JP2008048603A - Method of amplifying and detecting nucleic acid - Google Patents

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Yoshihide Hayashizaki
崎 良 英 林
Toshizo Hayashi
利 藏 林
Yasumasa Mitani
谷 康 正 三
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RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nucleic acid amplification method whereby a mutant gene contained in a minor amount in a sample, which contains a large amount of a wild type gene, can be specifically amplified. <P>SOLUTION: The method of specifically amplifying either a wild type gene or a mutant gene which are both contained in a sample comprises (a) the step of preparing a primer set containing at least one primer having sequences being homologous or complementary to two or more regions on the gene to be amplified and at least one primer having sequence(s) being homologous or complementary to one or more regions on the gene, wherein a nucleotide residue concerning the mutation is contained in at least one of the above-described regions, (b) the step of performing a nucleic acid amplification reaction by using the above-described primer set with the use of a nucleic acid molecule contained in the above-described sample as a template, and (c) the step of performing the subsequent nucleic acid amplification reaction by using the above-described primer set with the use of the amplification product obtained by the former nucleic acid amplification reaction as a template. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

発明の背景Background of the Invention

発明の分野
本発明は、サンプル中に含まれる微量な核酸分子を特異的に増幅し、これを検出する方法に関する。
The present invention relates to a method for specifically amplifying and detecting a small amount of nucleic acid molecules contained in a sample.

背景技術
様々な疾患において、その疾患に特異的な性質を有する細胞が知られている。例えば、癌細胞としては、同じ組織の癌においても様々な性質のものが知られている。さらに、このような癌細胞の性質によって、治療用薬剤の効果、癌の進行、予後などが異なることが知られている。よって、様々な性質を有するこれら疾患関連細胞のそれぞれを特異的に検出することにより、その疾患を診断することができ、さらには、治療用薬剤の選択、治療法の選択、手術の際の術式の選択などに関連する重要な情報が提供される。
Background Art In various diseases, cells having properties specific to the disease are known. For example, cancer cells having various properties are known even in cancer of the same tissue. Furthermore, it is known that the effects of therapeutic drugs, cancer progression, prognosis, etc. differ depending on the nature of such cancer cells. Therefore, by specifically detecting each of these disease-related cells having various properties, the disease can be diagnosed, and further, selection of a therapeutic drug, selection of a treatment method, and operation at the time of surgery. Important information related to formula selection etc. is provided.

近年、癌などの疾病の分子生物学的な研究が進んでおり、癌細胞などの疾患関連細胞のそれぞれに特異的な遺伝子変異が数多く見出されている。このような変異を有する変異型遺伝子は、それぞれの疾患の診断において、疾患関連細胞の存在を示すマーカーとして用いることができる。   In recent years, research on molecular biology of diseases such as cancer has progressed, and many gene mutations specific to each of disease-related cells such as cancer cells have been found. A mutant gene having such a mutation can be used as a marker indicating the presence of disease-related cells in the diagnosis of each disease.

変異型遺伝子を検出するためには、その遺伝子の塩基配列を決定して変異の有無を調べればよい。しかしながら、塩基配列決定には前記変異型遺伝子の純度が高く、野生型などの他の型の遺伝子をほとんど含まない核酸試料が必要とされるため、多大な時間とコストがかかる。   In order to detect a mutated gene, the base sequence of the gene is determined and the presence or absence of the mutation is examined. However, the determination of the base sequence requires a lot of time and cost because the purity of the mutant gene is high and a nucleic acid sample containing almost no other type gene such as wild type is required.

最近、核酸増幅法を利用して疾患に特異的な変異型遺伝子のみを増幅し、増幅産物の有無によって疾患を検出する方法が開発の対象となっている。   Recently, a method for amplifying only a mutated gene specific to a disease using a nucleic acid amplification method and detecting the disease based on the presence or absence of an amplification product has been developed.

一般に、核酸増幅法としてはPCR法(特許文献1:米国特許第4683195号明細書;特許文献2:米国特許第4683202号明細書;および特許文献3:米国特許第4800159号明細書)が最もよく利用される。しかし、通常のPCR法では、プライマーが完全に相補的でない配列にアニーリングして誤った増幅反応が起こることがあるため、PCR法は、変異の検出、特に一塩基変異の検出に必要な特異性を有する方法とはいえない。   In general, the PCR method (Patent Document 1: US Pat. No. 4,683,195; Patent Document 2: US Pat. No. 4,683,202; and Patent Document 3: US Pat. No. 4,800,159) is the best nucleic acid amplification method. Used. However, in normal PCR methods, primers may anneal to sequences that are not perfectly complementary, resulting in false amplification reactions, so PCR methods are specific for detecting mutations, especially single nucleotide mutations. It cannot be said that the method has

また、疾患の診断における変異型遺伝子の検出では、サンプルとなる検体が野生型遺伝子と変異型遺伝子の両方を含んでいることが多く、さらには、他の変異を有する変異型遺伝子を含んでいることもある。さらに、サンプル中に含まれる変異型遺伝子の量が、野生型遺伝子または他の変異型遺伝子に比べて極端に少ないこともある。例えば、癌の診断では、正常組織中に含まれる微量の癌細胞を検出することが必要とされるため、大量の野生型遺伝子を含む検体から極微量の変異型遺伝子を検出する必要がある。   Moreover, in the detection of mutant genes in disease diagnosis, the sample specimen often contains both wild type genes and mutant genes, and further contains mutant genes having other mutations. Sometimes. Furthermore, the amount of the mutant gene contained in the sample may be extremely small compared to the wild type gene or other mutant genes. For example, in the diagnosis of cancer, it is necessary to detect a very small amount of cancer cells contained in a normal tissue. Therefore, it is necessary to detect a very small amount of a mutant gene from a specimen containing a large amount of a wild-type gene.

従って、疾患の診断を目的として核酸増幅法による変異型遺伝子の検出を行なう場合には、利用する核酸増幅法の特異性が特に重要となる。   Therefore, the specificity of the nucleic acid amplification method to be used is particularly important when detecting mutant genes by the nucleic acid amplification method for the purpose of disease diagnosis.

一方で、核酸増幅方法としては、PCR法以外にも様々な方法が開発されており、例えば、鎖置換増幅法(SDA法;特許文献4:特公平7−114718号公報)、自己維持配列増幅法(3SR法)、Qβレプリカーゼ法(特許文献5:日本国特許第2710159号公報)、NASBA法(特許文献6:日本国特許第2650159号公報)、LAMP法(特許文献7:国際公開第00/28082号パンフレット)、ICAN法(特許文献8:国際公開第02/16639号パンフレット)、ローリングサークル法、国際公開第2004/040019号パンフレット(特許文献9)に記載の方法などが知られている。   On the other hand, various methods other than the PCR method have been developed as a nucleic acid amplification method. For example, a strand displacement amplification method (SDA method; Patent Document 4: Japanese Patent Publication No. 7-114718), self-sustained sequence amplification Method (3SR method), Qβ replicase method (Patent Document 5: Japanese Patent No. 2710159), NASBA method (Patent Document 6: Japanese Patent No. 2650159), LAMP method (Patent Document 7: International Publication No. 00) / 28082 pamphlet), ICAN method (Patent document 8: WO 02/16639 pamphlet), rolling circle method, method described in WO 2004/040019 pamphlet (Patent document 9), and the like are known. .

さらに、核酸増幅法を利用した遺伝子変異の検出法として、上記のLAMP法を用いた変異検出法(特許文献10:特開2003−159100号公報)、国際公開第01/34838号パンフレット(特許文献11)に記載の方法などが知られている。   Furthermore, as a method for detecting a gene mutation using a nucleic acid amplification method, the above-described mutation detection method using the LAMP method (Patent Document 10: JP-A-2003-159100), WO 01/34838 (Patent Document) The method described in 11) is known.

米国特許第4683195号明細書US Pat. No. 4,683,195 米国特許第4683202号明細書US Pat. No. 4,683,202 米国特許第4800159号明細書U.S. Pat. No. 4,800,159 特公平7−114718号公報Japanese Patent Publication No.7-111418 日本国特許第2710159号公報Japanese Patent No. 2710159 日本国特許第2650159号公報Japanese Patent No. 2650159 国際公開第00/28082号パンフレットInternational Publication No. 00/28082 Pamphlet 国際公開第02/16639号パンフレットWO 02/16639 pamphlet 国際公開第2004/040019号パンフレットInternational Publication No. 2004/040019 Pamphlet 特開2003−159100号公報JP 2003-159100 A 国際公開第01/34838号パンフレットInternational Publication No. 01/34838 Pamphlet

発明の概要Summary of the Invention

本発明者らは、核酸増幅反応において、標的核酸配列中の2以上の領域に特異的な配列を含むプライマーと、標的核酸配列中の1以上の領域に特異的な配列を含むプライマーとを使用し、前記領域の1以上の領域に変異にかかるヌクレオチド残基が含まれるようにこれらプライマーを設計しておくことにより、野生型遺伝子と変異型遺伝子のいずれか一方を特異的に増幅できることを見出した。さらに、本発明者らは、前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として含み、新たに前記プライマー等の試薬を加えた反応液による核酸増幅反応を繰り返すことにより、多量の野生型遺伝子を含むサンプル中の極微量の変異型遺伝子を特異的に増幅できることを見出した。本発明はこれら知見に基づくものである。   The present inventors use a primer containing a sequence specific to two or more regions in a target nucleic acid sequence and a primer containing a sequence specific to one or more regions in the target nucleic acid sequence in a nucleic acid amplification reaction. In addition, it has been found that by designing these primers so that one or more regions of the region include nucleotide residues involved in mutation, either the wild-type gene or the mutant gene can be specifically amplified. It was. Furthermore, the present inventors include a large amount of wild-type gene by repeating the nucleic acid amplification reaction using a reaction solution containing the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template and newly adding the reagent such as the primer. It was found that a very small amount of mutant gene in a sample can be specifically amplified. The present invention is based on these findings.

従って、本発明の目的は、多量の野生型遺伝子を含むサンプル中の微量の変異型遺伝子、または多量の変異型遺伝子を含むサンプル中の微量の野生型遺伝子を特異的に増幅しうる核酸増幅法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a nucleic acid amplification method capable of specifically amplifying a trace amount of a mutant gene in a sample containing a large amount of wild type gene or a trace amount of a wild type gene in a sample containing a large amount of mutant type gene. Is to provide.

そして、本発明による核酸増幅法は、野生型遺伝子と変異型遺伝子の両方を含むサンプルからいずれか一方の遺伝子を特異的に増幅する方法であって、(a)増幅しようとする前記遺伝子上の2以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーおよび同遺伝子上の1以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、変異にかかるヌクレオチド残基が前記領域のうちの1以上の領域に含まれる、プライマーセットを用意する工程、(b)前記サンプルに含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程を含んでなるものである。   The nucleic acid amplification method according to the present invention is a method for specifically amplifying any one gene from a sample containing both a wild type gene and a mutant gene, and (a) on the gene to be amplified. A primer set comprising at least one primer containing a sequence homologous or complementary to two or more regions and at least one primer containing a sequence homologous or complementary to one or more regions on the same gene, A step of preparing a primer set in which nucleotide residues involved in mutation are contained in one or more of the regions, and (b) a nucleic acid amplification reaction by the primer set using the nucleic acid molecule contained in the sample as a template. And (c) a nucleic acid produced by the primer set using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template. It is those which comprise the step of performing a wide reaction.

本発明によれば、野生型遺伝子と変異型遺伝子の両方を含むサンプルから、そのいずれか一方を特異的に増幅することができ、特に、その増幅対象となる遺伝子がサンプル中に極微量にしか存在しない場合でも、これを特異的に増幅することができる。これにより、野生型遺伝子を有する多量の正常細胞を含む検体から、変異型遺伝子を有する極微量の疾患関連細胞を検出することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to specifically amplify either one of a sample containing both a wild type gene and a mutant gene, and in particular, the gene to be amplified is only in a very small amount in the sample. Even if it does not exist, it can be specifically amplified. This makes it possible to detect a very small amount of disease-related cells having a mutated gene from a specimen containing a large amount of normal cells having a wild-type gene.

発明の具体的説明Detailed description of the invention

本発明による核酸増幅法は、野生型遺伝子と変異型遺伝子の両方を含むサンプルからいずれか一方の遺伝子を特異的に増幅する方法である。その特異性は極めて高度であり、野生型遺伝子と変異型遺伝子との配列の相違点が一塩基置換であっても、これらのいずれか一方のみを増幅することができる。さらに、いずれかの型の遺伝子がサンプル中に極微量にしか存在しない場合であっても、その遺伝子を特異的に増幅することができる。これらの効果は、プライマーのミスプライミングによる誤った増幅産物の生成を防止するためのプライマーの構造、および核酸増幅反応の繰り返しによって達成される。   The nucleic acid amplification method according to the present invention is a method of specifically amplifying either gene from a sample containing both a wild type gene and a mutant type gene. The specificity is extremely high, and even if the sequence difference between the wild-type gene and the mutant-type gene is a single base substitution, only one of these can be amplified. Furthermore, even if any type of gene is present in a trace amount in the sample, the gene can be specifically amplified. These effects are achieved by the structure of the primer to prevent the generation of erroneous amplification products due to primer mispriming, and the repetition of the nucleic acid amplification reaction.

