JP2008237041A - Method for selecting target cell specifically binding nucleic acid by annealing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、標的細胞に特異的に結合する核酸の選択法に関する。特に、本発明は、標的細胞に特異的に結合する核酸のアニーリングによる選択法に関する。 The present invention relates to a method for selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell. In particular, the present invention relates to a selection method by annealing nucleic acids that specifically bind to target cells.
一本鎖核酸はその高次構造により、特定の標的分子に対して結合能を有することが、1990年にC. Tuerkらのグループによって報告(非特許文献1:Science, 249, 505-510 (1990))され、それらの核酸は「アプタマー」と命名された。これまでイオンや糖鎖、タンパク質、生細胞表面上の分子に親和性のあるアプタマー、さらにはタンパク質のリン酸化状態を判別するアプタマーなどが先行研究により多数報告されている。アプタマーは大別して一本鎖DNAまたは一本鎖RNAから成るが、他にもペプチドアプタマーなどが報告されている。またそれらの中には人工塩基を用いたアプタマー、ポリエチレングリコールなどの有機分子により修飾されたアプタマーなど、使用目的に合わせた修飾アプタマーも開発されている。 It was reported in 1990 by a group of C. Tuerk et al. That non-patent literature 1: Science, 249, 505-510 ( 1990)) and these nucleic acids were named “aptamers”. Previous studies have reported many aptamers that have affinity for ions, sugar chains, proteins, molecules on the surface of living cells, and aptamers that determine the phosphorylation state of proteins. Aptamers are roughly divided into single-stranded DNA or single-stranded RNA, but other peptide aptamers have been reported. Among them, modified aptamers according to the purpose of use, such as aptamers using artificial bases and aptamers modified with organic molecules such as polyethylene glycol, have been developed.
これらアプタマーは、C. Tuerkらによって提案されたSELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)という、目的の核酸分子の選別と、それら分子の増幅という2つのステップによって選択される。 These aptamers are selected by the two steps of SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) proposed by C. Tuerk et al., Selection of target nucleic acid molecules and amplification of those molecules.
一般的には、まず、1014〜1016分子種の、両端が18〜38塩基ほどのプライマー配列に挟まれた30〜100塩基のランダム配列からなる全長が約60〜140塩基の核酸プールを準備する。次に、この核酸プールから、標的分子に親和性をもつ配列を選別するが、この操作にはこれまで様々な方法が開発されている。一般に、標的分子のみを用いて親和性をもつ核酸を選別する場合、最終的に得られたアプタマーの中には、非標的分子にも親和性を持つ(抗体で言う“cross reactivity”)アプタマーが存在することも珍しくない。そのため、用いることが想定される多種類の分子が混合されているようなサンプルにおいて、標的分子には親和性をもつが非標的分子に親和性を持たないというアプタマーを、対向選別法(Counter Selection)によって選別することも行われている。 In general, first, a nucleic acid pool having a total length of about 60 to 140 bases consisting of a random sequence of 30 to 100 bases sandwiched between primer sequences of 10 14 to 10 16 molecular species and 18 to 38 bases at both ends is prepared. prepare. Next, a sequence having an affinity for the target molecule is selected from the nucleic acid pool. Various methods have been developed for this operation. In general, when nucleic acids having affinity are selected using only target molecules, aptamers that have affinity for non-target molecules ("cross reactivity" in antibodies) are also included in the final obtained aptamers. It is not unusual to exist. For this reason, aptamers that have affinity for target molecules but no affinity for non-target molecules in samples in which many types of molecules that are expected to be used are mixed can be selected by the counter selection method (Counter Selection). ).
ここでは、一例として、Dihua Shangguanらによって2006年に報告(非特許文献2:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103, 11838-11843)された、以下のような標的細胞に特異的に結合するDNAアプタマーの選択法を簡単に説明する。Dihua Shangguanらは、T細胞株(CCRF-CEM細胞)とB細胞株(Ramos細胞)とを用いて、前者には親和性をもつが、後者には親和性をもたない一本鎖DNAアプタマーを対向選別法によって選別した。ここで用いたCCRF−CEM細胞とは、ヒト急性リンパ芽球性白血病・T細胞の株化細胞のことで、ヒト白血病のモデル細胞として広く使用されている。まず、用いる核酸プールとして一本鎖DNAプールを調整した。次にこの一本鎖DNAプールを標的細胞であるT細胞株(1〜2×106個の細胞)に適用した。その後、遠心により細胞を沈殿させ、その上清に含まれる、結合しなかった一本鎖DNAを除去し、細胞に結合した一本鎖DNAを回収した。その回収した一本鎖DNAを非標的細胞であるB細胞株に適用して、遠心により細胞を沈殿させ、今度は逆にその上清に含まれる結合しなかった一本鎖DNAを回収した。回収した一本鎖DNAをPCRにより増幅した。この過程を20サイクル行った後、TAクローニング法により大腸菌内でクローニングして、最終的に得られた一本鎖DNAの配列を決定した。 Here, as an example, the following target cells reported by Dihua Shangguan et al. In 2006 (Non-Patent Document 2: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103, 11838-11843) A method for selecting a DNA aptamer that specifically binds will be briefly described. Dihua Shangguan et al. Used a T cell line (CCRF-CEM cell) and a B cell line (Ramos cell), and has a single-stranded DNA aptamer that has affinity for the former but no affinity for the latter. Were sorted by the counter sorting method. The CCRF-CEM cell used here is a cell line of human acute lymphoblastic leukemia / T cell and is widely used as a model cell for human leukemia. First, a single-stranded DNA pool was prepared as a nucleic acid pool to be used. Next, this single-stranded DNA pool was applied to a T cell line (1-2 × 10 6 cells) as a target cell. Thereafter, the cells were precipitated by centrifugation, unbound single-stranded DNA contained in the supernatant was removed, and single-stranded DNA bound to the cells was recovered. The collected single-stranded DNA was applied to a B cell line which is a non-target cell, and the cells were precipitated by centrifugation. On the contrary, unbound single-stranded DNA contained in the supernatant was collected. The collected single-stranded DNA was amplified by PCR. After 20 cycles of this process, cloning was performed in E. coli by the TA cloning method, and the sequence of the finally obtained single-stranded DNA was determined.
