が疾患状態を同定する方法に関する。
本発明は、また、標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによって、被験体の遺伝的変異の存在を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量が遺伝的変異を同定する方法に関する。
他の態様では、本発明は、標的ポリヌクレオチドの存在または量による、病原体による宿主の感染の検出であって、標的核酸がリボ核酸(RNA)であり、かつ標的ポリヌクレオチドの存在または量が病原体による宿主の感染を同定する検出に関する。
他の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の一塩基変異多型(SNP)を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によってSNPの存在または量を同定する方法に関する。
他の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の遺伝子配列を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によって遺伝子配列の存在または量を同定する方法に関する。
他の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中のインビトロ増幅配列を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によってインビトロ増幅配列の存在または量を同定する方法に関する。
他の態様では、本発明は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出することによるサンプル中の塩基対変化を検出する方法であって、標的ポリヌクレオチドの存在または量によって塩基対変化の存在または量を同定する方法に関する。
本発明は、また、第一核酸類似体分子を使用した多重部位装置の第一部位での第一サンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出し、かつ、第二核酸類似体分子を使用した多重部位装置の第二部位での第二サンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出することによって、複数のサンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出する方法に関する。1つの変型として、核酸類似体分子は、固体基質上に固定化されている。該方法は、複数のサンプル中における複数の標的ポリヌクレオチド配列を検出することを含む。あるいは、サンプルは固体基質上に固定化されていてもよい。
本発明は、また、標的ポリヌクレオチドを検出するキットに関する。該キットは、標的ポリヌクレオチドを含む1つまたは複数のサンプルと、標的ポリヌクレオチドの標的核酸配列に対して少なくとも部分的に相補的な1つまたは複数の核酸類似体と、1つまたは複数の色素とを含んでもよい。場合によっては、該キットは、刺激源を含んでもよい。該キットは、該キットを使用する説明書を含んでもよい。
本発明は、核酸類似体を用いた、標的核酸配列を有するポリヌクレオチドの検出する方法、組成物および分析システムを提供する。
I.一般的な技術
本発明の実際の作業では、特に断らない限り、分子生物学(組み換え技術を含む)、細菌学、細胞生物学、生化学、免疫学、タンパク動態および質量分析(これらは当分野の技術範囲内である)の従来技術を使用するこのような技術は、たとえば、Molecular ClonIng:A Laboratory Manual,thIrd edItIon,(Sambrook et al.,2000)Cold SprIng Harbor Press;Molecular ClonIng:A Laboratory Manual, second edItIon(Sambrook et al.,1989)Cold SprIng Harbor Press;OlIgonucleotIde SynthesIs(M.J.GaIt, ed.,1984);Methods In Molecular BIology,Humana Press;Cell BIology:A Laboratory Notebook(J.E.CellIs,ed.,1998)AcademIc Press AnImal Cell Culture(R.I.Freshney, ed.,1987);IntroductIon to Cell and TIssue Culture(J.P.Mather and P.E.Roberts,1998)Plenum Press; Cell and TIssue Culture:Laboratory Procedures(A.Doyle,J.B.GrIffIths, and D.G.Newell,ed.,1993−8)J.WIley and Sons;Methods In Enzymology(AcademIc Press,Inc.);Handbook of ExperImental Immunology(D.M.WeIr and C.C.Blackwell,ed.,);Gene Transfer Vectors for MammalIan Cells(J.M.MIller and M.P.Calos,ed.,1987);Current Protocols In Molecular BIology(F.M.Ausubel et al.,eds.,1987〜2004年5月1日補足を含む);PCR:The Polymerase ChaIn ReactIon、(MullIs et al.,eds.,1994);Current Protocols In Immunology(J.E.ColIgan et al.,eds.,1991)and Short Protocols In Molecular BIology(WIley and Sons,1999)などの文献に充分説明されている。これら全ては参照として本明細書中に組み込まれる。さらに、特に断らない限り、市販の分析キットおよび通常の試薬を使用した手順は製造者が規定したプロトコルに従って使用される。
II.定義
用語「標的核酸配列」は、一般的に、本発明の方法、組成物および分析システムを使用して検出された核酸配列を言う。標的核酸配列の全てあるいは一部が、配列特異的ハイブリダイゼイションによって、核酸類似体と結合してもよい。標的核酸配列は、いかなる長さでもよいが、通常は、1Kb未満の長さ、塩基が500基未満の長さ、塩基が24基未満の長さ、あるいは塩基が12基未満の長さである。さらなる実施形態においては、標的核酸配列は、10、12、14または18の塩基の長さでとすることが可能である。他の実施形態では、標的核酸は、塩基が少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも12、少なくとも14、少なくとも15、少なくとも18、少なくとも20、少なくとも25、少なくとも30、少なくとも35少なくとも40、少なくとも45あるいは少なくとも50の長さでもとすることが可能である。本発明の標的核酸配列は、配列がコード化されたおよび/または配列がコード化されていないたんぱく質(たとえば、調節塩基配列、イントロン他)を含んでもよい。
用語「ポリヌクレオチド」は、ヌクレオチドのポリマー型を言い、いかなる長さでもよく、デオキシリボヌクレオチド類でも、リボヌクレオチド類でもまたそれらの類似体でもよい。以下にポリヌクレオチド類を例示するが、これらに限定されるものではない。すなわち、遺伝子、遺伝子フラグメント、エクソン、イントロン、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA、リボソームRNA、リボザイム、cDNA、組み換えポリヌクレオチド、分岐ポリヌクレオチド、プラスミド、ベクター、核酸プローブ、プライマーおよび増幅DNAが挙げられる。ポリヌクレオチドは、メチル化ヌクレオチドおよびヌクレオチド類似体のようなメチル化されたヌクレオチド類を含んでもよい。ヌクレオチドの配列は、非ヌクレオチド成分が割り込んでいてもよい。さらに、ポリヌクレオチドは、重合前あるいは後に、たとえば、ラベリング成分の接合のように、変性されてもよい。ポリヌクレオチドは、より長いポリヌクレオチドの増幅領域であってもよい。
用語「標的ポリヌクレオチド」は、標的核酸配列を含むポリヌクレオチドを言う。
用語「核酸類似体」は、グアニン、チミジン、アデノシン、シトシンまたはウラシルとは異なる1つまたはそれ以上の塩基を含む、および/またはRNA骨格のホスホリボースまたはDNA骨格のホスホデオキシリボースにおいて1つまたはそれ以上の相違のあるいかなる核酸類似体を含む。「核酸類似体」として、ペプチド核酸(PNAs)、Trends In BIotechnology21:74−81,2003,に開示されるロックされた核酸(LNA)、金属に結合した核酸、アンソラキノン変性(Yamana et al.,2003に開示されるような)のような変性ポリヌクレオチド、Chaput et al,,Journal of the AmerIca7 ChemIcal SocIety,125,856−857,(2003)に開示されるようなトレオース核酸(TNA)、およびキメラ核酸が挙げられるが、これらに限定されることはない。
用語「ペプチド核酸」または「PNA」は、核酸のデオキシリボースリン酸骨格が、たとえば、合成ペプチド様骨格と置き換わった核酸類似体であればいかなるものも含まれる。合成ペプチド様骨格として、たとえば、n−(2−アミノエチル)−グリシン単位が挙げられ、たとえば、図2中に表されるもの(NIelsenら、1991)および米国特許第5,786,461号、第6,357,163号、第6,107,470号、第5,773,571号、第6,441,130号、第6,451,968号、第6,228,982号、第5,641,625号、第5,766,855号、第5,736,336号、第5,719,262号、第5,714,331号、第5,719,262号および第6,414,112号に開示されるものが挙げられるが、これらに限定されない。プリンおよびピリミジン塩基は、たとえばメチレンカルボニル結合のような、いかなる共有結合によって結合してもよい。本明細書において使用されるPNA分子は、PNA骨格と核酸塩基との間にさらなる原子を有することができる。これらの類似体として、たとえば、D−リシン鎖、シクロペンタンやピロリジン環のような環状構造、および/または米国特許第6,403,763号、米国特許出願公開第2003/0162699号、第2003/0157500号に記載のPNA分子を始めとするキラル置換基が挙げられる。PNA骨格は、ペプチド骨格内に置換基または拡張部を含んでもよい。PNAは、たとえば米国特許第5,705,333号に開示されているペプチド系核酸類擬態(PENAMS)、D−キラル中心や準キラル中心などの特異なキラル中心を有する原子、PNA骨格中の原子置換基も含んでもよい。
用語「核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッド」および「ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッド」は、同義語であり、配列特異的方法でハイブリッド形成させた核酸類似体とポリヌクレオチドを言う。
用語「PNA/ポリヌクレオチドハイブリッド」および「ポリヌクレオチド/PNAハイブリッド」は、同義語であり、配列特異的な方法でハイブリッド形成させたPNAおよびポリヌクレオチドを言う。
「相補的」によって、単鎖の核酸類似体分子が塩基−特異的な方法によってポリヌクレオチドを結合する能力を有することになることを言う。核酸類似体分子は、全長のポリヌクレオチド鎖またはその一部のような、標的ポリヌクレオチドと結合するように合成される。「相補的」である核酸類似体分子は、1つまたはそれ以上の単一塩基対の不整合、付加および/または欠失部分を有していてもよいが、それでもなお、所定のハイブリダイゼイション条件下で標的ポリヌクレオチドと結合する能力がある。一実施形態において、相補的配列はワトソンクリック(A−TまたはA−UおよびC−G)を介してハイブリッド形成してもよい。別の実施形態では、相補的配列は、核酸類似体とポリヌクレオチド核酸塩基との間で、HoogsteIn塩基対形成を介してハイブリッド形成してもよい。
「正確に相補的」とは、単鎖の核酸類似体分子が標的核酸配列と結合する能力をもち、不整合を含まないことを言う。核酸類似体分子は、もし、核酸類似体と標的ポリヌクレオチドとの間に単一塩基対不整合が存在すれば、標的ポリヌクレオチドに対して正確に相補的ではない。
用語「比率」は、(たとえば組成物や化合物の特性の)変化を言う。比率は、特定の速度定数の観点から表されてもよい。比率は、特定の期間に渡る測定によって決定されてもよい。比率は、プロセス中の2つの異なる時点(たとえば、特定の刺激やある成分の追加などの前後)での測定によって、あるいは、少なくとも3回、少なくとも4回あるいは少なくとも5回の時点での測定によって決定されてもよい。比率は、定量的あるいは定性的な言葉(たとえば、変化は「早い」または「遅い」)で表されてもよい。比率は、特性や化合物を基準値と、あるいは他の方法と比較することによって決定してもよい。
本明細書において、「相対比率」は、他のプロセスの比率と比較した一プロセスの比率を言う。「相対比率」は、概算(たとえば、1つのプロセスが他のプロセスの比率より「速い」または「遅い」)であってもよく、また定量的(たとえば、2つのプロセスの速度定数を測定して比較する)であってもよい。
本明細書において、用語「色素」は、測定しうる光学特性を有する化合物、または測定しうる光学特性を有する化合物に変換できる化合物を言う。測定しうる光学的特性として、色、吸光度、蛍光発光、反射率および化学発光が挙げられるが、これらに限定されるものではない。色素は、ある条件下で光学特性を発揮するもので、たとえば、ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドが結合される時、またはポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの結合が外れた時がある。
「Amored RNATMとは、細菌ウィルスタンパク質によるRNAのカプシド形成に起因するリボヌクレアーゼ残基であるRNAを言う。さらに「Amored RNATMは、たとえば、米国特許第6,399,307号、第6,214.982号、第5,939,262号、第5,919,625号および第5,677,124号に記載するものも挙げられる。
本明細書で使用される「非特異的支持体ポリヌクレオチド」は、核酸類似体の特異的標的ポリヌクレオチドとの結合親和性を増加させるおよび/または分析システムの感度を増強する非標的ポリヌクレオチド分子を言う。
本明細書において、用語「核酸類似体結合部位」は、1つまたはそれ以上の核酸類似体分子が固体の基体に結合している点を言う。
本明細書において使用される用語「PNA結合部位」は、1つまたはそれ以上のPNA分子が固体の基体に結合している点を言う。
「サンプル」は、全てのタイプ(たとえば、血液、血清、水、または尿)の液体サンプルおよび/または全てのタイプ(たとえば、細胞、食物、水、空気、土または粒子)の固体サンプルおよび/または全てのタイプの空中サンプルを言う。
用語「被検対象」は、脊椎動物、好ましくは哺乳類、さらに好ましくはヒトなどの動物を言う。また、用語「被検対象」植物をも言う。
用語「病原体」は、病気、疾患および/または病的状態および/または症状を引き起こす因子全てを言う。一例として、病原体は、自然界で見出されるまたは研究室で創り出される生体(または毒を伴う生体)であり、病状または症状中にまたはそれが進行する中で、または生体を再起不能にし、弱体化させ、殺すために病気を発症させるものであってもよい。病原体には、たとえば、ウィルス、細菌、菌類、真核生物および/または原核生物、生物学的兵器の薬剤、伝染性疾患、水性病原体および食物病原体が含まれるが、これらに限定されない。
用語「生物兵器薬剤」は、自然界で見出されるまたは研究室で創り出される生体(または毒を伴う生体)全てを意味し、他の生体を再起不能にするまたは殺すために病気を起こすことを第一の目的として使用されるものである。生物兵器薬剤の例として、病原性細菌、菌類、原生動物、リケッチア類およびウィルスが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書において使用される用語「感染」は、宿主の中に病原体が存在することを言う。感染は、休眠状態であっても毒性のある状態であってもよい。一実施形態では、病原体の存在は、宿主ポリヌクレオチドおよび/またはポリペプチド発現における変化によって示される。感染は、飛沫、直接接触、動物または虫の媒介および汚染された食物または飲物などの経路を通して起こる。ただし、経路はこれらに限定されない。
本明細書で使用される用語「宿主反応ポリヌクレオチド」は、病原体による感染および/または接触のような刺激に反応して、宿主中で、変化したポリヌクレオチドまたは発現が変化したポリヌクレオチドを言う。
明細書で使用される用語「宿主」は、動物および植物を言う。動物には哺乳類が入る。哺乳類の例として、ヒト、非ヒト霊長類、変種の動物、マウス、およびラットが挙げられる。植物の例として、農作物が挙げられるが、これらに限定されない。
III.ポリヌクレオチドの検出方法
本願は、核酸類似体を使用して、標的核酸配列を有するポリヌクレオチドを検出する方法、組成物、および分析システムを提供する。一実施形態では、(I)標的ポリヌクレオチドを含むと信じられる、あるいは含まないことが予想される)サンプルと、(II)配列特異的方法でポリヌクレオチドの標的核酸配列に結合する核酸類似体と、(III)ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの存在下または非存在下で、光学特性における変化率が異なる色素とを組み合わせ、混合物を生成する。該混合物はさらに、非特異的植物DNA、酵母DNA、サケ血清DNAまたはtRNAのような(しかしこれらに限定されない)非特異的支持体ポリヌクレオチドを含んでもよい。混合物中の色素の光学特性における変化率は、既知量(0を含む)のポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを含む類似した混合物中の色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較して、光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率を、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量と相互に関連付けて、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を決定する。
1つの態様では、本願は、ペプチド核酸(PNA)分子を使用して、標的核酸配列を有するポリヌクレオチドを検出する方法、組成物および分析システムを提供する。一実施形態では、(I)標的ポリヌクレオチドを含む(と信じられる、あるいは含まないことが予想される)サンプルと、配列特異的方法でポリヌクレオチドの標的核酸配列に結合するペプチド核酸(PNA)と、(III)ポリヌクレオチド/PNAハイブリッドの存在下または非存在下で、光学特性における変化率が異なる色素とを組み合わせて、混合物を生成する。該混合物はさらに、非特異的植物DNA、酵母DNA、サケ血清DNAまたはtRNAのような(しかしこれらに限定されない)非特異的支持体ポリヌクレオチドを含んでもよい。混合物中の色素の光学特性における変化率は、既知量(0を含む)のポリヌクレオチド/PNAハイブリッドを含む類似した混合物中の色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較して、光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率を、サンプル中の特異ポリヌクレオチドの存在または量と相互に関連付けて、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を決定する。
基準値は、既知量を有する組成物または化合物の特性の固有値でとすることが可能である。たとえば、種々の実施形態において、基準値は、ポリヌクレオチド/核酸ハイブリッドは含まない混合物、ある量の(たとえば既知量)のポリヌクレオチド/核酸ハイブリッドを含む混合物、0量のポリヌクレオチド/核酸ハイブリッドを含む混合物、あるいは1つまたはそれ以上の成分(たとえば、核酸類似体、標的ポリヌクレオチドまたは色素)が抜けている反応混合物などの混合物を使用して、測定することができる。さらに、基準値の例として、光刺激に曝されていない混合物の光学特性の固有値、別の実施形態では、光刺激に曝された混合物の光学特性の固有値が挙げられるが、これらに限定されない。前記の例示は、説明のためのものであり、本発明を限定する意図ではない。他の例示もこの開示によって導かれる熟練者には明らかである。基準値は、経験的に決定してもよい(たとえば、ある標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの非存在下では、ある色素を含む組成物の光学的特性は変化しない、あるいは最小限変化することが知られていれば、基準値は、測定せずに計算あるいは推定してもよい)が、そのようにする必要がないことも明らかである。前記基準値は定数であってよい。「コントロール」サンプルをテストサンプルと同時に分析することが便利な場合もあるが、必ずしもそうする必要はない。基準値は、1回の時点で決定することができ、該値は、後の時点で比較のために記録される。上記した例示は、説明のためであり、限定のためではないことは理解されることになる。種々の基準値が明細書を通して記載されている。
一態様において、基準値は、ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを含まない類似した混合物中の色素の光学特性における変化率の指標である。一実施形態では、基準値は、混合物中の全ての成分を組み合わせる前に色素の光学特性によって特徴づけられてもよい。他の実施形態では、基準値は規格値であってもよい。混合物が光刺激に曝された実施形態では、基準値は、光刺激に当てる前の色素の光学特性の指標であってもよい。基準値は、サンプル、核酸類似体および色素混合物中の色素の光学特性と同時に測定する必要がないことは明確に理解されることになる。さらに、基準値が定数でもよいことも理解される。
特定の例示に言及することは、本発明の理解を助けることになるだろう。PNAを使用するこの方法の液体系の変型を、実施例1と図4に示す。10uMのカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーターに相補的なPNA分子(35SPNA)と、1uMの35SプロモーターDNA(35SDNA)とをマイクロチューブ中で混合し、150uMの色素を加えた。該チューブを光刺激に曝し、1分間の色素の光学特性における変化である、色の変化を観察した(図4)。コントロールチューブ内では、標的ポリヌクレオチドは存在せず、24時間後であっても色はピンクのままで(光刺激なし)、光学特性における変化率は非常に遅いことを示している。35SPNAが存在しないチューブ(チューブ3)においても、特定の標的がないチューブ(チューブ1)においても、光学特性における変化(この場合色の変化)がほとんどないことが観察される。
PNAプローブ遺伝子を使用したさらなる実施例を図1に示す。A)1つまたはそれ以上の標的ポリヌクレオチド配列に相補的なPNA配列の個別アドレスを有する膜片をリシス/ハイブリダイゼイションチューブ1中に置く。B)サンプルをリシス/ハイブリダイゼイション緩衝液に加え、混合物を95>℃で3分間加熱し、C)室温にもどす。D)片を培養用の洗浄緩衝液を含む新しいチューブ(チューブ2)に移す。結合していないDNA、RNAおよび他の細胞残屑を取り除く。E)検出色素を含む新しいチューブ(チューブ3)に片を移し、約1分放置して培養する。F)チューブを洗浄緩衝液(チューブ4)中で容易に洗浄し、残っている結合していない色素を取り除く。G)この膜系において、色素はPNA/標的ポリヌクレオチド複合体にのみ結合する。塩基ハイブリダイゼイションのパターンに基づいて、特異的標的ポリヌクレオチドの存在が測定できる。公知のパターンのカードとの比較によって、物質の存在および同定が測定できる。
さらなる実施例を図22に示す。10uMの標的核酸配列に相補的なPNA分子と1uMの標的ポリヌクレオチドとをマイクロチューブ中で混合し、2uMの色素と種々の量のTween20を加えた。チューブを光刺激に曝し、10分の間に光学特性における変化を観察した(図22)。1.0%を超えるTween20が存在すると、色素は含むが標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドは含まないサンプルでは、光学特性の変化がほとんど観察されない。標的ポリヌクレオチド/核酸ハイブリッドを含むサンプルが光刺激に曝されると、色素の蛍光発光(あるいは他の光学特性)が変化する。標的ポリヌクレオチドの存在または量は、蛍光発光(または他の光学特性)における変化を観察することによって検出される。標的ポリヌクレオチドの存在または量は単測法によって成し遂げられることは認識されることになる。
別の実施形態では、複数の核酸類似体配列を混合物中で組み合わせ、多重化によって複数の標的ポリヌクレオチドを検出することができる。公知の核酸分析システムを伴う多重化反応は、たとえば、米国特許第5,582,989号の実施例にある。
特定の機構や理論に固着するのではないが、一態様において、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドは、色素を伴う化学反応を触媒してもよい。色素は、触媒活性点として作用する核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの副溝に結合する。光刺激を利用することで、混合物にエネルギーを与え、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より、より速い速度で、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッド中の色素の光学特性における変化を起こす。たとえば、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物は、光刺激の利用が明確になる。色素の光学特性における変化率が高いほど、対応してサンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在が増す。
以下の項目で、さらに詳しく本発明の態様を記載する。
A.核酸 類似体 配列の設計
本発明の用途では、核酸類似体は標的ポリヌクレオチド中の核酸配列に相補的あるいは正確に相補的になるように設計されてもよい。一実施形態において、核酸類似体は、長さが約4を超えるヌクレオチドで、リンカー、アミノ酸およびラベルを除いて、長さが約24未満の核酸塩基である。他の実施形態では、核酸類似体は、長さが5〜100、8〜60または10〜25核酸塩基であってもよい。他の実施形態では、核酸類似体は、リンカー、アミノ酸およびラベルを除いて、長さが約8、10、12、14または18核酸塩基であってもよい。他の実施形態では、標的核酸は、長さが少なくとも4、少なくとも5、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、少なくとも10、少なくとも12、少なくとも14、少なくとも15、少なくとも18、少なくとも20、少なくとも25、少なくとも30、少なくとも35、少なくとも40、少なくとも45、あるいは少なくとも50塩基でとすることが可能である。核酸類似体は、ポリヌクレオチドの端から宙吊りになった配列のような、標的ポリヌクレオチドに非相補的な部分を有するように設計されてもよい。
核酸類似体分子の配列は、種々の方法で設計されてよい。実施例の方法によって、核酸類似体分子は、特異的な標的配列のPCR−ベース増幅および検出に使用される、公知のプライマーに基づく配列を有するように設計してもよいが、これらに限定されるのではない。核酸類似体分子は、また、ポリヌクレオチドのどんな標的核酸配列に対しても相補的あるいは正確に相補的に設計されてもよい。実施例によって、核酸類似体分子の配列は、病原体と合併したポリヌクレオチド、宿主中の病原菌の存在、病気遺伝子または遺伝子状態を検出するために使用されるPCRプライマーの配列に基づいていてもよい。核酸類似体分子は、また、たんぱく質または未処理たんぱく質の活性または機能領域をエンコードした配列および/または非エンコード配列(たとえば、調節塩基配列、イントロン、その他)の全てまたは一部に相補的または正確に相補的であってもよい。
一実施形態において、核酸類似体は、正確な相補的配列を有するポリヌクレオチドと一塩基不整合を有するポリヌクレオチドとを区別するために使用することができる。限定されるものではないが、たとえば、本発明で使用される核酸類似体は、一塩基変異多型(SNP)を検出するように設計されてもよい。核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリダイゼイションは、塩基不整合によって影響される。本発明の方法によれば、色素を添加すると、標的配列(たとえばSNP)と核酸類似体との間の一塩基不整合は、不整合を持たない核酸類似体と比較して、色素の光学特性において異なった変化の比率となる。診断および他の方法のためのSNPの同定は、当業界において周知である。
他の実施形態では、核酸類似体は、生体の綱の存在または量を検出するように設計されてもよい。生体の綱は、全生体が核酸類似体配列に相補的または正確に相補的である1つまたはそれ以上の配列を有することを言う。そのような生体綱は、核酸配列に対する相補性に基づいた他の生体とは識別されうる。
一実施形態では、核酸類似体分子は、プリン含有率が約60%未満で、連続して最高で4プリン塩基または3グアニン塩基を有する。プリンが多い核酸類似体分子は、凝集する傾向があり、水溶液に低溶解性を示す。核酸類似体分子は、逆リピート、ヘアピンおよびパリンドロームを有する自己相補的配列を最小するあるいは避けるように選択される。プローブのこれらのタイプは、凝集傾向を示すためである。
核酸類似体分子は、ポリヌクレオチドとどの方位でハイブリッド形成してもよいが、方位は逆平行が好ましい。逆平行は、アンチセンスおよびDNAプローブタイプの適用に好ましい配置である。核酸類似体の方位が逆平行の場合、核酸類似体プローブのN−末端は、DNAの5’−末端と等価である。N’も5’も本発明で使用される。
この開示に導かれる当業者であれば、本明細書で挙げられた特定の核酸類似体に加えて、他の核酸類似体(将来発見されるまたは開発される核酸類似体も含めて)も本発明の方法で使用してもよいことは、認識するであろう。本明細書で記載された分析条件下でポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを形成する核酸類似体は、本発明の方法に適しており、光学特性における変化率に影響を及ぼす。
本方法の使用に適する核酸類似体は、種々のスクリーニング方法を使用して同定することができる。1つの方法では、場合によっては種々の濃度で候補核酸類似体を含むサンプルを、相補的配列を有するポリヌクレオチドと、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが形成する条件下で、組み合わせるが、これらに限定されない。一実施形態では、次いで色素が添加される。次いで色素の光学特性変化率を測定する。この比率を核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの存在しない色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較する。さらなる実施形態では、基準値は、ポリヌクレオチドが存在しない場合の指標である。また別の実施形態では、基準値は、標的ポリヌクレオチド(単鎖または二本鎖)の存在下における指標である。添加の順序は重要なものではなく、成分は他の順序で加えることができることは理解されることになる。
他の実施形態では、基準値は、非ゼロ濃度のポリヌクレオチドの指標である。この実施形態では、基準値(たとえば、二本鎖ポリヌクレオチドは存在するが核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドは存在しない)と比較して、光学特性において経時的に異なる変化率を示す核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが、請求の方法において使用するために選択される。光学特性における変化の相対比率を、特異的なポリヌクレオチドの存在または量と相互に関連付ける。
B.ペプチド核酸(PNA)
1つの態様では、核酸類似体はPNAである。PNAは、配列特異的ハイブリダイゼイションによって、標的ポリヌクレオチド中の全あるいは一部標的核酸配列にハイブリッド形成する。あるいは、一塩基対変化が識別できるように条件は様々であってよい。
PNA分子は標的ポリヌクレオチドに対し素早くハイブリッド形成することができる。ポリヌクレオチドに対するPNAハイブリダイゼイションは、塩濃度とは無関係である(DemIdov et al.,1994)。PNAは、ヌクレアーゼおよびプロテアーゼ攻撃に対し耐性を示し、従来のDNAプローブよりポリヌクレオチドのほうにより特異的に結合する。短プローブは、高い配列特異性で使用することができる(RayおよびNorden、2000)。さらに、PNA/ポリヌクレオチドハイブリッドは、対応するDNA/ポリヌクレオチドハイブリッドより高い熱安定性を有し、PNA/ポリヌクレオチドハイブリッドの融点は、イオン強度に対し比較的鈍感であり、低(<10mMのNaCl)および中程度(500mMのNaCl)の塩濃度下での熱安定性と同じ安定性を示す。この低塩濃度下で形成するPNA/ポリヌクレオチドハイブリッドの能力は、sRNAおよびrRNAの内部構造が200mM未満の塩濃度で著しく不安定になるので、重要である。したがって、分析条件は、PNA 分子の強ハイブリダイゼイションをなお促進しつつ、標的核酸の崩壊を助ける選択をすることができる(StefanoおよびHyldIg−NIelsen,1997)。PNA/ポリヌクレオチドハイブリダイゼイションは、塩基の不整合によって大きく影響され、PNA分子は、一不整合のレベルまで配列識別を保つことができる。
PNA分子は、たとえば、Eurogentec(UK)、Blue Heron BIotechnology(Bothell,WA)およびApplIed BIosystems Inc.(ABI)から購入してもよいし、業界で知られている方法で合成してもよい。
C.ハイブリダイゼイション条件
一般にハイブリダイゼイションの設計および/または選択は、たとえば(ただしこれらに限定されるわけではない)、標的ポリヌクレオチドに対する核酸類似体分子の相補性の程度、利用される核酸類似体分子の長さ、標的ポリヌクレオチド自身などのいくつかのパラメータに支配される。好ましいハイブリダイゼイション条件としては、下記の1つまたはそれ以上を挙げることができる。すなわち、標的ポリヌクレオチドに対する核酸類似体の効率的な結合、RNAまたはDNA第二構造の最小化、RNA崩壊の最小化および1つまたはそれ以上の塩基対変化の識別あるいは1つまたはそれ以上の塩基対変化の包含がある。
ハイブリダイゼイション反応は異なった「厳密性」の条件下で行うことができる。ハイブリダイゼイション反応の厳密性に影響する条件は、業界では周知である。たとえば、Molecular ClonIng、4 Laboratory Manual、thIrd edItIon(Sambrookら、2000)、Cold SprIng Harbor Pressが参照される。関連する条件の例示として、塩濃度、pH(緩衝液)および温度が挙げられるが、これに限定されない。低塩濃度を利用するハイブリダイゼイション条件は、通常、DNA不安定性とPNA/ポリヌクレオチド安定性とを高める。使用してもよい緩衝液の例として、NaPO、NaHS0、KHP0、KSOおよびCaS0が挙げられるが、これらに限定されない。一例として、緩衝液のモル濃度は、約10mMと約0.5Mとの間であり、pHは約4から約10の間あるいは約7.0あるいは約7.5などの約7から約10の間であってもよい。一例として、NaPOは、たとえば、2.5mMのように約0.5mMから約0.5の間で使用してよく、pHは約4から約10の間、または約7あるいは約7.5のように約7から約10の間であってよい。
サンプル条件の例として、(厳密性が高い順に)25℃、37℃、50℃および68℃の培養温度、10 X SSC、6 X SSC、4 X SSC、1 X SSC、0.1 X SSCの緩衝液濃度(ここでの記載はSSCが0.15MのNaClで15mMの緩衝液の場合)および他の緩衝液系を使用した場合はこれと同等の濃度、0%、25%、50%および75%ホルムアミド濃度、5分から24時間の培養時間、1回、2回またはそれ以上の洗浄工程、1、2または15分の洗浄培養時間、6 X SSC、1 X SSC、0.1 X SSCの洗浄溶液または脱イオン水が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましい実施形態では、ハイブリダイゼイションおよび洗浄条件は、高い厳密性で行われる。一例としてハイブリダイゼイションは、50%ホルムアミド/4 X SSCで行われ、次いで50℃で2 x SSC/ホルムアミドおよび1 x SSCで洗浄が行われる。
緩衝液は、イオンまたは他の化合物を含んでもよく、また異なった緩衝能を有していてもよい。あるいは、緩衝液中の成分は、たとえば、三重鎖DNAを安定化させる(Arya et al,2003)ネオマイシンや他のアミノグリコシド、または三重鎖の安定性を増強するナフタレンジイミド(GIanolIo and McLaughlIn,2001)、またはナフチルキノリンダイマー(Keppler et al,1999)のように安定化能力を有してもよい。
D.色素
ポリヌクレオチドの存在または量は、1つまたはそれ以上の光学特性における変化率が、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの公知の濃度と比較して、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの存在下で異なる色素を使用して決定される。1つの態様では、光学特性は色、吸光度、蛍光発光、反射率または化学発光のおける変化である。また、光学特性は分析中、1回または複数回測定されてもよい。
色素の光学特性における変化率は、既知量の核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドまたはポリヌクレオチド/PNAハイブリッドを含む混合物中の色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較して、光学特性における変化の相対比率を決定してもよい。基準値は、定量的であっても近似値(たとえば色の存在、不存在)であってもよい。あるいは基準値は数値であってもよい。他の例として、基準値は、サンプル用の色素の光学特性における変化率の測定の前、間または後に測定または決定してもよい。さらに他の例では、基準値は、レート定数のように一定値であってもよい。また、基準値は標的ポリヌクレオチドまたはポリヌクレオチド/核酸ハイブリッドの非存在下(すなわち、既知量の核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが0)での色素の光学特性における変化率であってもよい。
色素は、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合の基準値指標より、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合の光学特性における変化率の方が高い場合がある。このようにして、ポリヌクレオチドの存在または量は、基準値と比較した光学特性における変化の相対比率の増加によって検出することができる。核酸類似体/DNAハイブリッドの存在下で光学特性がより素早く変化する色素の例として、多環芳香族化合物であるカルボシアニン色素が挙げられる。これらの色素は可視領域で極度に吸収し、溶液中の核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドに優先的に結合し、結合するときに色を変える。シアニン色素の例として、3,3’−ジエチルチアシアニンヨウ化物,3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物、3,3’−ジエチルチアジカルボシアニンヨウ化物および3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
一例示的な実施形態では、本明細書に記載する分析条件下で、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンは、標的核酸および相補的PNAの存在下、光刺激で、ショッキングピンクから透明に変わる。標的核酸が存在しない場合、色素の変化率はより遅い。また、光刺激は標的核酸と相補的PNAの存在下で色素の蛍光発光を減少させる。光刺激が存在しない場合、標的核酸の存在下で、色素は直ちにショッキングピンクからどんよりしたピンクに変わり、標的核酸の存在下で色素の蛍光発光は減少する。
ここに記載した分析条件下で、3,3’−ジエチルチアジカルボシアニンは、標的核酸の存在下で、青色から紫に変わる。
ここに記載した分析条件下で、3,3−ジエチルチアトリカルボシアニンは、標的核酸の存在下でアクアブルーを保ち、標的核酸が存在しない場合、透明に変わる。
他のケースでは、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合のほうが、色素の光学特性における変化率は低い。このようにして、ポリヌクレオチドの存在または量は、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合の比率の基準値指標と比較して、光学特性における変化の相対比率の減少によって検出することができる。