本発明による核酸増幅法では、増幅しようとする遺伝子(野生型遺伝子または変異型遺伝子)上の2以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーおよび同遺伝子上の1以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットが用意される。このプライマーセットは、変異にかかるヌクレオチド残基が前記領域のうちの1以上の領域に含まれるように設計される。   In the nucleic acid amplification method according to the present invention, at least one primer containing a sequence homologous or complementary to two or more regions on the gene (wild type gene or mutant gene) to be amplified and one or more primers on the same gene A primer set comprising at least one primer containing a sequence homologous or complementary to a region is prepared. This primer set is designed so that nucleotide residues involved in mutation are included in one or more of the regions.

前記プライマーセットに含まれる前記2種のプライマーは、典型的には、増幅しようとする標的核酸配列について設計されたフォワードプライマーおよびリバースプライマーとすることができる。よって、一方のプライマーは標的核酸配列の5’末端領域に相同な配列を含むものとし、他方のプライマーは標的核酸配列の3’末端領域に相補的な配列を含むものとすることができる。さらに、これらプライマーの少なくとも一方は、標的核酸配列の5’末端領域および3’末端領域とは異なる領域に相同または相補的な配列を含むものとされる。このような配列は、例えば、一方のプライマーが標的核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズし、同プライマーの伸長反応が起こった後に、その伸長鎖上の領域にハイブリダイズしてループ構造を形成するように、同プライマーの5’末端側に組み込むことができる。このように、少なくとも1種のプライマーは、標的核酸配列(増幅しようとする遺伝子)上の2以上の領域の配列に基づいて設計され、その領域の数の上限は特に限定されないが、好ましくは2〜5領域、より好ましくは2〜3領域、さらに好ましくは2領域の配列に基づいて設計される。また、他の1種のプライマーは、標的核酸配列(増幅しようとする遺伝子)上の1以上の領域の配列に基づいて設計され、その領域の数の上限は特に限定されないが、好ましくは1〜5領域、より好ましくは1〜3領域、さらに好ましくは1〜2領域の配列に基づいて設計される。さらに、前記プライマーセットは、前記2種のプライマーに加え、核酸増幅反応に関与する他のプライマーをさらに含むものとしてもよい。   The two kinds of primers included in the primer set can typically be a forward primer and a reverse primer designed for a target nucleic acid sequence to be amplified. Thus, one primer can contain a sequence homologous to the 5 'terminal region of the target nucleic acid sequence, and the other primer can contain a sequence complementary to the 3' terminal region of the target nucleic acid sequence. Furthermore, at least one of these primers includes a sequence homologous or complementary to a region different from the 5 'terminal region and the 3' terminal region of the target nucleic acid sequence. For example, one of the primers hybridizes to a target nucleic acid sequence or a complementary sequence thereof, and after the extension reaction of the primer occurs, it hybridizes to a region on the extended strand to form a loop structure. Thus, it can be incorporated on the 5 ′ end side of the same primer. Thus, at least one primer is designed based on the sequence of two or more regions on the target nucleic acid sequence (gene to be amplified), and the upper limit of the number of the regions is not particularly limited, but preferably 2 It is designed based on the arrangement of -5 regions, more preferably 2-3 regions, and even more preferably 2 regions. The other kind of primer is designed based on the sequence of one or more regions on the target nucleic acid sequence (gene to be amplified), and the upper limit of the number of the regions is not particularly limited. It is designed based on an arrangement of 5 regions, more preferably 1 to 3 regions, and still more preferably 1 to 2 regions. Furthermore, the primer set may further include other primers involved in the nucleic acid amplification reaction in addition to the two kinds of primers.

前記プライマーセットに含まれる前記2種のプライマーの設計に用いられる標的核酸配列(増幅しようとする遺伝子)上の領域は、そのうちの少なくとも1つが変異にかかるヌクレオチド残基を含むように選択される。このような変異にかかるヌクレオチド残基を含む複数の領域をプライマーの設計に用いることもでき、特に、変異型遺伝子中に複数の変異にかかるヌクレオチド残基が存在する場合には有利である。   The region on the target nucleic acid sequence (gene to be amplified) used for designing the two kinds of primers included in the primer set is selected so that at least one of them contains a nucleotide residue to be mutated. A plurality of regions containing nucleotide residues related to such mutations can also be used for primer design, which is particularly advantageous when nucleotide residues related to a plurality of mutations are present in the mutant gene.

前記プライマーセットの他の設計基準は、利用する核酸増幅反応の作用機序に従って決定される。このような核酸増幅反応としては、当業者に公知のいかなる方法であってもよいが、好ましくは等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものとされる。よって、本発明の好ましい実施態様によれば、前記プライマーセットは等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものとされ、その場合には、核酸増幅反応は等温下で行なうことができる。このような等温核酸増幅法としては、例えば、LAMP法(国際公開第00/28082号パンフレット)、国際公開第2004/040019号パンフレットに記載の方法等が挙げられる。   Other design criteria for the primer set are determined according to the mechanism of action of the nucleic acid amplification reaction used. Such a nucleic acid amplification reaction may be any method known to those skilled in the art, but is preferably capable of amplifying the target nucleic acid by a reaction under isothermal conditions. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the primer set enables amplification of a target nucleic acid by an isothermal reaction, in which case the nucleic acid amplification reaction can be performed isothermally. . Examples of such isothermal nucleic acid amplification methods include the LAMP method (International Publication No. 00/28082 pamphlet), the method described in International Publication No. 2004/040019 pamphlet, and the like.

本発明の特に好ましい実施態様によれば、等温核酸増幅法として、本発明者らによって開発された核酸増幅法が用いられる。この実施態様では、前記プライマーセットは、標的核酸配列を増幅しうる少なくとも2種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)に相補的な配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)に相同な配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、前記プライマーセットに含まれる第二のプライマーが、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)に相補的な配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D-Dc')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものとされる。   According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid amplification method developed by the present inventors is used as the isothermal nucleic acid amplification method. In this embodiment, the primer set is a primer set comprising at least two primers capable of amplifying the target nucleic acid sequence, and the first primer included in the primer set is 3 ′ of the target nucleic acid sequence. A sequence (B) comprising a sequence (Ac ') complementary to the sequence (A) of the terminal portion at the 3' terminal portion and existing 5 'to the sequence (A) in the target nucleic acid sequence A homologous sequence (B ′) is included on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′), and the second primer included in the primer set is a 3 ′ end portion of a complementary sequence of the target nucleic acid sequence. A folded sequence (D-Dc ′) comprising a sequence (Cc ′) complementary to the sequence (C) in the 3 ′ terminal portion and two nucleic acid sequences hybridizing to each other on the same strand. Containing on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′) It is.

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

前記第一のプライマーによる核酸合成の作用機序を図1に模式的に示す。まず、鋳型となる核酸中の標的核酸配列を決定し、その標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)、および配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)を決定する。第一のプライマーは、配列(Ac')を含んでなり、さらにその5’側に配列(B')を含んでなる。配列(Ac')は配列(A)に相補的な配列であり、配列(B')は配列(B)に相同な配列である。ここで、第一のプライマーは、前記配列(Ac')と前記配列(B')の間に、反応に影響を与えない介在配列を含んでいてもよい。このようなプライマーを鋳型核酸にアニーリングさせると、プライマー中の配列(Ac')が標的核酸配列の配列(A)にハイブリダイズした状態となる(図1(a))。この状態でプライマー伸長反応が起こると、標的核酸配列の相補配列を含む核酸が合成される。そして、合成された核酸の5’末端側に存在する配列(B')が、同核酸中に存在する配列(Bc)にハイブリダイズし、これにより、合成された核酸の5’末端部分においてステム−ループ構造が形成される。その結果、鋳型核酸上の配列(A)が一本鎖となり、この部分に先の第一のプライマーと同一の配列を有する他のプライマーがハイブリダイズする(図1(b))。その後、鎖置換反応により、新たにハイブリダイズした第一のプライマーからの伸長反応が起こると同時に、先に合成された核酸が鋳型核酸から分離される(図1(c))。   The action mechanism of nucleic acid synthesis by the first primer is schematically shown in FIG. First, a target nucleic acid sequence in a nucleic acid to be a template is determined, and a sequence (A) at the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence and a sequence (B) existing on the 5 ′ side of the sequence (A) are determined. . The first primer includes a sequence (Ac ′) and further includes a sequence (B ′) on the 5 ′ side thereof. The sequence (Ac ′) is a sequence complementary to the sequence (A), and the sequence (B ′) is a sequence homologous to the sequence (B). Here, the first primer may include an intervening sequence that does not affect the reaction between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′). When such a primer is annealed to the template nucleic acid, the sequence (Ac ′) in the primer is hybridized to the sequence (A) of the target nucleic acid sequence (FIG. 1 (a)). When a primer extension reaction occurs in this state, a nucleic acid containing a complementary sequence of the target nucleic acid sequence is synthesized. Then, the sequence (B ′) present on the 5 ′ end side of the synthesized nucleic acid hybridizes to the sequence (Bc) present in the nucleic acid, and thereby the stem in the 5 ′ end portion of the synthesized nucleic acid. -A loop structure is formed. As a result, the sequence (A) on the template nucleic acid becomes a single strand, and another primer having the same sequence as the first primer hybridizes to this portion (FIG. 1 (b)). Thereafter, an extension reaction from the newly hybridized first primer occurs by the strand displacement reaction, and at the same time, the previously synthesized nucleic acid is separated from the template nucleic acid (FIG. 1 (c)).

上記の作用機序において、配列(B')が配列(Bc)にハイブリダイズする現象は、同一鎖上に相補領域が存在することにより起こる。一般に、二本鎖核酸が一本鎖に解離するときは、その末端あるいはそれ以外の比較的不安定な部分から部分的な解離が始まる。上記第一のプライマーによる伸長反応で生成した二本鎖核酸は、比較的高温では末端部分の塩基対は解離と結合の平衡状態にあり、全体としては二本鎖を保っている。そのような状態で末端の解離した部分に相補的な配列が同一鎖上に存在すると、準安定な状態としてステム−ループ構造を形成することができる。このステムループ構造は安定的には存在しないが、その構造の形成により剥き出しとなった相補鎖部分(鋳型核酸上の配列(A))に同一の他のプライマーが結合し、すぐさまポリメラーゼが伸長反応を行うことにより、先に合成された鎖が置換されて遊離すると同時に、新たな二本鎖核酸を生成することができる。   In the above action mechanism, the phenomenon that the sequence (B ′) hybridizes to the sequence (Bc) occurs due to the presence of complementary regions on the same strand. In general, when a double-stranded nucleic acid is dissociated into a single strand, partial dissociation starts from its terminal or other relatively unstable part. In the double-stranded nucleic acid generated by the extension reaction using the first primer, the base pair of the terminal portion is in an equilibrium state of dissociation and binding at a relatively high temperature, and the double strand is maintained as a whole. In such a state, when a sequence complementary to the dissociated portion of the terminal is present on the same strand, a stem-loop structure can be formed as a metastable state. Although this stem-loop structure does not exist stably, the same other primer binds to the complementary strand part (sequence (A) on the template nucleic acid) exposed by the formation of the structure, and the polymerase immediately extends. By performing the above, a previously synthesized strand is replaced and released, and at the same time, a new double-stranded nucleic acid can be generated.

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

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

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

前記第一のプライマーは、与えられた条件下で必要な特異性を維持しながら標的核酸との塩基対結合を行うことができる程度の鎖長を有するものである。このプライマーの鎖長は、好ましくは15〜100ヌクレオチド、より好ましくは20〜60ヌクレオチドとする。また、前記第一のプライマーを構成する配列(Ac')と配列(B')の長さは、それぞれ、好ましくは5〜50ヌクレオチド、より好ましくは7〜30ヌクレオチドである。また、必要に応じて、配列(Ac')と配列(B')の間に、反応に影響を与えない介在配列を挿入してもよい。   The first primer has a chain length that allows base pairing with a target nucleic acid while maintaining the required specificity under given conditions. The primer has a chain length of preferably 15 to 100 nucleotides, more preferably 20 to 60 nucleotides. Moreover, the lengths of the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′) constituting the first primer are preferably 5 to 50 nucleotides, more preferably 7 to 30 nucleotides, respectively. If necessary, an intervening sequence that does not affect the reaction may be inserted between the sequence (Ac ′) and the sequence (B ′).