以上の操作で、T細胞株には親和性をもつが、B細胞株には親和性を持たない一本鎖DNAアプタマーを得たと報告している。さらに、性質が均一な細胞の集団であると考えられていたT細胞株(CCRF-CEM細胞)集団において、そのある一部の集団にのみ親和性を持つ一本鎖DNAアプタマーも得られたと報告している。またその中には、実際に複数種の細胞が混在する正常ヒト骨髄から採取した血液に上記CCRF−CEM細胞を加えたサンプル中で、CCRF−CEM細胞のみに親和性をもつアプタマーが存在したと報告している。さらにBリンパ腫患者の骨髄から採取したB細胞には親和性を持たず、Tリンパ腫患者の骨髄から採取したT細胞にのみ親和性をもつアプタマーも存在したと報告しており、実際の医療への応用を目指した基礎技術としても充分に可能性があることを示している。
このように、従来のSELEX法では核酸プールを標的分子に結合させ回収し、(対向選別法の操作を経るならば、非標的細胞に適用した後に)PCRによって増幅後、核酸を再度、標的分子に結合させるという操作を行う。上記例はDNAの場合であったが、RNAの場合は、標的細胞に結合したRNAを回収し、(ここでも、対向選別法の操作を経るならば、非標的細胞に適用した後に)RT−PCRによる増幅後に、in vitro転写によってRNAプールを再生し、再度、標的分子に結合させる。通常、このプロセスを1回行っただけではアプタマーを選別することができないため、10〜20回は繰り返す必要がある。非標的分子に親和性を持つ核酸を除去するための対向選別法も、各ラウンドについて都度行わなければならないため、操作が非常に煩雑であり時間を要する方法である。 Thus, in the conventional SELEX method, a nucleic acid pool is bound to a target molecule and recovered, and after amplification by PCR (after being applied to a non-target cell if the operation of the counter-selection method is performed), the nucleic acid is re-targeted. Perform the operation of binding to. The above example was for DNA, but in the case of RNA, the RNA bound to the target cell was recovered and (again, after being applied to the non-target cell, if subjected to the counter sorting method) RT- After amplification by PCR, the RNA pool is regenerated by in vitro transcription and again bound to the target molecule. Normally, aptamers cannot be selected only by performing this process once, and therefore it is necessary to repeat 10 to 20 times. The counter selection method for removing nucleic acids having affinity for non-target molecules must also be performed each round, so that the operation is very complicated and requires time.
これは、選別初期では選別予定核酸の絶対量・相対量がともに少なく、この中から選別予定の核酸のみを分離することが困難だからである。もし、この中からそれら選別予定以外の配列のみを除去できる方法が開発されれば、操作は非常に簡便なものになると考えられる。また上記例では非標的細胞として1種を用いているが、複数種の非標的細胞を用いて、それら全てに親和性を持たないが標的細胞にのみ親和性を持つような核酸を選別したという報告はされていない。ただし上記例のように、最終的に選別された核酸が、結果的に複数種の非標的細胞すべてに親和性をもたず、標的細胞にのみ親和性をもったという報告はされている。 This is because, in the initial stage of selection, the absolute amount and the relative amount of the nucleic acid to be selected are small, and it is difficult to separate only the nucleic acid to be selected from this. If a method capable of removing only sequences other than those scheduled to be selected is developed, the operation will be very simple. In the above example, one type is used as a non-target cell, but a plurality of types of non-target cells are used to select nucleic acids that have no affinity for all of them but only have an affinity for the target cell. No report has been made. However, as in the above example, it has been reported that the finally selected nucleic acid has no affinity for all of the plural types of non-target cells but has an affinity only for the target cells.
さらに上記例のように、従来のSELEX法では、性質が均一な細胞の集団であると考えられていた細胞集団において、そのある一部の細胞集団にのみ親和性を持つ核酸が得られることもある。このように、性質が均一な細胞の集団といっても、実は従来の抗体を用いた研究ではその細胞集団の分類に限界があっただけで、標的細胞の性質をより詳細に認識できるアプタマーを用いることで、より詳細な分類が可能であることを、この報告は示唆している。 Further, as in the above example, in the conventional SELEX method, in a cell population that is considered to be a population of cells having uniform properties, a nucleic acid having affinity only for a certain cell population may be obtained. is there. In this way, even with a population of cells with uniform properties, in fact, there are limitations on the classification of cell populations in studies using conventional antibodies, and aptamers that can recognize the properties of target cells in more detail. This report suggests that more detailed classification is possible by using it.
さらに、この分類が個々の細胞を対象にして行われることで、個々の細胞の性質の相違を検出できることも期待される。従来の研究では、例えば、細胞の膜タンパク質発現解析などにおいて得られる結果は、性質が均一な細胞の集団を扱っていることを前提にした細胞集団で得た結果であり、いわば個々の細胞が持つ値の平均を表しているようなものである。そこで、1細胞レベルでSELEXを行い、細胞集団を構成する各細胞に親和性を持つ核酸を取得することができれば、その細胞集団における各細胞の性質をより詳細に決定することができると期待される。 Furthermore, it is expected that differences in the properties of individual cells can be detected by performing this classification on individual cells. In conventional research, for example, the results obtained in cell membrane protein expression analysis, etc. are the results obtained with a cell population on the premise that they handle a population of cells with uniform properties. It's like an average of the values you have. Therefore, if SELEX is performed at the level of one cell and a nucleic acid having affinity for each cell constituting the cell population can be obtained, it is expected that the properties of each cell in the cell population can be determined in more detail. The
したがって、本発明の目的は、短時間で標的細胞に特異的に結合し、かつ非標的細胞に結合しない核酸を選択できる方法を提案すること、また、それを1細胞レベルで選択できる方法を提案することである。 Therefore, an object of the present invention is to propose a method capable of selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell in a short time and does not bind to a non-target cell, and also proposes a method capable of selecting it at the single cell level. It is to be.