色素は、たとえば、種々の方法で核酸を伴う分子の中から選択される。有益な色素として、副溝バインダー、主溝バインダー、インターカレータおよび他のポリヌクレオチド結合分子、その誘導体および共役物が挙げられる。本発明の方法で有用な色素のあるものは、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの副溝に結合する。これらの色素として、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物、3,3’−ジエチルチアジカルボシアニンヨウ化物および3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物などのカルボシアニン色素が挙げられる。例として、以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない。すなわち、臭化エチジウム(FIebIg et al.,1999)、フルオレッセイン、フェノチアジン色素、たとえば、メチレンブルー(Wagner,2002),DAPI(KapuscInskI,1995)、チアゾールオレンジ(Boger and Tse,2001,Carreonetal.,2004)、ヘキスト33258(AdhIkary etal.,2003、MaItI et al.,2003,MorozkInら、2003、TanIousら、2004、Tawar et al.,2003)、SYBRグリーンII(MorozkIn et al.,2003)、BEBO、BETO、BOXTO、BO、BO−PRO、TO−PRO、YO−PRO(Karlsson et al.,2003,ErIksson et al.,2003)、PIcoGreen(Tolu and Myers,2003)、TO−PRO−3(Sovenyhazy et al.,2003)、ビスシアニン色素(Schaberle et al.,2003)、メチルグリーン−ピロニンY(Prento and Lyon,2003)、臭化エチジウムおよびアクリジンオレンジ(Johnson et al.,2003、LaurettIら、2003、Luedtke et al.,2003)、ニュートラルレッド(Wang et al.,2003)、BO(Karlsson et al.,2003)、モノ−およびビス−レクストロピシンおよびペンタアミジン(Puckowska et al.,2004)、2−(メチルチオ)フェニルサリシルアルジミンシッフ塩基銅(II)(Reddy et al.,2004)、二官能性白金(II)錯体(Ma and Che,2003)、ビス(9−アミノアクリジン−4−カルボキシアミド)(WakelIn et al.,2003)、ビスカルボジイミダゾアクリゾン(Tarasov et al.,2003),平行または逆平行カルボキシアミド副溝バインダー(BoutorIne et al.,2003)、オリゴ(2’−O−メチルリボヌクレオチド)と副溝バインダーとの接合体(NovopashIna et al.,2003)、ピロール−イミダゾールポリアミン(BrIehn et al.,2003,Dervan and Edelson,2003Reddy et al.,2003,Renneberg and Dervan,2003)、ピロール(Huang et al.,、2000)、ビスピロール(Carrasco et al.,2003)、ルテニウム錯体(Kuwabara et al.,2003)、タリウム(Ouameur et al.,2003)、芳香族ジアミン(Nguyen et al.,2002)、シャールトルーシン(Barcelo et al.,2002)白金錯体(SIlverman et al.,2002)S−3−ニトロ−2−ピリジンスルフェニル−N−アセチル−システイン(ShIm et al.,2004)、メチルスルホン酸エステル(Varadarajan et al.,2003)、ペプチドビス−インターカレータ(Guelev et al.,2001)、メタロインターカレータ(Proudfoot et al.,2001)、2,2’−ビナフタレン(Kondo et al.,2004)、挿入核酸(ChrIstensen and Pedersen,2002,NIelsen et al.,2004)、ルテニウム(II)錯体(LIu et al.,2004)、環状ポリアミンネオトリエン/銅(II)錯体(BIver et al.,2004)、2,6−ジスルホン酸アントラキノン(Wong and GoodIng,2003)、フェロセニルアントラセン、フェロセニルおよび他のナフタレンジイミド誘導体(GIanolIo and McLaughlIn,2001,Takenaka et al.,2002,Tok and Fenker,2001)、ドキソルビシン(Patolsky et al.,2002,XIao et al.,2003)、アクリジン−9−イルチオウレア(Baruah and BIerbach,2003)、ナフタレンジイミド(NojIma et al.,2001,Nunez et al.,2000)、ミトキサントロン(Wang et al.,2003)、クリプトおよびネオクリピトレピン(GuIttat et al.,2003)、イミノ2酢酸結合ポリアミド(Woodsら、2002)、樹木状ポリアミン接合物(Brana et al.,2002)、ビス−インターカレータ デルタ−デルタ[mu−C49cpdppz)(2)−(phen)(4)Ru(2)](Onfelt et al.,2001,Onfelt et al.,2002)、ジターカリニウム(Berge et al.,2002)、8−メトキシソラレン(Arabzadeh et al.,、2002)、ダウノマイシンおよびエリプチシン(Reha et al.,2002)、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボキシジイミド(Guelev et al.,2002)、クリトレピン(LIsgarten et al.,2002)、AMAC(Ferryら、2001)、(−)−6−[[(アミノアルキル)オキシ]メチル]−4−ジメトキシ−6,7−ジデオキシダウノンシノン(l)(DIenes and Vogel,1996)、NLCQ−1(Papadopoulou et al.,2000)、YOYO−1(Wong et al.,2001)、DACA(HIcks et al.,2001)、シクロメチル化Rh(III)(KIsko and Barton,2000)、CI−958(Dees et al.,2000)ピプラゾールアクリジン(Pelley et al.,2000)、シス−ジクロロ白金(II)錯体(PerrIn et al.,2000)、イミダゾアクリジノン(MazerskI and MuchewIcz,2000)、カルバゾール(SajewIcz and Dlugosz,2000)、5,11−ジメチル−5H−インドール[2,3−b]キノリン(OsIadacz et al.,2000)、YOYO−3,ネトロプシン,SN6999,A3 and SN6113(KIrschsteIn et al.,2000)、オキサゾールイエロー(Inoue et al.,1999)、ロジウム(E)の5,6−クリセンキノンジイミン錯体(Jackson and Barton,2000)、ネールブルー(Chen et al.,1999)、ウサムバレンシン(DassonnevIlle et al.,1999)、3−メトシベンズアントロン(Yang et al.,1999)、1,8−ジヒドロキシアントラキノン(Mueller and Stopper,1999)、シクロプロパピロロインンドール(Dempcy et al.,1999)、アントラセン(OstaszewskI et al.,1998)、ピロリジンおよびイミダゾール(Atwell et al.,1998)、アントラサイクリン錯体(MIlano et al.,1998)、アチゾールオレンジ−チアゾールブルー、アチゾールオレンジ−エチジウムおよびフルオレッセイン−エチジウム(Benson et al.,1993a,Benson et al.,1993b)などのヘテロダイマーが挙げられる。さらに、企業(たとえば、Moleclar Probes)は本発明の系と相溶性のある核酸株の多くのタイプを販売する色素に反応するシアニン色素および株の他の網がJournal of the AmerIcan ChemIcal SocIety125:4132−4145(2003)およびBIoconjugate ChemIstry 13:387−391(2002)に記載されている。付加的な色素の例として、第三銅(II)錯体(Dhar et al.,2003),ジスタマイシンA(HIraku et al.,2002、Woods et al.,2002)、インドール[2,3−b]−キノリジニウムブロマイド(VIola、2002)、エクテイナシジン(Anthoney and Twelves,2001)、金属アンミン(Barry et al.,2002)、2−フェニルキノリン−炭水化物ハイブリッド(ToshIma et al.,1999)が挙げられるが、これらに限定されない。ある実施形態では、色素は切断を促進する化合物ではない場合もある。
また、色素は、マラカイトグリーン、赤色の二ヒ素系色素およびフルオレッセインも挙げられる。ある実施形態では、色素はマラカイトグリーン赤色の二ヒ素系色素およびフルオレッセインではない場合もある。
当業者であれば、本方法で使用されてもよいそれらの色素をスクリーニングで同定してもよいことは、理解することになる。核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドと結合し、場合によっては、刺激が与えられた後、時間が経てば光学特性における変化を示す色素は、容易に識別され、選択される。
当業者であれば、この開示に導かれて、本明細書で挙げた色素に加えて、他の色素(将来発見され、または開発される色素も含めて)も本発明の方法で使用してもよいことは、認めることになる。本明細書に記載される分析条件下において、標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの存在および非存在によって光学特性における変化率が異なる色素は、本発明の方法に適している。
適切な色素は、種々のスクリーニング方法で識別できる。たとえば、核酸類似体を含むサンプルと相補的配列を有するポリヌクレオチドとを、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドが形成される条件下で組み合わされるが、これらに限定されない。一実施形態では、次に場合によっては、種々の濃度の候補色素が添加される。添加の順序は重要ではなく、成分を他の順序で添加することもできる。次いで経時的な光学特性における変化率を測定する。この比率を核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの存在しない色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較する。一実施形態では、基準値は、ポリヌクレオチドが存在しない場合の指標である。一実施形態では、基準値は、ポリヌクレオチド(単鎖または二本鎖)の存在下における指標である。他の実施形態では、基準値はポリヌクレオチドの非ゼロ濃度の指標である。基準値と比較して、光学特性において経時的に異なる変化率を示す色素が、請求の方法において使用するために選択される。光学特性における変化の相対比率を、特異的なポリヌクレオチドの存在または量と相互に関連付ける。
E.光刺激
光刺激は、サンプル、核酸類似体および色素の混合物に、混合物の製造時に同時にあるいは製造後特定の時間に与えることができる。光刺激によって、色素の光学特性における変化率の変化が起こる。
光刺激は、可視スペクトル内あるいは可視スペクトル外でなされる。光刺激は、多数の波長の白色光でもよい。あるいは、光刺激は、特定の波長または波長範囲を有するものでもよい。また、光刺激は特定の輝度を有してもよい。
光源は、業界で知られている。異なった光源を使用すると、光源の輝度や波長の相違により、異なった反応速度となる。光源の例として、反応速度の小さい順に、SylvanIa Cool WhIteT8−CW、General ElectrIcT8−C50およびFrItz Aurora50/50が挙げられる。他の光源として、SylvanIa dulux S9W CF9DS/blueおよびOsram F9TT/50Kが挙げられる、これらはどちらも、光刺激反応においてGeneral ElectrIc T8−C50より速い速度を示す。
当業者であれば、余分な実験をすることなしに、特定の色素または特定の核酸類似体、ポリヌクレオチドおよび色素混合物用の最適の光刺激を決定することは認識することになる。一組の温度および濃度条件が特定の混合物用に試験することができる。
IV.標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの形成
標的ポリヌクレオチドの検出のための分析は、種々のハイブリダイゼイションスキームを使用して、行うことができる。一形式では、ポリヌクレオチド配列は、標的ポリヌクレオチドが直接核酸類似体にハイブリッド形成して、標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを形成することによって識別してもよい。
一形式において、核酸類似体はPNAである。PNA/PNAは、DNA/DNA間隔およびPNA/DNA間隔とは異なる間隔を有する。PNA/PNAおよびPNA/DNA二重鎖ハイブリッドの詳細な構造は、NMRおよびX線による結晶構造解析によって解明されている。PNA/PNA二重鎖ハイブリッドは、非常に広く深い主溝と、非常に狭く浅い副溝とを有し、二重鎖は1回転当たり18塩基対という非常に大きなピッチと高いピッチ高さ(57.6Å)を有する。DNA/DNA二重鎖ハイブリッドに見られる正規のB−型螺旋は、1回転当たり10塩基対のピッチおよび34Åのピッチ高さを有する一方、PNA/DNA二重鎖ハイブリッドは、1回転当たり13塩基対および42Åのピッチ高さを有する。PNA/DNA二重鎖ハイブリッド中の塩基対は、DNA二重螺旋と比べて異なった幾何学配置を有するので、PNA/DNA二重鎖ハイブリッドの積み重ね相互作用の強さは、DNA/DNA二重鎖ハイブリッドの強さとは異なることが予測される。10、12および16merのPNA/DNA二重鎖ハイブリッドのCDスペクトルは、これら二重鎖ハイブリッドが異なる塩基配置であることを示唆する。
色素および核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッド上の色素の結合部位は、反応が進行するか否かに影響を与える。たとえば、ハイブリッドの主または副溝に結合する色素は、効率的に結合するために、ハイブリッドが一定の数の塩基対を含んでいることを必要とする。塩基対の最小の数は、当業者によって容易に決定することができる。
1つの態様では、標的核酸類似体分子は部分的に相補的な核酸類似体に対し相補的である。核酸類似体は、図18Aに示すように、核酸類似体分子および標的ポリヌクレオチドの両方にハイブリッド形成する。これは、1つの工程または複数の工程で成し遂げてもよい。1つの工程の方法では、標的ポリヌクレオチドおよび核酸類似体は、1つの工程で組み合わされる。複数工程の方法では、標的ポリヌクレオチドおよび核酸類似体は、順番に組み合わされる。
さらなる態様では、標的ポリヌクレオチドの存在が分岐反応十字架構造を形成することによって検出してもよく、その例を図18Bに示す。この形式では、標的ポリヌクレオチドは、標的ポリヌクレオチドに対し部分的に相補的である、2個の中間体ポリヌクレオチドにハイブリッド形成する。この中間体ポリヌクレオチドは、標的ポリヌクレオチドおよび第一核酸類似体分子にハイブリッド形成する分岐構造を形成する。中間体ポリヌクレオチドの標的ハイブリッド領域は、色素が単独で核酸類似体分子と結合するには短か過ぎるが、ハイブリッド形成の時、核酸類似体分子に結合するには充分長いように設計されてもよい。次いで色素の光学変化の比率が決定されてもよい。一実施形態では、一核酸類似体分子は、全ての分析で使用され、色素の光学特性において効果的な変化を得るために最適化される、汎用の核酸類似体であってもよい。汎用の核酸類似体は、いかなる標的核酸用にも使用することができ、中間体配列も様々である。このスキームは、固定化核酸類似体を使用する形式に適用することができる。
他の形式では、複合核酸類似体分子が標的ポリヌクレオチドに隣接する領域を有する核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドを形成する。この形式では、核酸類似体分子のそれぞれは色素にとって短か過ぎて、結合して色素の光学特性の比率を変化させることはできないが、複数の核酸類似体分子が、光学特性における変化率を得る結果となるのに充分に長い領域を提供する。図18Cに示すように、一分子としての標的ポリヌクレオチドは、結合して、隣接する配列にハイブリッド形成する3つの個別の核酸類似体分子によって核酸類似体/ポリヌクレオチド二重鎖を形成する。しかし、図18Dに示すように、もし中心核酸類似体分子がハイブリッド形成することができなければ、光学特性における変化は観察されない。この形式では、核酸類似体分子の1つが固定化されていてもよい。
V.標的ポリヌクレオチドの量の定量
方法、組成物および分析システムは、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの量を定量するために使用されてもよい。一実施形態では、標的ポリヌクレオチドの量は、核酸類似体分子の段階的希釈を行い、種々の量の標的ポリヌクレオチドサンプルを加え、そしてサンプルを既知の濃度のコントロールと比較することによって、検出してもよい。他の実施形態では、標的ポリヌクレオチドの量は、標的ポリヌクレオチドの段階希釈を作り、種々の量の核酸類似体分子を加え、そしてサンプルを既知の濃度のコントロールと比較することによって、検出してもよい。
あるいは、標的ポリヌクレオチドの量は、時間に基づく分析の反応速度を測定することによって検出する。組み合わされた混合物中の色素の測定は、混合物の生成の後、あるいは光刺激を当てた後に、規則的な間隔で行われる。色素は、混合物が組み合わされた後または光刺激を当てた後に、異なった時間に検出してもよい。時間は、いかなる時間であってもよく、たとえば、光学特性における変化の全時間、または光学特性がある比率だけ変化するのに必要な時間たとえば、約20%(これに限定されない)であってもよい。反応は、たとえば、20%メタノール、15%イソプロパノール、15%DMSOまたは10%ブタノールなどの溶剤の添加によって凍らせる(さらなる変化を止める)こともできる。
また、反応はある1つの範囲の緩衝液および溶剤を含むことができる。これらの緩衝液および溶剤は、リン酸緩衝液、水、0.1%SDS、0.1%TrItonX、0.1%Tween20、3%ブタノール、10%メタノール、10%イソプロパノール、10%DMSO、1X血液溶解緩衝液(0.15MのNH4C1、1OmMのNaHC03、0.1mMのEDTA、pH7.4)およびショ糖溶解緩衝液(0.32Mのsucrose、10mMのトリス、1%TrItonX−100、5mMのMgC12)が挙げられる。
サンプル中のポリヌクレオチドの量は、光刺激に曝された後に決定してもよい。色素の光学特性における変化は、光学特性をスタートさせるために光刺激に予備曝露を行った後測定してもよい。測定は、光刺激に曝された後異なった時間(たとえば、30秒の間隔で行う)に行われてもよい。反応は、上記したように、凍らせる(更なる変化を止める)ことができる。
光刺激への曝露によるサンプル中の変化は、数種の方法で観察することができる。光学特性における変化は、色、吸光度、蛍光発光、反射率、化学発光あるいはこれらの組み合わせとして観察してもよい。あるいは、光学特性における変化は、読み取り装置を用いて読み取ることができる。この変化は、Tecan GenIosまたはTecan SafIreなどの分光光度計を用いて測定する。特定の波長を、たとえば、フィルターによって観測する。陽性コントロールは、陰性テストより吸光度の変化を速く示す。変化率における相違として、あるいは、ある1つの設定された時間での変化の相違として測定することができる。もし、光刺激が使用され、蛍光性特性が観察されれば、サンプルに提供された光刺激は、観察された発光よりより高いエネルギー(より低い波長)である。励起は、たとえば、535nmで起こり、発光は590nmで読み取れる。蛍光発光は、変化率における相違として、設定された時間の変化の相違を測定してもよい。
さらに、混合物は、光刺激に曝される前に起こる変化を有していてもよい。この相違は、分光光度計システム、蛍光発光システム、または化学発光法システムのいずれにおいても観察される。
VI.分析形式
A.液体系分析システム
実施例1〜4で実際行ったように、標的ポリヌクレオチドを検出するための方法および分析システムは液体系である。サンプルと、配列特異的方法でポリヌクレオチドの標的核酸配列に結合する核酸類似体と、核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの存在と非存在によって光学特性における変化率が相違する色素とを組み合わせ、液体溶液の混合物を生成する。混合物中の色素の光学特性における変化率を、既知量の核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドを含む類似する混合物中の色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較して、光学特性における変化の相対比率を決定する。混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率をサンプル中の特定のポリヌクレオチドの存在または量と相互に関連付け、サンプル中のポリヌクレオチドの存在または量を決定する。
該方法および分析システムは、またマイクロチューブ、テストチューブおよび表面張力によって液体を収容するチップなどのいかなる容器中で製造されてもよい。また、該方法および分析システムは、マルチウェルプレートで製造されてもよい。該プレートは複数のウェルを有する。
一形式では、96ウェルプレートが使用される。他の形式では、384プレートが使用される。分析形式としてマイクロウェル形式を採用する場合、液体は、マイクロタイタープレートの各ウェルの中に保持される。
B.固体支持体系分析システム
該方法および分析システムは、固体をベースとする(たとえば、1つまたはそれ以上の成分が固体支持体上に固定化されている)。ほとんどの場合、核酸類似体または標的ポリヌクレオチドは固定化されている。核酸類似体または標的ポリヌクレオチド分子が結合する固体支持体は、多くのタイプがあり、キャスト膜(ニトロセルロース、ナイロン)、セラミック、トラックエッチング膜(TEM)、ポリビニリデンジフルオライド、ラテックス、常磁性ビーズ、全てのタイプのプラスティック支持体、ガラス、または支持体マトリックス上の粉末状シリカまたはアルミナが挙げられるが、これらに限定されない。格子型を使用するなら、核酸類似体分子/固体支持体はマイクロアレイを形成する。他の変型では、核酸類似体または標的ポリヌクレオチド分子は共有結合で変性され、膜に結合するビオチンまたはアミド結合などの結合部位を含んでもよい。さらに他の変型では、核酸類似体または標的ポリヌクレオチド分子は、1つまたはそれ以上の配列に対する配列特異的ハイブリダイゼイションを介して固定化されていてもよい。
図17は、活性化された光刺激、核酸類似体の表面への固定化の検出の概略図を示す。A)ストレプトアビジンウェル。B)ビオチニル化核酸類似体をウェルに加え、放置して支持体に結合させる。C)ウェルを洗浄し、過剰の核酸類似体を取り除く。D)サンプルポリヌクレオチドを加え、特異的配列標的を相補的核酸類似体に結合させる。E)非特異的および過剰のポリヌクレオチドを洗浄して取り除く。F)色素を加え、光刺激に曝す。
核酸類似体分子を支持体に結合させるいかなる方法であっても本発明では使用できる。1つの態様では、核酸類似体分子は、直接膜に結合してもよい。核酸類似体は、PNA(たとえば、AGIger,Lester A,KleIber Jand Orum H,1998,PNA array technology In molecular dIagnostIcs. NucleotIdes and NucleosIde,17(1717−1724))であってもよい。核酸類似体分子(水中)の溶液を、単に電荷を帯びた、または化学的に変性されたフィルターに塗布し、結び付け、空気乾燥する。このようにして得たフィルターをハイブリダイゼイションのために使用する。
他の態様では、ビオチニル化した核酸類似体分子を、ストレプトアビジンを塗布した表面、たとえば、ビーズまたはウェル(たとえば、Chandler,D.P.、Stults,J.R.,Anderson,K.K.,Cebula,S.,Schuck,B.L.,and Brockman,F.J.,2000.AffInIty Capture and Recovery of DNA at Femtomolar ConcentratIons wIth PeptIde NucleIc AcId Probes.AnalytIcal BIochem.283: 241−249,参照)に結合させる。ビオチン標識核酸類似体分子は、ストレプトアビジン標識ラテックスまたはポリカルボネートビーズと混合する。ビオチンは、ストレプトアビジンと強く結合し、核酸類似体分子を単方向の形でビーズと結合させる。次いでビーズを、メッシュサイズがビーズの直径より大きい25−30%の非帯電膜に塗布する。ビーズはメッシュの中に閉じ込められ始め、それにより、「結合した核酸類似体分子」の局部を作る。核酸類似体分子のポリプロピレン膜などの固体支持体への直接合成は、規格基準の9−フルオレニルメトキシカルボイル(Fmoc)タンパク合成化学(たとえば、MatysIak S.,Reuthner F.,and HoheIsel JD.2001AutomatIng parallel peputIde synthesIs for the productIon of nucleIc acId analog lIbrary arrays、BIoTechnIques31:896−904参照)を使用して行ってもよい。
他の態様では、核酸類似体分子を水中に含む溶液を直接ガラスまたは他の支持体に塗布し、空気乾燥させることによって、核酸類似体分子をガラスまたは他の固体支持体に固定化してもよい。
他の変型では、核酸類似体分子は、正味の正電荷を生成するように設計され、帯電した膜に陰電気を帯びて結合してもよい。たとえば、核酸類似体分子の5’または3’末端が正電荷を帯びたリシンまたはグリシンを使用して、負電荷を帯びたナイロン膜に核酸類似体分子を結合させてもよい。負電荷を帯びた膜は、核酸類似体に対して相補的および/または正確に相補的であるいかなる核酸とも反発し、そのため、非特異的結合を最小限に抑える。
いかなる標的ポリヌクレオチドまたは標的ポリヌクレオチドの基であっても固体支持体系システムによって検出する。この場合、固体支持体は、固体支持体上に固定化された複数の核酸類似体分子を含む。核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッド分子を形成しないコントロール核酸類似体はハイブリッド形成せず、固体支持体上に含まれる。
固体支持体系分析システムは、少なくとも1つの標的ポリヌクレオチドを検出するために、使用されてもよい。他の変型では、固体支持体系システムは、少なくとも約8、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、少なくとも約50、または少なくとも約60の異なった標的ポリヌクレオチドの発現を検出または測定する。他の変型では、固体支持体系システムは、60またはそれ以上の標的ポリヌクレオチドの発現を検出および識別する。
一例として、固体支持体として膜を使用したこの分析の固体支持体系の変型を図3に示すが、これに限定されるものではない。該分析は、標的ポリヌクレオチドの存在を検出する。該システムは、特異的標的ポリヌクレオチドを少量でも数分以内で識別および/または定量し、大規模な装置を必要とせずに視覚的信号(たとえば、ピンクの比率が透明に変化する)で提供する。非常に速いサンプル溶解、ハイブリダイゼイションおよび色素の導入の後、光刺激が与えられ、膜上に着色されたパターンの変化率を観察する。膜上の着色バンドのパターンにおける変化率がユーザーに標的ポリヌクレオチドの存在および同定を容易に決定させる。場合によっては、該方法またはその変法は、小さな電池で駆動される携帯型の装置で行われてもよい。自動化されたロボットを使う型では、すべての工程を、人間によらず、機械で行うこともできる。
固体支持体系分析システムは、マイクロタイタープレートを使用した設備であってもよい。業界で知られているあらゆるマイクロタイタープレートを使用してよい。分析成分は、そのような分析システム中に液体で留まる。一形式では、96ウェルプレートが使用される。他の形式では、384プレートが使用される。分析をマイクロタイター形式で行う場合、固体表面に結合する成分以外は、全成分がマイクロタイタープレートの各ウェル中の溶液中に留まる。
VII.標的ポリヌクレオチドおよび標的ポリヌクレオチド源
標的ポリヌクレオチドは、天然由来のもの、合成されたものおよび増幅されたものを始めとしていかなるポリヌクレオチドであってもよい。ポリヌクレオチドの他のタイプとして、一本鎖、二本鎖であってもよい。標的ポリヌクレオチドの限定的ではない例示として、DNA、RNA、調節RNA、mRNA、調節ミクロRNA、sIRNA、人工RNA、およびキメラRNAが挙げられる。標的ポリヌクレオチドの他の限定的でない例示としてエピゲノムDNA、後成的DNA、インビトロ増幅DNAおよびキメラDNAが挙げられる。標的ポリヌクレオチドは、本明細書で開示される方法によって識別され、または定量されるSNPが含まれる。
本明細書に記載される方法、システムおよび分析は、様々な用途を有する。これらの用途の限定的でない例示として、生体、食品介在性病原体、環境病原体、水媒介性病原体あるいはアグロテロリズム(農業・畜産テロリズム)に関する病原体などの病原体を検出および定量することが挙げられる。他の限定的ではない用途として、性的に伝染した病気の診断のような病気の診断、抗生物質への耐性を有する遺伝子の検出、薬の感応性の固体素因を有する遺伝子の検出、効果のある薬の感応性に結び付けられる遺伝子のおける検出、遺伝子組み換え生物の検出、外来の動植物の検出が挙げられる。付加的な限定的でない用途として、農業用途および獣医学的用途が挙げられる。
以下、実施例を記載するが、これは説明のためであり、これに限定されるものではない。
A.病原体
一態様において、本発明は、病原体の存在および/または病原体による宿主の感染を検出する方法、組成物および分析システムに関する。一般的に、病原体の存在および/または宿主中の病原体の存在は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの分析によって検出される。さらに詳しくは、本発明は、核酸類似体分子に配列特異的ハイブリダイゼイションした標的ポリヌクレオチドと、それに色素を添加して形成した混合物による分析するための方法、物質の組成物および分析システムに関する。次いで、光学特性における色素変化の比率を観察し、標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する。
該方法および分析システムによって検出される病原体または宿主中の病原体の存在の例示として、表皮ブドウ球菌、大腸菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MSRA)、黄色ブドウ球菌、スタフィロコッカス−ホミニス、大便連鎖球菌、緑膿菌、スタフィロコッカス−カピティス、スタフィロコッカス−ワーネリ、肺炎桿菌、ヘモフィルスインフルエンザ、スタフィロコッカス−シミュランス、肺炎連鎖球菌およびカンジダ・アルビカンスが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
さらなる例示として、炭疽菌(アンスラックス)、ボツリヌス菌(ボツリヌス中毒症)、ブルセラ菌(ブルセラ症)、コレラ菌(コレラ)、ウェルシュ菌(ガス壊疽、クロストリジウム性筋壊死、壊疽性腸炎)、エボラウィルス(エボラ出血熱)、ペスト菌(ペスト)、コクシエラ・バーネッティ(キュー熱)および天然痘ウィルス(天然痘)が挙げられるが、これらに限定されない。炭疽菌による感染が検出されることが好ましい。
炭疽菌用の宿主応答ポリヌクレオチド例として、Mock M, MIgnot T Anthrax toxIns and the host:a story of IntImacy.Cell MIcrobIol.2003年1月;5(1):15−23. and Reed DS,Smoll J, GIbbs P,LIttle SF.Related ArtIcles,LInks MappIng of antIbody responses to the protectIve antIgen of anthracIs by flow cytometrIc analysIs.Cytometry.2002年9月1日;49(1):1−7によって開示されたものが挙げられるが、これらに限定されない。あるいは当業界で公知の方法によって容易に得られる。
病原体はそれらの標的ポリヌクレオチドに基づく他の病原体から区別される。特異的な病原体は、他の病原体には見られない特異的な標的ポリヌクレオチドを有する。核酸類似体分子は、特異的な病原体を同定する1つまたはそれ以上の標的ポリヌクレオチドに相補的または正確に相補的に設計される。病原体の標的ポリヌクレオチドと接触すると、核酸類似体分子は、標的ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドとハイブリッド形成するが、標的ポリヌクレオチドを含まないポリヌクレオチドとはハイブリッド形成しない。したがって、特異的な標的ポリヌクレオチドを含む特異的な病原体は、は、標的ポリヌクレオチドを含まない病原体からは区別される。
さらに、同じ病原体の異なる菌株も、区別される。同じ病原体の異なる菌株は、異なるポリヌクレオチド配列を有する。しばしば、該相違は、単一ヌクレオチドと同程度に僅かである。核酸類似体分子は、1つまたはそれ以上の病原体の特異的な菌株を同定する標的ポリヌクレオチドに相補的または正確に相補的に設計される。病原体の標的ポリヌクレオチドと接触すると、核酸類似体分子は、標的ポリヌクレオチドを含むポリヌクレオチドとハイブリッド形成するが、ポリヌクレオチド標的ポリヌクレオチドを含まないとはハイブリッド形成しない。標的ポリヌクレオチドが特異的な病原体菌株に対し特異的な場合、核酸類似体分子は、病原体菌株中に含まれる標的ポリヌクレオチドにハイブリッド形成するが、異なる菌株の標的ポリヌクレオチドにはハイブリッド形成しない。
PCR系検出用の臨床的に重要で参照となる病原体の例示を以下に記載する。すなわち、核酸類似体分子は、特異的な病原体PCRプライマー配列を有するように設計され、本明細書に記載する本発明の実施形態の多くで組み合わせて使用することができる。
一実施形態では、病原体は表皮ブドウ球菌である。核酸類似体は、表皮ブドウ球菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計される。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、FrancoIs,P.,D.PIttet,M.Bento,B.Pepey,P.Vaudaux,D.Lew,and J.Schrenzel.2003.RapId DetectIon of MethIcIllIn−ResIstant Staphylococcus aureus DIrectly from SterIle or NonsterIle ClInIcal Samples by a New Molecular Assay.J ClIn MIcrobIol41(1):254−60.,FItzpatrIck,F.,H.Humphreys,E.Smyth,C.A.Kennedy,and J.P.O’Gara.2002.EnvIronmental regulatIonof bIofIlm FormatIon In IntensIve care unIt Isolates of Staphylococcus epIdermIdIs.J Hosp Infect52(3):212−8.,and Yugueros,J.,A.Temprano,B.Berzal,M.Sanchez,C.Hernanz,J.M.Luengo,and G.Naharro.2000.Glyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase−encodIng gene as a useful taxonomIc tool for Staphylococcus spp.J ClIn MIcrobIol38(12):4351−5.参照)。
病原体は大腸菌であってもよい。核酸類似体は、大腸菌を同定するするために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計される。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Heller,L.C.,C.R.DavIs,K.K.Peak,D.WIngfIeld,A.C.Cannons,P.T.Amuso,and J.CattanI.2003. ComparIson of Methods for DNA IsolatIon from Food Samples for DetectIon of ShIga ToxIn−ProducIng EscherIchIa colI by Real−TIme PCR.Appl EnvIron MIcrobIol69(3):1844−6.,Rahman,.2002.MultIplex PCR for DetectIon of stx genes of EscherIchIa colI.IndIan J Med Res 115:251−4.,and Frahm,E.,and U.Obst.2003.ApplIcatIon of the fluorogenIc probe technIque (TaqMan PCR) to the detectIon of Enterococcus spp.and EscherIchIa colI In water samples.J MIcrobIol Methods52(1):123−31参照)。
病原体は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MSRA)であってもよい。核酸類似体は、黄色ブドウ球菌(MSRA)を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、van Leeuwen,W.B.,C.van Pelt,A.LuIjendIjk,H.A.Verbrugh,and W.H.Goessens.1999.RapId DetectIon of methIcIllIn resIstance In Staphylococcus aureus Isolates by the MRSA−screen latex agglutInatIon test.J ClIn MIcrobIol37(9):3029−30.,FrancoIs,P.,D.PIttet,M.Bento,B.Pepey,P.Vaudaux,D.Lew,and J.Schrenzel.2003.RapId DetectIon of MethIcIllIn−ResIstant Staphylococcus aureus DIrectly from SterIle or NonsterIle ClInIcal Samples by a New Molecular Assay.J ClIn MIcrobIol41(1):254−60,and Tsuruoka,M.,andI.Karube.2003.RapId hybrIdIzatIon at hIgh salt concentratIon and detectIon of bacterIal DNA usIng fluorescence polarIzatIon. Comb Chem HIgh Throughput Screen6(3):225−34参照)。
病原体はカンジダであってもよい。核酸類似体は、カンジダを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、(Ahmad,S.,Z.Khan,A.S.Mustafa,and Z.U.Khan.2002.SemInested PCR for dIagnosIs of candIdemIa:comparIson wIth culture,antIgen detectIon,and bIochemIcal methods for specIes IdentIfIcatIon.J ClIn MIcrobIol40(7):2483−9,and TIrodker,U.H.,J.P.Nataro,S.SmIth,L.LasCasas,and K.D.FaIrchIld.2003.DetectIon of fungemIa by polymerase chaIn reactIon In crItIcally Ill neonates and chIldren.J PerInatol23(2):117−22参照)。
病原体はカンジダ・アルビカンスであってもよい。核酸類似体は、カンジダ・アルビカンスを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、WhIte,P.L.,A.Shetty,and R.A.Barnes.2003.DetectIon of seven CandIda specIes usIng the LIght−Cycler system.J Med MIcrobIol52(Pt3):229−38.,GrIjalva,M.,R.Horvath,M.DendIs,J.Erny,and J.BenedIk.2003.Molecular dIagnosIs of culture negatIve InfectIve endocardItIs:clInIcal valIdatIon In a group of surgIcally treated patIents.Heart89(3):263−8.,and WIllInger,B.,A.ObradovIc,B.SelItsch,J.Beck−Mannagetta,W.BuzIna,H.Braun,P.Apfalter,A.M.HIrschl,A.MakrIstathIs,and M.Rotter.2003.DetectIon and IdentIfIcatIon of fungI from fungus balls of the maxIllary sInus by molecular technIques.J ClIn MIcrobIol 41 (2):581−5.参照)。