前記第二のプライマーは、上述のように、前記標的核酸配列の相補配列(第一のプライマーがハイブリダイズする鎖に対して反対側の鎖)の3’末端部分の配列(C)に相補的な配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D-Dc')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものである。このような第二のプライマーの構造は、例えば、図2に示すようなものであるが、図2に示される配列やヌクレオチド数に限定されるものではない。第二のプライマーを構成する配列(Cc')の長さは、好ましくは5〜50ヌクレオチド、より好ましくは10〜30ヌクレオチドである。また、前記折返し配列(D-Dc')の長さは、好ましくは2〜1000ヌクレオチド、より好ましくは2〜100ヌクレオチド、さらに好ましくは4〜60ヌクレオチド、さらに好ましくは6〜40ヌクレオチドであり、折返し配列の内部におけるハイブリダイゼーションによって形成される塩基対のヌクレオチド数は、好ましくは2〜500bp、より好ましくは2〜50bp、さらに好ましくは2〜30bp、さらに好ましくは3〜20bpである。折返し配列(D-Dc')のヌクレオチド配列はいかなる配列であってもよく、特に限定されるものではないが、好ましくは標的核酸配列にハイブリダイズしない配列とされる。また、必要に応じて、配列(Cc')と折返し配列(D-Dc')の間に、反応に影響を与えない介在配列を挿入してもよい。   As described above, the second primer is complementary to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence (the strand opposite to the strand to which the first primer hybridizes). A folded sequence (D-Dc ′) comprising two nucleic acid sequences that hybridize to each other on the same strand and 5 ′ of the sequence (Cc ′). On the side. The structure of such a second primer is, for example, as shown in FIG. 2, but is not limited to the sequence or the number of nucleotides shown in FIG. The length of the sequence (Cc ′) constituting the second primer is preferably 5 to 50 nucleotides, more preferably 10 to 30 nucleotides. The length of the folded sequence (D-Dc ′) is preferably 2 to 1000 nucleotides, more preferably 2 to 100 nucleotides, still more preferably 4 to 60 nucleotides, and even more preferably 6 to 40 nucleotides. The number of nucleotides of base pairs formed by hybridization within the sequence is preferably 2 to 500 bp, more preferably 2 to 50 bp, still more preferably 2 to 30 bp, and further preferably 3 to 20 bp. The nucleotide sequence of the folded sequence (D-Dc ′) may be any sequence and is not particularly limited, but is preferably a sequence that does not hybridize to the target nucleic acid sequence. If necessary, an intervening sequence that does not affect the reaction may be inserted between the sequence (Cc ′) and the folded sequence (D-Dc ′).

これら第一のプライマーおよび第二のプライマーによる核酸増幅反応について考えられる作用機序を、図3(図3aおよび図3b)を用いて説明する。まず、第一のプライマーが標的核酸のセンス鎖にハイブリダイズし、該プライマーの伸長反応が起きる(図3(a))。次いで、伸長鎖(−)上においてステム−ループ構造が形成され、これにより一本鎖となった標的核酸センス鎖上の配列(A)に新たな第一のプライマーがハイブリダイズし(図3(b))、該プライマーの伸長反応が起きて、先に合成された伸長鎖(−)が脱離する。次に、脱離した伸長鎖(−)上の配列(C)に第二のプライマーがハイブリダイズし(図3(c))、該プライマーの伸長反応が起き、伸長鎖(+)が合成される(図3(d))。生成した伸長鎖(+)の3’末端と伸長鎖(−)の5’末端ではステム−ループ構造が形成され(図3(e))、遊離型の3’末端である伸長鎖(+)のループ先端から伸長反応が起こると同時に、前記伸長鎖(−)が脱離する(図3(f))。ループ先端からの前記伸長反応により、伸長鎖(+)の3’側に配列(A)および配列(Bc)を介して伸長鎖(−)が結合したヘアピン型の二本鎖核酸が生成し、その配列(A)および配列(Bc)に第一のプライマーがハイブリダイズし(図3(g))、その伸長反応により伸長鎖(−)が生成する(図3(h)および(i))。また、前記ヘアピン型二本鎖核酸の3’末端に存在する折返し配列によって遊離型の3’末端が提供され(図3(h))、そこからの伸長反応により(図3(i))、両端に折返し配列を有し、第一および第二のプライマーに由来する配列を介して伸長鎖(+)と伸長鎖(−)とを交互に含む一本鎖核酸が生成する(図3(j))。この一本鎖核酸では、その3’末端に存在する折返し配列により遊離型の3’末端(相補鎖合成起点)が提供されるため(図3(k))、同様の伸長反応が繰り返され、1回の伸長反応あたり2倍の鎖長となる(図3(l)および(m))。また、図3(i)において脱離した第一のプライマーからの伸長鎖(−)では、その3’末端に存在する折返し配列により遊離型の3’末端(相補鎖合成起点)が提供されるため(図3(n))、そこからの伸長反応により、両端にステム−ループ構造が形成され、プライマーに由来する配列を介して伸長鎖(+)と伸長鎖(−)とを交互に含む一本鎖核酸が生成する(図3(o))。この一本鎖核酸においても、3’末端におけるループ形成によって相補鎖合成起点が順次提供されるため、そこからの伸長反応が次々に起こる。このようにして自動的に延長される一本鎖核酸には、第一のプライマーおよび第二のプライマーに由来する配列が伸長鎖(+)と伸長鎖(−)との間に含まれているため、各プライマーがハイブリダイズして伸長反応を起こすことが可能であり、これにより標的核酸のセンス鎖およびアンチセンス鎖が顕著に増幅される。   A possible mechanism of action for the nucleic acid amplification reaction by the first primer and the second primer will be described with reference to FIG. 3 (FIGS. 3a and 3b). First, the first primer hybridizes to the sense strand of the target nucleic acid, and the primer extension reaction occurs (FIG. 3 (a)). Next, a stem-loop structure is formed on the extended strand (−), and thereby a new first primer hybridizes to the sequence (A) on the target nucleic acid sense strand that has become a single strand (FIG. 3 ( b)), the extension reaction of the primer occurs, and the previously synthesized extended strand (−) is eliminated. Next, the second primer hybridizes to the sequence (C) on the released extended strand (−) (FIG. 3 (c)), the extension reaction of the primer occurs, and the extended strand (+) is synthesized. (FIG. 3 (d)). A stem-loop structure is formed at the 3 ′ end of the generated extended strand (+) and the 5 ′ end of the extended strand (−) (FIG. 3 (e)), and the extended strand (+) which is the free 3 ′ end. At the same time, an extension reaction occurs from the loop tip of the above, and the extension chain (-) is detached (FIG. 3 (f)). By the extension reaction from the loop tip, a hairpin-type double-stranded nucleic acid in which the extension strand (−) is bonded to the 3 ′ side of the extension strand (+) via the sequence (A) and the sequence (Bc) is generated, The first primer hybridizes to the sequence (A) and the sequence (Bc) (FIG. 3 (g)), and an extended chain (−) is generated by the extension reaction (FIG. 3 (h) and (i)). . In addition, a free 3 ′ end is provided by the folded sequence present at the 3 ′ end of the hairpin type double-stranded nucleic acid (FIG. 3 (h)), and by an extension reaction therefrom (FIG. 3 (i)), A single-stranded nucleic acid having a folded sequence at both ends and alternately containing an extended strand (+) and an extended strand (−) through the sequences derived from the first and second primers is generated (FIG. 3 (j )). In this single-stranded nucleic acid, since the free 3 ′ end (starting point of complementary strand synthesis) is provided by the folded sequence present at the 3 ′ end (FIG. 3 (k)), the same extension reaction is repeated, The chain length is doubled per extension reaction (FIGS. 3 (l) and (m)). In addition, in the extended strand (−) from the first primer desorbed in FIG. 3 (i), the free 3 ′ end (the complementary strand synthesis origin) is provided by the folded sequence present at the 3 ′ end. For this reason (FIG. 3 (n)), stem-loop structures are formed at both ends by the extension reaction therefrom, and the extension strand (+) and the extension strand (-) are alternately included via the sequence derived from the primer. Single-stranded nucleic acid is produced (FIG. 3 (o)). In this single-stranded nucleic acid as well, the complementary strand synthesis starting point is sequentially provided by the loop formation at the 3 'end, so that elongation reactions occur one after another. The single-stranded nucleic acid thus automatically extended contains sequences derived from the first primer and the second primer between the extended strand (+) and the extended strand (−). Therefore, it is possible for each primer to hybridize to cause an extension reaction, and thereby the sense strand and the antisense strand of the target nucleic acid are significantly amplified.

前記プライマーセットは、前記第一のプライマーおよび前記第二のプライマーに加えて、前記標的核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズする第三のプライマーをさらに含んでいてもよく、このような第三のプライマーは、標的核酸配列またはその相補配列へのハイブリダイゼーションについて他のプライマーと競合しないものとされる。   In addition to the first primer and the second primer, the primer set may further include a third primer that hybridizes to the target nucleic acid sequence or a complementary sequence thereof. A primer should not compete with other primers for hybridization to a target nucleic acid sequence or its complementary sequence.

本発明において「競合しない」とは、そのプライマーが標的核酸にハイブリダイズすることによって他のプライマーによる相補鎖合成起点の付与が妨げられないことを意味する。   In the present invention, “non-competing” means that the primer does not interfere with the provision of the complementary strand synthesis starting point by hybridizing to the target nucleic acid.

第一のプライマーおよび第二のプライマーにより標的核酸が増幅された場合には、上述のように、増幅産物は標的核酸配列とその相補配列とを交互に有するものとなる。その増幅産物の3’末端には折返し配列またはループ構造が存在し、これにより提供される相補鎖合成起点から次々に伸長反応が起こっている。第三のプライマーは、このような増幅産物が部分的に一本鎖の状態になった時に、その一本鎖部分に存在する標的配列にアニ−リングすることができる。これにより、増幅産物中の標的核酸配列内に新たな相補鎖合成起点が提供され、そこからの伸長反応が起こるため、核酸増幅反応がより迅速に行われるようになる。   When the target nucleic acid is amplified by the first primer and the second primer, as described above, the amplification product has the target nucleic acid sequence and its complementary sequence alternately. A folded sequence or a loop structure exists at the 3 'end of the amplified product, and extension reactions occur one after another from the complementary strand synthesis starting point provided thereby. The third primer can be annealed to the target sequence present in the single-stranded portion when such an amplification product is partially in a single-stranded state. As a result, a new complementary strand synthesis starting point is provided in the target nucleic acid sequence in the amplification product, and an extension reaction takes place therefrom, so that the nucleic acid amplification reaction is performed more rapidly.

第三のプライマーは必ずしも1種類に限定されるわけではなく、核酸増幅反応の迅速性および特異性を向上させるためには2種類以上の第三のプライマーを同時に用いてもよい。これら第三のプライマーは、典型的には第一のプライマーおよび第二のプライマーとは異なる配列からなるが、これらのプライマーと競合しない限りにおいて、部分的に重なる領域にハイブリダイズするものとしてもよい。第三のプライマーの鎖長は、好ましくは2〜100ヌクレオチド、より好ましくは5〜50ヌクレオチド、さらに好ましくは7〜30ヌクレオチドとされる。   The third primer is not necessarily limited to one type, and two or more types of third primers may be used simultaneously in order to improve the speed and specificity of the nucleic acid amplification reaction. These third primers typically comprise a different sequence from the first primer and the second primer, but may hybridize to partially overlapping regions as long as they do not compete with these primers. . The chain length of the third primer is preferably 2 to 100 nucleotides, more preferably 5 to 50 nucleotides, and even more preferably 7 to 30 nucleotides.

第三のプライマーは、第一のプライマーおよび第二のプライマーによる核酸増幅反応をより迅速に進めるための補助的な働きをその主目的とするものである。従って、第三のプライマーは、第一のプライマーおよび第二のプライマーの各3’末端のTmよりも低いTmを有するものとすることが好ましい。また、第三のプライマーの増幅反応液への添加量は、第一のプライマーおよび第二のプライマーのそれぞれの添加量よりも少ない方が好ましい。   The third primer mainly serves as an auxiliary function for proceeding the nucleic acid amplification reaction by the first primer and the second primer more rapidly. Therefore, the third primer preferably has a Tm lower than the Tm of each 3 'end of the first primer and the second primer. Moreover, it is preferable that the addition amount of the third primer to the amplification reaction solution is smaller than the addition amounts of the first primer and the second primer.

前記プライマーセットを利用して遺伝子変異の有無を判定するためには、変異にかかるヌクレオチド残基が前記配列(A)、前記配列(B)または前記配列(C)に含まれるようにプライマーセットを設計することができる。また、上記第三のプライマーが前記核酸試料中の核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズしたときに、前記変異の存在または不存在によって前記核酸配列またはその相補配列との間で1以上のミスマッチを生じるように、第三のプライマーを設計することもできる。これにより、増幅産物の有無を確認することによって前記変異の有無を判定することが可能となり、また、増幅産物を定量することにより前記変異を有する遺伝子の量を決定することが可能となる。   In order to determine the presence or absence of a gene mutation using the primer set, the primer set is used so that the nucleotide residues involved in the mutation are included in the sequence (A), the sequence (B) or the sequence (C). Can be designed. In addition, when the third primer hybridizes to a nucleic acid sequence in the nucleic acid sample or a complementary sequence thereof, one or more mismatches between the nucleic acid sequence or the complementary sequence due to the presence or absence of the mutation A third primer can also be designed to occur. Thereby, it is possible to determine the presence or absence of the mutation by confirming the presence or absence of the amplification product, and it is possible to determine the amount of the gene having the mutation by quantifying the amplification product.