したがって、本発明は、以下の核酸選択方法および核酸製造方法を提供する。
(1)(i)細胞群から標的細胞群と非標的細胞群とを分離する工程、
(ii)標的細胞に1本鎖DNAプールを適用して上記標的細胞に特異的に結合する1本鎖DNAを結合させる工程、
(iii)上記特異的に結合する1本鎖DNAが結合した上記標的細胞を選択して、上記選択された標的細胞に結合している標的細胞特異的候補DNAからなる標的細胞特異的候補DNAプールを作成する工程、
(iv)非標的細胞に上記標的細胞特異的候補DNAプールを適用して、上記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補DNAを上記非標的細胞に結合させる工程、
(v)上記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補DNAが結合した上記非標的細胞に結合している標的細胞特異的候補DNAからなる非標的細胞特異的DNAプールを作成する工程、および
(vi)工程(iii)において取得した上記標的細胞特異的候補DNAの内、工程(v)において取得した上記非標的細胞特異的DNAと相補的に対合するDNAをアニーリングにより除去して標的細胞特異的DNAを決定する工程、
を含む、標的細胞に特異的に結合する核酸の選択法。
(2)上記工程(i)〜(vi)を異なる複数の標的細胞について行う工程をさらに含み、
上記異なる複数の標的細胞のそれぞれについて決定された標的細胞特異的DNAを含むそれぞれの標的細胞特異的DNAプールを互いに対比して、全ての上記標的細胞特異的DNAプールに関して一致する核酸配列を有するDNAを上記標的細胞群についての標的細胞特異的DNAと決定する、上記(1)記載の核酸選択法。
(3)(i)細胞群から標的細胞群と非標的細胞群とを分離する工程、
(ii)標的細胞に1本鎖DNAプールを適用して上記標的細胞に特異的に結合する1本鎖DNAを結合させる工程、
(iii)上記特異的に結合する1本鎖DNAが結合した上記標的細胞を選択して、上記選択された標的細胞に結合している1本鎖DNAをセンス鎖DNAとして、該結合している1本鎖DNAを1細胞リアルタイムPCRにより増幅する工程、
(iv)上記増幅された1本鎖DNAのセンス鎖DNAを選択して、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールを作成する工程、
(v)上記非標的細胞に上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールを適用して上記非標的細胞にも特異的に結合する上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを上記非標的細胞に結合させる工程、
(vi)上記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補センス鎖DNAが結合した上記非標的細胞に結合している上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをセンス鎖DNAとして上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをPCRにより増幅する工程、
(vii)上記増幅された標的細胞特異的候補センス鎖DNAのアンチセンス鎖DNAを選択して、非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAプールを作成する工程、および
(viii)工程(iv)において取得した上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAの内、工程(vii)において取得した上記非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAと相補的に対合するDNAをアニーリングにより除去する工程、
を含む、標的細胞に特異的に結合する核酸の選択法。
(4)上記工程(i)が、
上記標的細胞に結合する抗体が固定化された磁気ビーズを上記細胞群に適用して、上記磁気ビーズが結合した上記標的細胞を磁気的に分離すること、
を含む、上記(3)記載の核酸選択法。
(5)上記工程(vi)が、
上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをリアルタイムPCRにより増幅すること、
を含む、上記(3)記載の核酸選択法。
(6)上記工程(iii)および(iv)において、
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
上記増幅されたアンチセンス鎖DNAはフィルタにより除去されて、1本鎖DNAのセンス鎖DNAのみが選択されて、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールが作成される、
上記(3)記載の核酸選択法。
(7)上記工程(iii)および(iv)において、
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
上記増幅されたアンチセンス鎖DNAはビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に除去されて、1本鎖DNAのセンス鎖DNAのみが選択されて、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールが作成される、
上記(3)記載の核酸選択法。
(8)上記工程(iii)および(vi)において、
センス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはアミノ基で修飾され、
上記増幅されたセンス鎖DNAはフィルタにより除去されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールが作成される、
上記(3)記載の核酸選択法。
(9)上記工程(iii)および(vi)において、
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
上記増幅されたアンチセンス鎖DNAはビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に残されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAが除去されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールが作成される、
上記(3)記載の核酸選択法。
(10)上記工程(viii)が、
上記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAをクロマトグラフィーのカラム内に設けられている担体に固定すること、および
上記クロマトグラフィーのカラムに上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを導入して上記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去すること、
を含む、上記(8)記載の核酸選択法。
(11)上記クロマトグラフィーのカラムから流出する上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをリアルタイムPCRにより増幅して、上記クロマトグラフィーのカラムに繰り返し導入することを含む、上記(10)記載の核酸選択法。
(12)上記工程(viii)が、
上記ビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に残されたアンチセンス鎖DNAに上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを導入して上記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去すること、
を含む、上記(9)記載の核酸選択法。
(13)上記非標的細胞特異的センス鎖DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去された残りの上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをリアルタイムPCRにより増幅して、上記ビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に残されたアンチセンス鎖DNAに上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを繰り返し導入して上記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の上記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去することを含む、上記(12)記載の核酸選択法。
(14)上記工程(i)〜(viii)を異なる複数の標的細胞について行う工程をさらに含み、
上記異なる複数の標的細胞のそれぞれについて決定された標的細胞特異的DNAを含むそれぞれの標的細胞特異的DNAプールを互いに対比して、全ての上記標的細胞特異的DNAプールに関して一致する核酸配列を有するDNAを上記標的細胞群についての標的細胞特異的DNAと決定する、上記(3)記載の核酸選択法。
(15)上記(1)〜(14)のいずれか記載の核酸選択法を使用する工程を含む、標的細胞に特異的に結合する核酸の製造方法。
Therefore, the present invention provides the following nucleic acid selection method and nucleic acid production method.