病原体は黄色ブドウ球菌であってもよい。核酸類似体は、黄色ブドウ球菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、FrancoIs,P.,D.PIttet,M.Bento,B.Pepey,P.Vaudaux,D.Lew,and J.Schrenzel.2003.RapIdDetect Ion of MethIcIllIn−ResIstant Staphylococcus aureus DIrectly from SterIle or NonsterIle ClInIcal Samples by a New Molecular Assay.J ClIn MIcrobIol41(1):254−60.,Palomares,C.,M.J.Torres,A.Torres,J.Aznar,and J.C.Palomares.2003.RapId DetectIon and IdentIfIcatIon of Staphylococcus aureus from blood culture specImens usIng real−tIme fluorescence PCR.DIagn MIcrobIol Infect DIs45(3):183−9.,and Xu,J.,B.C.MIllar,J.E.Moore,K.Murphy,H.Webb,A.J.Fox,M.Cafferkey,and M.J.Crowe.2003.Employment of broad−range16S rRNA PCR to detect aetIologIcal agents of InfectIon from clInIcal specImens In patIents wIth acute menIngItIs−−rapId separatIon of 16S rRNA PCR amplIcons wIthout the need for clonIng.J Appl MIcrobIol94(2): 197−206.参照)。
病原体は、スタフィロコッカス−ホミニスであってもよい。核酸類似体は、スタフィロコッカス−ホミニスを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Marsou,R.,M.Bes,Y.Brun,M.Boudouma,L.IdrIssI,H.MeugnIer,J.Freney,and J.EtIenne.2001.Molecular technIques open up new vIstas for typIngof coagulase−negatIve staphylococcI.Pathol BIol (ParIs)49(3):205−15.,Yugueros,J.,A.Temprano,B.Berzal,M.Sanchez,C.Hernanz,J.M.Luengo,and G.Naharro.2000.Glyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase−encodIng gene as a useful taxonomIc tool for Staphylococcus spp.J ClIn MIcrobIol38(12):4351−5.,and WIeser,M.,and H.J.Busse.2000.RapId IdentIfIcatIon of Staphylococcus epIdemIdIs.Int J Syst Evol MIcrobIol50Pt3:1087−93.参照)。
病原体は大便連鎖球菌であってもよい。核酸類似体は、大便連鎖球菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Hudson,C.R.,P.J.Fedorka−Cray,M.C.Jackson−Hall,and L.M.HIott.2003.AnomalIes In specIes IdentIfIcatIon of enterococcI from veterInary sources usIng a commercIal bIochemIcal IdentIfIcatIon system. Lett Appl MIcrobIol36(4):245−50.,DonabedIan,S.M.,L.A.Thal,E.Hershberger,M.B.PerrI,J.W.Chow,P.Bartlett,R.Jones,K.Joyce,S.RossIter,K.Gay,J.Johnson,C.MackInson,E.Debess,J.Madden,F.Angulo,and M.J.Zervos.2003.Molecular characterIzatIon of gentamIcIn−resIstant EnterococcI In the UnIted States:evIdence of spread from anImals to humans through food.J ClIn MIcrobIol41(3):1109−13.,and Gauduchon,V.,L.Chalabreysse,J.EtIenne,M.Celard,Y.BenIto,H.LepIdI,F.ThIvolet−BejuI,and F.Vandenesch.2003.Molecular dIagnosIs of InfectIve endocardItIs by PCR amplIfIcatIon and dIrect sequencIng of DNA from valve tIssue.J ClIn MIcrobIol41(2):763−6.参照)。
病原体は緑膿菌であってもよい。核酸類似体は、緑膿菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Corbella,M.E.,and A.Puyet.2003.Real−TIme Reverse TranscrIptIon−PCR AnalysIs of ExpressIon of Halobenzoate and SalIcylate CatabolIsm−AssocIated Operons In Two StraIns of Pseudomonas aerugInosa.Appl EnvIron MIcrobIol 69 (4): 2269−75., Agarwal,G.,A.KapIl,S.K.Kabra,R.Chandra,B.Das,and S.N.DIwedI.2002.PhenotypIc&genotypIc varIants of Pseudomonas aerugInosa Isolated from chIldren wIth cystIc fIbrosIs In IndIa.IndIan J Med Res 116:73−81.,and DabrowskI,W.,U.Czekajlo−KolodzIej,D.Medrala,and S.GIedrys−Kalemba.2003.OptImIsatIonof AP−PCR fIngerprIntIng dIscrImInatory power for clInIcal Isolates of Pseudomonas aerugInosa.FEMS MIcrobIol Lett 218(1):51−7.参照)。
病原体はスタフィロコッカス−カピティスであってもよい。核酸類似体は、スタフィロコッカス−カピティスを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、WIeser,M.,and H.J.Busse.2000.RapId IdentIfIcatIon of Staphylococcus epIdermIdIs. Int J Syst Evol MIcrobIol 50Pt3:1087−93.,and MartIneau,F.,F.J.PIcard,P.H.Roy,M.Ouellette,and M.G.Bergeron.1996.SpecIes−specIfIc and ubIquItous DNA−based assays for rapId IdentIfIcatIon of Staphylococus epIdemIdIs.J ClIn MIcrobIol 34(12):2888−93.参照)。
病原体はスタフィロコッカス−ワーネリであってもよい。核酸類似体は、スタフィロコッカス−ワーネリを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、WIeser,M., and H.J.Busse.2000.RapId IdentIfIcatIon of Staphylococcus epIdermIdIs.Int J Syst Evol MIcrobIol50Pt3:1087−93.,and SashIhara,T.,H.KImura,T.HIguchI,A.AdachI,H.MatsusalcI,K.Sonomoto,and A.IshIzalcI.2000.A novel antIbIotIc,nukacIn ISK−1,of Staphylococcus warnerI ISK−1:clonIng of the structural gene and IdentIfIcatIon of the structure.BIoscI BIotechnol BIochem64(11):2420−8.参照)。
病原体は、肺炎桿菌であってもよい。核酸類似体は、肺炎桿菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Perez−Perez,F.J.,and N.D.Hanson.2002.DetectIon of plasmId−medIated AmpC beta−lactamase genes In clInIcal Isolates by usIng multIplex PCR.J ClIn MIcrobIol 40(6):2153−62,Steward,C.D.,J.K.Rasheed,S.K.Hubert,J.W.BIddle,P.M.Raney,G.J.Anderson,P.P.WIllIams,K.L.BrIttaIn,A.OlIver,J.E.McGowan,Jr.,and F.C.Tenover.2001. CharacterIzatIon of clInIcal Isolates of KlebsIella pneumonIae from 19 laboratorIes usIng the NatIonal CommIttee for ClInIcal Laboratory Standards extended−spectrum beta−lactamase detect Ion methods.J ClIn MIcrobIol 39(8):2864−72.,and Carter,J.S.,and D.J.Kemp.2000.A colorImetrIc detect Ion system for CalymmatobacterIum granulomatIs.Sex Transm Infect76(2):134−6.参照)。
病原体はヘモフィルスインフルエンザであってもよい。核酸類似体は、ヘモフィルスインフルエンザを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Shoma,S.,M.Rahman,and M.YasmIn.2001.RapId DetectIon of HaemophIlus Influenzae type b In BangladeshI chIldren wIth pneumonIa and menIngItIs by PCR and analysIs of antImIcrobIal resIstance.J Health Popul Nutr 19(4): 268−74.,Corless,C.E.,M.GuIver,R.Borrow,V.Edwards−Jones,A.J.Fox,and E.B.KaczmarslcI.2001.SImultaneous DetecIon of NeIsserIa menIngItIdIs,HaemophIlus Influenzae,and Streptococcus pneumonIae In suspected cases of menIngItIs and septIcemIa usIng real−tIme PCR.J ClIn MIcrobIol 39(4):1553−8.,and Carter,J.S.,and D.J.Kemp.2000.A colorImetrIc detectIon system for CalymmatobacterIum granulomatIs.Sex Transm Infect76(2):134−6.参照)。
病原体はスタフィロコッカス−シミュランスであってもよい。核酸類似体は、スタフィロコッカス−シミュランスを同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Yugueros,J.,A.Temprano,B.Berzal,M.Sanchez,C.Hernanz,J.M.Luengo,and G.Naharro.2000.Glyceraldehyde−3−phosphate dehydrogenase−encodIng gene as a useful taxonomIc tool for Staphylococcus spp.J ClIn MIcrobIol 38(12):4351−5,and Szweda,P.,R.Pladzylc,R.KotlowslcI,and J.Kur.2001.ClonIng,ExpressIon,and purIfIcatIon of the Staphylococcus sImulans lysostaphIn usIng the InteIn−chItIn−bIndIng domaIn(CBD)system.ProteIn ExprPurIf22(3):467−71.参照)。
病原体は肺炎連鎖球菌であってもよい。核酸類似体は、肺炎連鎖球菌を同定するために、PCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてよい。これらのPCRプライマーの例は、業界で公開されている(たとえば、Xu,J.,B.C.MIllar,J.E.Moore,K.Murphy,H.Webb,A.J.Fox,M.Cafferkey,and M.J.Crowe.2003.Employment of broad−range 16S rRNA PCR to detect aetIologIcal agents of InfectIon from clInIcal specImens In patIents wIth acute menIngItIs−−rapId separatIon of 16S rRNA PCR amplIcons wIthout the need for clonIng. J Appl MIcrobIol 94(2):197−206.,GreIner,O.,P.J.Day,P.P.Bosshard,F.ImerI,M.Altwegg,and D.Nadal.2001.QuantItatIve DetectIon of Streptococcus pneumonIae In nasopharyngeal secretIons by real−tIme PCR.J ClIn MIcrobIol 39(9):3129−34.,and Corless,C.E.,M.GuIver,R.Borrow,V.Edwards−Jones,A.J.Fox,and E.B.KaczmarskI.2001.SImultaneous DetectIon of NeIsserIa menIngItIdIs, HaemophIlus Influenzae, and Streptococcus pneumonIae In suspected cases of menIngItIs and septIcemIa usIng real−tIme PCR. J ClIn MIcrobIol 39 (4): 1553−8.参照)。
病原体は、SARSの検出のためのコロナウィルス、RNAウィルスであってもよい。コロナウィルスの配列は、たとえば、伝染病予防本部(Center for DIsease Control)のウェブサイトで見ることも可能である。これらの標的ポリヌクレオチドの例は、業界で公開されている(たとえば、KsIazek,T.G.,D.Erdman,C.S.GoldsmIth,S.R.ZakI,T.Peret,S.Emery,S.Tong,C.UrbanI,J.A.Comer,W.LIm,P.E.RollIn,S.F.Dowell,A.E.LIng,C.D.Humphrey,W.J.ShIeh,J.Garner,C.D.Paddock,P.Rota,B.FIelds,J.DeRIsI,J.Y.Yang,N.Cox,J.M.Hughes,J.W.LeDuc,W.J.BellInI,and L.J.Anderson.2003.A Novel CoronavIrus AssocIated wIth Severe Acute RespIratory Syndrome.N Engl J Med 16:16;Drosten,C.,S.Gunther,W.PreIser,S.Van Der Werf,H.R.Brodt,S.Becker,H.Rabenau,M.PannIng,L.KolesnIkova,R.A.FouchIer,A.Berger,A.M.BurguIere,J.CInatl,M.EIckmann,N.EscrIou,K.Grywna,S.Kramme,J.C.Manuguerra,S.Muller,V.RIckerts,M.Sturmer,S.VIeth,H.D.Klenk,A.D.Osterhaus,H.SchmItz,and H.W.Doerr.2003.IdentIfIcatIon of a Novel CoronavIrus In PatIents wIth Severe Acute RespIratory Syndrome.N Engl J Med10:10参照)。
病原体はボルデテラ−ペルツッシス(百日咳菌)、百日咳であってもよい。これらの標的ポリヌクレオチドの例は、業界で公開されている(Doucet−PopulaIre, F.,N.BourgeoIs,O.Charara,M.BellaIche,F.RIchardIn,J.L.Salomon,L.BerardI−GrassIas,J.C. GhnassIa,and P.Foucaud.2002.[RoutIne use of gene amplIfIcatIon for pertussIs dIagnosIsI In chIldren].Arch PedIatr9(11):1145−52;LIngappa,J.R.,W.Lawrence,S.West−Keefe,R.Gautom,and B.T.Cookson.2002.DIagnosIs of communIty−acquIred pertussIs InfectIon:comparIson of both culture and fluorescent−antIbody assays wIth PCR detectIon usIng electrophoresIs or dot blot hybrIdIzatIon.J ClIn MIcrobIol 40(8):2908−12参照)。
病原体は、フィトフトラ・ラム(オーク突然死病の原因)であってもよい。これらの標的ポリヌクレオチドの例は、業界で公開されている(たとえば、Levy,L.,and V.MavrodIeva.2003.EvaluatIon of the PCR Detect Ion and DNA IsolatIon methods for use In the Phytophthora ramorum.NatIonal PIlot Survey,vol.2003,avaIlable at the Purdue UnIversIty websIte;McPherson,B.A.,D.M.RIzzo,M.Garbelotto,P.SvIhra,D.L.Wood,A.J.Storer,N.M.Kelly,N.Palkovsky,S.A.Tjosvold,R.B.StandIford,and S.T.KoIke.2002.Sudden Oak Death In CalIfornIa,vol.2003.Home&Landscape,avaIlable at the UnIversIty of CalIfornIa at DavIs websItes、参照)。
病原体はノーウォークウィルスであってもよい。これらの標的ポリヌクレオチドの例は、業界で公開されている。(たとえば、Khan,A.S.,C.L.Moe,R.I.Glass,S.S.Monroe,M.K.Estes,L.E.Chapman,X.JIang,C.Humphrey,E.Pon,J.K.Iskander,and et al.1994.Norwalk vIrus−assocIated gastroenterItIs traced to Ice consumptIon aboard a cruIse shIp In HawaII:comparIson and applIcatIon of molecular method−base d assays.J ClIn MIcrobIol32(2):318−22;Herwaldt,B.L.,J.F.Lew,C.L.Moe,D.C.LewIs,C.D.Humphrey,S.S.Monroe,E.W.Pon,and R.I.Glass.1994.CharacterIzatIon of a varIant straIn of Norwalk vIrus from a food−borne outbreak of gastroenterItIs on a cruIse shIp In HawaII.J ClIn MIcrobIol32(4):861−6参照)。
病原体はであってもよい。核酸類似体はHIVを同定するために使用されるPCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてもよい。これらのPCRプライマーの例は業界で公開されている(たとえば、SmIth,K.M.,K.A.Crandall,M.L.KneIssl,and B.A.NavIa. 2000.PCR DetectIon of host and HIV−I sequence s from archIval braIn tIssue.J NeurovIrol 6(2):164−71;CuchacovIch,R.,S.QuInet,and A.M.Santos.2003.ApplIcatIons of polymerase chaIn reactIon In rheumatology.Rheum DIs ClIn North Am29(1):1−20,v;CunnIngham,P.,D.MarrIott,C.HarrIs,S.Hancock,A.Carr,and D.Cooper.2003.False negatIve HIV−1 provIrus DNA polymerase chaIn reactIon In a patIent wIth prImary InfectIon acquIred In ThaIland.J ClIn VIrol26(2):163−9参照)。
病原体はヒト型結核菌であってもよい。核酸類似体は結核菌を同定するために使用されるPCRプライマーと類似または一致する配列あるいは配列の断片を有するように設計されてもよい。これらのPCRプライマーの例は業界で公開されている。(たとえば、Torres,M.J.,A.CrIado,M.RuIz,A.C.Llanos,J.C.Palomares,and J.Aznar.2003.Improved real−tIme PCR for rapId DetectIon of rIfampIn and IsonIazId resIstance In MycobacterIum tuberculosIs clInIcal Isolates.DIagn MIcrobIol Infect DIs45(3):207−12;Bhattacharya, B.,K.Karak,A.G.Ghosal,A.Roy,S.Das,P.Dandapat,D.Khetawat,D.K.Mondal,S.Bhattacharya,and S.ChakrabartI.2003.Development of a new sensItIve and effIcIent multIplex polymerase chaIn reactIon(PCR) for IdentIfIcatIon and dIfferentIatIon of dIfferent mycobacterIal specIes.Trop Med Int Health8(2):150−7;Kafwabulula,M.,K.Ahmed,T.Nagatake,J.Gotoh,S.MItaraI,K.OIzumI,and A.Zumla.2002.EvaluatIon of PCR−based methods for the dIagnosIs of tuberculosIs by IdentIfIcatIon of mycobacterIal DNA In urIne samples.Int J Tuberc Lung DIs6(8):732−7参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は病原体のグループ全体に共通している標的ポリヌクレオチドに結合するように設計される。たとえば、核酸類似体は細菌(BP6)、グラム陽性細菌(BP19)、グラム陰性細菌(BP3)および菌類(FP8を検出するように設計されてもよい。BP6、BP19、BP3およびFP8用の核酸類似体の配列の例を以下に示す。
Figure 2007525948
核酸類似体は、敗血症の細菌による原因を診断する臨床的応用において、または、生成物の微生物含有量が、その生物またはまたは他の生成物の有効寿命および安定性を評価するのに重要である場合、無効性が評価される場合などの他の応用に使用することができる。
標的ポリヌクレオチドは、大腸菌中の16SRNAのようなリボソームRNA配列に対して特異的であってもよい。リボソームRNAは、それらの生体に対して特長的な特異配列を含む。リボソームRNA配列の特徴的な標的ポリヌクレオチドに相補的または正確に相補的である核酸類似体配列を使用することによって、病原体がそれらのリボソームRNA配列に基づいて識別される。病原体の異なる病原体または菌株の特徴的なリボソームRNA配列は、たとえば、(DInshaw J.Patel,AsIf K.SurI,Feng JIang,LIcong JIang,PeI FanR.Ajay Kumar and SylvIe NonIn,Structure,RecognItIon and AdaptIve BIndIng In RNA Aptamer Complexes J.Mol.BIol.(1997)272,645−664)にある。
B.宿主反応ポリヌクレオチド
標的ヌクレオチドは、また、宿主反応ポリヌクレオチドであってもよい。宿主が病原体に感染した後、宿主遺伝子は、病原体ごとに異なる反応を呈しつつ発現し、mRNA発現のパターン(遺伝子発現プロフィール)を作成する。発現のパターンが特異的な病原体による感染と関連する宿主遺伝子を、その剤の「診断的マーカー遺伝子」という。mRNAは、普通、サンプル中の白血球に由来する。宿主反応および変化した遺伝子発現プロフィールを同定する方法は、たとえば、1)Das,R.,MendIs,C.,Yan,Z.,NeIll,R.,Boyle,T.,and Jett,M.(1998)AlteratIons In gene expressIon show unIque patterns In response to agents.In ProceeIngs of the21st Army ScIence Conference,F−P9,and MendIs,C.,Das,R.,Yang,D.,andJett,M.(1998)IdentIfIcatIon of alteratIons In gene expressIon In response to Staphylococcal enterotoxIn B(SEB)usIng dIfferentIal dIsplay (DD).In the ASCB38th Annual MeetIng,San FrancIsco,CA.にある。
遺伝子発現をプロファイルする方法は、種々の医学的症状を診断するために開発されてきた。たとえば、米国特許第5,723,290号、EberwIneら、米国特許第6,218,122号、FrIendら、WO99/10536号、YarramIllIら、およびWO99/57130号、Prasharらに記載されている。簡潔にに言えば、該方法は、選ばれた症状と関係がある、選ばれた細胞中のmRNA発現レベルを得、確立されたコントロールに関して得られている相対レベルと比較することを含む。次いで、診断はmRNA発現レベルの比較に基づいて行われる。mRNAは業界で周知の様々な技術のいずれか1つによって細胞から単離されるが、通常、細胞を溶解し、次いでRNAを濃縮あるいは精製する。次いで、遺伝子発現プロフィールが、たとえば、Prasharら、WO97/05286号;LIangら、ScIence257:967−971(1992);Ivanovaら、NucleIc AcIds Res.23:2954−2959(1995);and Prasharら、Proc.Natl.Acad.ScI.USA93:659−663(1996)(これらに限定されない)に開示されるような、業界で既知の方法によって作成される。これらの技術は、通常、ノーザン解析、FRET検出、オリゴヌクレオチドアレーに対するハイブリダイゼイション、cDNAアレーに対するハイブリダイゼイション、cDNAシークエンシング、cDNAフィンガープリント法などを使用して、遺伝子発現プロフィールを作成する。しばしば、遺伝子発現プロフィールは、mRNA種の発現の代表といわれ、たとえば、スラブゲル電気泳動法、キャピラリーゲル電気泳動、HPLC、その他の分離方法によるサイズに基づいて分離された全細胞mRNAから造られた標識cDNAの断片のオートラジオグラフ中に見られる。
本発明の分析システムおよび方法はmRNA発現を評価する別の方法も提供する。以下にさらに記載するように、mRNA発現のレベル(たとえば、遺伝子発現プロフィール)は比較され、あるいは診断的マーカー遺伝子からのmRNA発現における別の変型は、核酸類似体に対して相補的または正確に相補的の宿主反応mRNAのハイブリダイゼイションを評価することによって検出する。
C.食品介在性および環境病原体
いかなる食品介在性または環境病原体も本発明によって検出される。食品介在性病原体として、リステリア、カンピロバクター、大腸菌およびサルモネラ菌が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書で開示する核酸類似体方法は、特異的な食品介在性病原体の容易な検出を可能にする。たとえば、リステリアは、サルモネラ菌から容易に区別される。リステリア・モノサイトゲネスの特異的な菌株のような食品介在性病原体の特異的な菌株を検出してもよい。
食品介在性病原体に関連するいかなる標的ポリヌクレオチドも、本発明の方法によって識別される。特異的な病原体および病原体菌株を特徴付ける標的ポリヌクレオチドは、上述のように識別される。該方法は、リステリア、カンピロバクター、大腸菌およびサルモネラ菌と関連する標的ポリヌクレオチドを検出するために使用してもよい。たとえば、本明細書で開示された方法によって識別される特異的なリステリア遺伝子として、hly(リステリオリシンO)およびIap(会合たんぱく質)遺伝子およびmRNA(それぞれ、HLYPNAおよびIAPPNA)が挙げられる。
本発明によって、サルモネラ類に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出される。サルモネラ類に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Perez−Perez,F.J.,and N.D.Hanson.2002.DetectIon of plasmId−medIated AmpC beta−lactamase genes In clInIcal Isolates by usIng multIplex PCR.J ClIn MIcrobIol 40(6):2153−62.,OlIveIra,S.D.,C.R.Rodenbusch,M.C.Ce,S.L.Rocha,and C.W.Canal.2003.EvaluatIon of selectIve and non−selectIve enrIchment PCR procedures for Salmonella DetectIon.Lett Appl MIcrobIol 36(4):217−21.,and Strapp,C.M.,A.E.Shearer,and R.D.Joerger.2003.Survey of retaIl alfalfa sprouts and mushrooms for the presence of EscherIchIa coIl0157:H7,Salmonella,and LIsterIa wIth BAX,and evaluatIon of thIs polymeraze chaIn reactIon−based system wIth experImentally contamInated samples.J Food Prot66(2):182−7.参照)。
他の実施形態では、大腸菌に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出されてもよい。大腸菌に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Heller,L.C., C.R.DavIs,K.K.Peak,D.WIngfIeld,A.C.Cannons,P.T.Amuso,and J.CattanI.2003.ComparIson of Methods for DNA IsolatIon from Food Samples for DetectIon of ShIga ToxIn−ProducIng EscherIchIa colI by Real−TIme PCR.Appl EnvIron MIcrobIol 69(3):1844−6.,Rahman,H.2002.MultIplex PCR for DetectIon of stx genes of EscherIchIa colI.IndIan J Med Res 115:251−4.,and Frahm,E.,and U.Obst.2003.ApplIcatIon of the fluorogenIc probe technIque(TaqMan PCR) to the detectIon of Enterococcus spp.and EscherIchIa colI In water samples.J MIcrobIol Methods52(1):123−31.参照)。
他の実施形態では、カンピロバクター種に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出されてもよい。カンピロバクター種に特異的な配列は、業界において公知である。(たとえば、Carter,J.S.,and D.J.Kemp.2000.A colorImetrIc DetetIon system for CalymmatobacterIum granulomatIs.Sex Transm Infect 76(2):134−6.,Moreno,Y.,S.Botella,J.L.Alonso,M.A.Ferrus,M.Hernandez,and J.Hernandez.2003.SpecIfIc detectIon of Arcobacter and Campylobacter straIns In water and sewage by PCR and fluorescent In sItu hybrIdIzatIon.Appl EnvIron MIcrobIol 69(2):1181−6.,and Bang,D.D.,A.Wedderkopp,K.Pedersen,and M.Madsen.2002.RapId PCR usIng nested prImers of the 16SrRNA and the hIppurIcase(hIpO)genes to detect Campylobacter jejunI and Campylobacter colI In envIronmental samples.Mol Cell Probes 16(5):359−69.参照)。
他の実施形態では、バシラス種に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出されてもよい。バシラス種に特異的な配列は、業界において公知である。(たとえば、Mantynen,V.,and K.LIndstrom.1998.A rapId PCR−based DNA test for enterotoxIc BacIllus cereus.Appl EnvIron MIcrobIol64(5):1634−9.,Schraft,H.,and M.W.GrIffIths.1995.SpecIfIc olIgonucleotIde prImers for detectIon of lecIthInase−posIrIve BacIllus spp.by PCR.Appl EnvIron MIcrobIol61(1):98−102.,and Ley,B.E.,C.J.LInton,D.M.Bennett,H.Jalal,A.B.Foot,and M.R.MIllar.1998.DetectIon of bacteraemIa In patIents wIth fever and neutropenIa usIng 16S rRNA gene amplIfIcatIon by polymerase chaIn reactIon.Eur J ClIn MIcrobIol Infect DIs17(4):247−53参照)。
シュードモナス種に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出されてもよい。シュードモナス種に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Xu,J.,B.C.MIllar,J.E.Moore,K.Murphy,H.Webb,A.J.Fox,M.Cafferkey,and M.J.Crowe.2003.Employment of broad−range 16S rRNA PCR to detect aetIologIcal agents of InfectIon from clInIcal specImens In patIents wIth acute menIngItIs−−rapId separatIon of 16S rRNA PCR amplIcons wIthout the need for clonIng. J Appl MIcrobIol 94(2):197−206,Ley,B.E., C.J.LInton,D.M.Bennett,H.Jalal,A. B.Foot,and M.R.MIllar.1998.DetectIon of bacteraemIa In patIents wIth fever and neutropenIa usIng 16S rRNA gene amplIfIcatIon by polymerase chaIn reactIon.Eur J ClIn MIcrobIol Infect DIs 17(4):247−53,and Johnsen,K.,O.Enger,C.S.Jacobsen,L.ThIrup,and V.TorsvIk.1999.QuantItatIve selectIve PCR of 16S rIbosomal DNA correlates well wIth selectIve agar platIng In descrIbIng populatIon dynamIcs of IndIgenous Pseudomonas spp.In soIl hot spots.Appl EnvIron MIcrobIol 65(4):1786−8参照)。
また、標的ポリヌクレオチドはエンテロコッカス種に対応するポリヌクレオチド配列を有し、それが検出されてもよい。エンテロコッカス種に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Hudson,C.R.,P.J.Fedorka−Cray,M.C.Jackson−Hall,and L.M.HIott.2003.AnomalIes In specIes IdentIfIcatIon of enterococcI from veterInary sources usIng a commercIal bIochemIcal IdentIfIcatIon system.Lett Appl MIcrobIol 36(4):245−50,DonabedIan,S.M.,L.A.Thal,E.Hershberger,M.B.PerrI,J.W. Chow,P.Bartlett,R.Jones,K.Joyce,S.RossIter,K.Gay,J.Johnson,C.MackInson,E.Debess,J.Madden,F.Angulo,and M.J.Zervos.2003.Molecular characterIzatIon of gentamIcIn−resIstant EnterococcI In the UnIted States:evIdence of spread from anImals to humans through food.J ClIn MIcrobIol 41(3):1109−13., andVakulenko,S.B., S.M.DonabedIan,A.M.VoskresenskIy,M.J.Zervos,S.A.Lerner,and J.W.Chow.2003.MultIplex PCR for DetectIon of amInoglycosIde resIstance genes InenterococcI.AntImIcrob Agents Chemother 47(4):1423−6参照)。