本発明の一つの実施態様によれば、前記プライマーセットは、変異にかかるヌクレオチド残基が前記配列(A)に含まれるように設計される。この実施態様では、核酸試料中の標的核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応において第一のプライマーが配列(A)にアニーリングするため、増幅産物が得られる。核酸試料中の、変異部位において標的核酸配列とは異なる核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応において第一のプライマーが配列(A)にアニーリングすることが困難となるため、増幅産物が得られないか、または得られる増幅産物の量が著しく減少する。変異にかかるヌクレオチド残基は、好ましくは前記配列(A)の5’末端(第一のプライマーにおける3’末端に対応する)に含まれるものとされる。   According to one embodiment of the present invention, the primer set is designed so that nucleotide residues involved in mutation are included in the sequence (A). In this embodiment, when the target nucleic acid sequence in the nucleic acid sample serves as a template, the first primer anneals to the sequence (A) in the nucleic acid amplification reaction, so that an amplification product is obtained. When a nucleic acid sequence different from the target nucleic acid sequence at the mutation site in the nucleic acid sample is used as a template, it becomes difficult for the first primer to anneal to the sequence (A) in the nucleic acid amplification reaction. The amount of amplification product not obtained or obtained is significantly reduced. The nucleotide residue involved in the mutation is preferably contained in the 5 'end of the sequence (A) (corresponding to the 3' end in the first primer).

本発明の他の実施態様によれば、前記プライマーセットは、変異にかかるヌクレオチド残基が前記配列(C)に含まれるように設計される。この実施態様では、核酸試料中の標的核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応において第二のプライマーが配列(C)にアニーリングするため、増幅産物が得られる。核酸試料中の、変異部位において標的核酸配列とは異なる核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応において第二のプライマーが配列(C)にアニーリングすることが困難となるため、増幅産物が得られないか、または得られる増幅産物の量が著しく減少する。変異にかかるヌクレオチド残基は、好ましくは前記配列(C)の5’末端(第二のプライマーにおける3’末端に対応する)に含まれるものとされる。   According to another embodiment of the present invention, the primer set is designed such that nucleotide residues involved in mutation are included in the sequence (C). In this embodiment, when the target nucleic acid sequence in the nucleic acid sample serves as a template, the second primer anneals to the sequence (C) in the nucleic acid amplification reaction, so that an amplification product is obtained. When a nucleic acid sequence different from the target nucleic acid sequence at the mutation site in the nucleic acid sample is used as a template, it becomes difficult for the second primer to anneal to the sequence (C) in the nucleic acid amplification reaction. The amount of amplification product not obtained or obtained is significantly reduced. The nucleotide residue involved in the mutation is preferably contained in the 5 'end of the sequence (C) (corresponding to the 3' end in the second primer).

本発明の好ましい実施態様によれば、前記プライマーセットは、変異にかかるヌクレオチド残基が前記配列(B)に含まれるように設計される。この実施態様では、核酸試料中の標的核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応において、第一のプライマーが配列(A)にアニーリングして伸長反応が行なわれた後に該プライマーに含まれる配列(B')が伸長鎖上の配列(Bc)にハイブリダイズするため、ステム−ループ構造が効率的に形成される。この効率的なステム−ループ構造の形成により、他の第一のプライマーが鋳型にアニーリングすることが可能となり、図1に示される作用機序が効率的に進行するため、増幅産物が得られる。一方で、核酸試料中の、変異部位において標的核酸配列とは異なる核酸配列が鋳型となる場合には、核酸増幅反応における上記ステム−ループ構造の形成が困難となるため、図1に示される作用機序が妨げられ、増幅産物が得られないか、または得られる増幅産物の量が著しく減少する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the primer set is designed so that nucleotide residues involved in mutation are included in the sequence (B). In this embodiment, when the target nucleic acid sequence in the nucleic acid sample is a template, the nucleic acid amplification reaction includes the first primer after annealing to the sequence (A) and the extension reaction. Since the sequence (B ′) hybridizes to the sequence (Bc) on the extended strand, a stem-loop structure is efficiently formed. Formation of this efficient stem-loop structure allows other first primers to anneal to the template, and the mechanism of action shown in FIG. 1 proceeds efficiently, resulting in an amplification product. On the other hand, when a nucleic acid sequence different from the target nucleic acid sequence at the mutation site in the nucleic acid sample is used as a template, it is difficult to form the stem-loop structure in the nucleic acid amplification reaction. The mechanism is impeded and no amplification product is obtained or the amount of amplification product obtained is significantly reduced.

上述の配列(B)における変異の検出について、さらに詳細に説明する。図1に示す作用機序において、配列(B')が配列(Bc)にハイブリダイズする現象は、同一鎖上に相補領域が存在することにより起こる。一般に、二本鎖核酸が一本鎖に解離するときは、その末端あるいはそれ以外の比較的不安定な部分から部分的な解離が始まる。第一のプライマーによる伸長反応によって生成した二本鎖核酸は、比較的高温では末端部分の塩基対は解離と結合の平衡状態にあり、全体としては二本鎖を保っている。そのような状態で末端の解離した部分に相補的な配列が同一鎖上に存在すると、準安定な状態としてステム−ループ構造を形成することができる。しかし、このステム−ループ構造は安定的には存在せず、特に、そのステムを形成する配列(B')と配列(Bc)部分との間に相補的でないヌクレオチドが存在する場合には、非常に不安定となり、あるいは、ステムが全く形成されない。この場合には、鋳型上の配列(A)とプライマー中の配列(Ac')とのハイブリダイゼーションの方が優位となり、配列(A)の部分が一本鎖とならないため、次の第一のプライマーがアニーリングできなくなる。そのため、図1に示される連続した反応を起こすことが極めて困難となる。   The detection of the mutation in the above-mentioned sequence (B) will be described in more detail. In the mechanism of action shown in FIG. 1, the phenomenon that the sequence (B ′) hybridizes to the sequence (Bc) occurs due to the presence of complementary regions on the same strand. In general, when a double-stranded nucleic acid is dissociated into a single strand, partial dissociation starts from its terminal or other relatively unstable part. In the double-stranded nucleic acid produced by the extension reaction with the first primer, the base pair of the terminal portion is in an equilibrium state of dissociation and binding at a relatively high temperature, and the double-stranded nucleic acid is maintained as a whole. In such a state, when a sequence complementary to the dissociated portion of the terminal is present on the same strand, a stem-loop structure can be formed as a metastable state. However, this stem-loop structure does not exist stably, especially if there are non-complementary nucleotides between the sequence (B ′) and the sequence (Bc) part forming the stem. Or the stem is not formed at all. In this case, the hybridization between the sequence (A) on the template and the sequence (Ac ') in the primer is superior, and the sequence (A) does not become a single strand. Primer cannot be annealed. Therefore, it is extremely difficult to cause the continuous reaction shown in FIG.

本発明による核酸増幅法では、前記サンプルに含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応が行なわれる。その反応条件は、利用する核酸増幅反応に従って、当業者であれば適宜決定することができる。   In the nucleic acid amplification method according to the present invention, a nucleic acid amplification reaction using the primer set is performed using a nucleic acid molecule contained in the sample as a template. Those reaction conditions can be appropriately determined by those skilled in the art according to the nucleic acid amplification reaction used.

前記プライマーセットが等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものとされる場合には、核酸増幅反応は等温下で行なうことが好ましい。ここで、「等温」とは、酵素およびプライマーが実質的に機能しうるような、ほぼ一定の温度条件下に保つことをいう。さらに、「ほぼ一定の温度条件」とは、設定された温度を正確に保持することのみならず、酵素およびプライマーの実質的な機能を損なわない程度の温度変化であれば許容されることを意味する。一定の温度条件下での核酸増幅反応は、使用する酵素の活性を維持できる温度に保つことにより実施することができる。また、この核酸増幅反応において、プライマーが標的核酸にアニーリングするためには、例えば、反応温度を、そのプライマーの融解温度(Tm)付近の温度、もしくはそれ以下に設定することが好ましく、さらには、プライマーの融解温度(Tm)を考慮し、ストリンジェンシーのレベルを設定することが好ましい。従って、この温度は、好ましくは、約20℃〜約75℃であり、さらに好ましくは、約35℃〜約65℃とする。   When the primer set enables amplification of a target nucleic acid by a reaction under isothermal conditions, the nucleic acid amplification reaction is preferably performed under isothermal conditions. Here, “isothermal” refers to maintaining an approximately constant temperature condition such that the enzyme and the primer can substantially function. Furthermore, the “substantially constant temperature condition” means that not only the set temperature is accurately maintained but also a temperature change that does not impair the substantial functions of the enzyme and the primer is allowed. To do. The nucleic acid amplification reaction under a certain temperature condition can be carried out by keeping the temperature at which the activity of the enzyme used can be maintained. In this nucleic acid amplification reaction, in order for the primer to anneal to the target nucleic acid, for example, the reaction temperature is preferably set to a temperature near or below the melting temperature (Tm) of the primer, The level of stringency is preferably set in consideration of the melting temperature (Tm) of the primer. Therefore, this temperature is preferably about 20 ° C to about 75 ° C, more preferably about 35 ° C to about 65 ° C.

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

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

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

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

さらに、核酸増幅反応において、DNAポリメラーゼ、逆転写酵素などの酵素の耐熱性を増強するための試薬を、酵素安定化剤として反応溶液中に添加することもできる。これにより、反応液中の酵素が安定化されるため、核酸の合成効率および増幅効率を高めることが可能となる。このような試薬は当技術分野において知られているいかなるものであってもよく、特に制限されないが、好ましくは糖類、より好ましくは単糖またはオリゴ糖、さらに好ましくはトレハロース、ソルビトールもしくはマンニトール、またはこれらの2種以上の混合物とされる。   Furthermore, in the nucleic acid amplification reaction, a reagent for enhancing the heat resistance of an enzyme such as DNA polymerase or reverse transcriptase can be added to the reaction solution as an enzyme stabilizer. As a result, the enzyme in the reaction solution is stabilized, so that the nucleic acid synthesis efficiency and amplification efficiency can be increased. Such a reagent may be any known in the art and is not particularly limited, but is preferably a saccharide, more preferably a mono- or oligosaccharide, more preferably trehalose, sorbitol or mannitol, or these It is set as the mixture of 2 or more types.

本発明の好ましい実施態様によれば、核酸増幅反応はミスマッチ認識タンパク質の存在下で行なわれ、これにより、より正確な変異型遺伝子または野生型遺伝子の特異的な増幅が可能となる。   According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid amplification reaction is carried out in the presence of a mismatch recognition protein, which enables more specific specific amplification of a mutant gene or a wild type gene.

細菌や酵母等には、DNAの2本鎖において部分的に対合できない(ミスマッチ)塩基対が生じたときに、これを修復するための機構があることが既に知られている。この修復は「ミスマッチ結合タンパク質」(「ミスマッチ認識タンパク質」とも称される)と呼ばれるタンパク質によって行なわれるものであり、MutSタンパク質(特表平9−504699号公報)、MutMタンパク質(特開2000−300265号公報)、GFP(Green Fluorescence Protein)に結合したMutSタンパク質(国際公開第99/06591号パンフレット)などの様々なミスマッチ結合タンパクの使用が報告されている。さらに、近年、ミスマッチ結合タンパク質を利用してミスマッチを検出する遺伝子診断法が開発されている(M. Gotoh et al., Genet. Anal., 14, 47-50, 1997)。核酸中における特定のヌクレオチドにおける多型および突然変異の検出法としては、例えば、変異のない対照核酸と、変異が存在することが疑われる被検核酸とをハイブリダイズさせ、そこにミスマッチ認識タンパク質を導入することによりミスマッチを検出する方法が知られている。   It is already known that bacteria, yeast, and the like have a mechanism for repairing a base pair that cannot be partially matched (mismatched) in a double strand of DNA. This repair is performed by a protein called “mismatch binding protein” (also referred to as “mismatch recognition protein”). MutS protein (Japanese Patent Publication No. 9-504699), MutM protein (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-300265) The use of various mismatch binding proteins such as MutS protein (International Publication No. 99/06591 pamphlet) bound to GFP (Green Fluorescence Protein) has been reported. Furthermore, in recent years, genetic diagnostic methods for detecting mismatches using mismatch binding proteins have been developed (M. Gotoh et al., Genet. Anal., 14, 47-50, 1997). As a method for detecting polymorphisms and mutations at specific nucleotides in nucleic acids, for example, a control nucleic acid having no mutation is hybridized with a test nucleic acid suspected of having the mutation, and a mismatch recognition protein is added thereto. A method of detecting a mismatch by introducing it is known.