(1) (i) separating the target cell group and the non-target cell group from the cell group;
(Ii) applying a single-stranded DNA pool to target cells to bind single-stranded DNA that specifically binds to the target cells;
(Iii) a target cell-specific candidate DNA pool comprising target cell-specific candidate DNAs that are selected from the target cells bound to the specifically-bound single-stranded DNA and bound to the selected target cells The process of creating,
(Iv) applying the target cell-specific candidate DNA pool to non-target cells to bind the target cell-specific candidate DNA that specifically binds to the non-target cells to the non-target cells;
(V) creating a non-target cell-specific DNA pool comprising target cell-specific candidate DNAs bound to the non-target cells to which target cell-specific candidate DNAs that specifically bind to the non-target cells are bound And (vi) removing from the target cell-specific candidate DNA obtained in step (iii) the DNA complementary to the non-target cell-specific DNA obtained in step (v) by annealing. Determining a target cell-specific DNA,
A method for selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell.
(2) further comprising the step of performing the steps (i) to (vi) on a plurality of different target cells,
A DNA having a nucleic acid sequence that matches with respect to all the target cell-specific DNA pools by contrasting each target cell-specific DNA pool containing the target cell-specific DNA determined for each of the different target cells The nucleic acid selection method according to (1) above, wherein is determined as a target cell-specific DNA for the target cell group.
(3) (i) separating the target cell group and the non-target cell group from the cell group;
(Ii) applying a single-stranded DNA pool to target cells to bind single-stranded DNA that specifically binds to the target cells;
(Iii) The target cell to which the specifically bound single-stranded DNA is bound is selected, and the single-stranded DNA bound to the selected target cell is used as the sense strand DNA and bound. Amplifying single-stranded DNA by one-cell real-time PCR;
(Iv) selecting the sense strand DNA of the amplified single-stranded DNA to create a target cell-specific candidate sense strand DNA pool;
(V) Applying the target cell-specific candidate sense strand DNA pool to the non-target cells to bind the target cell-specific candidate sense strand DNA that specifically binds to the non-target cells to the non-target cells Process,
(Vi) the target using the target cell-specific candidate sense strand DNA bound to the non-target cell to which the target cell-specific candidate sense strand DNA bound specifically to the non-target cell is bound as the sense strand DNA; Amplifying the cell-specific candidate sense strand DNA by PCR;
(Vii) selecting the antisense strand DNA of the amplified target cell-specific candidate sense strand DNA to create a non-target cell-specific antisense strand DNA pool; and (viii) obtained in step (iv) Removing from the target cell-specific candidate sense strand DNA, the DNA complementary to the non-target cell-specific antisense strand DNA obtained in step (vii) by annealing,
A method for selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell.
(4) The above step (i)
Applying the magnetic beads on which the antibody that binds to the target cells is immobilized to the cell group to magnetically separate the target cells to which the magnetic beads are bound;
The nucleic acid selection method according to (3) above, comprising:
(5) The above step (vi)
Amplifying the target cell-specific candidate sense strand DNA by real-time PCR;
The nucleic acid selection method according to (3) above, comprising:
(6) In the above steps (iii) and (iv),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is removed by a filter, and only the single strand DNA sense strand DNA is selected to create a target cell-specific candidate sense strand DNA pool.
The nucleic acid selection method according to (3) above.
(7) In the above steps (iii) and (iv),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is magnetically removed using streptavidin magnetic beads that bind to biotin, and only the single strand DNA sense strand DNA is selected, and the target cell specific candidate sense strand DNA is selected. A pool is created,
The nucleic acid selection method according to (3) above.
(8) In the above steps (iii) and (vi),
Primer for amplification of sense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of antisense strand DNA is modified with amino group,
The amplified sense strand DNA is removed by a filter to create an antisense strand DNA pool of non-target cell specific candidate sense strand DNA pools.
The nucleic acid selection method according to (3) above.
(9) In the above steps (iii) and (vi),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is left magnetically using streptavidin magnetic beads that bind to biotin, and the non-target cell-specific candidate sense strand DNA is removed, and the non-target cell-specific candidate sense strand is removed. An antisense strand DNA pool of the DNA pool is created;
The nucleic acid selection method according to (3) above.
(10) The step (viii)
Fixing the antisense strand DNA of the non-target cell-specific DNA to a carrier provided in a chromatography column, and introducing the target cell-specific candidate sense strand DNA into the chromatography column; Removing the target cell-specific candidate sense strand DNA complementary to the antisense strand DNA of the non-target cell-specific DNA by annealing,
The nucleic acid selection method according to (8) above, comprising:
(11) The nucleic acid selection method according to (10), which comprises amplifying the target cell-specific candidate sense strand DNA flowing out from the chromatography column by real-time PCR and repeatedly introducing the DNA into the chromatography column. .
(12) The above step (viii)
The target cell-specific candidate sense strand DNA is introduced into the magnetically left antisense strand DNA using the streptavidin magnetic beads that bind to the biotin, and the non-target cell-specific DNA antisense strand DNA and Removing the complementary target cell-specific candidate sense strand DNA by annealing,
The nucleic acid selection method according to (9) above, comprising:
(13) The target cell-specific candidate sense strand DNA remaining after removal of the target cell-specific candidate sense strand DNA complementary to the antisense strand DNA of the non-target cell-specific sense strand DNA by annealing is subjected to real-time PCR. The target cell-specific candidate sense strand DNA is repeatedly introduced into the magnetically left antisense strand DNA using the streptavidin magnetic beads that are amplified and bound to the biotin, and the non-target cell-specific DNA The method for selecting a nucleic acid according to (12) above, comprising removing the target cell-specific candidate sense strand DNA complementary to the antisense strand DNA by annealing.
(14) The method further includes the step of performing the steps (i) to (viii) on a plurality of different target cells,
A DNA having a nucleic acid sequence that matches with respect to all the target cell-specific DNA pools by contrasting each target cell-specific DNA pool containing the target cell-specific DNA determined for each of the different target cells The nucleic acid selection method according to (3), wherein is determined as a target cell-specific DNA for the target cell group.