標的ポリヌクレオチドは大腸菌O157に対応するポリヌクレオチド配列を有し、それが検出されてもよい。大腸菌O157に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Pan TM,Chen LM, Su YC.IdentIfIcatIon of EscherIchIa colI O 157:H7 by multIplex PCR wIth promers specIfIc to thehlyA,eaeA,stxl,stx2, flIC and rfb genes,J Formos Med Assoc.2002 Sep;101(9):661−4;Bopp DJ,Sauders BD, WarIng AL,Ackelsberg J,Dumas N,Braun−Howland E,DzIewulskID,Wallace BJ,Kelly M,Halse T,Musser KA,SmIth PF,Morse DL,LImberger RJ.DetectIon,IsolatIon,and Molecular SubtypIng of EscherIchIa colI O 157: H7 and Campylobacter jejunI AssocIated wIth a Large Waterborne Outbreak,J ClIn MIcrobIol.2003 Jan;41(1):174−80;Ibekwe AM,GrIeve CM.DetectIon and quantIfIcatIon of EscherIchIa colI O 157:H7 In envIronmental samples by real−tIme PCR,J Appl MIcrobIol.2003;94(3):421−31)参照)。
標的ポリヌクレオチドは、リステリア種およびリステリア・モノサイトゲネスに対応するポリヌクレオチド配列を有していてもよい。リステリア種およびリステリア・モノサイトゲネスに特異的な配列は、業界で既知の(たとえば、Volokhov D,Rasooly A,Chumakov K,ChIzhIkov V.IdentIfIcatIon of LIsterIa specIes by mIcroarray−base d assay.J ClIn MIcrobIol.2002Dec;40(12):4720−8;CocolIn L,RantsIou K,IacumIn L,CantonI C, ComI G.DIrect IdentIfIcatIon In food samples of LIsterIa spp.and LIsterIa monocytogenes by molecular methods.Appl EnvIron MIcrobIol.2002Dec;68(12):6273−82;Shearer AE, Strapp CM, Joerger RD.EvaluatIon of a polymerase chaIn reactIon−based system for detectIon of Salmonella enterItIdIs,EscherIchIa colI O157:H7,LIsterIa spp., and LIsterIa monocytogenes on fresh fruIts and vegetables.J Food Prot.2001Jun;64(6):788−95;Bubert A, HeInI,Rauch M,Lehner A,Yoon B,Goebel W,Wagner M.DetectIon and dIfferentIatIon of LIsterIa spp.by a sIngle reactIon based on multIplex PCR.Appl EnvIron MIcrobIol.1999Oct;65(10):4688−92;Jung YS,Frank JF,Brackett RE,Chen J.polymerase chaIn reactIon detectIon of LIsterIa monocytogenes on frankfurters usIng olIgonucleotIde prImers targetIng the genes encodIng Internal AB.J Food Prot.2003Feb;66(2):237−41;and Pangallo D,KaclIkova E,Kuchta T,Drahovska H.DetectIon of LIsterIa monocytogenes by polymerase chaIn reactIon orIented to InlB gene.New MIcrobIol.2001Oct;24(4):333−9参照)。
大腸菌に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドが検出されてもよい。大腸菌に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Casas N,Sunen E.DetectIon of enterovIruses,hepatItIs A vIrus and rotavIruses In sewage by means of anImmunomagnetIc capture reverse transcrIptIon−PCR assay.MIcrobIol Res.2002;157(3):169−7;Schvoerer E,Ventura M,DubosO,Cazaux G,Serceau R,GoumIer N,DuboIs V,CamInade P,Fleury HJ,Lafon ME QualItatIve and quantItatIve molecular detectIon of enterovIruses In water from bathIng areas and from a sewage treatment plant;Res MIcrobIol. 2001 Mar;152(2):179−86.Bernhard AE,FIeld KG.IdentIfIcatIon of nonpoInt sources of fecal pollutIon In coastal waters by usIng host−specIfIc 16SrIbosomal DNA genetIc markers from fecal anaerobes.Appl EnvIron MIcrobIol.2000Apr;66(4):1587−94参照)。
他の実施形態では、コレラ菌およびビブリオ−パラヘモリチカスに対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドを検出してもよい。コレラ菌およびビブリオ−パラヘモリチカスに特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Myers ML,PanIcker G,Bej AK.PCR DetectIon of a Newly Emerged PandemIc VIbrIo parahaemolytIcus 03:K6Pathogen In Pure Cultures and Seeded Waters from the Gulf of MexIco.Appl EnvIron MIcrobIol.2003 Apr;69(4):2194−200;Blackstone GM,Nordstrom JL,VIckery MC,Bowen MD,Meyer RF,DePaola A.DetectIon of pathogenIc VIbrIo parahaemolytIcus In oyster enrIchments by real tIme PCR.J MIcrobIol Methods.2003 May;53(2):149−155;and Lyon WJ.TaqMan PCR for detectIon of VIbrIo cholerae O1,O139,non−O1,and non−O139 In pure cultures,raw oysters,and synthetIc seawater.Appl EnvIron MIcrobIol.2001Oct;67(10):4685−93参照)。
別の実施形態では、糸状菌に対応するポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドを検出してもよい。糸状菌に特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、Zur G,ShImonI E,Hallerman E,KashI Y.DetectIonof AlternarIa fungal contamInatIon In cereal graIns by a polymerase chaIn readtIon−base d assay.J Food Prot.2002Sep;65(9):1433−40;JImenez L,Smalls S,Ignar R.Use of PCR analysIs for detectIng low levels of bacterIa and mold contamInatIon In pharmaceutIcal samples.J MIcrobIol Methods.2000 Aug;41(3):259−65;and VanIttanalcom N,VanIttanakom P,Hay RJ.RapId IdentIfIcatIonof PenIcIllIum marneffeI by PCR−based detectIon ofspecIfIc sequences on the rRNA gene,J ClIn MIcrobIol.2002May;40(5):1739−42参照)。
標的ポリヌクレオチドはレジオネラに対応するポリヌクレオチド配列を有していてもよい。レジオネラに特異的な配列は、業界において公知である(たとえば、AokI S,HIrakata Y,MIyazakI Y,IzumIkawa K,YanagIhara K,Tomono K,Yamada Y,TashIro T,Kohno S,KamIhIra S.DetectIon of LegIonella DNA by PCR of whole−blood samples In a mouse model.J Med MIcrobIol.2003 Apr;52(Pt4):325−9;Raggam RB,LeItner E,Muhlbauer G,Berg J,Stocher M,GrIsold AJ,Marth E,Kessler HH.QualItatIve DetectIon of LegIonella specIes In bronchoalveolar lavages and Induced sputa by automated DNA extractIon and real−tIme polymerase chaIn reactIon.Med MIcrobIol Immunol(Berl).2002Oct;191(2):119−25;andAlexIou−DanIel S,StylIanakIsA,PapoutsIA,ZorbasI,PapaA,Lambropoulos AF,AntonIadIs A.ApplIcatIon of polymerase chaIn reactIon for detectIon of LegIonella pneumophIla In serum samples.ClIn MIcrobIol Infect.1998 Mar;4(3):144−148参照)。
また、宿主反応mRNAは食品介在性病原体による感染に応えて検出してもよい。
D.水媒介性病原体
本明細書で開示する方法は、水媒介性病原体の存在および計数のための素早く、感度の高い診断テストを提供する。水媒介性病原体としては、細菌、ウィルスおよび原生動物が挙げられる。水媒介性病原体の例示として、腸球菌、大腸菌、バシルス種、シュードモナス種、クリプトスポリジウムおよびジアルジアが挙げられる。水媒介性病原体は、どのような水サンプルからも得られる。たとえば、水泳プール、アクアティックパーク、井戸、家庭用水、貯水池、海辺、湖、大洋、魚や甲殻類の養殖場、農業用水、分析水、投薬用に再調製した水、水処理施設、観光船、スペースシャトルの排水およびボトル水が挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で開示される方法は、水媒介性病原体を容易に検出することを可能にする。一例として、特異的な菌株が検出される。たとえば、他の菌株よりも検出できる腸球菌の特異的な菌株として、エンテロコッカス−アビウム、E.カセリフラブス、E.セコルム、E.コルンバ、E.ディスパル、E.デュランス、E.フェシウム、E.フェカーリス、E.ガリナルム、E.ヒラエ、E.マロドラタス、E.ムンティ、E.シュードビウム、E.ラフィノサス、E.サッカロリチカスおよびE.亜硫酸が挙げられる。
水媒介性病原体に関連するいかなるポリヌクレオチドも本発明の方法によって識別される。該方法はエンテロコッカス種、大腸菌、バイシルス種、およびシュードモナス種と関連する遺伝子を検出するために使用されてもよい。これらはたとえば、EscherIchIa colI:Heller,L.C.,C.R.DavIs,K.K.Peak,D.WIngfIeld,A.C.Cannons,P.T.Amuso,andJ.CattanI.2003,ComparIson of Methods for DNA IsolatIon from Food Samples for DetectIon of ShIga ToxIn−ProducIng EscherIchIa colI by Real−TIme PCR.Appl EnvIron MIcrobIol 69(3):1844−6.;Rahman,H.2002.MultIplex PCR for DetectIon of stx genes of EscherIchIa colI.IndIan J Med Res 115:251−4.,and Frahm,E.,and U.Obst.2003.ApplIcatIon of the fluorogenIc probe technIque(TaqMan PCR) to the detectIon of Enterococcus spp. and EscherIchIa colIIn water samples.J MIcrobIol Methods 52(1):123−31.BacIllus spp:Mantynen,V.,and K.LIndstrom.1998.A rapId PCR−based DNA test for enterotoxIc BacIllus cereus.Appl EnvIron MIcrobIol 64(5):1634−9.,Schaft,H.,and M.W.GrIffIths.1995.SpecIfIc olIgonucleotIde prImers fordetectIon of lecIthInase−posItIve BacIllus spp.by PCR.Appl EnvIron MIcrobIol 61(1):98−102.,and Ley,B.E.,C.J.LInton,D.M.Bennett,H.Jalal,A.B.Foot,and M.R.MIllar.1998.DetectIon of bacteraemIa In patIents wIth fever and neutropenIa usIng 16S rRNA gene amplIfIcatIon by polymerase chaIn reactIon. Eur J ClIn MIcrobIol Infect DIs 17(4):247−53.Pseudomonas spp:Xu,J.,B.C.MIllar,J.E.Moore,K.Murphy,H.Webb,A.J.Fox,M.Cafferkey,and M.J.Crowe.2003.Employment of broad−range 16S rRNA PCR todetect aetIologIcal agents of InfectIon from clInIcal specImens In patIents wIth acute menIngItIs−rapId separatIon of 16S rRNA PCR amplIcons wIthout the need for clonIng.J Appl MIcrobIol94(2):197−206., Ley,B.E.,C.J.LInton,D.M.Bennett,H.Jalal,A.B.Foot,and M.R.MIllar.1998.DetectIon of bacteraemIa In patIents wIth fever and neutropenIa usIng 16S rRNA gene amplIfIcatIon by polymerase chaIn reactIon. Eur J ClIn MIcrobIol Infect DIs 17(4):247−53.,and Johnsen, K.,O.Enger,C.S.Jacobsen,L.ThIrup,and V.TorsvIk.1999.QuantItatIve selectIve PCR of 16S rIbosomal DNA correlates well wIth selectIve agar platIng In descrIbIng populatIon dynamIcs of IndIgenous Pseudomonas spp. In soIl hot spots. Appl EnvIron MIcrobIol 65(4):1786−8.Enterococcus spp:Hudson,C.R.,P.J.Fedorka−Cray,M.C.Jackson−Hall,and L.M.HIott.2003.AnomalIes In specIes IdentIfIcatIonof enterococcI from veterInary sources usIng a commercIal bIochemIcal IdentIfIcatIon system. Lett Appl MIcrobIol 36(4):245−50.,DonabedIan,S.M.,L.A.Thal,E.Hershberger,M.B.PerrI,J.W.Chow,P.Bartlett,R.Jones,K.Joyce,S.RossIter,K.Gay,J.Johnson,C.MackInson,E.Debess,J.Madden,F.Angulo,and M.J.Zervos.2003.Molecular characterIzatIon of gentamIcIn−resIstant EnterococcI In the UnIted States:evIdence of spread from anImals to humans through food.J ClIn MIcrobIol 41(3):1109−13.,and Vakulenko,S.B., S.M.DonabedIan,A.M.VoskresenskIy,M.J.Zervos,S.A.Lerner,and J.W.Chow.2003.MultIplex PCR for detectIon of amInoglycosIde resIstance genes InenterococcI.AntImIcrob Agents Chemother 47(4):1423−6に記載されている。たとえば、ここに記載の方法によって識別される特異的な腸球菌遺伝子として、腸球菌内に保存されている16SリボソームRNA配列が挙げられる。
また、宿主反応mRNAは、水媒介性病原体による感染に応答して検出されてもよい。
E.アグロテロリズム
核酸類似体は、アグロテロリズムに関係がある特異的な病原体のPCR系の検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系の検出のための臨床的に重要で参照になる病原体の例示として、以下のものがあげられる。核酸類似体は、特異的なPCRプライマー配列の配列を有するように設計されてもよい。これは、ここで記載の本発明の実施形態の多くで組み合わせて使用することができる。
核酸類似体は、たとえば、トキソプラズマ−ゴンヂのPCR系検出に使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。トキソプラズマ−ゴンヂは、非常に低い宿主特異性を有し、大半の哺乳動物に感染する可能性が考えられる。それは、また、鳥からの報告があり、実際に世界の全ての国で発見されている。殆どのアピコンプレックサ類と同様に、トキソプラズマは偏性細胞内寄生体である。トキソプラズマに感染しているヒトの大半において、該疾患の症状はない。しかし、ある条件下で、トキソプラズマは、肝炎、肺炎、視覚消失症、重度の神経性疾患をはじめとする重篤な症状を起こす。トキソプラズマのPCR系検出で使用されるプライマーは、業界において公知である(たとえば、AspInall,T.V.,D.Marlee,J.E.Hyde,and P.F.SIms.2002.Prevalence of Toxoplasma gondII In commercIal meat products as monItored by polymerase chaIn reactIon −food for thought?Int J ParasItol 32(9):1193−9.,AspInall,T.V.,E.C.Guy,K.E.Roberts,D.H.Joynson,J.E.Hyde, and P.F.SIms.2003.Molecular evIdence for multIple Toxoplasma gondII InfecttIons In IndIvIdual patIents In England and Wales:publIc health ImplIcatIons.Int J ParasItol 33(1):97−103.,Fuentes,I.,J.M.RubIo,C.RamIrez,and J.Alvar.2001.GenotypIc characterIzatIon of Toxoplasma gondII straIns assocIated wIth human toxoplasmosIs In SpaIn: dIrect analysIs from clInIcal samples.J ClIn MIcrobIol 39(4):1566−70.,and WarnekulasurIya,M.R.,J.D.Johnson,and R.E.HollIman.1998.DetectIon of Toxoplasma gondII In cured meats.Int J Food MIcrobIol45(3):211−5.参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、シゲラ種、グラム陰性菌のPCR系検出に使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。シゲラ種のPCR系検出において使用されるプライマーは、業界で公知である(Hartman,A.B.,EssIet,II,D.W.Isenbarger,and L.E.LIndler.2003.EpIdemIology of TetracyclIne ResIstance DetermInants In ShIgella spp.and EnteroInvasIve EscherIchIa colI:CharacterIzatIon and DIssemInatIon of tet (A)−l.J ClIn MIcrobIol 41(3):1023−32.,Lampel,K.A.,and P.A.OrlandI.2002.polymerase chaIn reactIon detectIon of InvasIve ShIgella and Salmonella enterIca In food.Methods Mol BIol 179:235−44.,Wang,R.F.,W.W.Cao,and C.E.CernIglIa.1997.A unIversal protocol for PCR DetectIon of 13specIes of foodbornes In foods. J Appl MIcrobIol 83(6):727−36.,and Lampel,K.A.,J.A.Jagow,M.Trucksess,and W.E. HIll.1990.Polymerase chaIn reactIon for detectIon of InvasIve ShIgellaflexnerI In food.Appl EnvIron MIcrobIol 56(6):1536−40.参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、サイクロスポーラ(Cyclospora cayetanensIs)のPCR系検出のために使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。サイクロスポーラ(Cyclospora cayetanensIs)は、顕微鏡なしでは見るのには小さ過ぎる1つの細胞からなる寄生虫である。ヒトのケースで初めて知られたサイクロスポーラ感染によって発症した病気(すなわち、サイクロスポーラ症)は、1979年に報告された。症例は、1980年代半ばにより多く報告されるようになった。この数年間では、サイクロスポーラ症の集団発生が合衆国とカナダで報告されている。サイクロスポーラは、感染した排泄物で汚染された水や食物の摂取で広がる。サイクロスポーラ症の集団発生は、種々のタイプの生鮮食品と関連している。サイクロスポーラは、排便を通したのち伝染性が出るまで時間(数日または数週間)を必要とする。したがって、サイクロスポーラが1人の人から直接他の人に移ること可能性は低い。
サイクロスポーラ(Cyclospora cayetanensIs)のPCR系検出において使用されるプライマーは、業界で公知である(たとえば、Eberhard,M.L.,N.J.PIenIazek,and M.J.Arrowood.1997.Laboratory dIagnosIs of Cyclospora InfectIons.Arch Pathol Lab Med 121(8):792−7.,PIenIazek N.J.,S.B.Slemenda,A.J.da SIlva,E.M.Alfano,and M.J.Arrowood.1996.PCR confIrmatIon of InfectIon wIth Cyclospora cayetanensIs.Emerg Infect DIs 2 (4): 357−9.,QuIntero−Betancourt,W.,E.R.Peele,and J.B.Rose.2002.CryptosporIdIum parvum and Cyclospora cayetanensIs:a revIew of laboratory methods for detect Ion of these waterborne parasItes.J MIcrobIol Methods 49(3):209−24.,and Varma,M.,J.D.Hester,F.W.Schaefer,3rd,M.W.Ware,and H.D.LIndquIst.2003.DetectIon of Cyclospora cayetanensIs usIng a quantItatIve real−tIme PCR assay.J MIcrobIol Methods 53(1):27−36.参照)。
F.病気の診断
また、ここで開示される方法は、遺伝子(たとえば病気対立遺伝子)の存在または遺伝子の発現の変化の、素早く、感度の高い診断テストを提供する。検出される遺伝子配列は、遺伝子の病気、疾患および固体素因と関与していてもよい。標的ポリヌクレオチドの一例として、特異的なゲノム配列が含まれ、変異体、多型体、付加物、欠失体が挙げられる。標的ポリヌクレオチドの他の例として、特異的な病気または疾患において、発現が変化した(たとえば、発現がアップレギュレートされたあるいは抑制された)遺伝子を有するポリヌクレオチド配列がある。病気および疾患に関連した遺伝子の例として、癌、すい嚢胞性繊維症、ダウン症候群、遺伝子多型および突然変異を伴う病気に関与した遺伝子が挙げられるが、これらに限定されない。遺伝性のヘテロ接合、ファクターII、ファクターV、細胞組織移植用のHLA遺伝子タイプもまた識別される。
核酸類似体は、癌または変異細胞の異常増殖に関与する標的ポリヌクレオチドのPCR系検出で使用されるプライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。標的ポリヌクレオチド癌または変異細胞の異常増殖に関与する遺伝子に対応するが検出される。癌に関与する多数の遺伝子が業界で公知である。
一実施形態で、核酸類似体は、すい臓癌のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。DPC4消失のようにすい臓癌のPCR系検出に使用されるプライマーは、業界で公知である(たとえば、Barbera,V.M.,M.MartIn,L.MarInoso,A.Munne,A.Carrato,F.X.Real,and M.Fabre.2000.The18q21 regIon In colorectal and pancreatIc cancer:Independent lossof DCC and DPC4 expressIon.BIochIm BIophys Acta 1502(2):283−96,Bartsch,D.,P.Barth,D.BastIan,A.Ramaswamy,B.Gerdes,B.Chaloupka,Y.DeIss,B.SImon,and A.Schudy.1999.HIgher frequency of DPC4/Smad4 alteratIons In pancreatIc cancer cell lInes than In prImary pancreatIc adenocarcInomas.Cancer Lett 139(1):43−9,and Bartsch,D.,S.A.Hahn,K.D.DanIchevslsI,A.Ramaswamy,D.BastIan,H.GalehdarI,P. Barth,W.SchmIegel,B.SImon,and M.Rothmund. 1999.MutatIons of the DPC4/Smad4 gene In neuroendocrIne pancreatIc tumors.Oncogene18(14):2367−71参照)。
他の実施形態で、核酸類似体は、子宮頚部癌のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。子宮頚部癌のPCR系検出で使用されるプライマー。子宮頚部癌を伴う全遺伝子または一部に対応する標的ポリヌクレオチドもまた識別されてよい(たとえば、(SI,H.X.,S.W.Tsao,C.S.Poon,L.D.Wang,Y.C.Wong,andA.L.Cheung.2003.VIral load of HPV In esophageal squamous cell carcInoma.Int J Cancer 103(4):496−500,SI,H.X.,S.W.Tsao,C.S.Poon,L.D.Wang, Y.C.Wong,and A.L.Cheung.2003.VIral load of HPV In esophageal squamous cell carcInoma.Int J Cancer 103(4):496−500,and Castle,P.E.,M.SchIffman,P.E.GravItt,H.Kendall,S.FIshman,H.Dong,A.HIldesheIm,R.Herrero,M.C.BrattI,M.E.Sherman,A.LorIncz,J.E.Schussler,and R.D.Burk.2002.ComparIsons of HPV DNA detectIon by MY09/11PCR methods.J Med VIrol 68(3):417−23参照)。
核酸類似体は、胸部癌のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。胸部癌のPCR系検出で使用されるプライマー。標的ポリヌクレオチドは、胸部癌を伴う全遺伝子または一部に対応する配列を有するように選択されてもよい(たとえば、MIn,C.J.,L.Tafra,and K.M.Verbanac.1998.IdentIfIcatIon of superIor markers for polymerase chaIn reactIon detectIon of breast cancer metastases In sentInel lymph nodes.Cancer Res 58(20):4581−4,Abbaszadegan,M.R.,J.P.StruewIng,K.M.Brown,J.V.SnIder,F.GoodsaId,R.Gore−Langton,and M.R.Hughes.1997.Automated DetectIon of prevalent mutatIons In BRCA1 and BRCA2 genes, usIng a fluorogenIc PCR allelIc dIscrImInatIon assay.Genet Test1(3):171−80,and Tamura,G.,C.Maesawa,Y.SuzukI, M.KashIwaba,M.IshIda,K.SaIto,and R.Satodate.1994.Improved DetectIon of loss of heterozygosIty at retInoblastoma gene locus In human breast carcInoma.Pathol Int 44(1):34−8参照)。
核酸類似体は、メラノーマのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。メラノーマのPCR系検出で使用されるプライマー。標的ポリヌクレオチドは、メラノーマを伴う全遺伝子または一部に対応する配列を有するように選択されてもよい。たとえば、標的ポリヌクレオチドは、CDKN2における突然変異を含んでもよい(たとえば、Gonzalgo,M.L.,C.M.Bender,E.H.You,J.M.GlendenIng,J.F.Flores,G.J.Walker,N.K.Hayward,P.A.Jones,and J.W.FountaIn.1997. Low frequencyof pl6/CDKN2A methylatIon In sporadIc melanoma:comparatIve approaches for methylatIon analysIs of prImary tumors.Cancer Res 57(23):5336−47,Chan,J.,E.S.RobInson,J.AtencIo,Z.Wang,S.KazIanIs,L.D.Coletta,R.S.NaIrn,and J.R.McCarrey.2001.CharacterIzatIon of the CDKN2A and ARF genes In UV−InducedmelanocytIc hyperplasIas and melanomas of an opossum(MonodelphIsdomestIca).MolCarcInog 31(1):16−26,and Pollock,P. M.,J.Welch,and N.K.Hayward.2001.EvIdence for three tumor suppressor locI on chromosome 9p Involved In melanoma development.Cancer Res 61(3):1154−61参照)。
さらに、核酸類似体は、結腸直腸癌のPCR系検出のために使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。結腸直腸癌のPCR系検出で使用されるプライマー。標的ポリヌクレオチドは、結腸直腸癌を伴う全遺伝子または一部に対応する配列を有するように選択されてもよい(たとえば、AokI,Y.TakagI,M.Hayakawa,K.YamaguchI,M.Futamura,K.KunIeda,and S.SajI.2002.DetectIon of perItoneal mIcrometastases by reverse transcrIptase−polymerase chaIn reactIon targetIng carcInoembryonIc antIgen and cytokeratIn 20 In colon cancer patIents.J Exp ClIn Cancer Res 21(4):555−62.,Shtoyerman−Chen,R.,E.FrIedman,A.FIger,M.Carmel,Y.Patael,P.Rath,H.H.FIdder,S.Bar−MeIr,and L.Theodor.2001.The I1307K APC polymorphIsm:prevalence In non−AshkenaII Jews and evIdence for a founder effect. Gene t Test 5(2):141−6.,and SmIth,W.M.,N. J. Van Orsouw,E.A.Fox,R.D.Kolodner,J.VIjg,and C.Eng.1998.Accurate,hIgh−throughput”snapshot”Detecton of hMLHl mutatIons by two−dImensIonal DNA electrophoresIs.Genet Test2(1):43−53.参照)。
核酸類似体は、網膜芽細胞腫のPCR系検出のために使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。網膜芽細胞腫のPCR系検出で使用されるプライマー。標的ポリヌクレオチドは、網膜芽細胞腫を伴う全ての遺伝子または一部に対応する配列を有するように選択されてもよい(たとえば、AcIkbas,1.,I.Keser,S.KIlIc,H.BagcI,G.Karpuzoglu,and G.LulecI.2002.DetectIon of LOH of the RB 1 gene In bladder cancers by PCR−RFLP.Urol Int 68(3):189−92,Tamura,G.,C.Maesawa,Y.SuzukI,M.KashIwaba,M.IshIda,K.SaIto,and R.Satodate.1994.Improved DetectIon of loss of heterozygosIty at retInoblastoma gene locus In human breast carcInoma.Pathol Int 44(1):34−8,and Lohmann,D.,B.Horsthemke,G.GIllessen−Kaesbach,F. H.StefanI,and H.Hofler.1992.DetectIon of smallRB1 gene deletIons In retInoblastoma by multIplex PCR and hIgh−resolutIon gel electrophoresIs.Hum Genet 89(1):49−53参照)。
さらに別の実施形態では、核酸類似体は、血友病のPCR系検出のために使用される、プライマーの配列またはその断片を有するように設計されてもよい。血友病のPCR系検出で使用されるプライマー。標的ポリヌクレオチドは、血友病を伴う全遺伝子または一部に対応する配列を有するように選択されてもよい(たとえば、MannuccI,P.M.2002.Ham−wasserman lecture:hemophIlIa and related bleedIng dIsorders:a story of dIsmay and success.Hematology(Am Soc Hematol Educ Program):l−9,and CItron,M., L.GodmIlow,T.Ganguly,and A.Ganguly.2002.HIgh throughput mutatIon screenIng of the factor VIII gene (F8C) In hemophIlIa A:37 novel mutatIons and genotype−phenotype correlatIon.Hum Mutat 20(4):267−74参照)。
フェニルケトン尿症(PKU)を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、PronIna,N.,S.GIannattasIo,P.LattanzIo,R.Lugovska,P.Vevere,and A.Kornejeva.2003.The molecular basIs of phenylketonurIa In LatvIa.Hum Mutat 21(4):398−9,Sueoka,H.,M.Nagao,and S.ChIba.2000.RapId mutatIon screenIng of phenylketonurIa by polymerase chaIn reactIon−lInked restrIctIon enzyme assay and dIrect sequence of the phenylalanIne hydroxylase gene:clInIcal applIcatIon In northern Japan and northern ChIna.Genet Test4 (3):249−56,and EIsensmIth,R.C.,A.A.Goltsov,and S.L.Woo.1994.A sImple, rapId,and hIghly InformatIve PCR−base procedure for prenatal dIagnosIs and carrIer screeIng of phenylketonurIa.Prenat DIagn 14(12):1113−8.).Alford,R. L.,T AshIzawa,J.JankovIc,C.T.Caskey,and C.S.RIchards. 1996.Molecular DetectIon of new mutatIons,resolutIon of ambIguous results and complex genetIc counselIng Issues In HuntIngton dIsease.Am J Med Genet 66(3):281−6,Vnencak−Jones,C.L.2003.Fluorescence PCR and Gene Scan analysIs for the detectIon of CAG repeat expansIons assocIated wIth HuntIngton’s dIsease. Methods Mol BIol217:101−8,and Panagopoulos,I.,C.Lassen, U.KrIstoffersson,and P.Aman.1999. A novel PCR−based approach for the detectIon of the HuntIngton dIsease assocIated trInucleotIde repeat expansIon.Hum Mutat 13(3):232−6参照)。