本発明において「ミスマッチ」とは、アデニン(A)、グアニン(G)、シトシン(C)、およびチミン(T)(RNAの場合はウラシル(U))から選択される一組の塩基対が正常な塩基対(AとTの組み合わせ、またはGとCの組み合わせ)ではないことを意味する。ミスマッチには、1つのミスマッチのみならず、複数の連続したミスマッチ、1または複数の塩基の挿入および/または欠失により生じるミスマッチ、ならびにそれらの組み合わせが含まれる。   In the present invention, “mismatch” means that a pair of base pairs selected from adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and thymine (T) (uracil (U) in the case of RNA) is normal. It means that it is not a correct base pair (a combination of A and T, or a combination of G and C). Mismatches include not only one mismatch, but also multiple consecutive mismatches, mismatches caused by insertion and / or deletion of one or more bases, and combinations thereof.

変異型遺伝子または野生型遺伝子の特異的増幅のための核酸増幅反応においても、これらのミスマッチ結合タンパク質を利用することにより、その特異性(正確さ)を向上させることができる。核酸増幅反応においては、相互に相補的でない2つのヌクレオチド配列の間で少量のヘテロ二本鎖構造が生ずることがある。本発明において「ヘテロ二本鎖構造」とは、実質的には相補的な二本鎖構造であるが、1または複数のミスマッチを有することにより非相補的な領域を含む二本鎖構造を意味する。このようなヘテロ二本鎖構造により、本来的には生成しないはずの誤った増幅産物がもたらされる。そこで、核酸増幅反応に用いられる反応液中にミスマッチ結合タンパク質を添加しておけば、上記のようなヘテロ二本鎖構造にこのミスマッチ結合タンパク質が結合し、その後の増幅反応が妨げられる。従って、ミスマッチ結合タンパク質を利用することにより、誤った増幅産物の生成を防ぐことが可能となる。   Even in a nucleic acid amplification reaction for specific amplification of a mutant gene or a wild-type gene, the specificity (accuracy) can be improved by using these mismatch binding proteins. In nucleic acid amplification reactions, a small amount of heteroduplex structure may occur between two nucleotide sequences that are not complementary to each other. In the present invention, the “heteroduplex structure” means a duplex structure that is substantially a complementary duplex structure but includes a non-complementary region by having one or more mismatches. To do. Such a heteroduplex structure results in a false amplification product that would not otherwise be produced. Therefore, if a mismatch binding protein is added to the reaction solution used for the nucleic acid amplification reaction, the mismatch binding protein binds to the heteroduplex structure as described above, and the subsequent amplification reaction is hindered. Therefore, by using a mismatch binding protein, it is possible to prevent generation of an erroneous amplification product.

本発明に用いられるミスマッチ結合タンパク質は、二本鎖核酸におけるミスマッチを認識し、そのミスマッチの部位に結合することが可能なタンパク質であればよく、例えば、当業者に公知のいずれのものであってもよい。また、本発明に用いられるミスマッチ結合タンパク質は、二本鎖核酸中のミスマッチを認識しうる限り、野生型タンパク質のアミノ酸配列において1または複数のアミノ酸が置換、欠失、付加、および/または挿入されたアミノ酸配列からなるタンパク質(変異体)であってもよい。このような変異体は、自然界において生じることもあるが、人為的に作製することも可能である。タンパク質にアミノ酸変異を導入する方法としては、多くの方法が知られている。例えば、部位特異的変異導入法としては、 W.P. DengとJ.A. Nickoloffの方法(Anal. Biochem., 200, 81, 1992)、K.L. MakamayeとF. Ecksteinの方法(Nucleic Acids Res., 14, 9679-9698, 1986)などが知られており、ランダム変異導入法としては、基本的な修復系を欠損した大腸菌 XL1-Red 株(Stratagene社)を用いる方法、亜硝酸ナトリウム等を用いて化学的に塩基を修飾する方法(J.-J. Diaz et al., BioTechnique, 11, 204-211, 1991)などが知られている。このようなミスマッチ結合タンパク質としては、MutM、MutSおよびそれらの類似体など、多くのものが知られている(Radman,M.et al.,Annu.Rev.Genet.20:523-538(1986);Radaman,M.etal.,Sci.Amer.,August 1988,pp40-46;Modrich,P.,J.Biol.Chem.264:6597-6600(1989); Lahue,R.S. et al.,Science 245:160-164(1988);Jiricny,J.et al,.Nucl.Acids Res.16:7843-7853(1988);Su,S.S.et al.,J.Biol.Chem.263;6829-6835(1988);Lahue,R.S.et al.,Mutat.Res.198:37-43(1988);Dohet,C.et al.,Mol.Gen.Gent.206:181-184(1987); Jones,M.et al.,Gentics 115:605-610(1987); Salmonella typhimuriumのMuts(Lu,A.L.,Genetics 118:593-600(1988);HaberL.T. et al.,J.Bacteriol.170:197-202(1988);Pang,P.P.et al.,J.Bacteriol.163:1007-1015(1985));およびPriebe S.D.et al.,J.Bacterilo.170:190-196(1988))。本発明に用いられるミスマッチ結合タンパク質は、好ましくはMutS、MutH、MutL、または酵母に由来するものとされ、より好ましくはMutS、MutH、またはMutLとされる。   The mismatch binding protein used in the present invention may be any protein that recognizes a mismatch in a double-stranded nucleic acid and can bind to the mismatch site, such as any known to those skilled in the art. Also good. In addition, in the mismatch binding protein used in the present invention, one or more amino acids are substituted, deleted, added, and / or inserted in the amino acid sequence of the wild-type protein as long as the mismatch in the double-stranded nucleic acid can be recognized. Alternatively, it may be a protein (variant) having an amino acid sequence. Such mutants may occur in nature but can also be made artificially. Many methods are known for introducing amino acid mutations into proteins. For example, site-directed mutagenesis methods include WP Deng and JA Nickoloff (Anal. Biochem., 200, 81, 1992), KL Makamaye and F. Eckstein (Nucleic Acids Res., 14, 9679-9698). , 1986) are known, and random mutagenesis methods include the use of E. coli XL1-Red strain (Stratagene) deficient in the basic repair system, and the use of sodium nitrite and other chemical bases. A modification method (J.-J. Diaz et al., BioTechnique, 11, 204-211, 1991) is known. Many such mismatch binding proteins are known, such as MutM, MutS and their analogs (Radman, M. et al., Annu. Rev. Genet. 20: 523-538 (1986)). Radaman, M. etal., Sci. Amer., August 1988, pp40-46; Modrich, P., J. Biol. Chem. 264: 6597-6600 (1989); Lahue, RS et al., Science 245: 160-164 (1988); Jiricny, J. et al ,. Nucl. Acids Res. 16: 7843-7853 (1988); Su, SSet al., J. Biol. Chem. 263; 6829-6835 (1988) Lahue, RSet al., Mutat. Res. 198: 37-43 (1988); Dohet, C. et al., Mol. Gen. Gent. 206: 181-184 (1987); Jones, M. et al , Gentics 115: 605-610 (1987); Salmonella typhimurium Muts (Lu, AL, Genetics 118: 593-600 (1988); HaberL.T. Et al., J. Bacteriol. 170: 197-202 (1988) Pang, PP et al., J. Bacteriol. 163: 1007-1015 (1985)); and Priebe SD et al., J. Bacterilo. 170: 190-196 (1988)). The mismatch binding protein used in the present invention is preferably derived from MutS, MutH, MutL, or yeast, more preferably MutS, MutH, or MutL.

ミスマッチ結合タンパク質は、一本鎖核酸にも結合することがあり、このようなミスマッチ結合タンパク質の一本鎖核酸への結合は、一本鎖結合タンパク質により阻害されることが知られている。従って、核酸増幅反応においてミスマッチ結合タンパク質を用いる場合には、一本鎖結合タンパク質を併用することが好ましい。また、ミスマッチ結合タンパク質は、ミスマッチを含まない二本鎖核酸にも結合することがあり、このようなミスマッチ結合タンパク質の誤った結合は、あらかじめ活性剤を用いてミスマッチ結合タンパク質を活性化しておくことにより阻害されることが知られている。従って、核酸増幅反応においてミスマッチ結合タンパク質を用いる場合には、活性剤によりあらかじめ活性化されたものを用いることが好ましい。   It is known that mismatch binding proteins may also bind to single-stranded nucleic acids, and binding of such mismatch binding proteins to single-stranded nucleic acids is inhibited by single-stranded binding proteins. Therefore, when a mismatch binding protein is used in the nucleic acid amplification reaction, it is preferable to use a single-stranded binding protein in combination. Mismatch binding proteins may also bind to double-stranded nucleic acids that do not contain mismatches. Such misbinding of mismatch binding proteins must be activated using an activator in advance. It is known to be inhibited by Therefore, when using a mismatch binding protein in a nucleic acid amplification reaction, it is preferable to use a protein activated in advance by an activator.

一本鎖核酸にミスマッチ結合タンパク質が結合するのを阻害するために使用する一本鎖結合タンパク質(SSB)は、当技術分野において公知の任意のSSBとすることができる。好ましいSSBとしては、エシェリキア・コリ、ショウジョウバエ、およびアフリカツメガエルに由来する一本鎖結合タンパク質、およびT4バクテリオファージ由来の遺伝子32タンパク質、ならびに他の種に由来するこれらの相当物が挙げられる。この場合に使用されるミスマッチ結合タンパク質としては、MutS、MutH、MutL、HexA、MSH1〜6、Rep3、RNaseA、ウラシル−DNAグリコシダーゼ、T4エンドヌクレアーゼVII、レゾルバーゼなどが挙げられ、好ましくはMutS、MSH2もしくはMSH6、またはこれらの2種以上の混合物とされ、より好ましくはMutSとされる。   The single stranded binding protein (SSB) used to inhibit the binding of the mismatch binding protein to the single stranded nucleic acid can be any SSB known in the art. Preferred SSBs include single chain binding proteins from Escherichia coli, Drosophila, and Xenopus, and the gene 32 protein from T4 bacteriophage, and their equivalents from other species. Examples of the mismatch binding protein used in this case include MutS, MutH, MutL, HexA, MSH1-6, Rep3, RNaseA, uracil-DNA glycosidase, T4 endonuclease VII, resolvase, etc., preferably MutS, MSH2 or MSH6, or a mixture of two or more of these, more preferably MutS.

ミスマッチ結合タンパク質を活性化するための活性剤は、当業者であれば適宜選択することができるため、特に限定されないが、好ましくは、ATP(アデノシン5'−三リン酸)、ADP(アデノシン5'−二リン酸)、ATP−γ−S(アデノシン5'−O−(3−チオ三リン酸))、AMP−PNP(アデノシン5'−[β,γ−イミド]三リン酸)などの化合物とされ、あるいは、ミスマッチ結合タンパク質に結合できるヌクレオチドの一つとされる。ミスマッチ結合タンパク質の活性化は、ミスマッチ結合タンパク質と活性剤とを、室温で数秒間から数分間インキュベートすることにより行うことができる。   The activator for activating the mismatch binding protein can be appropriately selected by those skilled in the art and is not particularly limited. However, preferably, ATP (adenosine 5′-triphosphate), ADP (adenosine 5 ′) -Diphosphate), ATP-γ-S (adenosine 5′-O- (3-thiotriphosphate)), AMP-PNP (adenosine 5 ′-[β, γ-imide] triphosphate) and the like Or one of the nucleotides that can bind to the mismatch binding protein. Activation of the mismatch binding protein can be performed by incubating the mismatch binding protein and the active agent at room temperature for several seconds to several minutes.

本発明による核酸増幅法では、前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応が行なわれる。この核酸増幅反応は、上記の核酸増幅反応によって得られる反応液の全部または一部をサンプルとして、上記と同様の条件下で実施することができる。より具体的には、核酸増幅反応によって得られる反応液に、必要に応じてプライマー、ポリメラーゼ、dNTPミックス、緩衝液等の試薬を添加して新たな反応液を調製し、これを用いて核酸増幅反応を行なうことができる。本発明の好ましい実施態様によれば、このような増幅産物を鋳型とする核酸増幅反応は2回以上繰り返される。   In the nucleic acid amplification method according to the present invention, the nucleic acid amplification reaction using the primer set is performed using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template. This nucleic acid amplification reaction can be carried out under the same conditions as described above, using as a sample all or part of the reaction solution obtained by the nucleic acid amplification reaction. More specifically, a reagent such as primer, polymerase, dNTP mix, and buffer solution is added to the reaction solution obtained by the nucleic acid amplification reaction as necessary to prepare a new reaction solution, which is used for nucleic acid amplification. The reaction can be performed. According to a preferred embodiment of the present invention, the nucleic acid amplification reaction using such an amplification product as a template is repeated two or more times.