(15) A method for producing a nucleic acid that specifically binds to a target cell, comprising a step of using the nucleic acid selection method according to any one of (1) to (14) above.
本発明では、標的細胞のみに親和性を持ち、非標的細胞(非標的細胞は複数種であってもよい)には親和性を持たない核酸を選別する。この選別過程は以下のようである。
まず、細胞群から標的細胞を選択する。次いで、核酸プールを標的細胞に適用し、標的細胞に親和性を持つ核酸を選別する。この段階では、非標的細胞にも親和性のある核酸が存在する。
そこで、次に、上記選別した標的細胞に親和性を持つ核酸プールを非標的細胞にも適用し、非標的細胞に対して親和性のある核酸を分離する。
次いで、標的細胞に親和性を持つ核酸からこの非標的細胞に対して親和性のある核酸を分離・除去することによって、標的細胞に特異的に結合するのみならず、非標的細胞に親和性を持たない核酸のみを選別する。
上述した第1ステージの選別に加えて、さらに、標的細胞の個々に親和性を持つ核酸相互を対比して、対比した個々の標的細胞のすべてに存在する核酸のみを選別する(第2ステージ)の実行によって、より厳密な標的細胞に特異的に結合する核酸を得ることができる。
In the present invention, a nucleic acid having affinity only for target cells and not affinity for non-target cells (a plurality of non-target cells may be selected) is selected. This selection process is as follows.
First, target cells are selected from the cell group. Next, the nucleic acid pool is applied to the target cells, and nucleic acids having affinity for the target cells are selected. At this stage, there are also nucleic acids that have affinity for non-target cells.
Therefore, next, the nucleic acid pool having affinity for the selected target cells is also applied to non-target cells to separate nucleic acids having affinity for non-target cells.
Next, by separating and removing the nucleic acid having affinity for the non-target cell from the nucleic acid having affinity for the target cell, not only specifically binding to the target cell but also affinity for the non-target cell. Only nucleic acids that do not have are selected.
In addition to the above-described selection in the first stage, the target cells are further compared with the nucleic acids having an affinity for each target cell, and only the nucleic acids present in all the individual target cells compared are selected (second stage). By performing the above, it is possible to obtain a nucleic acid that specifically binds to a stricter target cell.
本発明によれば、標的細胞に特異的に結合するのみならず、非標的細胞に親和性を持たない核酸を短時間で簡便に得ることができ、さらに細胞集団ではない1細胞レベルでの核酸を得ることができる。 According to the present invention, a nucleic acid not only specifically binding to a target cell but also having no affinity for a non-target cell can be easily obtained in a short time, and further a nucleic acid at a single cell level that is not a cell population. Can be obtained.
図1は本発明を実施する第1ステージを説明するフロー図である。すなわち、標的細胞に特異的に結合するのみならず、非標的細胞に親和性を持たない核酸のみを選別するステージである。 FIG. 1 is a flowchart for explaining a first stage for carrying out the present invention. That is, it is a stage that not only specifically binds to target cells but also selects only nucleic acids that have no affinity for non-target cells.
図1(A)は、標的細胞と非標的細胞とからなる多数の細胞を含む細胞群から標的細胞を含む細胞群と非標的細胞を含む細胞群とに分離する過程であり、たとえば、標的細胞に特異的に結合する抗体を利用して標的細胞A1,A2,A3,‐‐‐,Akと非標的細胞B,C,D,‐‐‐,Zとに分離した状態を示す。ここで、標的細胞をA1,A2,A3,‐‐‐,Akと表示したのは、同じ標的細胞でも、性質の違いのあるものが存在し、これらに特異的に結合する核酸が異なる可能性があるから、これらを考慮した選別ができることを説明するためである。 FIG. 1 (A) is a process of separating a cell group including a large number of cells composed of target cells and non-target cells into a cell group including target cells and a cell group including non-target cells. Shows the state of separation into target cells A 1 , A 2 , A 3 , ---, Ak and non-target cells B, C, D, ---, Z using antibodies that specifically bind to . Here, the target cells A 1, A 2, A 3 , ---, nucleic acids were indicated as A k can be the same target cells, which present some of the difference in nature, that specifically bind to these This is to explain that the selection can be performed in consideration of these.
図1(B)は、分離された標的細胞に、あらかじめ準備された1015レベルの種類の1本鎖DNAプールを適用することを示す図である。 FIG. 1 (B) is a diagram showing the application of a single-stranded DNA pool of the 10 15 level type prepared in advance to the separated target cells.
図1(C)は、標的細胞A1,A2,A3,Akそれぞれに核酸が結合した状態を模式的に示す図である。標的細胞A1には核酸A,B,a,b,dが、標的細胞A2には核酸A,B,a,c,eが、標的細胞A3には核酸A,C,b,f,gが、標的細胞Akには核酸A,D,b,e,fが、それぞれ、結合している。したがって、標的細胞A1についてみれば、標的細胞特異的候補DNAプールは核酸A,B,a,b,dである。同様に、標的細胞A2についてみれば、標的細胞特異的候補DNAプールは核酸A,B,a,c,eである。 Figure 1 (C) is a diagram schematically showing a state where the nucleic acid is bound to a target cell A 1, A 2, A 3 , A k respectively. The target cell A 1 has nucleic acids A, B, a, b, d, the target cell A 2 has nucleic acids A, B, a, c, e, and the target cell A 3 has nucleic acids A, C, b, f. , G and nucleic acid A, D, b, e, f are bound to the target cell Ak , respectively. Therefore, regarding the target cell A 1 , the target cell-specific candidate DNA pools are nucleic acids A, B, a, b, and d. Similarly, for the target cell A 2 , the target cell-specific candidate DNA pools are nucleic acids A, B, a, c, and e.
図1(D)は、非標的細胞B,C,D,‐‐‐,Zに標的細胞特異的候補DNAプールである核酸A,B,a,b,dを適用することを示す図である。 FIG. 1 (D) is a diagram showing that nucleic acid A, B, a, b, d, which is a target cell-specific candidate DNA pool, is applied to non-target cells B, C, D, ---, Z. .