たとえばCAG反復の増加に起因する、ハンチントン病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Alford,R.L.,T.AshIzawa,J.JankovIc,C.T.Caskey,and C.S.RIchards.1996.Molecular DetectIon of new mutatIons,resolutIon of ambIguous results and complex genetIc counselIng Issues In HuntIngton dIsease.Am J Med Genet 66(3):281−6,Vnencak−Jones,C.L.2003.Fluorescence PCR and GeneScan analysIs for detectIon of CAG repeat expansIons assocIated wIth HuntIngton’s dIsease. Methods Mol BIol 217:101−8,and Panagopoulos,I.,C.Lassen,U.KrIstoffersson,and P.Aman.1999.A novel PCR−based approach for the detectIon of the HuntIngton dIsease assocIated trInucleatIde repeat expansIon. Hum Mutat 13(3):232−6.参照)。
血友病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、MannuccI,P.M.2002.Ham−wasserman lecture:hemophIlIa and related bleedIng dIsorders: a story of dIsmay and success.Hematology(Am Soc Hematol Educ Program):1−9,and CItron,M.,L.GodmIlow,T.Ganguly,and A.Ganguly.2002.HIgh throughput mutatIon screenIng of the factor VIII gene (F8C) In hemophIlIa A: 37 novel mutatIons and genotype− phenotype correlatIon. Hum Mutat 20(4):267−74.参照)。
TaySach病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、RIce,J.E.,J.A.Sanchez,K.E.PIerce,and L.J.Wangh. 2002.Real−tIme PCR wIth molecular beacons provIdes a hIghly accurate assay for detectIon of Tay− Sachs alleles In sIngle cells.Prenat DIagn 22(12):1130−4,Tamasu,S.,H.NIshIo,H.AyakI,M.J.Lee,M.MIzutorI,Y.TakeshIma,H.Nakamura,M.Matsuo,T.Maruo,and K.SumIno.1999. Prenatal dIagnosIs of a Japanese famIly at rIsk for Tay−Sachs dIsease. ApplIcatIon of a fluorescent competItIve allele−specIfIc polymerase chaIn reactIon (PCR) method.Kobe J Med ScI 45(6):259−70,and Sermon,K.,W.LIssens,Z.P.Nagy,A.VanSteIrteghem,and I.LIebaers.1995.SImultaneous amplIfIcatIon of the two most frequent mutatIons of InfantIle Tay−Sachs dIsease In sIngle blastomeres.Hum Reprod 10(8):2214−7.参照)。
多発性硬化症(MS)を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい。(たとえば、Lauwers,S.,Y.Vander Heyden,and B.Rombaut.2002. screenIng and optImIsatIon of an ELISA method for the quantItatIve detectIon of enterovIrus specIfIc RT−PCR products by means of a two−level experImental desIgn.J Pharm BIomed Anal 29(4):659−68,Perron,H.,J A.Garson,F.BedIn,F.Beseme,G.Paranhos−Baccala,F.KomurIan−Pradel,F.Mallet,P.W.Tuke,C.VoIsset,J.L.Blond,B.Lalande,J.M.SeIgneurIn,and B.Mandrand.1997.Molecular IdentIfIcatIon of a novel retrovIrus repeatedly Isolated from patIents wIth multIple sclerosIs. The CollaboratIve Research Group on MultIple SclerosIs. ProcNatl Acad ScI U S A 94(14):7583−8,and Kuhne,B.S.,and P.Oschmann. 2002.QuantItatIve real−tIme RT−PCR usIng hybrIdIzatIon probes and Imported standard curves for cytokIne gene expressIon analysIs.BIotechnIques33(5):1078,1080−2,1084passIm.参照)。
バーキットリンパ腫を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Wu,Y.,Y.Chen,J.Xu,and L.Lu.2002.AntIcancer actIvItIes of curcumIn on human Burktt’s lymphoma. Zhonghua Zhong LIu Za ZhI 24(4):348−52, Basso,K.,E.Frascella,L.Zanesco,and A.Rosolen.1999.Improved long−dIstance polymerase chaIn reactIon for the detecIon of t(8;14)(q24;q32)In BurkItt’s lymphomas. Am J Pathol 155(5):1479−85,and Asada,M.,T.MIyashIta,F.Bessho,N.KobayashI,and S. MIzutanI.1991.MalIgnant cell detectIon In BurkItt’s lymphoma usIng thIrd−complementarIty−determInIng regIon (CDRIII),clone−specIfIc probe developed by sequencIng DNA from stored slIdes.Jpn J Cancer Res 82(7):848−53参照)。
嚢胞性線維症を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、TomaIuolo,R.,M.SpIna,and G.Castaldo.2003.Molecular dIagnosIs of cystIc fIbrosIs:comparIson of four analytIcal procedures.ClIn Chem Lab Med 41(1):26−32,Gonzalez−Gonzalez,M.C.,M.GarcIa−Hoyos,M.J.TrujIllo,M.RodrIguez de Alba,I.Lorda−Sanchez,J.DIaz−Recasens,E.Gallardo,C.Ayuso,and C.Ramos.2002.Prenatal DetectIon of a cystIc fIbrosIs mutatIon In fetal DNA from maternal plasma. Prenat DIagn 22(10):946−8,and Corbetta,C.,M.SeIa,A.BassottI,A.AmbrosIonI,A.GIunta,and R.Padoan.2002.ScreenIng for cystIc fIbrosIs In newborn Infants:results of a pIlot programme based on a two tIer protocol(IRT/DNA/IRT)In the ItalIan populatIon.J Med Screen9(2):60−3.参照)。
若年性糖尿病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Knerr,I.,R.Repp,J.Dotsch,N.GratzkI,J.Hanze,T.Kapellen,and W.Rascher.1999.QuantItatIon of gene expressIon by real−tIme PCR dIsproves a ”retrovIral hypothesIs”for chIldhood−onset dIabetes mellItus. PedIatr Res 46(1):57−60,Lauwers,S.,Y.Vander Heyden,and B.Rombaut. 2002.screenIng and optImIsatIon of an ELISA method for the quantItatIve detectIon of enterovIrous specIfIc RT−PCR products by means of a two−level experImental desIgn. J Pharm BIomed Anal29(4):659−68,and SalmInen,K.,K.Sadeharju,M.Lonnrot,P.Vahasalo,A.KupIla,S.Korhonen,J.Ilonen,O. SImell,M. KnIp,and H.Hyoty.2003.EnterovIrous InfectIons are assocIated wIth the InductIon of beta−cell autoImmunIty In a prospectIve bIrth cohort study.J Med VIrol 69(1) :91−8.参照)。
パーキンソン病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、HoenIcka,J.,L.VIdal,B.Morales,1.Ampuero,F.J.JImenez−JImenez,J.BercIano,T.delSer,A. JImenez,P.G.RuIz,and J.G.de Yebenes.2002.MolecularfIndIngsInfamIlIal ParkInson dIsease In SpaIn. Arch Neurol 59(6):966−70.;LuckIng,C.B.,and A.BrIce.2003.SemIquantItatIve PCR for the detectIonof exon rearrangements In the ParkIn gene.Methods Mol BIol 217:13−26; Le,W.D., P.Xu,J.JankovIc,H.JIang,S.H.Appel,R.G.SmIth,and D.K.VassIlatIs.2003.MutatIons In NR4A2 assocIated wIth famIlIal ParkInson dIsease.Nat Genet 33(1):85−9.; and Foroud, T.,S.K.UnIackeL.LIu,N.Pankratz,A.Rudolph,C.Halter,C.Shults,K.Marder,P.M.Conneally, and W.C.NIchols.2003. HeterozygosIty for a mutatIon In the parkIn gene leads to later onset ParkInson dIsease.Neurology 60(5):796−801参照)。
アルツハイマー病を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Maresh,G.A.,D.ErezyIlmaz,C.E.Murry,D.NochlIn,and A.D.Snow.1996.DetectIon and quantItatIon of perlecan mRNA levels In AlzheImer’s dIsease and normal aged hIppocampus by competItIve reverse transcrIptIon−polymerase chaIn reactIon.J Neurochem 67(3):1132−44;and SmIth,M.J.,R.J.Gardner,M.A.KnIght,S.M.Forrest,K.Beyreuther,E.Storey,C.A.McLean,R.G.Cotton,R.Cappal,and C.L.Masters.1999.Early−onset AlzheImer’s dIsease caused by a novel mutatIon at codon219of the presenIlIn−1 gene.Neuroreport 10(3):503−7参照)。
血栓症を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Sanders Sevall,J.2000.Factor V LeIden genotypIng usIng real−tIme fluorescent polymerase chaIn reactIon.Mol Cell Probes 14(4):249−53;FerreIra−Gonzalez,A.,L.M.FIsher,C.M.Lehman,M.H.Langley,D.H.Lofland,Q.XIa,N.X.Nguyen,D.Modesto,J.B.WIlloughby,D.S.WIlkInson,and C.T.Garrett.1997.DetectIon of a common mutatIon In factor V gene responsIble for resIstance to actIvate proteIn C causIng predIsposItIon to thrombosIs.J ClIn Lab Anal 11(6):328−35;Warshawsky,I.,C.Hren,L.SercIa,B.Shadrach,S.R.DeItcher,E.Newton,and K.Kottke−Marchant.2002.DetectIon of a novel poInt mutatIon of the prothrombIn gene at posItIon 20209.DIagn Mol Pathol 11(3):152−6.参照)。
肺結核に対する感受性を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Bellamy R.SusceptIbIlIty to mycobacterIal IfectIons:the Importance of host genetIcs.Genes Immun.2003 Jan;4(1):4−11;AwomoyI AA,Marchant A,Howson JM, McAdam KP,Blackwell JM,Newport MJ.InterleukIn−10,polymorphIsm In SLC11A1 (formerly NRAMP1),and susceptIbIlIty to tuberculosIs.J Infect DIs.2002 Dec 15;186(12):1808−14.Bellamy R.NRAMP1 and susceptIbIlIty to tuberculosIs.Int J tuberc Lung DIs.2002Sep;6(9):747参照)。
ヒト免疫不全症ウィルス(HIV)を伴う遺伝子に対応する配列を有する標的ポリヌクレオチドが選択されてもよい(たとえば、Ifergan I,Bernard NF,Bruneau J,Alary M,Tsoukas CM,Roger M.Allele frequency of three functIonally actIve polymorphIsms of the MDR−1 Gene In hIgh−rIsk HIV−negatIve and HIV−posItIve CaucasIans.AIDS.2002Nov22;16(17):2340−2;and Farzan M, MIrzabekov T,KolchInskyP,Wyatt R,Cayabyab M,Gerard NP,Gerard C,SodroskI J,Choe H.TyrosIne sulfatIon of the amIno termInus of CCR5facIlItates HIV−1 entry.Cell.1999Mar5;96(5):667−76参照)。本明細書の方法は、また、遺伝子の存在または遺伝子分析の他の種類における遺伝子の変化した発現のための素早く、感度の高い診断テストを提供する。たとえば、該方法は、実父確定検査あるいは法医学において、または親族または非親族の臓器提供者のマッチングにおいてヒトサンプルの同一性を判定するために使用してもよい。また、ウシの血統を同定するなど、非ヒトサンプルにおいて、診断を行ってもよい。
G.性感染症
核酸類似体は性感染症(STD)を起こす病原体のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列あるいは配列の断片を有するように設計されてもよい。PCR系の検出のための臨床的に重要かつ参照となるSTDの例示として、以下のものが挙げられる。核酸類似体は、特異的なPCRプライマー配列の配列を有するように設計されてもよく、これは本明細書に記載する本発明の実施形態の多くにおいて組み合わせて使用することができる。
一実施形態において、核酸類似体はクラミジアのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計される。このようなプライマーの多くは業界で公知である(たとえば、Koumans,E.H.,C.M.Black,L.E.MarkowItz,E.Unger,A.PIerce,M.K.Sawyer,and J.R.Papp.2003.ComparIson of methods for detectIon of ChlamydIa trachomatIs and NeIsserIa gonorrhoeae usIng commercIally avaIlable nucleIc acId amplIfIcatIon test s and a lIquId pap smear medIum.J ClIn MIcrobIol41(4):1507−11;PuolakkaInen,M.,E.HIltunen−Back,T.Reunala,S.Suhonen,P.LahteenmakI,M.LehtInen,and J.Paavonen.1998.ComparIson of performances of two commercIally avaIlable test,a PCR assay and a lIgase chaIn reactIon test, In detectIon of urogenItal ChlamydIa trachomatIs InfectIon.J ClIn MIcrobIol 36(6):1489−93;Betsou F,Beaumont K,Sueur JM,OrfIla J.ConstructIon and evaluatIon of Internal control DNA for PCR amplIfIcatIon of ChlamydIa trachomatIs DNA from urIne samples.J ClIn MIcrobIol.2003Mar;41(3):1274−6;Knox J,TabrIzI SN,MIller P,Petoumenos K,Law M,Chen S,Garland SM.EvaluatIon of self−collected samples In contrast to practItIoner−collected samples fordetectIon of ChlamydIa trachomatIs,NeIsserIa gonorrhoeae,and TrIchomonas vagInalIs by polymerase chaIn reactIon among women lIvIng In remote areas.Sex Transm DIs.2002 Nov;29(11):647−54;MygInd T,BIrkelund S,BIrlcebaek N,Oestergaard L,Jensen J,ChrIstIansen G.DetermInatIon of PCR effIcIency In chelex−100 purIfIed clInIcal samples and comparIson of real−tIme quantItatIve PCR and conventIonal PCR for detectIon of ChlamydIa pneumonIae.BMC MIcrobIol.2002Jul9;2(1):17参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、トレポネーマ−パリダムのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計され、トレポネーマ−パリダムのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有する。トレポネーマ−パリダムを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、CenturIon−Lara,A.,C.Castro,J.M.Shaffer,W.C.Van VoorhIs,C.M.Marra,and S.A.Lukehart.1997.DetectIon of Treponema pallIdum by a sensItIve reverse transcrIptase PCR.J ClIn MIcrobIol35(6):1348−52;MartIn,A.A.,H.LIu,M.Y.Sutton,B.SteIner,A.PIllay,and L.E.MarkowItz.2001.amplIfIcatIon of the DNA polymerase I gene of Treponema pallIdum from whole blood of persons wIth syphIlIs.DIagn MIcrobIol Infect DIs40(4):163−6;Orton,S.L.,H.LIu,R.Y.Dodd,and A.E.WIllIams.2002.Prevalence of cIrculatIng Treponema pallIdum DNA and RNA In blood donors wIth confIrmed−posItIve syphIlIs テストs.TransfusIon42(1):94−9.参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、HIVのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計される。PCR系分析によってHIVを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、GIbney,L.,M.Macaluso,K.KIrk,M.S.Hassan,J.Schwebe,S.H.Vermund,and P.Choudhury.2001.Prevalence of InfectIous dIseases In BangladeshI women lIvIng adjacent to a truck stand:HIV/STD/hepatItIs/genItal tract InfectIons.Sex Transm Infect77(5):344−50;SpInIllo,A.,M.DebIaggI,F.Zara,R.MaseratI,F.PolattI,and A.De Santolo.2001.Factors assocIated wIth nucleIc acIds related to human ImmunodefIcIency vIrustype 1 In cervIco−vagInal secretIons.Bjog108(6):634−41参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、ヒトパピローマウィルスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計される。PCR系分析によってHIVを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、WIner,R.L.,S.K.Lee,J.P.Hughes,D.E.Adam,N.B.KIvIat,and L.A.Koutsky.2003.GenItal human papIllomavIrus InfectIon: IncIdence and rIsk factors In a cohort of female unIversIty students.Am J EpIdemIol 157(3):218−26;LevI,J.E.,B.Kleter,W.G.QuInt,M.C.FInk,C.L.Canto,R.Matsubara,1.LInhares,A.Segurado,B.Vanderborght,J.E.Neto,and L.J.Van Doorn.2002.HIgh prevalence of human papIllomavIrus(HPV)InfectIons and hIgh frequency of multIple HPV genotypes In human ImmunodefIcIency vIrus−Infected women In BrazIl.J ClIn MIcrobIol 40(9):3341−5;Skerlev,M.,M.Grce,M.SIrotkovIae−Slcerlev,K.Husnjak,and J.LIpozencIc.2002.Human papIllomavIrus male genItal InfectIons:clInIcal varIatIons and the sIgnIfIcance of DNA typIng.ClIn Dermatol20(2):173−8参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、ナイセリア−ゴノレエのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計される。PCR系分析によってナイセリア−ゴノレエを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、Mgone,C.S.,T.LupIwa,and W.Yeka.2002.HIgh prevalence of NeIsserIa gonorrhoeae and multIple sexually transmItted dIsease s among rural women In the Eastern HIghlands ProvInce of Papua New GuInea,detected by polymerase chaIn reactIon.Sex Transm DIs29(12):775−9;Gomes,J.P.,L.TavIra,F.Exposto,E.PrIeto,and M.A.Catry.2001.NeIsserIa gonorrhoeae and ChlamydIa trachomatIs InflactIons In patIents attendIng STD and famIly plannIng clInIcs In BIssau,GuInea−BIssau.Acta Trop80(3):261−4;DIemert,D.J.,M.D.LIbman,and P.Lebel.2002.ConfIrmatIon by 16S rRNA PCR of the COBAS AMPLICOR CT/NG test for dIagnosIs of NeIsserIa gonorrhoeae InfectIon In a low−prevalence populatIon.J ClIn MIcrobIol 40(11):4056−9参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、陰部ヘルペスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計される。PCR系分析によって陰部ヘルペスを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、Wolff,M.H.,J.SchmItt,M.Rahaus,H.Dudda,and W.Hatzmann.2002.ClInIcal andsubclInIcal reactIvatIon of genItal herpes vIrus.IntervIrology 45(1):20−3;Wald,A.2002.TestIng for genItal herpes:how,who,and why.Curr ClIn Top Infect DIs22:166−80;Scoular,A.2002.UsIng the evIdence base on genItal herpes: optImIsIng the use of dIagnostIc tests and InformaIon provIsIon.Sex Transm Infect 78(3):160−5参照)。
また、核酸類似体は、トリコモナスバギナリスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によってトリコモナスバギナリスを同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、Wendel,K.A.,E.J.ErbeldIng,C.A.Gaydos,and A.M.Rompalo.2002.TrIchomonas vagInalIs polymerase chaIn reactIon compared wIth standard dIagnostIc and therapeutIc protocols for detectIon and treatment of vagInal trIchomonIasIs.ClIn Infect DIs 35(5):576−80;Wendel,K.A.,E.J.ErbeldIng,C.A.Gaydos,and A.M.Rompalo.2003.Use of urIne polymerase chaIn reactIon to defIne the prevalence and clInIcal presentatIon of TrIchomonas vagInalIs In men attendIng an STD clInIc.Sex Transm Infect 79(2):151−153参照)。
最後に、核酸類似体は、遺伝的な性感染症を検出するように設計されてもよい。PCR系分析によって遺伝的な性感染症を同定するために使用されるプライマーの例は業界で公知である(たとえば、MItranI−Rosenbaum,S.,R.TsvIelI,O.LavIe,R.Boldes,E.Anteby,S.ShImonovItch,T.LazarovItch,and A.FrIedmann.1994.SImultaneous DetectIon of three common sexually transmItted agents by polymerase chaIn reactIon.Am J ObstetGynecol 171(3):784−90参照)。
H.抗生物質に対する耐性
該方法、組成物および分析システムを、抗生物質に対する耐性を付与する遺伝子の発現における存在または変化を検出するために使用してもよい。標的ポリヌクレオチドは、抗生物質に対する耐性を病原体に付与する遺伝子に対応してもよい。あるいは、標的ポリヌクレオチドは、抗生物質の有効性に影響を及ぼす改変された代謝を有する宿主における遺伝子に対応してもよい。
抗生物質に耐性を示す遺伝子の例として、以下のものを見つけることができる。ここでは例が挙げられるが、これらの例示に限定されるものではない。β−ラクタマーゼなどをエンコードする遺伝子は、ペニシリン、エリスロマイシン、セフォタキシム、アンピシリン、ピペラシリン、セフォペラゾーン、セフタジジム、セフェピム、モキサラクタム、イミペナムなど(これらに限定されない)、抗生物質に対する耐性を示す(たとえば、LIvermore,D.M.1995.b−Lactamases In Laboratory and ClInIcal ResIstance.ClIn.MIcrobIol.RevIews.8:557−584.,Hsueh,P.,Teng,L.,Lee,L.,Yang,P.,Ho,S.,and Luh, K,1999.DIssemInatIon of HIgh−Level PenIcIllIn−,Extended−Spectrum CephalosporIn−,and ErythromycIn−ResIstant Streptococcus pneumonIae Clones In TaIwan.J.ClIn.MIcrobIol. 37:221−224.,Setchanova,L.,and Tomasz,A.1999.Molecular CharacterIzatIon of PenIcIllIn−ResIstant Streptococcus pneumonIae Isolates from BulgarIa.J.ClIn.MIcrobIol.37:638−648.,WIchelhaus,T.A.,Kern,S.,Schfer,V.,Brade,V.1999.RapId DetectIon of EpIdemIc StraIns of MethIcIllIn−ResIstant Staphylococcus aureus.J.ClIn.MIcrobIol. 37: 690−693.,and Jacoby G.A.1994.GenetIc s of Extended−Spectrum Beta−Lactamases.Eur.J.ClIn.MIcrobIol.Infect.DIs.13:suppl.1:2−11参照)。
遺伝子を付与する抗生物質の他の実施例として、シプロフロキサシン、オフロキサシン、ノルフロキサシン、エノキサシン、スパルフロキサシンのような、抗生物質に対する耐性を示すキノロン類耐性遺伝子が挙げられる(たとえば、MargerrIson,E.E.C.,Hopewell,R.,and FIsher,L.M.1992. NucleotIde Sequence of the Staphylococcus aureus gyrB−gyrA Locus EncodIng the DNA Gyrase A and B ProteIns.J.BacterIol.174:1596−1603.,McWhInney,P.H.M.,Patel,S.,WhIley,R.A.,HardIe,J.M., GIllespIe,S.H.,and KIbbler,C.C.1993.ActIvItIes of PotentIal TherapeutIc and ProphylactIc AntIbIotIcs agaInst Blood Culture Isolates of VIrIdans Group StreptococcI from NeutropenIc PatIents ReceIvIng CIprofloxacIn.AntImIcrob.Agents.Chemother.37:2493−2495.,and YoshIda,H.,BogakI,M.,Nakamura,S.,Ubukata,K.,andKonno,M.1990.NucleotIdes Sequence and CharacterIzatIon of the Staphylococcus aureus norA Gene, WhIch Confers ResIstance to QuInolones.J.BacterIol.172:6942−6949参照)。
抗生物質耐性遺伝子のさらなる例として、バンコマイシンおよびテイコプラニン(たとえば、Tremlett,C.H.,Brown,D.F.J,and Woodford,N.1999.VarIatIon In Structure and LocatIon of VanA GlycopeptIde ResIstance Elements among EnterococcI from a SIngle PatIent.J.ClIn.MIcrobIol.37:818−820.,and Arthur,M.,DepardIeu,F.,MolInas,C.,Reynolds,P.,and CourvalIn,P.1995.The vanZ gene of Tnl546from Enterococcus faecIum BM4147confers resIstance to teIcoplanIn.Gene,154(1995)87−92.参照)のような、トブラマイシン、ゲンタマイシン、ストレプトマイシン、カナマイシン、アミカシンのような抗生物質に耐性を示すアミノグリコシド耐性遺伝子(GalImand M.,Lambert,T.,Gerbaud,G.,and CourvalIn,P.1993.CharacterIzatIon of the aac(6’)−Ib gene EncodIng an AmInoglycosIde 6’−N−Acetyltransferase In Pseudomonas aerugInosa BM2656.AntImIcrob.Agents.Chemother.37:1456−1462.,Lambert,T.,Gerbaud,G.,and CourvalIn,P.1994.CharacterIzatIonof Transposon Tnl528,WhIch Confers AmIkacIn ResIstance by SynthesIs of AmInoglycosIde 3’−O−Phosphotransferase Type VI. AntImIcrob.Agents.Chemother.38:702−706,and Shaw,K.J.,Munayyer,H.,Rather,P.N.,Hare,R.S.,and MIller,G.H.1993.NucleotIde Sequence AnalysIs and DNA HybrIdIzatIon StudIes of the ant(4’)−IIa Gene from Pseudomonas aerugInosa.AntImIcrob.Agents.Chemother.37:708−714参照)のような、抗生物質に耐性を示す、グリコペプチド耐性遺伝子が挙げられる。
重大な関連のある耐性の特別のタイプが見られる場合もある。これらには、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌が含まれる(たとえば、Ito,T.,K.Okuma,X.X.Ma,H.Yuzawa,and K.HIramatsu.2003.InsIghts on antIbIotIc resIstance of Staphylococcus aureus from Its whole genome:genomIc Island SCC.Drug ResIst Update6(1):41−52,Kuroda,M.,T.Ohta,I.UchIyama,T.Baba,H.Yuzawa,1.KobayashI,L.CuI,A.OguchI,K.AokI,Y.NagaI,J.LIan,T.Ito,M.KanamorI,H.Matsumaru,A Maruyama,H.MurakamI,A.Hosoyama,Y.MIzutanI−UI,N.K.TakahashI,T.Sawano,R.Inoue,C.KaIto,K.SekImIzu,H.HIrakawa,S.Kuhara,S.Goto,J.YabuzakI,M.KanehIsa,A.YamashIta,K.OshIma,K.Furuya,C.YoshIno,T.ShIba,M.HattorI,N.Ogasawara,H.HayashI,and K.HIramatsu.2001.Whole genome sequencIng of metIcIllIn−resIstant Staphylococcus aureus. Lancet357(9264):1225−40,and Skurray,R.A.,and N.FIrth.1997.Molecular evolutIon of multIply−antIbIotIc−resIstant staphylococcI.CIba Found Symp207:167−83’参照)。