核酸増幅法によって得られた増幅産物の存在は、多くのあらゆる方法により検出することができる。一つの方法は、一般的なゲル電気泳動による特定のサイズの増幅産物の検出である。この方法では、例えば、エチジウムブロマイドやサイバーグリーン等の蛍光物質により検出できる。他の方法としては、ビオチンのような標識を有する標識プローブを用い、これを増幅産物にハイブリダイズさせることにより検出することもできる。ビオチンは、蛍光標識されたアビジン、ペルオキシダーゼのような酵素に結合したアビジン等との結合により検出可能である。さらに別の方法としては、免疫クロマトグラフを用いる方法がある。この方法では、肉眼で検出可能な標識を利用したクロマトグラフ媒体を用いることが考案されている(イムノクロマトグラフィー法)。上記増幅断片と標識プローブとをハイブリダイズさせ、該増幅断片のさらに異なる配列とハイブリダイズ可能な捕捉用プローブをクロマト媒体に固定しておけば、その固定した部分でトラップすることができ、クロマト媒体での検出が可能となる。その結果、肉眼的にシンプルな検出が可能となる。さらに、本発明者らによる核酸増幅法では、核酸増幅反応における増幅効率が非常に高いため、増幅の副産物としてピロリン酸が生じることを利用して、増幅産物を間接的に検出することもできる。このような方法としては、例えば、ピロリン酸が反応溶液中のマグネシウムと結合することによりピロリン酸マグネシウムの白色沈澱が生じることを利用して、反応溶液の白濁を目視で観察する方法がある。また、他の方法としては、ピロリン酸がマグネシウムなどの金属イオンと強く結合して不溶性塩を形成することにより、反応溶液中のマグネシウムイオン濃度が著しく減少することを利用する方法がある。この方法では、マグネシウムイオン濃度に応じて色調が変化する金属指示薬(例えば、Eriochrome Black T、Hydroxy Naphthol Blue等)を反応溶液に添加しておくことにより、反応溶液の色の変化を目視で観察することにより、増幅の有無を検出することが可能となる。さらに、Calceinなどを利用することにより、増幅反応に伴う蛍光の増大を目視で観察することができるため、リアルタイムでの増幅産物の検出が可能となる。   The presence of the amplification product obtained by the nucleic acid amplification method can be detected by many various methods. One method is the detection of amplification products of a specific size by general gel electrophoresis. In this method, for example, it can be detected by a fluorescent substance such as ethidium bromide or cyber green. As another method, it is also possible to detect by using a labeled probe having a label such as biotin and hybridizing it to the amplification product. Biotin can be detected by binding to fluorescently labeled avidin, avidin bound to an enzyme such as peroxidase, and the like. As yet another method, there is a method using an immunochromatograph. In this method, it has been devised to use a chromatographic medium utilizing a label detectable with the naked eye (immunochromatography method). If the amplified fragment and the labeled probe are hybridized, and a capture probe capable of hybridizing with a further different sequence of the amplified fragment is fixed to the chromatographic medium, the trapped portion can be trapped. Detection with is possible. As a result, it is possible to perform simple detection with the naked eye. Furthermore, in the nucleic acid amplification method by the present inventors, the amplification efficiency in the nucleic acid amplification reaction is very high, so that the amplification product can be indirectly detected by utilizing the fact that pyrophosphate is generated as a byproduct of amplification. As such a method, for example, there is a method of visually observing the white turbidity of the reaction solution by utilizing the fact that pyrophosphoric acid is bonded to magnesium in the reaction solution to cause white precipitation of magnesium pyrophosphate. As another method, there is a method utilizing the fact that the concentration of magnesium ions in the reaction solution is remarkably reduced by forming an insoluble salt by strongly binding pyrophosphate to metal ions such as magnesium. In this method, a metal indicator (for example, Eriochrome Black T, Hydroxy Naphthol Blue, etc.) whose color tone changes according to the magnesium ion concentration is added to the reaction solution, and the color change of the reaction solution is visually observed. This makes it possible to detect the presence or absence of amplification. Furthermore, by using Calcein or the like, it is possible to visually observe the increase in fluorescence accompanying the amplification reaction, so that the amplification product can be detected in real time.

本発明による核酸増幅法によって得られた増幅産物の存在は、増幅産物の生成に起因する固相担体の凝集を観察することによって検出することもできる。このような検出を行なう場合には、核酸増幅反応に用いられるプライマーセットに含まれる少なくとも1種のプライマーを、固相担体または固相担体と結合可能な部位(基)を含んでなるものとされる。固相担体または固相担体と結合可能な部位は、プライマーの3’末端部、5’末端部、中央領域など、いかなる部分に導入されたものであってもよいが、好ましくは5’末端部に導入されたものとされる。あるいは、核酸増幅反応において用いられる基質を、固相担体または固相担体と結合可能な部位を含んでなるものとしてもよい。   The presence of the amplification product obtained by the nucleic acid amplification method according to the present invention can also be detected by observing the aggregation of the solid phase carrier resulting from the generation of the amplification product. When performing such detection, it is assumed that at least one primer contained in the primer set used for the nucleic acid amplification reaction comprises a solid phase carrier or a site (group) capable of binding to the solid phase carrier. The The solid phase carrier or the site capable of binding to the solid phase carrier may be introduced into any part such as the 3 ′ end portion, 5 ′ end portion, central region of the primer, but preferably the 5 ′ end portion. It is assumed that it was introduced. Alternatively, the substrate used in the nucleic acid amplification reaction may comprise a solid phase carrier or a site capable of binding to the solid phase carrier.

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

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

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

本発明による核酸増幅法は高い特異性と検出感度を有するため、サンプルを被験者に由来する検体とし、増幅の対象を疾患に関連する変異を有する変異型遺伝子または病原体に含まれる遺伝子とすることによって、前記検体中に含まれる微量の疾患関連細胞または病原体を検出することが可能となる。   Since the nucleic acid amplification method according to the present invention has high specificity and detection sensitivity, the sample is a specimen derived from a subject, and the amplification target is a mutant gene having a mutation associated with a disease or a gene contained in a pathogen. It becomes possible to detect a trace amount of disease-related cells or pathogens contained in the specimen.

従って、本発明によれば、被験者に由来する検体から疾患に関連する細胞を検出する方法が提供され、該方法は、(a)前記疾患に関連する変異を有する変異型遺伝子上の2以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーおよび同遺伝子上の1以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、変異型遺伝子中の変異にかかるヌクレオチド残基が前記領域のうちの1以上の領域に含まれる、プライマーセットを用意する工程、(b)前記検体に含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに(d)増幅産物を検出する工程を含んでなる。この方法では、工程(d)において増幅産物が検出された場合に、前記疾患に関連する細胞が検出されたことが示される。   Therefore, according to the present invention, there is provided a method for detecting a cell associated with a disease from a specimen derived from a subject, the method comprising (a) two or more mutant genes having a mutation associated with the disease. A primer set comprising at least one primer containing a sequence homologous or complementary to a region and at least one primer containing a sequence homologous or complementary to one or more regions on the same gene, A step of preparing a primer set in which nucleotide residues involved in mutation in a gene are contained in one or more of the regions; (b) nucleic acid amplification by the primer set using a nucleic acid molecule contained in the specimen as a template; (C) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template. Step, and (d) comprising the step of detecting the amplified product. In this method, when an amplification product is detected in step (d), it is indicated that cells related to the disease have been detected.

疾患に関連する細胞は、その疾患に関連する遺伝子変異、好ましくはその疾患に特異的な遺伝子変異を有するものであり、目的とする疾患に応じて当業者により適宜選択される。様々な疾患についてこれに関連する遺伝子変異が知られており、当業者であればこれらの疾患と遺伝子変異との組み合わせを適宜利用することが可能である。このような遺伝子変異としては、例えば、鎌状赤血球症に特異的なβグロビン遺伝子における変異、癌に特異的なp53遺伝子における変異などが挙げられる。   A cell associated with a disease has a gene mutation associated with the disease, preferably a gene mutation specific to the disease, and is appropriately selected by those skilled in the art depending on the target disease. Genetic mutations related to this are known for various diseases, and those skilled in the art can appropriately use combinations of these diseases and genetic mutations. Examples of such gene mutation include a mutation in β-globin gene specific for sickle cell disease, a mutation in p53 gene specific for cancer, and the like.

遺伝病として知られる鎌状赤血球症に特異的なβグロビン遺伝子の変異としては、第7コドンにおけるGAGからGTGへの変異が挙げられ、この一塩基変異により、発現されるβ−グロビンの6番目のアミノ酸がグルタミン酸からバリンへ置換される。よって、この変異を有する変異型βグロビン遺伝子を特異的に増幅することにより、鎌状赤血球症に関連する細胞を検出することができる。   The mutation of β globin gene specific to sickle cell disease known as a genetic disease includes a GAG to GTG mutation at the 7th codon, and this single nucleotide mutation is the sixth of β-globin expressed. Are replaced from glutamic acid to valine. Therefore, cells associated with sickle cell disease can be detected by specifically amplifying a mutant β-globin gene having this mutation.

癌細胞に特異的な遺伝子変異は数多く知られているが、中でも最も多いのがp53遺伝子の変異である。この遺伝子から発現するp53タンパク質は転写因子の一つであり、細胞周期、アポトーシス、およびDNA修復の制御を行ない、個体レベルでの変異の蓄積(癌化など)を防ぐ役割を果たしている。ヒトの癌では、その50%以上の症例においてp53遺伝子の変異が見られ、その中の80%がアミノ酸置換を伴う点突然変異である。この変異率は他に知られている癌遺伝子と比較してかなり高くなっている。p53タンパク質はDNA結合タンパク質であり、癌で見られる変異の多くはDNA結合ドメインに集中している。さらに、p53遺伝子の中でも際だって変異の集中するホットスポットが報告されている(Lopez M et al., Use of cytological specimens for p53 gene alteration detection in oral squamous cell carcinoma risk patients. Clin. Oncol. (R Coll Radiol). 2004 Aug; 16(5): 366-70;Soussi T et al., Reassessment of the TP53 mutation database in human disease by data mining with a library of TP53 missense mutations, Hum. Mutat. 25(1): 6-17, 2004;Sudhir Srivastava, et al., Biomarkers for Early Detection of Colon Cancer, Clinical Cancer Research vol. 7, 1118, 2001;Thierry Soussi, et al., Significance of TP53 Mutation in Human Cancer: A Critical Analysis of Mutations at CpG Dinucleotides, Human. Mutation Vol.21, 192, 2003)。また、臓器によって変異の頻度や変異のおこりやすい位置は異なる。ヒトの癌の中で、p53遺伝子の変異の頻度が高いものは、肺癌、大腸癌、膵臓癌などであり、これらの癌の70%近くに変異が見られる。例えば、大腸癌に多く見られるp53遺伝子中の変異は、第175コドン、第248コドン、および第273コドンに見られるCGでの変異であり、次いで第196コドン、第213コドン、第245コドン、第282コドンなどに変異が集中する傾向がある。点突然変異の種類にも明確な傾向があり、圧倒的にGCからATへのトランスバージョンが多い。本発明による疾患関連細胞の検出法においては、このような変異のいずれか1つまたは2以上の組み合わせを有する変異型遺伝子を特異的に増幅することにより、癌細胞を検出することができる。   Many gene mutations specific to cancer cells are known, but the most common are mutations in the p53 gene. The p53 protein expressed from this gene is one of transcription factors, and controls the cell cycle, apoptosis, and DNA repair, and plays a role in preventing the accumulation of mutations (such as canceration) at the individual level. In human cancers, mutations in the p53 gene are seen in more than 50% of the cases, 80% of which are point mutations with amino acid substitutions. This mutation rate is considerably higher than other known oncogenes. The p53 protein is a DNA binding protein, and many of the mutations found in cancer are concentrated in the DNA binding domain. In addition, a hot spot in which mutations are markedly concentrated in the p53 gene has been reported (Lopez M et al., Use of cytological specimens for p53 gene alteration detection in oral squamous cell carcinoma risk patients. Clin. Oncol. (R Coll 2004 Aug; 16 (5): 366-70; Soussi T et al., Reassessment of the TP53 mutation database in human disease by data mining with a library of TP53 missense mutations, Hum. Mutat. 25 (1): 6-17, 2004; Sudhir Srivastava, et al., Biomarkers for Early Detection of Colon Cancer, Clinical Cancer Research vol. 7, 1118, 2001; Thierry Soussi, et al., Significance of TP53 Mutation in Human Cancer: A Critical Analysis of Mutations at CpG Dinucleotides, Human. Mutation Vol. 21, 192, 2003). Moreover, the frequency of mutation and the position where the mutation is likely to occur vary depending on the organ. Among human cancers, those having a high frequency of mutations in the p53 gene are lung cancer, colon cancer, pancreatic cancer and the like, and mutations are found in nearly 70% of these cancers. For example, mutations in the p53 gene that are common in colorectal cancer are mutations in CG found at codons 175, 248, and 273, followed by codons 196, 213, 245, There is a tendency for mutations to concentrate at the 282nd codon and the like. There is also a clear tendency for the type of point mutation, and there are overwhelmingly many transversions from GC to AT. In the method for detecting a disease-related cell according to the present invention, cancer cells can be detected by specifically amplifying a mutant gene having any one or a combination of two or more of such mutations.