図1(E)は、非標的細胞B,C,D,Eそれぞれに核酸が結合した状態を模式的に示す図である。非標的細胞Bには核酸B,dが、非標的細胞Cには核酸B,dが、非標的細胞Dには核酸bが、非標的細胞Eには核酸B,dが、それぞれ、結合している。したがって、これらの非標的細胞に結合したすべての核酸から、非標的細胞特異的DNAプールとして核酸B,b,dが得られる。この結果、標的細胞A1に標的細胞特異的候補DNAプールの核酸A,B,a,b,dと評価された核酸の内、核酸B,b,dは不適切なものであることが分かる。 FIG. 1 (E) is a diagram schematically showing a state in which a nucleic acid is bound to each of non-target cells B, C, D, and E. Nucleic acids B and d bind to non-target cell B, nucleic acids B and d bind to non-target cell C, nucleic acid b binds to non-target cell D, and nucleic acids B and d bind to non-target cell E, respectively. ing. Therefore, nucleic acids B, b, and d are obtained as non-target cell-specific DNA pools from all the nucleic acids bound to these non-target cells. As a result, it is found that among the nucleic acids A, B, a, b, and d of the target cell-specific candidate DNA pool for the target cell A 1 , the nucleic acids B, b, and d are inappropriate. .
図1(F)は、この処理を示す図である。すなわち、標的細胞特異的候補DNAプールの核酸A,B,a,b,dから非標的細胞特異的DNAプールの核酸B,b,dを取り除き、核酸A,aが標的細胞特異的DNAプールであることを示す。この処理は、例えば、図2(A)の下段部に示すように、非標的細胞特異的DNAプールの核酸B,b,dをクロマトグラフィーのカラム41内に設けられている担体NHS42に固定し、これにトラップされる核酸を除去することにより、容易に実行できる。
FIG. 1F is a diagram showing this processing. That is, the nucleic acid B, b, d of the non-target cell specific DNA pool is removed from the nucleic acid A, B, a, b, d of the target cell specific candidate DNA pool, and the nucleic acid A, a is the target cell specific DNA pool. Indicates that there is. In this process, for example, as shown in the lower part of FIG. 2A, the non-target cell-specific DNA pool nucleic acids B, b, and d are immobilized on a
このようにして、第1ステージの処理でおおむね標的細胞に特異的に結合する核酸を得ることができる。しかしながら、図1(C)、図1(F)から容易に分かるように、たとえば、標的細胞A2について標的細胞特異的候補DNAプールの核酸A,B,a,c,eから非標的細胞特異的DNAプールの核酸B,b,dを取り除く処理をすれば、標的細胞特異的DNAプールの核酸はA,a,c,eとなる。このことは、標的細胞Aの標的細胞特異的DNAプールの核酸が、図1(F)の処理の際、標的細胞A1,A2,A3,Akのどれが選ばれて決定されたかによって変化することを意味し、標的細胞Aの標的細胞特異的DNAプールの核酸の選別が一義的に決定できないことを意味する。 In this way, a nucleic acid that specifically binds specifically to the target cell can be obtained by the first stage treatment. However, as can be easily seen from FIG. 1 (C) and FIG. 1 (F), for example, the target cell-specific candidate DNA pool nucleic acid A, B, a, c, e for the target cell A 2 is non-target cell specific. If the nucleic acid B, b, d in the target DNA pool is removed, the nucleic acid in the target cell specific DNA pool becomes A, a, c, e. This may be accomplished, the nucleic acid of the target cell-specific DNA pool of target cells A is during the processing of FIG. 1 (F), which of the target cells A 1, A 2, A 3, A k is determined is selected This means that the selection of nucleic acids in the target cell-specific DNA pool of target cell A cannot be uniquely determined.
第2ステージでは、このことに着目して、より厳密に標的細胞特異的DNAプールの核酸を選別する処理を行う。第2ステージを図2を参照して説明する。 In the second stage, paying attention to this, processing for selecting nucleic acids in the target cell-specific DNA pool more precisely is performed. The second stage will be described with reference to FIG.
図2(A)は、標的細胞A1,A2,A3,Akの標的細胞特異的候補DNAプールから、それぞれ、非標的細胞特異的DNAプールの核酸B,b,dを取り除く処理をした結果の標的細胞特異的DNAプールの核酸を示したものである。このように、第1ステージだけでは、厳密な意味での標的細胞特異的DNAが決定できないことが分かる。 FIG. 2 (A) shows a process of removing nucleic acids B, b, and d of non-target cell-specific DNA pools from target cell-specific candidate DNA pools of target cells A 1 , A 2 , A 3 , and Ak , respectively. The nucleic acid of the target cell specific DNA pool of the result was shown. Thus, it can be seen that target cell-specific DNA in a strict sense cannot be determined only by the first stage.