検出される、抗生物質に対する耐性を付与する、他の遺伝子として、肺結核抗生物質耐性遺伝子が挙げられる(たとえば、Mokrousov,I.,T.Otten,M.FIlIpenko,A.Vyazovaya,E.Chrapov,E.LImeschenko,L.Steldova,B.VyshnevskIy,and O.arvskaya.2002.DetectIon of IsonIazId−resIstant MycobacterIum tuberculosIs straIn s by a multIplex allele−specIfIc PCR assay targetIng katG codon315varIatIon.J ClIn MIcrobIol 40(7):2509−12;Gong,G.,H.Lee,G.H.Kang,Y.H.ShIm,J.Huh,and S.K.Khang.2002.Nested PCR for dIagnosIs of tuberculous lymphadenItIs and PCR−SSCP for IdentIfIcatIon of rIfampIcIn resIstance In fIne−needle aspIrates.DIagn Cytopathol 26(4):228−31;GarcIa de VIedma, D., M. del Sol DIaz Infantes,F.Lasala,F.Chaves, L. Alcala,and E.Bouza.2002.New real−tIme PCR able to detect In a sIngle tube multIple rIfampIn resIstance mutatIons and hIgh−level IsonIazId resIstance mutatIons In MycobacterIum tube rculosIs.J ClIn MIcrobIol 40(3):988−95)。
I.薬物応答素因のための遺伝子のスクリーニング
該方法、組成物および分析システムは、素因を薬物応答に対して付与する遺伝子を検出するために使用されてもよい。標的ポリヌクレオチドは、薬物に対する素因を付与するポリヌクレオチドの如何なるものにも対応してよい。標的ポリヌクレオチドは、心血管系に影響する薬物に対する素因に関係する配列に対応してもよい(たとえば、Dudley,C.,B.Keavney,B.CasadeI,J.Conway,R. BIrd,and P.RatclIffe.1996.PredIctIon of patIent responses to antIhypertensIve drugs usIng genetIc polymorphIsms:InvestIgatIon of renIn−angIotensIn system genes.J Hypertens 14(2):259−62;LIma,P.R.,J.A.GontIjo,J.B.Lopes de FarIa, F.F.Costa,and S.T.Saad.1997.Band3CampInas:a novel splIcIng mutatIon In the band3gene(AE1)assocIated wIth heredItary spherocytosIs,hyperactIvIty of Na+/LI+countertransport and an abnormal renal bIcarbonate handlIng.Blood90(7):2810−8;Sakaeda,T.,T.Nalcamura,M.HorInouchI,M.Kakumoto,N. Ohmoto,T.SakaI,Y.MorIta,T.Tamura,N.Aoyama,M.HIraI,M.Kasuga,and K.Olcumura.2001.MDR1 genotype−related pharmacokInetIcs of dIgoxIn after sIngle oral admInIstratIon In healthy Japanese subjects.Pharm Res 18(10):1400−4.参照)。また、標的ポリヌクレオチドは、遺伝子および固体の精神病薬物に対する素因に関係がある他のポリヌクレオチド配列に対応してもよい(たとえば、NIkoloff,D.,J.C.ShIm,M.FaIrchIld,N.Patten,B.A.FIjal,W.H.Koch,A.MacPherson,D.Flockhart,Y.R.Yoon,J.S.Yoon,Y.H.KIm,and J.G.ShIn.2002.AssocIatIon between CYP2D6 genotype and tardIve dyskInesIa In Korean schIzophrenIcs.PharmacogenomIcs J2(6):400−7;BertIlsson,L.,M.L.Dahl,and G.TybrIng.1997.PharmacogenetIcs of antIdepressants:clInIcal aspects.ActaPsychIatr Scand Suppl391:14−21.;Chen,S.,W.H.Chou,R.A.BlouIn,Z.Mao,L.L.HumphrIes,Q.C.Meek,J.R.NeIll,W.L.MartIn,L.R.Hays,and P.J.Wedlund.1996.The cytochrome P4502D6(CYP2D6)enzyme polymorphIsm: screenIng costs and Influence on clInIcal outcomes In psychIatry.ClIn Pharmacol Ther60(5):522−34参照)。また、標的ポリヌクレオチドは、鎮痛剤に応答する素因に対応する遺伝子配列または他のポリヌクレオチド配列に対応してもよい(たとえば、Torres−Galvan,M.J.,N.Ortega,F.Sanchez−GarcIa,C.Blanco,T.CarrIllo,andJ.Q uIralte.2001.LTC4−synthase A−444C polymorphIsm:lack of assocIatIon wIth NSAID−Induced Isolated perIorbItal angIoedema In a SpanIsh populatIon.Ann Allergy Asthma Immunol87(6):506−10.参照)。
J.効果的な薬物応答に係わりのある遺伝子
本発明の方法、組成物および分析は、薬剤投与に対する反応の潜在的な兆候を知るために使用される遺伝子テストで使用されてもよい。該方法、組成物および分析は、現在、治療が有効に行われているかどうか、あるいは耐性(あるいは忍容性)が増強してゆくか否かを判定するために使用されてもよい。遺伝子発現テストは、腫瘍ができつつあるか、あるいは将来できるか、または治療に対して耐性があるかどうかを判定するために使用することができる。また、遺伝子系診断テストには、病気の進行または将来の疾患の可能性を事前スクリーニングすること、あるタイプの癌の遺伝的素因を事前スクリーニングすること、遺伝的ポリモルフィズムを同定することも含まれる。
核酸類似体は、特異的な遺伝子の存在および発現を検出するように設計されてもよい。1つの態様では、該方法は、関係がある薬物を代謝できる酵素の発現レベルを測定するために使用されてもよい。多型性酵素は、薬物の効果を変え、それにより治療として使用される薬物の能力を変える。関連薬物の応答に影響し、それにより治療として使用されるべき薬物効果に影響する遺伝子中の遺伝的ポリモルフィズムを検出してもよい。
一実施形態では、核酸類似体は、シトクロームCYP2D6をエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計される。シトクロームCYP2D6は、抗高血圧における治療に使用されるデブリソキンを代謝することができる。CYP2D6の発現の上昇は、デブリソキンに対し耐性を示す(たとえば、Mahgoub,A.,J.R.Idle,L.G.DrIng,R.Lancaster,and R.L.SmIth.1977.PolymorphIc hydroxylatIon of DebrIsoquIne In man.Lancet2(8038):584−6;and Wennerholm,A.,I.Johansson,A.Y.Massele,M.Lande,C.Alm,Y.Aden−AbdI,M.L.Dahl,M.Ingelman−Sundberg,L.BertIlsson,and L.L.Gustafsson.1999.Decreased capacIty for debrIsoquIne metabolIsm among black TanzanIans:analyses of the CYP2D6 genotype and phenotype.PharmacogenetIcs9(6):707−14参照)。
シトクロームCYP2D6の存在または発現は、術後痛の治療のために使用されるスパルテインに対する耐性を測定するために使用される(たとえば、EIchelbaum,M.,N.Spannbrucker,B.SteIncke,and H.J.Dengler.1979.DefectIve N−oxIdatIon of sparteIne In man:a new pharmacobenetIc defect. Eur J ClIn Pharmacol 16(3):183−7; Broly,F.,D.Marez,N.Sabbagh,M.Legrand,S.MIllecamps,J.M.Lo GuIdIce,P.Boone,and U.A.Meyer.1995.An effIcIent strategy for detectIon of known and new mutatIons of the CYP2D6 gene usIng sIngle strand con形式Ion polymorphIsm analysIs.PharmacogenetIc s 5(6):373−84参照)。
シトクロームCYP2D6の存在または発現は、鬱症状または心血管疾患に使用されるノルトリプチリンに対する耐性を測定するために使用されてもよい(たとえば、Dalen,P.,M.L.Dahl,M.L.RuIz,J.NordIn,and L.BertIlsson.1998.10−HydroxylatIon of nortrIptylIne In whIte persons wIth 0,1,2,3,and 13 functIonal CYP2D6 gene s. ClIn Pharmacol Ther 63(4):444−52;Yue,Q.Y.,Z.H.Zhong,G.TybrIng,P.Dalen,M.L.Dahl,L.BertIlsson,and F.SjoqvIst.1998.PharmacokInetIcs ofnortrIptylIne and Its 10−hydroxy metabolIte In ChInese subjects of dIfferent CYP2D6 genotypes.ClIn Pharmacol Ther 64(4):384−90参照)。
シトクロームP459の存在または発現は、コデイン代謝変化を測定するために使用されてもよい(たとえば、SIndrup,S.H.,and K.Brosen.1995. The pharmacogenetIcs of codeIne hypoalgesIa.PharmacogenetIcs 5(6):335−46;MortImer,O.,K.Persson,M.G.Ladona,D.SpaldIng,U.M.Zanger,U.A.Meyer,and A.Rane.1990.PolymorphIc formatIon of morphIne from codeIne In poor and extensIve metabolIzers of dextromethorphan:relatIonshIp to the presence of ImmunoIdentIfIed cytochromeP−450IID1.ClIn Pharmacol Ther47(1):27−35参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、シトクロームCYP2C9をエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計される。シトクロームCYP2C9は、抗凝血剤として使用されるワーファリンを代謝することができる(たとえば、AIthal,G.P.,C.P.Day,P.J.Kesteven,and A.K.Daly.1999.AssocIatIon of polymorphIsms In the cytochrome P450 CYP2C9 wIth warfarIn dose requIrement and rIsk of bleedIng complIcatIons.Lancet353(9154):717−9;LoebsteIn,R.,H.Yonath,D.Peleg,S.Almog,M.Rotenberg,A.Lubetsky,J.RoItelman,D.Harats,H.HalkIn,and D.Ezra.2001.InterIndIvIdual varIabIlIty In sensItIvIty to warfarIn−−Nature or nurture?ClIn Pharmacol Ther 70(2):159−64参照)。
また、シトクロームCYP2C9は、脳損傷を治療するために使用されるフェニトインを代謝することができる。(たとえば、van der WeIde,J.,L.S.SteIjns,M.J.van Weelden,and K.de Haan.2001.The effect of genetIc polymorphIsm of cytochrome P450 CYP2C9 on phenytoIn dose requIrement.PharmacogenetIcs 11(4):287−91;Brandolese,R.,M. G. Scordo,E.SpIna,M.Gusella,and R. PadrInI.2001.Severe phenytoIn IntoxIcatIon In a subject homozygous for CYP2C9*3.ClIn Pharmacol Ther70(4):391−4参照)。
さらに、シトクロームCYP2C19は、発明者が酸逆流病を治療するために用いたオメプラゾールを代謝することができる(たとえば、see,e.g.,BalIan,J.D.,N.Sukhova,J.W.HarrIs,J.Hewett,L.PIckle,J.A.GoldsteIn,R.L.Woosley,and D.A.Flockhart.1995.The hydroxylatIon of omeprazole correlates wIth S−mephenytoIn metabolIsm:a populatIon study.ClInPharmacol Ther 57(6):662−9;TybrIng,G.,Y.BottIger,J.WIden,and L.BertIlsson.1997.EnantIoselectIve hydroxylatIon of omeprazole catalyzed byCYP2C19 In SwedIsh whIte subject s.ClIn Pharmacol Ther62(2):129−37参照)。
別の実施形態では、核酸類似体は、ジヒドロピリミジン脱水素酵素をエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計される。ジヒドロピリミジン脱水素酵素は、抗腫瘍性の病気の治療(種々の癌の治療)に使用されるフルオロウラシルを代謝することができる(たとえば、Tuchman,M.,J.S.Stoeckeler,D.T.KIang,R.F.O’Dea,M.L.RamnaraIne,and B.L.MIrkIn.1985.FamIlIal pyrImIdInemIa and pyrImIdInurIa assocIated wIth severe fluorouracIl toxIcIty.N Engl J Med 313(4):245−9;DIasIo,R.B.,T.L.Beavers, and J.T.Carpenter.1988.FamIlIal defIcIency of dIhydropyrImIdIne dehydrogenase.BIochemIcal basIs for famIlIal pyrImIdInemIa and severe5−fluorouracIl−Induced toxIcIty.J ClIn Invest81(1):47−51参照)。
核酸類似体は、ブチリルコリンエステラーゼをエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計されてもよい。ブチリルコリンエステラーゼは、筋肉弛緩剤として使用されるサクシニールコリンを代謝することができる(たとえば、LockrIdge,O.1990.GenetIc varIants of human serum cholInesterase Influence metabolIsm of the muscle relaxantsuccInylcholIne.Pharmacol Ther47(1):35−60;and Ceppa,F.,S.GIdenne,A.BenoIs,E.Fontan,and P.Burnat.2002.RapId IdentIfIcatIon of atypIcal varIant of plasma butyrylcholInesterase by PCR.ClIn Chem Lab Med 40(8):799−801参照)。
また、核酸類似体は、N−アセチルトランスフェラーゼ2をエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計されてもよい。N−アセチルトランスフェラーゼ2は、肺結核を治療するために使用されるイソニアジドを代謝することができる(たとえば、Furet,Y.,Y.Bechtel,C.Le Guellec,P.R.Bechtel,E.Autret−Leca,and G.PaIntaud.2002.ClInIcal relevance of N−acetyltransferase type 2(NAT2)genetIc polymorphIsm,TherapIe57(5):427−31;KIta,T.,Y.TanIgawara,S.ChIkazawa,H.Hatanaka,T.Sakaeda,F.Komada,S.Iwakawa,and K.Okumura.2001.N−Acetyltransferase2 genotype correlated wIth IsonIazId acetylatIon In Japanese tuberculous patIents.BIol Pharm Bull 24(5):544−9;and HIratsuka,M.2002.Development of sImplIfIed and rapId detectIon assay for genetIc polymorphIsms InfluencIng drug response and Its clInIcal applIcatIons.Yakugaku ZasshI 122(7):451−63参照)。
また、N−アセチルトランスフェラーゼ2は、抗高血圧症の治療のために使用されるヒドララジンを代謝することができる(たとえば、TImbrell,J.A.,S.J.Harland,and V.FacchInI.1980.PolymorphIc acetylatIonof hydralazIne.ClIn Pharmacol Ther 28(3):350−5; and
ZschIeschang,P.,F.HIepe,E.GromnIca−Ihle,1.Roots,and I.CascorbI.2002.Lack of assocIatIon between arylamIne N−acetyltransferase 2(NAT2)polymorphIsm and systemIc lupus erythematosus. PharmacogenetIcs12(7):559−63参照)。
N−アセチルトランスフェラーゼ2は、抗不整脈の治療に用いられるプロカインアミドを代謝することができる(たとえば、ReIdenberg,M.M.,D.E.Drayer,M.Levy,and H.Warner.1975.PolymorphIc acetylatIon procaInamIde In man.ClIn Pharmacol Ther 17(6):722−30;and HIckman,D.,J.R.Palamanda,J.D.Unadlcat,and E.SIm.1995.Enzyme kInetIc propertIes of human recombInant arylamIne N− acetyltransferase 2 allotypIc varIants expressed In EscherIchIa colI.BIochem Pharmacol 50(5):697−703参照)。
他の態様で、核酸類似体は、ウリジン二リン酸−グルクロノシルトランスフェラーゼ1A1をエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計されてもよい。ウリジン二リン酸−グルクロノシルトランスフェラーゼ1A1は、結腸直腸癌を治療するために使用されるイリノテカンを代謝することができる(たとえば、Iyer,L.,D.Hall,S.Das,M.A.Mortell,J.RamIrez,S.KIm,A.DI RIenzo,and M.J.RataIn.1999.Phenotype−genotype correlatIon of In vItro SN−38(actIve metabolIte of IrInotecan)and bIlIrubIn glucuronIdatIon In human lIver tIssue wIth UGTlAl promoter polymorphIsm.ClIn Pharmacol Ther 65(5):576−82;Ando,Y.,H.Saka,G.AsaI,S.SugIura,K.ShImokata,and T.KamatakI.1998.UGTlAl genotypes and glucuronIdatIon of SN−38,the actIve metabolIte of IrInotecan.Ann Oncol 9(8):845−7参照)。
また、ウリジン二リン酸−グルクロノシルトランスフェラーゼ1A1は、ギルバート症候群、軽度の肝臓疾患を治療するために使用されるビリルビンを代謝することができる(たとえば、Bosma,P.J.,J.R.Chowdhury,C.Bakker,S.Gantla,A.de Boer,B.A.Oostra,D.LIndhout,G.N.Tytgat,P.L.Jansen,R.P.OudeElferInk,and et al.1995.The genetIc basIs of the reduced expressIon of bIlIrubIn UDP−glucuronosyltransferase 1 In GIlbert’s syndrome.N Engl J Med 333(18):1171−5;KIm,Y.H.,J.E.Yeon,G.M.Jung,H.J.KIm,J.S.KIm,K.S.Byun,Y.T.Bak,and C.H.Lee.2002.A study of polymorphIsm In UDP−glucuronosyltransferase 1 (UGT−lAl) promoter gene In Korean patIents wIth GIlbert’s syndrome.Taehan Kan Hakhoe ChI 8(2):132−8参照)。
また、核酸類似体は、チオプリンS−メチルトランスフェラーゼをエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計されてもよい。チオプリンS−メチルトランスフェラーゼは、クローン病を治療するために使用されるメルカプトプリンを代謝することができる。
(たとえば、WeInshIlboum,R.M.1992.MethylatIon pharmacogenetIcs:thIopurIne methyltransferase as a model system.XenobIotIca 22(9−10):1055−71;and Wennerholm,A.,I.Johansson,A.Y.Massele,M.Lande,C.Alm,Y.Aden−AbdI,M.L.Dahl,M.Ingelman−Sundberg,L.BertIlsson,and L.L.Gustafsson.1999.Decreased capacIty for debrIsoquIne metabolIsm among black TanzanIans:analyses of the CYP2D6 genotype and phenotype.PharmacogenetIcs 9(6):707−14参照)
また、チオプリンS−メチルトランスフェラーゼは、クローン病を治療するために使用されるアザチオプリンを代謝することができる(たとえば、Kaskas,B.A.,E.LouIs,U.HIndorf,E.Schaeffeler,J.Deflandre,F.Graepler,K.SchmIegelow,M.Gregor,U.M.Zanger,M.EIchelbaum,and M.Schwab.2003.Safe treatment of thIopurIne S−methyltransferase defIcIent Crohn’s dIsease patIents wIth azathIoprIne. Gut 52(1):140−2;and Marra,C.A.,J.M.EsdaIle, and A.H.AnIs.2002.PractIcal PharmacogenetIcs:The Cost EffectIveness of screenIng for ThIopurIne s−Methyltransferase PolymorphIsms In PatIents wIth RheumatologIcal CondItIons Treated wIth AzathIoprIne.J Rheumatol 29(12):2507−12参照)。
また、核酸類似体は、カテコール−O−メチルトランスフェラーゼをエンコードする配列あるいは配列の断片を検出するように設計されてもよい。カテコール−O−メチルトランスフェラーゼは、パーキンソン病を治療するために使用されるレボドーパを代謝することができる(たとえば、ReIlly,D.K.,L.RIvera−CalImlIm,and D.Van Dyke.1980.Catechol−O−methyltransferase actIvIty:a determInant of levodopa response.ClIn Pharmacol Ther 28(2):278−86;and Wennerholm,A.,I.Johansson,A.Y.Massele,M.Lande,C.Alm,Y.Aden−AbdI,M.L.Dahl,M.Ingelman−Sundberg,L.BertIlsson,and L.L.Gustafsson.1999.Decreased capacIty for debrIsoquIne metabolIsm among black TanzanIans:analyses of the CYP2D6genotype and phenotype.PharmacogenetIcs 9(6):707−14参照)。
核酸類似体は、薬物耐性と関係がある遺伝的ポリモルフィズムを検出するように設計してもよい。一実施形態では核酸類似体は、心臓疾患の治療のために使用されるACE阻害薬抗高血圧症薬の応答に影響しうるACEポリモルフィズムを検出するように設計されてもよいたとえば、Jacobsen,P.,K.RossIng,P.RossIng,L.Tarnow,C.Mallet,O.PoIrIer,F.CambIen,and H.H.ParvIng.1998.AngIotensIn convertIng enzyme gene polymorphIsm and ACE InhIbItIon In dIabetIc nephropathy.KIdney Int 53(4):1002−6;Kohno,M.,K.Yokokawa,M.MInamI,H.Kano,K.YasunarI,T.HanehIra,and J.YoshIkawa.1999.AssocIatIon between angIotensIn−convertIng enzyme gene polymorphIsms and regressIon of left ventrIcular hypertrophy In patIents treated wIth angIotensIn−convertIng enzyme InhIbItors.Am J Med 106(5):544−9参照)。
ACEポリモルフィズムは、冠動脈アテローム性硬化症を治療するために使用されるフラバスタチンの応答に影響することができる(たとえば、MarIan,A.J.,F.SafavI,L.FerlIc,J.K.Dunn,A.M.Gotto,and C.M.Ballantyne.2000.InteractIo s between angIotensIn−I convertIng enzyme InsertIon/deletIon polymorphIsm and response of plasma lIpIds and coronary atherosclerosIs to treatment wIth fluvastatIn: the lIpoproteIn and coconary atherosclerosIs study.J Am Coll CardIol 35(1):89−95;Bosse,Y.,M.C.Vohl,M.Dumont,M.Brochu,J.Bergeron,J.P.Despres,and D.Prud’homme. 2002. Influence of the angIotensIn−convertIng enzyme gene InsertIon/deletIon polymorphIsm on lIpoproteIn/lIpId response togemfIbrozIl.ClIn Genet 62(1):45−52参照)。
他の実施形態では、核酸類似体は、抗炎症剤として使用されるロイコトリエン阻害剤の応答に影響しうるアラキドン酸5−リポキシゲナーゼポリモルフィズムを検出するよう設計されてもよい。(たとえば、Fowler,S.J.,I.P.Hall,A.M.WIlson,A.P.Wheatley,and B.J.LIpworth.2002.5−LIpoxygenase polymorphIsm and In−vIvo response to leukotrIene receptor antagonIsts. Eur J ClIn Pharmacol 58(3):187−90;and KoshIno,T.,S.Takano,S.KItanI,N.OhshIma,Y. Sano,T.TakaIshI,K.HIraI,K.Yamamoto,and Y.MorIta.1999.Novel polymorphIsm of the 5−lIpoxygenase actIvatIng proteIn (FLAP) promoter gene assocIated wIth asthma.Mol Cell BIol Res Commun 2(1):32−5参照)。
該核酸類似体は、喘息および肺の病気を治療するために使用されるB2−アゴニストの応答に影響しうるB2−アドレナリン様物質受容体ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、LIggett,S.B.2000.beta(2)−adrenergIc receptor pharmacogenetIcs.Am J RespIr CrIt Care Med 161(3Pt2):S197−201;DIshy,V.,G.G.Sofowora,H.G.XIe,R.B.KIm,D.W.Byrne,C.M.SteIn,and A.J.Wood.2001.The effect of common polymorphIsms of the beta2−adrenergIc receptor on agonIst−medIated vascular desensItIzatIon.N Engl J Med 345(14):1030−5参照)。
また、核酸類似体は、心臓疾患を治療するために使用されるACE阻害剤の応答に影響しうるブラジキニンB2受容体ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、Mukae,S.,S AokI,S.Itoh,T.Iwata,H.Ueda,and T.KatagIrI.2000.BradykInIn B(2)receptor gene polymorphIsm Is assocIated wIth angIotensIn−convertIng enzyme InhIbItor−related cough.HypertensIon 36(1): 127−31;Mukae,S.,S.Itoh,S.AoKI,T.Iwata,K.NIshIo,R.Sato,and T.KatagIrI.2002.AssocIatIon of polymorphIsms of the renIn−angIotensIn system and bradykInIn B2 receptor wIth ACE−InhIbItor−related cough.J Hum Hypertens 16(12):857−63参照。
核酸類似体は、抗精神作用剤の応答に影響しうるドーパミン受容体(D2、D3、D4)ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、Arranz,M.J.,J.Munro,J.BIrkett,A.Bolonna,D.Mancama,M.SodhI,K.P.Lesch,J.F.Meyer,P Sham,D.A.CollIer,R.M.Murray,and R.W.KerwIn.2000.PharmacogenetIc predIctIon of clozapIne response.Lancet 355(9215):1615−6;1BasIle,V.S.,M.MasellIs,F.BadrI,A.D.Paterson,H.Y.Meltzer,J.A.LIeberman,S.G.PotkIn,F.MaccIardI,and J.L.Kennedy.1999.AssocIatIon of the MscI polymorphIsm of the dopamIne D3 receptor gene wIth tardIve dyskInesIa In schIzophrenIa.Neuropsychopharmacology21(1):17−27参照)。
該核酸類似体は、喘息および肺の病気を治療するために使用される結合型エストロゲンの応答に影響しうる、更年期、骨粗鬆症のホルモンの補充療法に使用される、エストロゲン受容体−αポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、HerrIngton,D.M.,T.D.Howard,G.A.HawkIns,D.M.ReboussIn,J.Xu,S.L.Zheng,K.B.BrosnIhan,D.A.Meyers,and E.R.Bleecker.2002.Estrogen−receptor polymorphIsms and effects of estrogen replacement on hIgh−densIty lIpoproteIn cholesterol In women wIth coronary dIsease.N Engl J Med 346(13):967−74;OngphIphadhanakul,B.,S.ChanprasertyothIn,P.PayatIkul,S.S.Tung,N.PIaseu,L.ChaIlurkt,S.ChansIrIkarn,G.PuavIlaI,and R.RajatanavIn.2000.Oestrogen−receptor−alpha gene polymorphIsm affects response In bone mIneral densIty to oestrogen In post−menopausal women.ClIn EndocrInol(Oxf)52(5):581−5参照)。
また、核酸類似体は、心筋梗塞を治療するために使用されるアスピリンまたは糖たんぱく質IIb/IIIa阻害剤の応答に影響しうる糖たんぱく質IIb/IIIaポリモルフィズムの糖たんぱく質ナイアシンサブユニットを検出するように設計されてもよい(たとえば、MIchelson,A.D.,M.1.Furman,P.GoldschmIdt−Clermont,M.A.MascellI,C.HendrIx,L.Coleman,J.HamlIngton,M.R.Barnard,T.KIckler,D.J.ChrIstIe,S.Kundu,and P.F.Bray.2000.Platelet GPIIIaP1(A)polymorphIsms dIsplay dIfferent sensItIvItIes to agonIsts.CIrculatIon 101(9):1013−8;AndrIolI,G.,P.MInuz,P.Solero,S.PIncellI,R.OrtolanI,S.LussIgnolI,and P.BellavIte.2000.DefectIve platelet response to arachIdonIc acId and thromboxane A(2)In subjects wIthP1(A2)polymorphIsm of beta(3)subunIt(glycoproteIn IIIa).Br J Haematol 110(4):911−8参照)。
また、核酸類似体は、アルツファイマー病および鬱状態を治療するために使用される抗鬱剤の応答に影響しうるセロトニン(5−ヒドロキシトリプタミン)トランスポータポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、KIm,D.K.,S.W.LIm,S.Lee,S.E.Sohn,S.KIm,C.G.Hahn,and B.J.Carroll.2000.SerotonIn transporter gene polymorphIsm and antIdepressant response.Neuroreport 11(1):215−9;and SmeraldI,E.,R.ZanardI,F.BenedettI,D.DI Bella,J.Perez,and M.Catalano.1998.PolymorphIsm wIthIn the promoter of the serotonIn transporter promoter and antIdepressant effIcacy of fluvoxamIne.Mol PsychIatry3(6):508−11参照)。
核酸類似体は、心筋梗塞、高血圧症を治療するために使用される利尿剤の応答に影響しうるアデューシンポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、ScIarrone,M.T.,P.Stella,C.BarlassIna,P.Manunta,C.LanzanI,G.BIanchI,and D.CusI.2003.ACE and alpha−adducIn polymorphIsm as markers of IndIvIdual response to dIuretIc therapy.HypertensIon 41(3):398−403;Psaty,B.M.,N.L.SmIth,S.R.Heckbert,H.L.Vos,R.N.LemaItre,A.P.ReIner,D.S.SIscovIck,J.BIs,T.Lumley,W.T.Longstreth,Jr.,and F.R.Rosendaal.2002.DIuretIc therapy,the alpha−adducIn gene varIant,and the rIsk of myocardIal InfarctIon or stroke In persons wIth treated hypertensIon.Jama 287(13):1680−9参照)。
さらに、核酸類似体は、冠動脈疾患、コレステロール、アテローム性硬化症を治療するために使用されるスタチンの応答に影響しうるアポリポ蛋白E(APOE)ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、Ordovas,J.M.,J.Lopez−MIranda,F.Perez−JImenez,C.RodrIguez,J.S.Park,T.Cole,and E.J.Schaefer.1995.Effect of apolIpoproteIn E and A−IV phenotypes on the low densIty lIpoproteIn response to HMG CoA reductase InhIbItor therapy.AtherosclerosIs 113(2):157−66;Gerdes,L.U.,C.Gerdes,K.KervInen,M.SavolaInen,1.C.Klausen,P.S.Hansen,Y.A.KesanIemI,and O.Faergeman.2000.The apolIpoproteIn epsIlon4 allele determInes prognosIs and the effect on prognosIs of sImvastatIn In survIvors of myocardIal InfarctIon:a substudy of the ScandInavIan sImvastatIn survIval study.CIrculatIon101(12):1366−71参照)。
アルツハイマー病を治療するために使用されるタクリンの応答に影響しうるAPOEポリモルフィズム(たとえば、PoIrIer,J.,M.C.DelIsle,R.QuIrIon,1.Aubert,M.Farlow,D.LahIrI,S.HuI,P.Bertrand,J.Nalbantoglu,B.M.GIlfIx,and et al.1995.ApolIpoproteIn E4 allele as a predIctor of cholInergIc defIcIts and treatment outcome In AlzheImer dIsease.ProcNatl Acad ScI U S A 92(26):12260−4)
PoIrIer,J.1999.ApolIpoproteIn E:a pharmacogenetIc target for the treatment of AlzheImer’s dIsease.Mol DIagn 4(4):335−41;SoInInen,H.,O.Kosunen,S.HelIsalmI,A.Mannermaa,L.PaljarvI,S.TalasnIemI,M.Ryynanen,and P.RIekkInen,Sr.1995.A severe loss of cholIneacetyltransferase In the frontal cortex of AlzheImer patIents carryIng apolIpoproteIn epsIlon 4 allele.NeuroscI Lett 187(2):79−82参照)