さらに、本発明によれば、被験者に由来する検体から病原体を特異的に検出する方法が提供され、該方法は、(a)検出しようとする目的の病原体に含まれる遺伝子上の2以上の特異的領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマー、および同遺伝子上の1以上の特異的領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットを用意する工程、(b)前記検体に含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに(d)増幅産物を検出する工程を含んでなる。この方法では、工程(d)において増幅産物が検出された場合に、目的の病原体株が検出されたことが示される。   Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for specifically detecting a pathogen from a specimen derived from a subject, the method comprising (a) two or more specifics on a gene contained in the target pathogen to be detected. A primer set comprising at least one primer containing a sequence homologous or complementary to a target region and at least one primer containing a sequence homologous or complementary to one or more specific regions on the same gene (B) a step of performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set using the nucleic acid molecule contained in the specimen as a template, and (c) a nucleic acid amplification using the primer set using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template. And (d) detecting the amplification product. In this method, when an amplification product is detected in step (d), it is indicated that the target pathogen strain has been detected.

病原体としては、病原性を有する細菌、真菌、ウイルスなどを挙げることができる。目的の病原体に含まれる遺伝子上の特異的領域は、該遺伝子の配列と検体中に含まれる核酸の配列とを比較することにより容易に選択することができる。また、病原体には、野生型遺伝子を有する野生株だけでなく、変異型遺伝子を有する変異株が存在することがある。このような変異株としては、野生株との間における遺伝子配列の相違点とともに様々なものが知られている。本発明による方法によれば、このような野生株および変異株の全部または一部を同時に検出することができ、あるいはそれらの1種のみを特異的に検出することもできる。例えば、病原体の複数の株を同時に検出する場合には、これらの株に共通し、かつ他の株または検体中に含まれる核酸には見られない配列を有する領域を上記特異的領域として用いることができる。また、病原体の単一の株のみを特異的に検出する場合には、他の株または検体中に含まれる核酸には見られず、かつ目的の病原体株のみに見られる配列を有する領域を上記特異的領域として用いることができる。   Examples of pathogens include pathogenic bacteria, fungi, viruses and the like. The specific region on the gene contained in the target pathogen can be easily selected by comparing the sequence of the gene with the sequence of the nucleic acid contained in the sample. In addition, pathogens may include not only wild strains having wild-type genes but also mutant strains having mutant genes. As such mutant strains, various strains are known along with differences in gene sequences from wild strains. According to the method of the present invention, all or a part of such wild strains and mutant strains can be detected simultaneously, or only one of them can be specifically detected. For example, when multiple strains of pathogens are detected simultaneously, a region having a sequence that is common to these strains and that is not found in nucleic acids contained in other strains or specimens should be used as the specific region. Can do. In the case of specifically detecting only a single strain of a pathogen, the region having a sequence that is not found in nucleic acids contained in other strains or specimens and is found only in the target pathogen strain is described above. It can be used as a specific region.

特に、病原体の野生株および変異株のうちの1種のみを特異的に検出するためには、変異にかかるヌクレオチド残基が前記特異的領域のうちの1以上の領域に含まれるようにプライマーセットを設計することができる。例えば、本発明者らによって開発された核酸増幅法を用いる場合には、変異にかかるヌクレオチド残基が前記配列(A)、前記配列(B)または前記配列(C)に含まれるようにプライマーセットを設計することができる。また、上記第三のプライマーが前記核酸試料中の核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズしたときに、前記変異の存在または不存在によって前記核酸配列またはその相補配列との間で1以上のミスマッチを生じるように、第三のプライマーを設計することもできる。これにより、増幅産物の有無を確認することによって目的の病原体株の有無を判定することが可能となり、また、増幅産物を定量することにより該病原体株の量を決定することが可能となる。   In particular, in order to specifically detect only one of a wild strain and a mutant strain of a pathogen, a primer set so that nucleotide residues involved in the mutation are included in one or more of the specific regions. Can be designed. For example, when the nucleic acid amplification method developed by the present inventors is used, the primer set is such that nucleotide residues involved in mutation are included in the sequence (A), the sequence (B) or the sequence (C). Can be designed. In addition, when the third primer hybridizes to a nucleic acid sequence in the nucleic acid sample or a complementary sequence thereof, one or more mismatches between the nucleic acid sequence or the complementary sequence due to the presence or absence of the mutation A third primer can also be designed to occur. Thus, it is possible to determine the presence or absence of the target pathogen strain by confirming the presence or absence of the amplification product, and it is possible to determine the amount of the pathogen strain by quantifying the amplification product.

本発明による疾患関連細胞または病原体の検出法の各工程は、本発明による核酸増幅法について上述したように実施することができる。   Each step of the method for detecting a disease-related cell or pathogen according to the present invention can be performed as described above for the nucleic acid amplification method according to the present invention.

本発明による疾患関連細胞または病原体の検出法において前記疾患関連細胞または病原体が検出された場合には、被験者がその疾患またはその病原体株による感染症に罹患しているものと判断することができる。従って、本発明によれば、被験者における疾患を診断する方法が提供され、該方法は、本発明による疾患関連細胞または病原体の検出法の全工程を含んでなる。   When the disease-related cell or pathogen is detected in the disease-related cell or pathogen detection method according to the present invention, it can be determined that the subject suffers from the disease or an infection caused by the pathogen strain. Thus, according to the present invention, a method for diagnosing a disease in a subject is provided, which method comprises all steps of the method for detecting disease-related cells or pathogens according to the present invention.

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

実施例1:野生型および変異型のβグロビン遺伝子が混在するサンプルからの前記変異型遺伝子の検出
本実施例では、野生型ヒトβグロビン遺伝子と一塩基置換を含む変異型ヒトβグロビン遺伝子とを含むサンプルから、前記変異型遺伝子を特異的に増幅し、これを検出した。
Example 1: Detection of the mutant gene from a sample in which wild-type and mutant β-globin genes coexist In this example, a wild-type human β-globin gene and a mutant human β-globin gene containing a single base substitution are obtained. The mutant gene was specifically amplified from the contained sample and detected.

一塩基変異のモデルを作製するため、ヒトβグロビン遺伝子中の特定の領域において一塩基変異を含むような長鎖合成オリゴヌクレオチドと、一塩基変異を含まない長鎖合成オリゴヌクレオチドとを合成した。さらに、これら長鎖合成オリゴヌクレオチドをPCR法でそれぞれ増幅し、一塩基変異を含まない野生型DNAと一塩基変異を含む変異型DNAの増幅産物を得た。配列決定して変異部分のヌクレオチド残基を確認した後、これら増幅産物をテンプレートとして以下の実験に使用した。   In order to create a single-base mutation model, a long-chain synthetic oligonucleotide containing a single-base mutation in a specific region in the human β-globin gene and a long-chain synthetic oligonucleotide containing no single-base mutation were synthesized. Further, these long-chain synthetic oligonucleotides were amplified by the PCR method, and amplification products of wild-type DNA containing no single-base mutation and mutant-type DNA containing a single-base mutation were obtained. After sequencing and confirming the nucleotide residues of the mutated portion, these amplified products were used as templates in the following experiments.

野生型の増幅産物のヌクレオチド配列(配列番号1)を図4に示す。図4において、囲み枠を付した残基が変異にかかる残基であり、この残基は変異型の増幅産物では「t」である。   The nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1) of the wild-type amplification product is shown in FIG. In FIG. 4, a residue with a box is a residue to be mutated, and this residue is “t” in the mutant amplification product.

プライマーとしては、下記の配列を有する野生型DNA検出用プライマーペアおよび変異型DNA検出用プライマーペアを用いた。これらのプライマーの設計に用いられたテンプレート上の領域は、図4に下線部分として示されている。   As a primer, a wild type DNA detection primer pair and a mutant DNA detection primer pair having the following sequences were used. The region on the template used for the design of these primers is shown as the underlined portion in FIG.

野生型DNA検出プライマー:
F1-W:5'-gatgctccatacaactgtgttcactagcaa-3'(配列番号2);
R1:5'-ggatatatatatatcccttcaccacgttcaccttg-3'(配列番号4)。
Wild type DNA detection primer:
F1-W: 5′-gatgctccat acaactgtgttcactagcaa- 3 ′ (SEQ ID NO: 2);
R1: 5'-ggatatatatatatcc cttcaccacgttcaccttg- 3 '(SEQ ID NO: 4).

変異型DNA検出プライマー:
F1-M:5'-gatgcaccatacaactgtgttcactagcaa-3'(配列番号3);
R1:5'-ggatatatatatatcccttcaccacgttcaccttg-3'(配列番号4)。
Mutant DNA detection primer:
F1-M: 5′-gatgcaccat acaactgtgttcactagcaa- 3 ′ (SEQ ID NO: 3);
R1: 5'-ggatatatatatatcc cttcaccacgttcaccttg- 3 '(SEQ ID NO: 4).

フォワードプライマーF1-Wは、その3’末端側にある配列(20mer:下線部)が鋳型にアニーリングし、5’末端側にある配列(10mer:下線部以外)が、そのプライマーによる伸長鎖上の、該プライマーの3’末端残基の16塩基下流から始まる領域にハイブリダイズするように設計されている。フォワードプライマーF1-Mは、5’末端から6番目に変異にかかるT残基を有することを除いて、プライマーF1-Wと同一のヌクレオチド配列を有するものである。リバースプライマーR1は、その3’末端側にある配列(19mer:下線部)が鋳型にアニーリングし、5’末端側にある配列(16mer:下線部以外)がその領域内で折り畳まれる構造をとるように設計されている。   In the forward primer F1-W, the sequence on the 3 ′ end side (20 mer: underlined portion) is annealed to the template, and the sequence on the 5 ′ end side (10 mer: other than the underlined portion) is on the extended strand by the primer. , Designed to hybridize to a region beginning 16 bases downstream of the 3 ′ terminal residue of the primer. The forward primer F1-M has the same nucleotide sequence as that of the primer F1-W except that the forward primer F1-M has a sixth T residue for mutation from the 5 'end. The reverse primer R1 has a structure in which the sequence on the 3 ′ end side (19mer: underlined portion) is annealed to the template, and the sequence on the 5 ′ end side (16mer: other than the underlined portion) is folded within the region. Designed to.

上記の野生型DNA、変異型DNA、またはその混合物を鋳型とし、それぞれの鋳型について、野生型DNA検出用プライマーペアまたは変異型DNA検出用プライマーペアを用いた核酸増幅反応を行なった。具体的には、次の組成を有する反応液(25μL):Tris−HCl(20mM,pH8.8)、KCl(10mM)、(NHSO(10mM)、MgSO(8mM)、DMSO(3%)、Triton X−100(1%)、dNTP(1.4mM)、MutS(1μg)、それぞれ2000nMの上記のプライマー対、上記の鋳型(10−19mol/tube(約60000分子))、サイバーグリーン(0.01μl/ml)、および16UのBst DNAポリメラーゼ(NEW ENGLAND BioLabs)を含有;を調製し、これを60℃で20分間インキュベートした。その後、反応液から1μlをとり、これを鋳型溶液として用いて上記と同様の組成を有する反応液25μlに調製し(希釈工程)、再度60℃で20分間インキュベートした。その後、さらにもう一度同様の希釈工程およびインキュベート工程を行った。鋳型は二本鎖のまま反応させた。これらの反応は、リアルタイムPCR装置(ストラタジーン社製)を用いて行った。 Using the above wild type DNA, mutant DNA, or a mixture thereof as a template, a nucleic acid amplification reaction using each of the templates was performed using a wild type DNA detection primer pair or a mutant DNA detection primer pair. Specifically, a reaction solution (25 μL) having the following composition: Tris-HCl (20 mM, pH 8.8), KCl (10 mM), (NH 4 ) 2 SO 4 (10 mM), MgSO 4 (8 mM), DMSO (3%), Triton X-100 (1%), dNTP (1.4 mM), MutS (1 μg), 2000 nM each of the above primer pairs, the above template (10 −19 mol / tube (about 60000 molecules)) , Cyber Green (0.01 μl / ml), and 16 U of Bst DNA polymerase (NEW ENGLAND BioLabs) were prepared and incubated at 60 ° C. for 20 minutes. Thereafter, 1 μl was taken from the reaction solution, and this was used as a template solution to prepare 25 μl of a reaction solution having the same composition as above (dilution step), and incubated again at 60 ° C. for 20 minutes. Thereafter, the same dilution step and incubation step were performed once more. The template was allowed to react with double strands. These reactions were carried out using a real-time PCR apparatus (Stratagene).

3回目の核酸増幅反応における増幅量の経時変化を図5に示す。表1は、核酸増幅を行った結果をまとめたものである。この表において、増幅反応の結果は、増幅産物の増加速度が速いもの(グラフにおいて曲線の立ち上がりが速いもの)から順に、+++,++,+,および±とし、全く増幅が見られなかったものを−とした。なお、図5に記載されているサンプル番号は、表1に記載のサンプル番号に対応している。   FIG. 5 shows changes with time in the amplification amount in the third nucleic acid amplification reaction. Table 1 summarizes the results of nucleic acid amplification. In this table, the results of the amplification reaction are ++, ++, +, and ± in descending order of the increase rate of the amplification product (in the graph where the rise of the curve is fast), and no amplification was observed at all. -. The sample numbers described in FIG. 5 correspond to the sample numbers described in Table 1.