図2(B)は、まず、標的細胞A1,A2,A3,Akのそれぞれの標的細胞特異的DNAプールから標的細胞A1の標的細胞特異的DNAプールである核酸A,aと標的細胞A2の標的細胞特異的DNAプールの核酸A,a,c,eのANDが取れた標的細胞特異的DNAプールの核酸A,aを得る。次いで、このANDが取れた標的細胞特異的DNAプールの核酸A,aと標的細胞A3の標的細胞特異的DNAプールの核酸A,C,g,fのANDが取れた標的細胞特異的DNAプールの核酸Aを得る。次いで、このANDが取れた標的細胞特異的DNAプールである核酸Aと標的細胞Akの標的細胞特異的DNAプールの核酸A,D,g,fのANDが取れた標的細胞特異的DNAプールの核酸Aを得る。というように、標的細胞A1,A2,A3,Akのそれぞれの標的細胞特異的DNAプールを相互に対応させてAND条件を満足するものに段階的に絞っていくことにより、厳密な意味での標的細胞特異的DNAを決定する。この処理は、例えば、図2(B)の下段部に示すように、例えば、標的細胞A1の標的細胞特異的DNAプールの核酸A,aをクロマトグラフィーのカラム41内に設けられている担体NHS42に固定し、これに標的細胞A2の標的細胞特異的DNAプールの核酸A,a,c,eを適用して担体NHS42にトラップされた核酸を得る。この担体NHS42にトラップされた核酸を取り出す。次いで、この取り出した核酸をクロマトグラフィーのカラム41内に設けられている担体NHS42に固定し、これに標的細胞A3の標的細胞特異的DNAプールの核酸A,C,g,fを適用して担体NHS42にトラップされた核酸を得る。この担体NHS42にトラップされた核酸を取り出す。という手順を繰り返すことにより、容易に実行できる。
FIG. 2 (B) shows that nucleic acid A, a which is a target cell-specific DNA pool of target cell A 1 from target cell-specific DNA pools of target cells A 1 , A 2 , A 3 and Ak. The target cell-specific DNA pool nucleic acid A, a obtained by ANDing the target cell-specific DNA pool nucleic acid A, a, c, e of the target cell A 2 is obtained. Then, the nucleic acid A target cell-specific DNA pool to which this AND is taken, a target cells A 3 of target cell-specific DNA pool of nucleic acids A, C, g, the target cell-specific DNA pools 0.00 AND of f To obtain nucleic acid A. Then, the nucleic acid A and a target cell A k The AND is a target cell-specific DNA pools get the target cell-specific DNA pools nucleic A, D, g, the target cell specific DNA pools 0.00 AND of f Nucleic acid A is obtained. As described above, the target cell-specific DNA pools of the target cells A 1 , A 2 , A 3 , and A k are made to correspond to each other and narrowed down to those that satisfy the AND condition step by step. Determine the target cell specific DNA in meaning. For example, as shown in the lower part of FIG. 2B, this treatment is performed by, for example, supporting the nucleic acid A, a of the target cell-specific DNA pool of the target cell A 1 in the
上述の各過程で、必要により、PCRにより核酸の増幅を行うことは当然である。また、上述した標的細胞の標的細胞特異的DNAプールの核酸を得る操作は、1細胞に限らず少数の細胞をグループとして処理し、これを、上述の1細胞の標的細胞の標的細胞特異的DNAプールとしても良い。以下により具体的な処理について説明する。 In each of the processes described above, it is natural to amplify the nucleic acid by PCR if necessary. Further, the operation for obtaining the nucleic acid of the target cell-specific DNA pool of the target cell described above is not limited to one cell, but a small number of cells are treated as a group, and this is performed on the target cell-specific DNA of the target cell of the above-mentioned one cell It is good as a pool. Specific processing will be described below.
(実施例1)
実施例1では、以下の手順により標的細胞に特異的に結合する核酸を得る。まず、第1ステージの処理を説明する。
(I)標的細胞と非標的細胞の分離
Example 1
In Example 1, a nucleic acid that specifically binds to a target cell is obtained by the following procedure. First, the first stage process will be described.
(I) Separation of target and non-target cells
(1)標的細胞の表面に結合する抗体が固定化された磁気ビーズを準備し、細胞群が懸濁されているバッファーに混ぜる。図3(A)はこの状態を模式的に示す図であり、111は試験管、121はバッファー、13は標的細胞、14は非標的細胞、15は抗体が固定化された磁気ビーズである。バッファー121内で抗体が固定化された磁気ビーズ15が標的細胞13に結合するのを待って試験管111の外から磁石16を接近させて、磁気ビーズ15を引き付ける。その状態のまま、バッファー121とともに磁気ビーズ15が結合しなかった非標的細胞14を他の試験管112に移動させて細胞の磁気分離を行う。図3(B)、(C)はこの状態を模式的に示す図であり、抗体が固定化された磁気ビーズ15が結合した標的細胞13は試験管111に残り、磁気ビーズ15が結合しなかった非標的細胞14は試験管112に移される。磁気分離の方法は、確立している手順に従って行う。
(1) Prepare magnetic beads on which an antibody that binds to the surface of a target cell is immobilized, and mix with a buffer in which a cell group is suspended. FIG. 3 (A) is a diagram schematically showing this state, in which 11 1 is a test tube, 12 1 is a buffer, 13 is a target cell, 14 is a non-target cell, and 15 is a magnetic bead on which an antibody is immobilized. is there. After waiting for the
(2)本発明の目的とする標的細胞に特異的に結合する核酸となり得る核酸候補を選定するために、5’末端側に所定の数の固有の配列の塩基よりなる固定部、3’末端側に所定の数の固有の配列の塩基よりなる固定部を有し、両固定部の間にランダムな塩基配列を有するランダム部よりなる1本鎖DNAプールを準備する。5’末端側の固定部および3’末端側の固定部の塩基配列は、それぞれ、同一であり、塩基の数は18から38、ランダム部の塩基の数は30〜100程度とすればよい。1本鎖DNAプールは全体で1015程度の種類のDNAとすればよい。この1本鎖DNAプールは核酸合成装置で作成してもよいし、市販されているものを購入するものとしてもよい。図4の上部にはこれを模式的示す。211,212,---,21nはそれぞれDNAを意味する参照番号であり、両側に示す塗りつぶし部が塩基配列の固定部、これら固定部に挟まれたパターン表記部が塩基配列のランダム部である。 (2) In order to select a nucleic acid candidate that can be a nucleic acid that specifically binds to the target cell of the present invention, a fixed part consisting of a predetermined number of unique sequence bases on the 5 ′ end side, 3 ′ end A single-stranded DNA pool consisting of a random part having a fixed part consisting of a predetermined number of unique sequence bases and having a random base sequence between the two fixed parts is prepared. The base sequences of the 5 ′ terminal side fixing part and the 3 ′ terminal side fixing part may be the same, the number of bases may be 18 to 38, and the number of bases in the random part may be about 30 to 100. The single-stranded DNA pool may be about 10 15 kinds of DNA as a whole. This single-stranded DNA pool may be created with a nucleic acid synthesizer, or a commercially available one may be purchased. This is schematically shown in the upper part of FIG. 21 1 , 21 2 , ---, and 21 n are reference numbers that mean DNA, respectively, the filled portions shown on both sides are fixed portions of the base sequence, and the pattern notation sandwiched between these fixed portions is the random number of the base sequence Part.