さらに、核酸類似体は、HIVを治療するために抗ウィルス剤として使用されるアバカビルの応答に影響しうるHLAポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、Mallal,S.,D.Nolan,C.WItt,G.Masel,A.M.MartIn,C.Moore,D.Sayer,A.Castley,C.Mamotte,D.Maxwell,I.James,and F.T.ChrIstIansen.2002.AssocIatIon between presence of HLA− B5701,HLA−DR7,and HLA−DQ3 and hypersensItIvIty to HIV−1 reverse−transcrIptase InhIbItor abacavIr.Lancet 359(9308):727−32;and HetherIngton,S.,A.R.Hughes,M.Mosteller,D.ShortIno,K.L.Baker,W.Spreen,E.LaI,K.DavIes,A.Handley,D.J.Dow,M.E.FlIng,M.Stocum,C.Bowman,L.M.Thurmond,and A.D.Roses.2002.GenetIc varIatIon s In HLA−B regIon and hypersensItIvIty reactIons to abacavIr.Lancet359(9312):1121−2参照)。
また、核酸類似体は、冠状血管関連病およびアテローム性硬化症を治療するために使用されるスタチンの応答に影響しうるコレステロールエステル転移蛋白(CETP)ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、KuIvenhoven,J.A.,J.W.Jukema,A.H.ZwInderman,P.deKnIjff,R.McPherson,A.V.Bruschke,K.I.LIe,and J.J.KasteleIn.1998.The role of a common varIant of the cholesteryl ester transfer proteIn gene In the progressIon of coronary atherosclerosIs.The RegressIon Growth EvaluatIon StatIn Study Group.N Engl J Med338(2):86−93;Rump,P.,R.P.MensInk,and G.Hornstra.2002.InteractIon between a common varIant of the cholesteryl ester transfer proteIn gene and the apolIpoproteIn E polymorphIsm:effects on plasma lIpIds and lIpoproteIns In a cohort of 7−year−old chIldren.Nutr Metab CardIovasc DIs 12(6):317−24;and van VenrooIj,F.V.,R.P.Stolk,J.D.Banga,T.P.SIjmonsma,A.van Tol,D.W.Erkelens,and G.M.DallInga−ThIe.2003.Common cholesteryl ester transfer proteIn gene polymorphIsms and the effect of atorvastatIn therapy In type 2 dIabetes.DIabetes Care 26(4):1216−23参照)。
また、他の実施形態では、核酸類似体は、細菌感染を治療するために使用される抗生物質、エリスロマイシンの応答に影響しうるイオンチャネル関連ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、SestI,F.,G.W.Abbott,J.WeI,K.T.Murray,S.Saksena,P.J.Schwartz,S.G.PrIorI,D.M. Roden,A.L.George,Jr.,and S. A.GoldsteIn.2000.A common polymorphIsm assocIated wIth antIbIotIc−Induced cardIac arrhythmIa.Proc Natl Acad ScI U S A97(19):10613−8;Abbott,G.W.,F.SestI,I.SplawslcI,M.E. Buck, M.H.Lehmann,K.W.TImothy, M. T. KeatIng,and S.A.GoldsteIn. 1999.MIRPl formsIKr potassIum channels wIth HERG and Is assocIated wIth cardIac arrhythmIa.Cell 97(2):175−87参照)。
また、核酸類似体は、グリオーマを治療するために使用されるカルムスチンの応答に影響しうるメチルグアニンメチルトランスフェラーゼポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、Esteller,M.,J.GarcIa−FoncIllas,E.AndIon,S.N.Goodman,O.F.HIdalgo,V.Vanaclocha,S.B.BaylIn,and J.G.Herman.2000.InactIvatIon of the DNA−repaIr gene MGMT and the clInIcal response of glIomas to alkylatIng agents. N Engl J Med 343(19):1350−4;Gerson,S.L.2002.ClInIcal relevance of MGMT In the treatment of cancer.J ClIn Oncol 20(9):2388−99参照)。
また、核酸類似体は、パーキンソン病を治療するために使用されるレボドーパの応答に影響しうるパーキンポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、LuckIng,C.B.,A.Durr,V.BonIfatI,J.Vaughan,G.De MIchele,T.Gasser,B.S.HarhangI,G.Meco,P.Denefle,N.W.Wood,Y.AgId,and A.BrIce.2000.AssocIatIon between early−onset ParkInson’s dIsease and mutatIons In the parkIn gene.French ParkInson’s dIsease genetIcs Study Group.N Engl J Med 342(21):1560−7;BonIfatI,V.,G.De MIchele,C.B.LuckIng,A.Durr,E.FabrIzIo,G.AmbrosIo,N.Vanacore,M.De MarI,R.MarconI,L.Capus,M.M.Breteler,T.Gasser,B.Oostra,N.Wood,Y.AgId,A.FIlla,G.Meco,and A.BrIce.2001.The parkIn gene and Its phenotype.ItalIan PD genetIcs Study Group,French PD genetIcs Study Group and the European ConsortIum on genetIcs SusceptIbIlIty In ParkInson’s dIsease.Neurol ScI22(1):51−2参照)。
核酸類似体は、パーキンソン病を治療するために使用される経口避妊剤の応答に影響しうるおよび血栓の進行の潜在的リスクを予期しうるプロトロンビンおよび第V因子ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、TassIn,J.,A.Durr,A.M.Bonnet,R.GIl,M.VIdaIlhet,C.B.LuckIng,J.Y.Goas,F.DurIf,M.Abada,B.Echenne,J.Motte,A.Lagueny,L.Lacomblez,P.Jedynak,B.Bartholome,Y.AgId,and A.BrIce.2000.Levodopa−responsIve dystonIa.GTP cyclohydrolase I or parkIn mutatIons?BraIn 123(Pt6):1112−21;MartInellI,I.,E.SacchI,G.LandI,E.TaIolI,F.Duca,and P.M.MannuccI.1998.HIgh rIsk of cerebral−veIn thrombosIs In carrIers of a prothrombIn−gene mutatIon and In users of oral contraceptIves.N Engl J Med 338(25):1793−7;and MartInellI,I.,E.TaIolI,P.BuccIarellI,S.Akhavan,and P.M.MannuccI.1999.InteractIon between the G20210A mutatIon of the prothrombIn gene and oral contraceptIve use In deep veIn thrombosIs.ArterIoscler Thromb Vase BIol 19(3):700−3参照)。
また、核酸類似体は、アテローム性硬化症を治療するために使用されるスタチンの応答に影響しうるストロメリシン−1ポリモルフィズムを検出するように設計されてもよい(たとえば、LegnanI,C.,G.PalaretI,G.Guazzaloca,B.CosmI,B.LunghI,F.Bernard,and S.CoccherI.2002.Venous thromboembolIsm In young women;role of thrombophIlIc mutatIons and oral contraceptIve use. Eur Heart J23(12):984−90;LIggett,S.B.2000.beta(2)−adrenergIc receptor pharmacogenetIcs.Am J RespIr CrIt Care Med 161(3Pt2):S197−201;HumphrIes,S.E.,L.A.Luong,P.J.Talmud,M.H.FrIck,Y.A.KesanIemI,A.Pasternack,M.R.TaskInen,and M.Syvanne.1998.The 5A/6A polymorphIsm In the promoter of thestromelysIn−1(MMP−3)gene predIcts progressIon of angIographIcally determIned coronary artery dIsease In men In the LOCAT gemfIbrozIl study. LopId coronary AngIography TrIal.AtherosclerosIs 139(1):49−56).HumphrIes,S.,C.Bauters,A.MeIrhaeghe,L.Luong,M.Bertrand,and P.Amouyel.2002.The 5A6A polymorphIsm In the promoter of the stromelysIn−1(MMP3)promoter as a rIsk factor for restenosIs.Eur Heart J23(9):721−5;and de Maat,M.P.,J.W.Jukema,S.Ye,A.H.ZwInderman,P.H. Moghaddam,M.Beekman,J.J.KasteleIn,A.J.van Boven,A.V.Bruschke,S.E.HumphrIes,C.Kluft,and A.M.Henney.1999.Effect of the stromelysIn−1 promoter on effIcacy of pravastatIn In coronary atherosclerosIs and restenosIs.Am J CardIol83(6):852−6参照)。
K.遺伝子組み換え生物
本明細書で開示する方法は、また、遺伝子組み換え生物(GMO)の存在のための素早く、感度の高い診断テストを提供する。GMOの例として、1つまたはそれ以上の遺伝子が変性され、付加され、あるいは削除された生体が挙げられるが、これらに限定されない。GMOは、1つまたはそれ以上の特異的な遺伝子の存在、1つまたはそれ以上の特異的な遺伝子の非存在、特異的な改変箇所、または1つまたはそれ以上の特異的な遺伝子の発現の変化によって特徴づけられてもよい。核酸類似体は、GMOに特徴的な標的ポリヌクレオチドを補完するように設計されてもよい。GMOの存在および数は、反応方法を使用して測定してもよい。
L.外来動植物
本明細書で開示する方法は、また、外来の動植物の存在および計数のための素早く、感度の高い診断テストを提供する。特定の地域が原産でない生体が、原産の動植物に対する環境および生物学的危険源として存在する。核酸類似体は、外来の動植物に特徴的な標的ポリヌクレオチドを補完するように設計されてもよい。外来の動植物の存在および数は、反応方法を使用して測定してもよい。
M.農業的利用
本明細書で開示する方法は、また、特異的な植物および植物品種群の存在および計数のための素早く、感度の高い診断テストを提供する。核酸類似体は、特異的な植物および植物品種群に特徴的な標的ポリヌクレオチドを補完するように設計されてもよい。植物および品種群の存在および数は、反応方法を使用して測定してもよい
N.獣医学的利用
本明細書で開示する方法、組成物および分析は、また、獣医学的利用における素早く、感度の高い診断テストを提供する。核酸類似体は、動物系の感染または遺伝子の病気または疾患に対応する標的ポリヌクレオチドを補完するように設計されてもよい。
一実施形態では、方法、組成物および分析は、狂犬病ウィルスの存在またはそれによる感染を検出するために使用されてもよい。核酸類似体は、狂犬病のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によって狂犬病ウィルスを同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Ito M,Itou T,ShojI Y,SakaIT,Ito FH,AraI YT,TakasakI T,Kurane I.DIscrImInatIon between dog−related and vampIre bat−related rabIes vIruses In BrazIl by straIn−specIfIc reverse transcrIptase−polymerase chaIn reactIon and restrIctIon fragment length polymorphIsm analysIs.J ClIn VIrol.2003 Apr;26(3):317−30;Black EM,LowIngs JP,SmIth J,Heaton PR,McElhInney LM.A rapId RT−PCR method to dIfferentIate sIx establIshed genotypes of rabIes and rabIes−related vIruses usIng TaqMan technology.J VIrol Methods.2002Aug;105(1):25−35;DavId D,Yakobson B,Rotenberg D,Dveres N,DavIdson I,Stram Y.RabIes vIrus detectIon by RT−PCR In decomposed naturally Infected braIns. Vet MIcrobIol.2002 Jun 20;87 (2):111−8;Ito M,Itou T,SakaI T,Santos MF,AraI YT,TakasakI T,Kurane I,Ito FH.DetectIon of rabIes vIrus RNA Isolated from several specIes of anImals In BrazIl by RT−PCR, J Vet Med ScI.2001Dec;63(12):1309−13参照)。
他の実施形態では、方法、組成物および分析は、豚ストレス症候群を検出するために使用されてもよい。豚ストレス症候群は、リアノジン受容体(RYR−l)−遺伝子−−ホモ接合またはヘテロ接合体の突然変異によって起こる。核酸類似体は、豚ストレス症候群のPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によって豚ストレス症候群を同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Lee SH,Cho KK,Kang SK,KIm CW,Park HC,Choy YH,ChoI YJ.DetectIon of pIgs resIstant to post−weanIng dIarrheaea,oedema dIsease and porcIne stress syndrome by allele−specIfIc polymerase chaIn reactIon. AnIm Gene t.2002Jun;33(3):237−9,Bu H,LIu J,LI SF. TheRYR1 genotype of ChInese Inbred pIgs.Zhongguo XIu Fu Chong JIan WaI Ke Za ZhI.2000 Sep;14(5):311−4参照)。
該方法、組成物および分析は、高カリウム血性周期性四肢麻痺症(HyPP)を検出するために使用されてもよい。HyPPは、アメリカンクウォーターホースまたはその交雑種の遺伝子病である。データは、ヘテロ接合体よりホモ接合体がより重度の疾患の臨床徴候を示すので、HyPPは相互優性遺伝子の異常が遺伝することを示唆している。核酸類似体は、HyPPのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。
他の実施形態では、方法、組成物および分析は、FeCV(ネココロナウィルス)を検出するために使用されてもよい。核酸類似体は、ネココロナウィルスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によってネココロナウィルスを同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Kennedy M,CItIno S,McNabb AH, Moffatt AS,Gertz K,KanIa S.DetectIon of felIne CoronavIrus In captIve FelIdae In the USA.J Vet DIagn Invest.2002Nov;14(6):520−2;AddIe DD,JarrettO.Use of a reverse−transcrIptase polymerase chaIn reactIon for monItorIng the sheddIng of felIne CoronavIrus by healthy cats.Vet Rec.2001May26;148(21):649−53;Herrewegh AA,Mahler M,HedrIch HJ,Haagmans BL,EgberInk HF,HorzInek MC,RottIer PJ,de Groot RJ.PersIstence and evolutIon of felIne CoronavIrus In a closed cat−breedIng colony.VIrology.1997Aug4;234(2):349−63参照)。
他の実施形態では、方法、組成物および分析は、FIPウィルスの存在、またはそれによる感染、偏在するネコ腸内コロナウィルス(FECV)の突然変異を検出するために使用されてもよい。核酸類似体は、FIPウィルスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によってFIPウィルスを同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Gunn−Moore DA,Gruffydd−Jones TJ,Harbour DA.DetectIon of felIne coronavIruses by culture and reverse transcrIptase−polymerase chaIn reactIon of blood samples from healthy cats and cats wIth clInIcal felIne InfectIous perItonItIs.Vet MIcrobIol.1998Ju1;62(3):193−205;Kennedy M,Boedeker N,GIbbs P,KanIa S.DeletIons In the 7a ORF of felIne coronavIrus assocIated wIth an epIdemIc of felIne InfectIous perItonItIs.Vet MIcrobIol.2001Aug8;81(3):227−34参照)。
また、該方法、組成物および分析は、ウマ伝染性貧血ウィルス(EIAV)の存在、またはそれによる感染を検出するために使用されてもよい。核酸類似体は、EIAVのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によってEIAVを同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Cook RF,Cook SJ,LI FL,Montelaro RC,Issel CJ.Development of a multIplex real−tIme reverse transcrIptase−polymerase chaIn reactIon for equIne InfectIous anemIa vIrus (EIAV).J VIrol Methods.2002Aug;105(1):171−9;LangemeIer JL,Cook SJ,Cook RF,Rushlow KE,Montelaro RC,Issel CJ.DetectIon of equIne InfectIve anemIa vIrus RNA In plasma samples from recently Infected and long−term Inapparent carrIer anImals by PCR.J ClIn MIcrobIol.1996Jun;34(6):1481−7;Nagarajan MM,SImard C.DetectIon of horses Infected naturally wIth equIne IntectIous anemIa vIrus by nested polymerase chaIn reactIon.J VIrol Methods.2001May;94(1−2):97−109参照)。
また、該方法、組成物および分析は、ブルセラ−オビスの存在、またはそれによる感染を検出するために使用されてもよい。核酸類似体は、ブルセラ−オビスのPCR系検出のために使用されるプライマーの配列を有するように設計されてもよい。PCR系分析によってブルセラ−オビスを同定するために使用されるプライマーの例は、業界で公知である(たとえば、Manterola L,Tejero−Garces A,FIcapal A,Shopayeva G,Blasco JM,MarIn CM,Lopez−GonI I.EvaluatIon of a PCR test for the dIagnosIs of Brucella ovIs InfectIon In semen samples from rams.,Vet MIcrobIol.2003Mar20;92(1−2):65−72;Hamdy ME,AmIn AS.DetectIon of Brucella specIes In the mIlk of Infected cattle,sheep,goats and camels by PCR.Vet J.2002May;163(3):299−305;BrIcker BJ,HallIng SM.DIfferentIatIon of Brucella abortus bv.1,2, and 4,Brucella melItensIs,Brucella ovIs,and Brucella suIs bv.1 by PCR.J ClIn MIcrobIol.1994Nov;32(11):2660−6参照)。
前記の例は単なる例示である。標的ポリヌクレオチドは、業界で公知の遺伝子に付与する他の抗生物質への耐性に対応したポリヌクレオチドを含んでもよい。
VIII.キット
1つの態様で、本出願は標的ポリヌクレオチドを検出するためのキットを提供する。キットは、1つまたはそれ以上の本発明で有用な試薬、たとえば、色素、核酸類似体、光刺激源、緩衝液、コントロールとして用いられる標準物質、反応結果を説明するコントロールサンプルの陽性および陰性を示すキーを含んでもよい。場合によっては、1つまたはそれ以上の緩衝液が備わる。該キットはさらに、それぞれの組成物の適切な包装、説明書および/または下記する他の任意の成分を含んでもよい。
A.色素
キットは1つまたはそれ以上の色素をその中に備えてもよい。
色素は、複数の量をプリパッケージの中に備えることもできるし、アリコートが均等に分けられ、出てくる単一チューブの中に備えることもできる。
さらに、色素は、キットの他の成分から隔離され、組成物を容易に分取するために適当な包装中に包装されてもよい。
B.核酸類似体
キットは、1つまたはそれ以上の核酸類似体を含んでもよい。
核酸類似体は、本明細書で記載されたように、いかなる核酸類似体であってもよい。一実施形態では、核酸類似体はLNAである。他の実施形態では、核酸類似体はPNAである。
核酸類似体は、標的核酸配列に対して相補的あるいは完全に相補的であるいかなる配列を有してもよい。配列は、業界で公知のいかなる配列であってもよい。一実施形態では、核酸類似体は、本明細書に記載された配列を有する。
核酸類似体は、適切ないかなる容器中に備えられていてもよい。また、使用量に小分けされてもよく、単一チューブ中に分配されてもよい。容器はさらにキットの他の成分から隔離され、クレンジング組成物を容易に分取するために適当な包装中に包装されてもよい。他の実施形態では、2またはそれ以上の核酸類似体配列が同じ包装中に詰められていてもよい。
また、キットは、サケ精子DNAのような、標的ポリヌクレオチドに対する核酸類似体の効果的なハイブリダイゼイションを容易にする賦形剤を含んでもよい。
C.光刺激源
キットは、場合によっては、さらに光刺激源を含んでもよい。光源の限定的ではない例示として、SylbanIa Cool WhIte T8−CW、General ElectrIc T8−C50およびFrItz Aurora50/50、SylvanIa dulux S9W CF9DS/blueおよびOsramF9TT/50Kが挙げられる。
D.ポリヌクレオチド操作成分
また、キットは、緩衝液、酵素、カラム、および他の素材などのポリヌクレオチドを操作するために使用される成分を含んでもよい。
緩衝液、酵素、カラム、および他の素材は、細胞を洗浄したり、または細胞からDNAまたはRNAを抽出したりするために使用されるものを含むことができる。緩衝液、酵素、カラム、および他の素材は、また、DNAおよびRNAを含むポリヌクレオチドを操作するために使用される成分も含むことができる。このような成分として、たとえば、Molecular ClonIng:A Laboratory Manual,thIrd edItIon(Sambrook et al.,2000)Cold SprIng Harbor Pressに開示されているもの、あるいは本明細書で開示した他の文献に記載されたものが挙げられる。
E.説明書
キットは、さらに、本明細書に記載した方法を実施するための説明書を含んでもよい。説明書は、分けて入れられても/または包装や容器の一部として、たとえば、容器の付けられたラベルとして、あるいは、書いたものまたは他の伝達手段で容器の一部に一体的に取り付けられるように含んでもよい。説明書は、利用方法および/またはキットの容器の取り外し方法、使用上の注意、材料の取り扱いに関する方法、期待できる結果、間違った使用に関する注意などをユーザーに知らせてもよい。
F.キットの付加的な任意の成分
キットは、さらに、本明細書で開示した方法を実施するのに有用な成分を含んでもよい。付加的な成分として、耐薬品性汚物処理袋、チューブ、希釈剤、手袋、はさみ、マーカー、眼球保護器が例示される。
以下の限定ではない実施例は、前記の発明を使用する方法をさらに詳しく記載するために提供する。これらの実施例は本発明の範囲を限定するために提供されるものではなく、目的を説明するためにあるものであると理解される。
以下の実施例の核酸類似体およびDNA原液は、別段の記載がない限り、5mMのリン酸緩衝液(pH7.5)中で製造した。ストック色素はメタノールまたはDMSO中で製造した。
実施例1
PNA/ポリヌクレオチド結合の検出のための液体系分析システム
PNA/ポリヌクレオチド錯体が形成されると、指示薬色素の色が変化した。カリフラワーモザイクウィルス35SプロモーターDNAを特異的な標的ポリヌクレオチドとして使用した。色素は、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンであった。
テストチューブ中で、カリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーター(35SPNAに相補的なPNA分子15μMを5μMの35SプロモーターDNA(35SDNA)に加えたPNA配列は、CCCACCCACGAGG−LYSであった(配列番号11)。5mMリン酸緩衝液(pH7.5)中の150μMの色素を加えた。35SPNAおよび色素はシステム中に過剰に存在する。
色の変化でポリヌクレオチドの存在が示された。
液体系システムは、合計体積50ulの5mMのPO4反応緩衝液で希釈された1ulの2.5mM色素を使用してテストされた。該システムおよび方法はテストされ、pH4〜10の範囲で効果を示したが、システムはpH5を超える範囲でより良好に実施された。開始時点で、4〜10のpH範囲にわたる反応は、PNA/標的ポリヌクレオチドハイブリッドを欠くコントロールとほとんど同じだがコントロールより振動が少なく見えた。光刺激に曝されると、反応が始まり透明になった。さらに光刺激に曝されると、PNA/ポリヌクレオチドハイブリッドとの反応は、pH6〜10の間の同じ速度で完全に透明になった。pH4〜5でのPNA/ポリヌクレオチドハイブリッドとの反応で、種々のピンクの影で残留色素があった。
10mM濃度の多数の緩衝液が使用された。緩衝液の中のいくつかは種々のpHでテストされた。NaP04緩衝液は0.5M濃度までテストされた。至適な緩衝液と塩は、NaP04、NaHS04、K2HP04、K2SO4およびCaS04を任意に含んでいた。本方法の成果を発揮できなかった緩衝液および塩は、クエン酸ナトリウム、NaCl、CaH2P04、FeS04およびMgS04を含む。本方法では、また、純水、0.1%SDS、0.1%TrItonX、0.1%Tween20、3%ブタノール、10%メタノール、10%イソプルパノール、または10%DMSO、1X血液溶解緩衝液(0.15MのNHCl、10mMのNaHCO、lmMのEDTA)pH7.4、または蔗糖溶解緩衝液(0.32Mのしょ糖、10mMのTrIs、1%のTrItIon X−100、5mMのMgCl)を使用してもよい。.
リン酸ナトリウム緩衝液はpH4、5、5.5、6、7、8、9、10でテストされた。他の緩衝液は全てpH7.5でテストされた。リン酸ナトリウム緩衝液はpH7で最も速い反応を示した。
反応液1マイクロリッター当たり300個の標的ポリヌクレオチドが検出された。1.5 × 1014標的ポリヌクレオチド/1反応の濃度(3 × 1012標的ポリヌクレオチド/1ulの反応液);10増幅標的ポリヌクレオチド/1反応(2 × 10 アンプリコン標的ポリヌクレオチド/1ulの反応液)も検出された。
実施例2
PCR反応におけるPNA分子の効果の測定
この実施例では、PCR反応における種々のPNA分子の効果を示す。PCR成分は以下の通り:
最終
成分 体積 濃度
水 38ul −
上流のプライマー,50μM 0.5ul 25uM
下流のプライマー,50μM 0.5ul 25uM
MgCl,25Mm 3ul 1.5mM
10X反応緩衝液(プロゲマ) 5ul 1X
PCRヌクレオチド混合(プロゲマ),各dNTPにつき10mM
1ul 800uM
貯蔵緩衝液B(プロゲマ)中のTaqDNAポリメラーゼ,5u/μl
0.5ul 0.05u/ul
BSA 0.5ul 10mg/ml

10×反応緩衝液の組成:
TrIs−HCl 100mM
KCl 500mM
TrItonX−100 1%
プライマー配列は以下の通りであった。
Figure 2007525948
熱サイクラープログラム(MJ Research PTC−200)
1分間95°
42サイクル:10秒で94°
10秒で53°
20秒で72°
4°に保つ。
以下のサンプルをPCRによって分析し、PNA分子がPCR反応を阻害したかどうか判断した。
1.1ulのBt/RRとうもろこしDNA(Bt/RRとうもろこしは遺伝的に変性されている)
2.1ulのBt/RRとうもろこしDNA、1ulのPNA(100mM)
3.1ulのBt/RRとうもろこしDNA、5ulのPNA(100mM)
4.1ulの水
PCRの結果は、2%TBEEアガロースゲル電気泳動法を使用して視覚化した。
以下のサンプルを分析し、PNAの存在がPCRを阻害するかどうか判断した。さらに、PCR実施におけるPNAおよびメタノールの効果を判断した。
1.1ulのBt/RRとうもろこしDNA
2.1ulのBt/RRとうもろこしDNA、1ulのPNA(100mM)
3.1ulのBIRRとうもろこしDNA、5ulのPNA(100m)
4.1ulのBt/RRとうもろこしDNA、1ulのメタノール
5.1ulのBt/RRとうもろこしDNA、5ulメタノール
6.1ulの水
PCRの結果は、2%TBEEアガロースゲル電気泳動法を使用して視覚化した。
結果は、1μlのPNAを反応に加える(チューブ2)と、PNAはPCRを阻害しないことを示した。5μlのPNAを反応に加える(チューブ3)と、PNAはPCRを阻害した。1μlのPNAを反応に加える(チューブ4)と、メタノールはPCRを阻害しなかった。5μlのPNAを反応に加える(チューブ5と、メタノールはPCRを阻害した。
実施例3
DNA分子の異なる濃度での3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の光学特性における光で刺激された変化の経時変化を、特異的な標的ポリヌクレオチド配列およびPNA配列用に測定した。
標的ポリヌクレオチドは、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG 3’(配列番号2)であり、相補的PNA分子はN’CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lys(配列番号1)であった。標的ポリヌクレオチド濃度は、図5の説明に列挙されているものであった。PNA濃度は、反応あたり14.4pmoleであった。色素の濃度は、反応あたり6nmoleであった。
図5は、異なる濃度のDNAが光刺激に曝された後の3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素発光の経時変化を示す。変化を活性化するため、混合波長光源を使用して、DNA濃度を種々テストした分析感度。ポリヌクレオチド(この場合DNA)の種々の濃度は、図の説明に記載する。説明中の濃度は、それぞれの反応における最終DNA濃度を表す。(白四角)はプローブと色素だけを含むサンプルを表す。(白三角)は色素だけを含むサンプルを表す。(×)は緩衝液だけを含むサンプルを表す。
図6は、異なるDNA濃度での発光における比率の変化を示す。色素は、より高いDNA濃度でより高い発光の変化率を示した。より高いPNA濃度での色素の光学特性における変化率を、より低いPNA濃度(あるいはPNAが存在しない)での光学特性における変化率と比較することによって、標的ポリヌクレオチドの存在が検出され、図10に示すように、定量することができた。ポリヌクレオチド濃度は、図5の説明で記載されたものと同じである。
実施例4
この実施例では、色素の光学特性における変化率が光刺激の異なる波長から区別できることを説明する。
20pmole/1反応で配列5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’(配列番号2)を有する標的ポリヌクレオチドと、14.4pmole/1反応で配列N’CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lys(配列番号1)とを、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素と組み合わせ、混合物を生成した。次いで該混合物を、10分間、異なる光スペクトルによって造られた光刺激に曝し、色素発光における比率の変化を経時的に測定した。
図7に、この試験の結果を示す。白色光刺激は、波長400nm〜700nmのFrItz Aurora50/50可視光スペクトルを使用して発生させた。青色光刺激はブルーフィルターを使用して発生させた。得られた青色光は、450nm〜480nmであった。緑色の光刺激は、緑色のフィルターを使用して発生させた。得られた緑色光は450nm〜480nmであった。赤色光刺激は、赤色のフィルターを使用して発生させた。得られた赤色光は630nm〜720nmであった。
白色光刺激は、発光における比率の変化が最大であった。青色および緑色の波長は、発光における比率の変化は最初は遅かった。赤色の波長は発光における比率の変化が非常に遅かった。
実施例5
この実施例では、本方法が核酸配列における相違を検出するために使用できることを確認する。
2個のサンプルを用意した。第一のサンプルは、大豆ポリヌクレオチド中に見出されるGMO配列に相補的なPNA、GMO大豆ポリヌクレオチドおよび3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の混合物を含んでいた。
第二のサンプルは、大豆ポリヌクレオチドに見出されるGMO 配列に相補的なPNA、非GMO大豆ポリヌクレオチドおよび3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の混合物を含んでいた。光刺激に曝した時の発光における経時的な変化率を両サンプルで観察した。大豆ポリヌクレオチドは、両サンプルとも大豆葉から得られたものであった。両混合物において、DNA濃度が25ng/ulで、100μl反応液体積中lμlの単離されたDNAが使用された
発光における結果として得られた経時的な変化率を図8に示す。3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の発光における比率の変化を、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物と、遺伝子組み換え生物(GMO)大豆35Sポリヌクレオチドの領域に相補的なPNA分子と、遺伝子組み換え生物(GMO)大豆ポリヌクレオチドまたは非GMOポリヌクレオチドとを含むサンプルで測定した。色素の発光における変化は、大豆に対するPNAのハイブリダイゼイションに起因し、非GMO大豆に対しては起こらなかった。該方法で大豆を検出したが、非GMO大豆は検出されなかった。本方法は、DNA中に存在するポリヌクレオチド配列の相違を検出する手段を提供する。
実施例6
この実施例ではサンプル中のポリヌクレオチドの量を、ポリヌクレオチド濃度は未知で、光学特性における変化率を光学特性における既知の変化率のカーブと相互に関連付けるサンプル中の色素の光学特性における変化率を測定することによって測定できることを実証している。時間は固定されてもよく、変化は反応の特定の時間で測定されてもよい。変化率の測定は、光学特性における1回の変化を測定し、光学特性における変化を、既知の濃度の1つまたはそれ以上のサンプルと相互に関連付けてもよい。
一連のポリヌクレオチド濃度で、発光における20%変化に必要な時間を計算した。標的ポリヌクレオチド配列は、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’(配列番号2)、PNA分子配列は、N’CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lys(配列番号1)であった。標的ポリヌクレオチド濃度の作用として、20%減少に必要な時間を図10に示す。データは、図6における比率の変化のデータに対応する。分析の一変型として、発光における20%変化があった点で未知の濃度を有するサンプルを測定する。与えられたサンプル中のポリヌクレオチドの量は、標準曲線に当てはめて決定してもよい。
実施例7
この実施例では、標的ポリヌクレオチドはRNAであることを実証している。
PNA、RNAおよび3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素を組み合わせた。標的RNA配列は、5’CUACGGGAGGCAGCAGUG3’(配列番号15)であり、PNA配列は、RNA配列に相補的な配列を有する汎用の細菌PNAプローブであった。混合物を光刺激に曝し、色素の発光における比率の変化を経時的に測定し、RNAポリヌクレオチド配列の代わりに、DNAポリヌクレオチド配列を含むサンプルと比較した。
結果として得られた光学特性における経時的な比率の変化を図11に示す。1反応当たりの20pmoleの標的DNA(黒四角)およびRNA濃度が1反応当たり20pmole、1反応当たり10pmoleおよび1反応当たり2pmoleの標的RNA(黒丸)の比較。Y軸は、プローブおよび色素だけと比べた場合の、蛍光発光における比率の変化を表す。RNAポリヌクレオチドは、色素の発光において経時的に変化していた。RNAの存在を色素の光学特性における変化率も続いて検出された。
実施例8
この実施例では、本方法が汚染されたバックグラウンドの存在下であっても作用することを実証している