Figure 2008048603
Figure 2008048603

図5および表1によれば、野生型DNA検出用プライマーペアは野生型DNAのみを特異的に検出し、変異型DNA検出用プライマーペアは変異型DNAのみを特異的に検出することが確認された。また、変異型DNAが野生型DNAの5000分の1しか存在しないサンプルについても、変異型DNAを検出できることが示された。   According to FIG. 5 and Table 1, it was confirmed that the wild-type DNA detection primer pair specifically detects only wild-type DNA, and the mutant-type DNA detection primer pair specifically detects only mutant-type DNA. It was. It was also shown that the mutant DNA can be detected from a sample in which the mutant DNA is only 1/5000 of the wild type DNA.

図1は、第一のプライマーを用いた核酸増幅反応の作用機序を模式的に示した図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the action mechanism of a nucleic acid amplification reaction using a first primer. 図2は、第二のプライマーの構造を例示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of the second primer. 図3aは、第一のプライマーおよび第二のプライマーを用いた核酸増幅反応の作用機序を模式的に示した図である。FIG. 3a is a diagram schematically showing the action mechanism of the nucleic acid amplification reaction using the first primer and the second primer. 図3bは、第一のプライマーおよび第二のプライマーを用いた核酸増幅反応の作用機序を模式的に示した図である。FIG. 3b is a diagram schematically showing the action mechanism of the nucleic acid amplification reaction using the first primer and the second primer. 図4は、ヒトβグロビン遺伝子に含まれるヌクレオチド配列(配列番号1)、ならびに実施例1において用いられた変異の部位およびプライマーの設計に用いられた領域を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 1) contained in the human β-globin gene, the mutation site used in Example 1, and the region used for primer design. 図5は、実施例1における3回目の核酸増幅反応の経時変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the time course of the third nucleic acid amplification reaction in Example 1.

Claims (30)

野生型遺伝子と変異型遺伝子の両方を含むサンプルからいずれか一方の遺伝子を特異的に増幅する方法であって、
(a)増幅しようとする前記遺伝子上の2以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーおよび同遺伝子上の1以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、変異にかかるヌクレオチド残基が前記領域のうちの1以上の領域に含まれる、プライマーセットを用意する工程、
(b)前記サンプルに含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに
(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程
を含んでなる、方法。
A method of specifically amplifying either gene from a sample containing both a wild type gene and a mutant gene,
(A) at least one primer comprising a sequence homologous or complementary to two or more regions on the gene to be amplified and at least one sequence comprising a sequence homologous or complementary to one or more regions on the gene A step of preparing a primer set comprising the primers of the above, wherein the nucleotide residues involved in the mutation are contained in one or more of the regions,
(B) performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set using the nucleic acid molecule contained in the sample as a template; and (c) performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template. A method comprising the step of performing.
工程(c)が2回以上繰り返される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein step (c) is repeated two or more times. 前記プライマーセットが等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものであり、前記核酸増幅反応が等温下で行なわれる、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the primer set enables amplification of a target nucleic acid by a reaction under isothermal conditions, and the nucleic acid amplification reaction is performed under isothermal conditions. 前記プライマーセットが、標的核酸配列を増幅しうる少なくとも2種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、
前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)に相補的な配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)に相同な配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、
前記プライマーセットに含まれる第二のプライマーが、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)に相補的な配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D-Dc')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものである、請求項1に記載の方法。
The primer set comprises at least two primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence,
The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) complementary to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and in the target nucleic acid sequence Comprising a sequence (B ′) homologous to the sequence (B) present 5 ′ to the sequence (A) on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′),
The second primer included in the primer set comprises a sequence (Cc ′) complementary to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and The method according to claim 1, comprising a folded sequence (D-Dc ′) containing two nucleic acid sequences that hybridize to the same strand on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
前記プライマーセットが、配列(A)、配列(B)または配列(C)に前記変異にかかるヌクレオチド残基を含むように設計されたものである、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the primer set is designed so as to include a nucleotide residue involved in the mutation in the sequence (A), the sequence (B), or the sequence (C). 前記プライマーセットが、配列(B)に前記変異にかかるヌクレオチド残基を含むように設計されたものである、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the primer set is designed to include a nucleotide residue related to the mutation in the sequence (B). 前記プライマーセットが、前記標的核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズする第三のプライマーであって、標的核酸配列またはその相補配列へのハイブリダイゼーションについて他のプライマーと競合しない第三のプライマーをさらに含んでなるものである、請求項4に記載の方法。   The primer set further includes a third primer that hybridizes to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence, and does not compete with other primers for hybridization to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence. The method of claim 4, comprising: 第三のプライマーが、前記核酸試料中の核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズしたときに、前記変異の存在または不存在によって前記核酸配列またはその相補配列との間で1以上のミスマッチを生じるように設計されたものである、請求項7に記載の方法。   When a third primer hybridizes to a nucleic acid sequence in the nucleic acid sample or a complementary sequence thereof, the presence or absence of the mutation causes one or more mismatches with the nucleic acid sequence or the complementary sequence thereof. The method according to claim 7, which is designed. 核酸増幅反応において鎖置換能を有するポリメラーゼが使用される、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein a polymerase having strand displacement ability is used in the nucleic acid amplification reaction. 核酸増幅反応が、ミスマッチ結合タンパク質の存在下で行われる、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed in the presence of a mismatch binding protein. ミスマッチ結合タンパク質が、MutS、MSH2もしくはMSH6、またはこれらの2種以上の混合物である、請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the mismatch binding protein is MutS, MSH2 or MSH6, or a mixture of two or more thereof. 被験者に由来する検体から疾患に関連する細胞を検出する方法であって、
(a)前記疾患に関連する変異を有する変異型遺伝子上の2以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーおよび同遺伝子上の1以上の領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、変異型遺伝子中の変異にかかるヌクレオチド残基が前記領域のうちの1以上の領域に含まれる、プライマーセットを用意する工程、
(b)前記検体に含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、
(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに
(d)増幅産物を検出する工程
を含んでなり、工程(d)において増幅産物が検出された場合に、前記疾患に関連する細胞が検出されたことが示される、方法。
A method for detecting cells related to a disease from a specimen derived from a subject,
(A) at least one primer containing a sequence homologous or complementary to two or more regions on a mutant gene having a mutation associated with the disease, and a sequence homologous or complementary to one or more regions on the same gene A step of preparing a primer set comprising at least one kind of primer, wherein nucleotide residues involved in mutation in the mutant gene are contained in one or more of the regions,
(B) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set using a nucleic acid molecule contained in the specimen as a template;
(C) using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template, performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set, and (d) detecting the amplification product. A method, wherein if detected, indicates that cells associated with the disease have been detected.
工程(c)が2回以上繰り返される、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein step (c) is repeated two or more times. 前記プライマーセットが等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものであり、前記核酸増幅反応が等温下で行なわれる、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein the primer set enables amplification of a target nucleic acid by a reaction under isothermal conditions, and the nucleic acid amplification reaction is performed under isothermal conditions. 前記プライマーセットが、標的核酸配列を増幅しうる少なくとも2種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、
前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、
前記プライマーセットに含まれる第二のプライマーが、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D-Dc')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものである、請求項12に記載の方法。
The primer set comprises at least two primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence,
The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and The sequence (B ′) hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ to the sequence (A) on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′). ,
The second primer included in the primer set comprises a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and The method according to claim 12, comprising a folded sequence (D-Dc ′) containing two nucleic acid sequences that hybridize to the same strand on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
前記プライマーセットが、配列(A)、配列(B)または配列(C)に前記変異にかかるヌクレオチド残基を含むように設計されたものである、請求項15に記載の方法。   The method according to claim 15, wherein the primer set is designed so as to include a nucleotide residue involved in the mutation in the sequence (A), the sequence (B) or the sequence (C). 前記プライマーセットが、配列(B)に前記変異にかかるヌクレオチド残基を含むように設計されたものである、請求項15に記載の方法。   The method according to claim 15, wherein the primer set is designed to include a nucleotide residue related to the mutation in the sequence (B). 前記プライマーセットが、前記標的核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズする第三のプライマーであって、標的核酸配列またはその相補配列へのハイブリダイゼーションについて他のプライマーと競合しない第三のプライマーをさらに含んでなるものである、請求項15に記載の方法。   The primer set further includes a third primer that hybridizes to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence, and does not compete with other primers for hybridization to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence. The method according to claim 15, comprising: 第三のプライマーが、前記核酸試料中の核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズしたときに、前記変異の存在または不存在によって前記核酸配列またはその相補配列との間で1以上のミスマッチを生じるように設計されたものである、請求項18に記載の方法。   When a third primer hybridizes to a nucleic acid sequence in the nucleic acid sample or a complementary sequence thereof, the presence or absence of the mutation causes one or more mismatches with the nucleic acid sequence or the complementary sequence thereof. The method of claim 18, wherein the method is designed. 核酸増幅反応において鎖置換能を有するポリメラーゼが使用される、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein a polymerase having strand displacement ability is used in the nucleic acid amplification reaction. 核酸増幅反応が、ミスマッチ結合タンパク質の存在下で行われる、請求項12に記載の方法。   The method according to claim 12, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed in the presence of a mismatch binding protein. ミスマッチ結合タンパク質が、MutS、MSH2もしくはMSH6、またはこれらの2種以上の混合物である、請求項21に記載の方法。   The method of claim 21, wherein the mismatch binding protein is MutS, MSH2 or MSH6, or a mixture of two or more thereof. 被験者に由来する検体から病原体を特異的に検出する方法であって、
(a)検出しようとする目的の病原体に含まれる遺伝子上の2以上の特異的領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマー、および同遺伝子上の1以上の特異的領域に相同または相補的な配列を含む少なくとも1種のプライマーを含んでなるプライマーセットを用意する工程、
(b)前記検体に含まれる核酸分子を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、
(c)前記核酸増幅反応によって得られる増幅産物を鋳型として、前記プライマーセットによる核酸増幅反応を行なう工程、ならびに
(d)増幅産物を検出する工程
を含んでなり、工程(d)において増幅産物が検出された場合に、目的の病原体が検出されたことが示される、方法。
A method for specifically detecting a pathogen from a specimen derived from a subject,
(A) at least one primer containing a sequence homologous or complementary to two or more specific regions on a gene contained in the target pathogen to be detected, and homologous to one or more specific regions on the same gene Or providing a primer set comprising at least one primer comprising a complementary sequence;
(B) performing a nucleic acid amplification reaction with the primer set using a nucleic acid molecule contained in the specimen as a template;
(C) using the amplification product obtained by the nucleic acid amplification reaction as a template, performing a nucleic acid amplification reaction using the primer set, and (d) detecting the amplification product. A method that, if detected, indicates that the pathogen of interest has been detected.
工程(c)が2回以上繰り返される、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein step (c) is repeated two or more times. 前記プライマーセットが等温下での反応によって標的核酸の増幅を可能とするものであり、前記核酸増幅反応が等温下で行なわれる、請求項23に記載の方法。   The method according to claim 23, wherein the primer set enables amplification of a target nucleic acid by a reaction under isothermal conditions, and the nucleic acid amplification reaction is performed under isothermal conditions. 前記プライマーセットが、標的核酸配列を増幅しうる少なくとも2種のプライマーを含んでなるプライマーセットであって、
前記プライマーセットに含まれる第一のプライマーが、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac')を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B')を前記配列(Ac')の5’側に含んでなるものであり、
前記プライマーセットに含まれる第二のプライマーが、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc')を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D-Dc')を前記配列(Cc')の5’側に含んでなるものである、請求項23に記載の方法。
The primer set comprises at least two primers capable of amplifying a target nucleic acid sequence,
The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and The sequence (B ′) hybridizes to the complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ to the sequence (A) on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′). ,
The second primer included in the primer set comprises a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and The method according to claim 23, comprising a folded sequence (D-Dc ′) containing two nucleic acid sequences that hybridize to the same strand on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
前記プライマーセットが、前記標的核酸配列またはその相補配列にハイブリダイズする第三のプライマーであって、標的核酸配列またはその相補配列へのハイブリダイゼーションについて他のプライマーと競合しない第三のプライマーをさらに含んでなるものである、請求項26に記載の方法。   The primer set further includes a third primer that hybridizes to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence, and does not compete with other primers for hybridization to the target nucleic acid sequence or its complementary sequence. 27. The method of claim 26, comprising: 核酸増幅反応において鎖置換能を有するポリメラーゼが使用される、請求項23に記載の方法。   The method according to claim 23, wherein a polymerase having strand displacement ability is used in the nucleic acid amplification reaction. 核酸増幅反応が、ミスマッチ結合タンパク質の存在下で行われる、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the nucleic acid amplification reaction is performed in the presence of a mismatch binding protein. ミスマッチ結合タンパク質が、MutS、MSH2もしくはMSH6、またはこれらの2種以上の混合物である、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the mismatch binding protein is MutS, MSH2 or MSH6, or a mixture of two or more thereof.
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