デリカテッセンの肉汁で汚染されたバックグラウンド中のサンプル中の3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の発光における経時的な比率の変化を測定した。3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素およびPNA分子を用意した。標的ポリヌクレオチド配列は、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’(配列番号2)であり、PNA配列は、CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lys(配列番号1)であった。
汚染されていないもの、クリーンシステムにおける比率の変化(黒四角)およびバックグラウンド1□1、2□1、および4□1デリカテッセン肉洗浄で汚染されているサンプルにおける結果を図12に示す(開放記号)。実施例では、ポリヌクレオチドの存在が汚染されたバックグラウンド中でも検出された。
実施例9
図13はシステム中のPNA「ウェッジ」の付加を示す。ビオチニル化PNA(5’バイオ−oo−gatagtgggattgtgcgt)(配列番号16)はストレプトアビジンに結合し、次いでポリヌクレオチドと反応している。ハイブリダイゼイション後、色素を光刺激に曝されたシステムに加え、比率の変化を経時的に測定した。ポリヌクレオチドは、合成されたポリヌクレオチドまたはアンプリコン標的ポリヌクレオチドであってもよい。「テストa」は、35S PNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)であり、195bpアンプリコン標的ポリヌクレオチドを表す。「テストa+1」は、195bpアンプリコン標的ポリヌクレオチド付きの35SPNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)およびPNA5’tcttctttttccacg−LYS (配列番号17)の両方を含む。「テスト/a+2」は、195bpアンプリコン標的ポリヌクレオチド付きの35S PNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)とPNA5’tcttctttttccacg−LYS(配列番号17)とを含む。「テスト/a+b」は、195bpアンプリコン標的ポリヌクレオチド付きの35S PNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)、5’tcttctttttccacg−LYS(配列番号17)および5’tcacatcaatccact−LYS(配列番号18)を含む。「テスト/a+b pre」は、195bpアプリコン標的ポリヌクレオチド付きの35S PNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)、5’tcttctttttccacg−LYS(配列番号17)および5’tcacatcaatccact−LYS(配列番号18)(式中5’tcttctttttccacg−LYS(配列番号17)および5’tcacatcaatccact−LYS(配列番号18)は、結合PNAとのハイブリダイゼイションの前にアンプリコン標的ポリヌクレオチドと培養されている)を含む。「テスト/0」はrepresents相補的ポリヌクレオチド付きの35SPNA5’bIo−oo−gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)を表す。結合−oo−は、8−アミノ−3,6−ジオキサオクタン酸である。このおよび他の実施形態において、結合は業界で公知の化学結合であればいかなるものでもよい。核酸類似体の標的ポリヌクレオチド上の異なる部位への付加は、変化率を変えることができる。
実施例10
この実施例は、異なる波長での色素の光学特性における変化率を示す。
図14は、一連のサンプルの異なる波長の光刺激に対する曝露の比較を示す。標的ポリヌクレオチド、PNAおよび3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素の混合物を用意し、色素の光学特性における変化を観察した。標的ポリヌクレオチドは、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’(配列番号2)であり、PNA分子は、CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lys(配列番号1)であった。
図14a)〜d)は、一連の波長での色素発光の経時変化を示し、a)混合光、b)青色光源、450nm、c)緑色光源、510nm、d)赤色光源、645nmである。a)〜d)のそれぞれについて、(黒四角)は陽性コントロールまたはテストサンプルを示し、(白四角)は、PNAプローブ単独を示し、(黒三角)は3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素単独を示し、(×)は緩衝液バックグラウンドを示す。発光は、図7に示される比率の変化に対応する。
実施例11
この実施例は、本方法が固体支持体に結合する前あるいは後にPNA/ポリヌクレオチドハイブリッドを生成することによる固体系フォーマットにおいて使用できることを示す。
汎用の細菌PNAプローブおよびその相補的ポリヌクレオチドをこれらの実験で使用した。標的ポリヌクレオチドは、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’(配列番号2)であり、PNA分子は5’bIo−CACTGCTGCCTCCCCGTAG3’(配列番号1)であった。第一のサンプルにおいて、ビオチニル化PNAプローブを、ストレプトアビジン−ビオチン結合によってウェルに固定化した。次いで、ポリヌクレオチドおよび3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素を加えた。サンプルは光刺激に曝され、色素の蛍光性発光における比率の変化を測定した。
第二のサンプルにおいて、ビオチニル化プローブおよび標的ポリヌクレオチドは、ハイブリッド形成することができ、いっしょになってPNA/ポリヌクレオチドハイブリッドを形成した。PNA/ポリヌクレオチドハイブリッドを、次いで、ストレプトアビジンが塗布されたウェルに加えた。ハイブリッドはウェルの表面に結合した。
図15は、第一および第二サンプルで観察された発光における経時的な比率の変化を示す。テスト1(黒四角)では、プローブーバイオは、標的DNAおよび色素と反応する前に、ストレプトアビジン−ビオチン結合によってウェルに固定化した。テスト2(黒丸)では、ウェルに加える前に、PNA分子と標的とが、溶液中でハイブリッド形成することができた。Y軸は、プローブ単独と比べた蛍光発光における経時的比率の変化を表す。
実施例12
この実施例では、本方法が、血液サンプルから得られた標的ポリヌクレオチドを同定するおよび/または定量するために使用することができることを実証している。
ヒトの血液を静脈穿刺によってEDTAチューブに集めた。10μ1の雄の血液と10μlの雌の血液とを180μ1の溶解緩衝液(6Mのグアニジンチオシアネート、20mMのEDTA、10mMのトリス、HC1(pH6.5)、40g/LのTrItonX、10g/Lのジエタノールジチオスレイトール)を含むマイクロチューブに加えた。
血液に加える前に、緩衝液を60℃で加熱し、溶解させた。10μlの雌の血液を190μlの同じ溶解緩衝液を含むマイクロチューブに加えた。室温で10分間培養して反応させた。
反応液を4000rpmで5分間遠心分離した。上澄み液を廃棄し、ペレットを500μlの溶解緩衝液で洗浄した。ペレットを再び最高速度で2分間遠心分離した。上澄み液を廃棄し、上澄み液を500μlの洗浄緩衝液(25%のエタノール、25%のイソプロパノール、100mMのNaCl、10mMのトリス、HCl(pH8.0))で洗浄した。反応物を、2分間、最高速度で遠心分離し、上澄み液を廃棄した。反応物を、PNAハイブリダイゼイション反応で使用されたリン酸緩衝液5mMで2回洗浄した。最終の洗浄処理の後、反応物を200μlの5mMリン酸緩衝液で再懸濁した。
以下の表に、マイクロウェル中の反応のテスト条件を示す。2.5μlの全血液は、50μ1の反応体積中で使用された。これは、反応液1μlにつき300個の標的とlngのDNAと同等である。
PNA 配列5’BIo−00−TGAGTGTGTGGCTTTCG3’(配列番号19)
Figure 2007525948
発光データは、励起波長が535nmで発光波長が590nmのジュニオス可視分光光度計を使用して集めた。最初の0分を読んだ後、サンプルAurora50/50からの光刺激に30秒曝した。蛍光発光を30秒毎に10分間測定した。
図16に(黒四角)によって示される標的雄血液のサンプルが、分析によって検出されたことを示す。しかし、(白四角)で示される陰性コントロールとしての雌血液は、検出されなかった。
実施例14
多数の核酸配列が、標的ポリヌクレオチドを検出するために実際使用され、あるいは使用しうる。これらの配列を以下に列挙する。
Figure 2007525948
実施例15
図19に光刺激の異なった波長への曝露の効果を示す。
16SPNA(5’cactgctgcctcccgtag−LYS)(配列番号1)、ポリヌクレオチド(5’ctacgggaggcagcagtg)(配列番号2)および3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素を含む混合物を、全可視波長、青色光源(450nm)、緑色光源(510nm)、赤色光源(645nm)および非光刺激曝露を有する白色光刺激に曝す。混合光の光源は、FITZからのAurora50/50である。青色、緑色、赤用に、フィルターをAurora50/50上に置いた。マルチウェルプレート読み取り器(Tecan製)で読み取りを行った。
光刺激に曝された混合物は、基準値と比べて、色素の光学特性において異なった変化率を示した。光刺激に曝されなかった混合物は、時間測定の間測定可能な変化はなかった。異なる波長は、光学特性における異なる変化の比率を示した。この実施例では、光線は、色素の光学特性における異なる変化の比率を起こすように使用されてもよいことを示す。
実施例16
PNAは固体基質上に固定化され、DNAの量が、色素の蛍光発光の比率における変化に基づいて検出された。
以下の試薬がこの実施例で使用された。すなわち、a)10μMのプローブ−BIO(実施例14から)、b)2mMの色素ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物(DMSO中、100Mのストック;5mM緩衝液中の2mM作用濃度);c)5mMの緩衝液(pH5.5)(100mMのNaHP0・7H0、lml+100mMのNaPO・H0が24ml+475mlのH0、〜pH5.5);d)1XPBS+0.05%のTween20(PBST)(1×PBS=0.137MのNaCl+2.68mMのKC1+4.3mMのNaHPO+1.47mMのKHPO);e)ストレプトアビジンマイクロタイタープレート(NUNC);およびf)標的ポリヌクレオチドを含むか、あるいは欠くテストサンプルである。
ウェルの数は計算した。各ウェルは200μlの1XPBSTで3回予備洗浄して用意した。lulのPNAプローブを、合計反応物50ul中で使用した。3ulのプローブを147ulのPBSTに加えた。
PNAプローブはマイクロタイターウェルの固体表面に結合した。混合物は、静かに振盪しながら室温で1時間培養した。
Figure 2007525948
次いで、ウェルを100ulのPBSTで3回洗浄した。液体を取り除いた。次いで、ウェルを5mMのリン酸緩衝液で3回洗浄した。陽性コントロール用として、lulの反応物を5mMのリン酸緩衝液49ul中に加え、次いで、陽性コントロールウェルに加えた。lulのサンプルを49ulのリン酸緩衝液中に希釈し、次いでテストサンプルウェルに加えた。
プローブのみ、緩衝液のみのウェルに50ulのリン酸緩衝液を加えた。全てのウェルを、静かに振盪しながら、室温で30分培養した。ウェルを上記したように、100ulのリン酸緩衝液で5回洗浄した。
色素溶液を、lulの2mM色素に1ウェルにつき49ulのリン酸緩衝液を使用して製造した。色素溶液を、陰性コントロール緩衝液のみのウェルを除いて、全てのウェルに加えた。50ulのリン酸緩衝液を緩衝液のみのウェルに加えた。
色素の蛍光発光を観察した。Aurora50/50光源からの光刺激に曝される前に、最初の蛍光発光の読み取りが検出された。マルチウェルプレート読み取り器を使用して、535nmでの励起、および590nmでの発光が毎2分ごとに観察された。
実施例17
A.液体PNAサンプルを使用して、以下のプロトコルを行った。
テストすべきサンプルの数に対し充分な数のウェル、およびコントロール用として3個のウェルを用意した。DNAまたはRNAを単離した。
各テスト反応物は、次のものを含んでいた。すなわち、1μLのPNAプローブ、47μLの緩衝液(5mM 2ml 100mMのNaHP0・7HO+48mlのNaHPO・H0/L(pH5.5))および1μLのテストサンプルである。サンプルをGreIner96−ウェルストリッププレート(#705070)中に置いた。
プローブ、色素および緩衝液を組み合わせ、混合物を形成し、ウェルを以下のようにセットアップした。
Figure 2007525948
49uLの混合物を、緩衝液のみのウェルを除いて、全ウェルに加えた。溶液を静かに混合した。
光刺激に曝さずに吸光度または蛍光発光を以下の波長で測定した。すなわち、吸光度:562nm、蛍光発光:535nm、および蛍光発光励起:590nmであった。
Aurora50/50を使用して、サンプルを光刺激に曝し、光刺激に30秒毎に曝した後、吸光度または蛍光発光を測定した。
B.固体表面上に固定化されたPNA分子を使用して、以下のプロトコルを行った。
該プロトコルにおいて、以下の項目を使用した。a)10uMのPNA(ABI);b)2mMの3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物(SIgma−AldrIch、カタログ#;173738)色素;c)5mMの1XPBS(0.137MのNaCl、2.68mMのKCl、4.3mのMNaHPO、1.47mのMKHPO)+0.05%のTween20;d)1XPBS(0.137MのNaCl、2.68mMのKCl、4.3mMのNaHPO)、1.47mMのKHPO)+0.05%のTween20;e)標的ポリヌクレオチドを含むテストサンプル;およびf)ストレプトアビジン塗装プレート(Nuncbrand ImmobIlIzer(登録商標)(カタログNo.436014))。
一変型では、PNAはポリヌクレオチドサンプルを導入する前に固定化した。300μlの1XPBSTで3回洗浄することによって、テストすべきサンプルの数(n)に対し充分な数のウェルおよびコントロール用として3個のウェルを用意した。DNAまたはRNAを単離した。テストすべきDNAまたはRNAを単離した。ビオチニル化PNAを、10uMのPNAストックlμlをInto49μlのPBSTに加えることによってストレプトアビジン塗布ウェルに固定化した。
PNAマスターミックスを造り、それは(n+2)×1μlの10μMのPNAストック、および(n+2)×49μlのPBSTを含んでいた。緩衝液のみの場合を除いて、50μlのPNAmIxを全てのウェルに加えた。
混合物を覆い、静かな振動器上で、1時間室温で培養した。
各ウェルを200μlのPBSTで3回、次いで5mMのリン酸緩衝液で3回洗浄し、核酸サンプルを固定化プローブに加えた。1μlのサンプルを5mMのリン酸緩衝液49μlに加えた。
下記のコントロールウェルを用意した。
Figure 2007525948
ウェルを覆い、室温で30分間静かに振盪することによって培養した。次いで各ウェルを5mMのリン酸緩衝液100μで6回洗浄した。2mMの色素溶液lμlを、1サンプルに付き5mMのリン酸緩衝液49μlに加えることによって色素溶液を生成した。5mMのリン酸緩衝液50μlを緩衝液のみのウェルに加えた。
光刺激に曝される前に、吸光度または蛍光発光の最初の読み出しを、以下の波長:562nmの吸光度、535nmの蛍光発光および590nm蛍光性励起で検出した。
Aurora50/50を使用して、サンプルを光刺激に曝した。また、Aurora50/50は、異なったカラーフィルター(青、緑、赤)とともに使用して、光刺激を20分毎に曝露して関係する波長を特定することもできる。
他の変型では、PNAを固定化し、標的ポリヌクレオチドを同時にハイブリッド形成した。300μlの1XPBSTで3回洗浄することによって、サンプルの数(n)に対し充分な数のウェルとともにコントロール用として3個のウェルを用意した。DNAまたはRNAを単離した。
PNAプローブおよびサンプルの混合物を下記するようにして用意した。
Figure 2007525948
混合物を覆い、室温で静かに振盪して10〜120分培養した(用途に依る)。混合物を5mMのリン酸緩衝液100μlで6回洗浄した。色素を上記したように生成した。50μlの溶液を、緩衝液のみのウェルを除き、各ウェルに加えた。
実施例18
植物DNAを使用して以下のプロトコルを行った。
ラインはRR2701大豆であった。使用したDNAは、62ng/ulを含む精製DNA抽出物から得た。サンプルは、62ng/ulから0. 062ng/ulまで順次希釈した。1ulのこの希釈液を50ulの反応物において使用した。
ストレプトアビジンプレートを、室温(RT)で、400ulのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)(+0.5%のTween(PBST))を使用して3回洗浄した。全ての洗浄、ローディング、アンローディングは、ピペットを用いて行った。洗浄するため、400ulの溶液を直接ウェルに加えた。次いで溶液を同じピペットとティップを使用して吸引した。
PNA bIo−18(35S)を水で1/10(lulのPNAストックに対し9ulの水)に希釈した。(BIO−00−GATAGTGGGATTGTGCGT(配列番号16)(式中、00は2個の結合である。)1ulの希釈PNAを49ulのPBST毎に加えた。マスターミックスは、結合すべき全ウェルに加えて1ウェル過剰に含むようにした。すなわち、もし10ウェルを結合するつもりなら、充分なミックスは11ウェルとした(11ulの希釈PNA+539ulのPBST)。50ulのこのミックスを各ウェルに加えた。プレートを旋回シェーカ上で静かに振盪しながら、1時間室温で培養した。同時に、マイクロPCRチューブ中、水中の各DNAサンプルの連続希釈(1/10、1/100、1/1000)を造ることによって、DNAを製造した。チューブはサーマルサイクラー中に置き、変性プログラムを行った(95C、5分間)。完了した時、チューブを必要なだけ氷上に置いた。培養後、プレートをPBSTで3回、上記したように洗浄した。次いで、プレートを5mMのP04緩衝液(pH5.7)で3回、上記したように洗浄した。1ulのDNAまたは希釈DNAサンプルを各ウェル(GM DNAまたは非GM DNA、1サンプル/ウェル)に加えた。49ulのP04緩衝液を加えた。プレートを静かに混合し、旋回シェーカ上で静かに振盪しながら、30分、室温で培養した。培養後、プレートをP04緩衝液で5回、上記したように洗浄した。1ulの3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物(3mM)を49ulのP04緩衝液に加えた(マスターミックスを全ウェルに加えて1個余分に含むように造った)。50ulの色素/緩衝液を、ピペットを使用して各ウェルに加えた。次いでプレートをTecanスキャナー中に置き、励起535nmおよび発光590nmで、反応のスペクトル発光をモニターした。最初の読み取りは時間0で行った。次いでプレートを光刺激に曝し、1分間隔で読み取った。データは、エクセルで解析し、%変化対式:100−(サンプル/PNA色素のみ)×100を使用して得た時間に基づいてプロットした。
図20に、大豆DNAの異なる濃度の検出を示す。これらは+によって示される。GMO配列を持たない大豆DNAは、バックグラウンドのレベルに近かった。これらは−によって示される。本方法は、0.0625ngのGMO大豆DNAを検出することができた。これは、おおよそ21ゲノムに相当する。図21は、光学特性における比率の変化対GMO陽性大豆およびPNA標的配列を含まない野生の大豆のゲノムの数を示す。
実施例19
以下の反応は、リン酸緩衝液中の標的ポリヌクレオチドおよび種々の濃度のTween20を含むリン酸緩衝液中の標的ポリヌクレオチドの検出を示す。同様の実験をNP−40およびTrItonX−100を含む他の非イオン系洗浄剤とともに行った。
以下の項目を本プロトコルで使用した。a)10μMのPNA(ABI)、b)2mMの3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物(SIgma−AldrIch、カタログ#173738)色素、c)5mMの緩衝液(pH5.5)(2mlのNaHP0・7H100mM+48mlのNaHPO・H0/L)、d)テストサンプル
ウェルをテストすべきサンプルの数に加えてコントロール用に3個用意した。DNAまたはRNAを単離した。各テスト反応は、1uLのプローブ、47μLの緩衝液および1μLのサンプルを含み混合物を形成した。
Figure 2007525948
緩衝液のみのウェルを除いて、全てのウェルに49μLの混合物を加え、溶液を静かに混合した。
初期蛍光発光測定を、光刺激に曝さずに535nmに設定された発光および、590nmに設定された励起で行った。Aurora50/50を使用してサンプルを光刺激に曝し、吸光度および/または蛍光発光を60秒毎の光刺激の後に測定した。標準の5mMリン酸緩衝液(pH5.5)を使用し、0.05%、0.1%、0.5%、1.0%、1.5%および2%のTween20を含むリン酸緩衝液中の反応と比較した。
図22に異なった濃度のTweenを使用した発光を示す。(黒四角)は標的DNAとの反応を表し、(白四角)は、プローブのみを表し、(白三角)は緩衝液中の色素を表し、(*)は緩衝液のみを表す。
図23に異なる濃度のTweenの発光における%変化を示す。
実施例20
この実施例は、反応はPNA以外の核酸類似体にも使用できることを実証している。本反応は、ロックされた核酸(LNA)を使用する。リン酸緩衝液中のTween20もまた種々の濃度でテストした。
以下のLNA配列を使用した。
Figure 2007525948
小文字mは変性された配列を表す。
反応は、前記実施例19で開示した方法に従って、液状で実施した。
図24では、液反応中でのPNAプローブのデータとLNAプローブのデータを比較する。リン酸緩衝液中の標準的な反応で、リン酸緩衝液に加えられた種々の濃度のTween20を比較した。中黒の記号はテスト反応を表し、一方中白の記号は個々のプローブのみを表す。(黒四角、白四角)PNA、(黒菱形、白菱形)LNA−A、(黒三角、白三角)LNA−B、(黒丸、白丸)LNA−C
図25にPNA対LNAを使用した発光における比率の変化を示す。(黒四角)は、PNAプローブのみと比較した時の反応における比率の変化を表す。(黒菱形)は、LNA−Aプローブおよび色素のみと比較した時のLNA−Aテスト反応における比率の変化を表す。(黒三角)は、LNA−Bプローブのみと比較した時のLNA−Bテスト反応における比率の変化を表す。(黒丸)は、LNA−Cプローブのみと比較した時のLNA−C テスト反応における比率の変化を表す。
実施例21
本分析方法は、また、C型肝炎ウィルスを検出するために使用されてもよい。標準の方法を使用して、既知量のC型肝炎ウィルスが存在する血漿からC型肝炎ウィルスRNAを単離した。この単離したRNAを使用して、反応を液状で前記実施例19に記載された方法に従って実施した。
図26に異なる量の血漿を使用したC型肝炎ウィルスプローブの検出結果を示す。光学特性の変化率は、少ないコピー数であってもウィルスで相違した。
また、C型肝炎ウィルスのコピー数は、定量することもできる。図27に、異なる数のC型肝炎ウィルスRNAを分析に導入した時に得られた色素の発光を示す。通常、システム中のウィルスRNAの数が少ないほど、1分後の蛍光性発光は弱い。
実施例22
この実施例は、本方法が、細菌中の標的ポリヌクレオチドを同定するおよび/または定量するために使用できることを実証している。
TSB(トリプチソイブロス)中で一晩培養した500μlの細菌(大腸菌またはバシラス−セレウスのいずれか)培養物を6000rpmで5分間回転させることによってペレット化し、次いで500μ1のリン酸緩衝液中に再懸濁し、次いで室温で5分間放置した。この後、16S配列用にPNA(5’bIo−oo− gatagtgggattgtgcgt(配列番号16)または非特異的なHCV陰性コントロール配列用に5’BIo−00−TGAGTGTGTGGCTTTCG3’(配列番号19)のいずれか)および色素をシステムに加え、光刺激に曝し、目盛りを読んだ。
以下の表に50μlの反応物の入っているマイクロウェルにおける反応のテスト条件を示す。
Figure 2007525948
発光データは、535nmの励起波長と590nmの発光波長で、GenIos可視分光光度計を使用して収集した。最初の0分を読み取った後、サンプルをAurora50/50光からの光刺激に60秒間曝した。蛍光発光を10分間、60秒毎に測定した。
図28に、各サンプル毎に核酸類似体/ポリヌクレオチドハイブリッドの非存在のものと比較した蛍光発光における変化率を示す。標的大腸菌またはバシラス−セレウスのサンプル(それぞれ×および+で示す)を、分析中の16SPNAプローブによって検出した。しかし、標的大腸菌またはバシラス−セレウス(それぞれ白菱形および黒三角で示す)は、分析中のウィルスHCVPNAプローブによって検出されなかった。黒の四角は標的ポリヌクレオチドとして16S配列に対するオリゴを有する陽性コントロールを示す。
実施例23
オリゴヌクレオチド(5’tgtgaacgca3’および5’tgcgttcaca3’)をアニーリング緩衝液(10mMのトリス、pH7.5〜8.0、50mMのNaCl、1mMのEDTA)10mM中で混合し、熱サイクラー中で95C、10分加熱した。加熱後、オリゴ混合物を室温で1時間放置した。この混合物、1マイクロリッターを反応ごとに使用した。
PNA、N’BIo−00−gatagtgggattgtgcgt、C(1)’およびN’tcacatcaatccact−lys、C’,(2)を使用して、10mMを反応緩衝液(5mMのP04+0.05%のTween)中で個々に混合した。それぞれの混合物1マイクロリッターを反応毎に使用した。
10mMの3−3’−ジエチルチアカルボシアニン色素ストックを希釈して反応緩衝液中4mMとした。この混合物1マイクロリッターを反応毎に使用した。
Figure 2007525948
Figure 2007525948
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Figure 2007525948
Figure 2007525948
各公報、特許または特許出願が、特異的で個別に参照として組み込んでいるのと同程度に全目的のために、ここで引用した全ての公報、特許および特許出願は、その全てが参照として本明細書中に組み込まれる。上記した発明の理解を明らかにするために、説明および実施例によって詳しく記載したが、開示の趣旨および範囲から逸脱しない限り、本発明の教示に照らしてある変更や変形が加えられることは、当業者には容易に明らかである。
PNAを使用した一分析システムの1つの変型の概略図である。 DNA分子とサンプルPNA分子との構造上の相違を示す。 光によって活性化されたPNA系分析システムの概略図である。 光によって活性化された分析反応を示す。 標的ポリヌクレオチドの様々な濃度について、PNAおよび光刺激に曝された後の3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素発光の経時変化を示す。 様々なDNA濃度における3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物色素発光の比率の変化を示す。 刺激作用について様々な波長の光刺激を使用したテストサンプルにおける3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物発光の比率の変化を比較する。 GMO大豆からのDNAと非GMO大豆からのDNAとのサンプルにおける色素発光の比率の変化を比較する。 混合波長光源を使用した種々のテストDNA濃度に関する試験感度を示す。それぞれの線は、種々のDNA濃度で光刺激に曝露した後の色素の発光における比率の変化を示す。PNAはN’CACTGCTGCCTCCCCGTAG−Lysであった。(配列番号1)ポリヌクレオチド配列は、5’CTACGGGAGGCAGCAGTG3’であった。(配列番号2) 様々な標的ポリヌクレオチド濃度において、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物発光の20%変化が起こる時間を示す。 DNAサンプルおよび種々のRNA濃度のサンプルにおける色素発光の比率の変化を示す。 PNAと、デリ洗浄バックグラウンドの非存在下または存在下のDNAとを含むサンプル中の3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物の経時的な発光の比率の変化を比較する。 PNA「ウェッジ」の付加を示す。 図14A〜Dは、一連のサンプルに様々な波長を当てた後の発光を比較する。 汎用細菌PNAプローブを使用した固定化反応を経時的に示す。 ヒトSRY検出を示す。 光によって活性化された、核酸類似体の表面固定化検出の概略図を示す。 図18A〜Dは、ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを導入した様々なスキームを示す。 図18A〜Dは、ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを導入した様々なスキームを示す。 光刺激の様々な波長の効果を示す。 大豆DNAの様々な濃度の検出結果を示す。 光学特性における比率の変化に対するGMO陽性大豆のゲノム数を示す。 Tween20の様々な濃度における効果を示す。 Tween20の様々な濃度における発光の比率の変化を示す。 様々な濃度のTween20の液体系で、PNAプローブを使用した反応とLNAプローブを使用した反応とを比較する。 PNAを使用した発光対LNAを使用した発光における比率の変化を示す。 様々な量のウィルスRNAを使用したC型肝炎ウィルスの検出結果を示す。 光刺激に曝露して1分後の血漿中の様々な量のコピーの発光を示す。 HCVまたは細菌特異体である、細菌および核酸類似体を使用した発光の比率の変化を示す。 短核酸類似体または複数の短核酸類似体を使用した発光の比率の変化を示す。

Claims (54)

  1. サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する方法であって、
    a)サンプルと、該標的ポリヌクレオチドの標的核酸配列に相補的である核酸類似体と、光学特性における変化率が標的ポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドの存在、非存在によって異なる色素とを組み合わせ、混合物を生成する工程;
    b)該混合物中の該色素の光学特性における変化率を、既知量のポリヌクレオチド/核酸類似体ハイブリッドを含む類似の混合物中の色素の光学特性における変化率の基準値指標と比較し、光学特性における相対比率の変化を決定する工程;および
    c)サンプル中の特定の標的ポリヌクレオチドの存在または量と、該混合物中の色素の光学特性における変化の相対比率とを相互に関連付ける工程、
    を包含する、方法。
  2. 前記核酸類似体がペプチド核酸(PNA)である請求項1に記載の方法。
  3. 前記核酸類似体がロックされた核酸(LNA)である請求項1に記載の方法。
  4. 前記核酸類似体がトレオース核酸(TNA)である請求項1に記載の方法。
  5. 前記核酸類似体が金属に結合した核酸である請求項1に記載の方法。
  6. 前記サンプルが、組織、細胞の収集物、細胞溶解物、精製ポリヌクレオチドまたは単離ポリヌクレオチド、ウィルス、環境サンプル、工業サンプル、医療サンプル、食物サンプル、農業サンプル、獣医学的サンプル、家畜サンプル、水サンプル、土壌サンプル、空気サンプル、生物戦争の薬品に関与するサンプル、または農業関連の薬品に関与するサンプルを含む請求項1に記載の方法。
  7. 前記混合物が、光刺激に曝露されている請求項6に記載の方法。
  8. 前記標的ポリヌクレオチドがDNAである請求項1に記載の方法。
  9. 前記標的ポリヌクレオチドが、全細胞DNA、核DNA、ミトコンドリアDNA、リボソームDNA、葉緑体DNA、ウィルスDNA、プラスミドDNA、人工DNA、エピゲノムDNA、後成的DNA、インビトロ増幅DNAまたはキメラDNAである請求項8に記載の方法。
  10. 前記標的ポリヌクレオチドがRNAである請求項1に記載の方法。
  11. 前記RNAが、リボソームRNA(rRNA)、メッセンジャーRNA(mRNA)、トランスファーRNA(tRNA)、armored RNA、ウィルスRNA、マイクロRNA、siRNA、人工RNAまたはキメラRNAである請求項10に記載の方法。
  12. 前記標的ポリヌクレオチドが生物から得られる請求項1に記載の方法。
  13. 前記生物がヒトである請求項12に記載の方法。
  14. 前記サンプルが、環境サンプルである請求項12に記載の方法。
  15. 前記生物が病原体である請求項12に記載の方法。
  16. 前記病原体がウィルスである請求項15に記載の方法。
  17. 前記病原体が細菌である請求項15に記載の方法。
  18. 前記生物が菌類である請求項12に記載の方法。
  19. 前記病原体が、炭疽菌、ボツリヌス菌、ブルセラ菌、コレラ菌、クロストリジウム−パーフリンジェンス、エボラウィルス、ペスト菌、コクシエラ・バーネッティ、天然痘ウィルス、B型肝炎ウィルス、C型肝炎ウィルスおよびヒト免疫不全ウィルスからなる群より選ばれる請求項15に記載の方法。
  20. 前記核酸類似体が、前記標的核酸配列に対し相補的である請求項1に記載の方法。
  21. 前記核酸類似体が、前記標的ヌクレオチドに対し完全に相補的である請求項1に記載の方法。
  22. 前記核酸類似体の前記相補的領域が、約4を超える核酸塩基の長さで、約24未満の核酸塩基の長さである請求項1に記載の方法。
  23. 前記核酸類似体が、約12の核酸塩基の長さである請求項1に記載の方法。
  24. 前期核酸類似体が、固体基質上に固定化されている請求項1に記載の方法。
  25. 前記核酸類似体が、非共有相互作用を介して固体基質上に固定化されている請求項24に記載の方法。
  26. 前記非共有相互作用が、ビオチンと、アビジンまたはストレプトアビジンとの間の相互作用である請求項25に記載の方法。
  27. 前記非共有相互作用が、抗原/抗体相互作用である請求項25に記載の方法。
  28. 前記標的ポリヌクレオチドが、固体基質上に固定化されている請求項1に記載の方法。
  29. 前記核酸類似体が固体基質に共有結合により結合している請求項24に記載の方法。
  30. 前記色素が、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合のほうが、光学特性におけるより高い変化率を示す請求項1に記載の方法。
  31. 前記色素が、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在しない場合より、核酸類似体/標的ポリヌクレオチドハイブリッドが存在する場合のほうが、光学特性におけるより低い変化率を示す請求項1に記載の方法。
  32. 前記色素がシアニン色素である請求項1に記載の方法。
  33. 前記シアニン色素が、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物、3,3’−ジエチルチアジカルボシアニンヨウ化物および3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物からなる群より選ばれる請求項32に記載の方法。
  34. 前記光学特性が、吸光度、蛍光発光、反射率および化学発光からなる群より選ばれる請求項1に記載の方法。
  35. 光学特性を複数回測定する工程をさらに包含する請求項1に記載の方法。
  36. 1回で光学特性を測定する工程をさらに包含する請求項1に記載の方法。
  37. サンプル中の生物を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は生物に対し配列特異的であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該生物の存在または量を同定する、方法。
  38. サンプル中の特定の綱の生物を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列が該特定の生物に対して特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該特定の綱の生物の存在または量を同定する、方法。
  39. サンプル内の生物の菌株を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル内の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は、生物の菌株に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該生物の菌株の存在または量を同定する、方法。
  40. サンプル中の遺伝子組み換え生物(GMO)を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、標的核酸配列は遺伝子組み換え生物に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該遺伝子組み換え生物の存在または量を同定する、方法。
  41. 被験体における疾患状態の存在を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は疾患状態に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該疾患状態を同定する、方法。
  42. 被験体の遺伝的変異を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は遺伝的変異に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該遺伝的変異を同定する、方法。
  43. 一塩基変異多型(SNP)を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列はSNPに対し特異的配列なであり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該SNPを同定する、方法。
  44. サンプル中の遺伝子配列を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って前記サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は生物に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該生物の存在または量を同定する、方法。
  45. インビトロ増幅配列を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って該サンプル中の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列は生物に対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドで該生物の存在または量を同定する、方法。
  46. 塩基対変化を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸配列はSNPに対し特異的な配列であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該SNPを同定する方法。
  47. 病原体による宿主の感染を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する工程を包含し、該標的核酸は、該病原体に対し特異的なリボ核酸(RNA)であり、該標的ポリヌクレオチドの存在または量で該病原体による宿主の感染を同定する、方法。
  48. 2つ以上のサンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従って、第一核酸類似体分子を使用して多重部位装置の第一部位で第一サンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出する工程と、
    請求項1に記載の方法に従って、第二核酸類似体分子を使用して多重部位装置の第二部位で第二サンプル中の標的ポリヌクレオチドを検出する工程と
    を含む方法。
  49. 核酸類似体分子が固体基質上に固定化されている請求項48に記載の方法。
  50. サンプル中の2つ以上の標的ポリヌクレオチドの存在または量を検出する方法であって、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル中の第一標的ポリヌクレオチドを検出する工程と、
    請求項1に記載の方法に従ってサンプル中の第二標的ポリヌクレオチド配列を検出する工程と、
    を含む方法。
  51. 前記2つ以上の配列が固体基質上に固定化されている請求項50に記載の方法。
  52. 標的ポリヌクレオチドを検出するキットであって、
    該キットは、a)標的ポリヌクレオチドの標的核酸配列に対して少なくとも部分的に相補的な1つ以上の核酸類似体と、b)1つ以上の色素とを含むキット。
  53. さらに刺激源を含む請求項52に記載のキット。
  54. 色素が、3,3’−ジエチルチアカルボシアニンヨウ化物、3,3’−ジエチルチアジカルボシアニンヨウ化物および3,3’−ジエチルチアトリカルボシアニンヨウ化物からなる群より選ばれる請求項52に記載のキット。
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