前記1本鎖DNAプールのDNAを95度で熱変性を加え、次いで氷上で急冷を行って、1本鎖DNAプール内の各DNAの高次構造を均一にする。この高次構造を保ったDNAを、前記標的細胞13を集めた試験管111のバッファー122へ添加し、氷上で細胞と結合させる。このとき標的細胞13には、前記1015程度の種類のDNAのうちのいくつかの配列のDNAが結合する。実際には、親和性の大きい配列のDNAほど、多く結合する。図4の下部の左側にこれを模式的に示す。図4では、1本鎖DNAプールに模式的に示した7つのDNAパターンの内、4つのDNAが標的細胞13に結合した様子を模式的に示す。このとき標的細胞13に結合したDNAは、標的細胞13に特異的に結合する配列を持つDNAである可能性があるものである。このとき用いるバッファー122はマグネシウムイオンMg2+を含むバッファーなどの標準的なものを用い、さらに結合時には非特異的結合を抑えるために酵母のtRNAとウシ血清アルブミン(BSA)を添加しておくのが良い。
(II)標的細胞に結合するDNAの増幅
The DNA of the single-stranded DNA pool is heat-denatured at 95 ° C. and then rapidly cooled on ice to make the higher-order structure of each DNA in the single-stranded DNA pool uniform. The DNA maintaining the higher order structure is added to the
(II) Amplification of DNA binding to target cells
(3)次に、試験管111の中から1本鎖DNAが結合した任意の1細胞を取り出す。
(3) Next, any one cell to which the single-stranded DNA is bound is taken out of the
(4)次に、1細胞リアルタイムPCRによって、その細胞表面上に結合した1本鎖DNAを増幅する。ここでは、1本鎖DNAプールのDNA211が増幅されるものとした。このときセンス鎖DNAの増幅には5’末端の固定部に相補のプライマー23を無修飾で用いる。一方、アンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端の固定部に相補のプライマー22をビオチン24で修飾して用いる。図4の下部の中央にこれを模式的に示す。ここで、標的細胞13に特異的に結合するDNAと非特異的に結合するDNAとのS/N比を大きくするため、リアルタイムPCRによって増幅量を確認し、プラトーに達する前に反応を終了するのが良い。リアルタイムPCRの条件は、既に確立されている方法に従う。
(4) Next, single-stranded DNA bound on the cell surface is amplified by single-cell real-time PCR. Here, it is assumed that
(5)次に、リアルタイムPCR後、電気泳動によって未反応のプライマーを除去し、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、不要であるアンチセンス鎖DNAについては、その5’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してフィルタを用いて除去する。図4の下部の右側にこれを模式的に示す。リアルタイムPCR後のDNAを含むバッファーは、ビオチン24を透過させないフィルタ26を有する試験管113に注入される。フィルタ26を透過したバッファー27は、したがって、標的細胞13に特異的に結合する配列を持つDNAである可能性があるDNAのセンス鎖DNAのみを有するものとなる。図4では、これを標的細胞特異的候補DNAプールと表示した。図の例では、試験管111の標的細胞13に結合した4つのDNAが該当する。
(5) Next, after real-time PCR, unreacted primers are removed by electrophoresis, the double strands are dissociated by alkali treatment, and
(6)次に、得られた標的細胞特異的候補DNAプールを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、アンチセンス鎖DNA除去のためのアルカリ処理によりアルカリ変性したセンス鎖DNAを復帰させる。図4では、この過程は図示されていない。
(III)非標的細胞14に結合するDNAのアンチセンス鎖DNAの増幅
(6) Next, the obtained target cell-specific candidate DNA pool is neutralized with dilute hydrochloric acid HCl or the like and then washed with a general reagent such as TE buffer. Thereby, the sense strand DNA denatured by alkali is recovered by alkali treatment for removing the antisense strand DNA. In FIG. 4, this process is not shown.
(III) Amplification of antisense strand DNA of DNA that binds to
(7)次に、図3(C)に示したように、抗体が固定化された磁気ビーズ15が結合しなかった非標的細胞14が入っている試験管112のバッファー122に、前記操作(6)で得られた標的細胞特異的候補DNAプールのDNAを注入して非標的細胞14に結合させる。図5の左側にこれを模式的に示す。図5では、標的細胞特異的候補DNAプールに模式的に示した4つのDNAパターンの内、3つのDNAが非標的細胞14に結合した様子を模式的に示す。このとき非標的細胞14に結合したDNAは、標的細胞13に特異的に結合する配列を持つDNAであるとともに、非標的細胞14にも特異的に結合する可能性があるものである。
(7) Next, as shown in FIG. 3C, in the
(8)次に、試験管112内の細胞すべてを遠心によって集め、通常のPCRによりその細胞表面上に結合したDNAを増幅する。ここでは、1本鎖DNAプールのDNA212が増幅されるものとした。このときセンス鎖DNAの増幅には5’末端にビオチン24が修飾されたプライマー23を、アンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端にアミノ基25が修飾されたプライマーを用いる。図5の中央にこれを模式的に示す。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(8) Next, collect all cells in
(9)次に、PCR後、電気泳動によって未反応のプライマーを除去し、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、不要であるセンス鎖DNAについては、その5’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してフィルタを用いて除去する。図5の右側にこれを模式的に示す。PCR後のDNAを含むバッファー122は、ビオチン24を透過させないフィルタ26を有する試験管35に注入される。フィルタ26を透過したバッファー37は、したがって、非標的細胞14に特異的に結合する配列を持つDNAのアミノ基修飾アンチセンス鎖DNAのみを有するものとなる。図5では、これを非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAプールと表示した。図の例では、試験管111の標的細胞13に結合した4つのDNAの内の3つのDNAが該当する。
(9) Next, after PCR, unreacted primers are removed by electrophoresis, the double strands are dissociated by alkali treatment, and
(10)次に、得られた非標的細胞特異的DNAプールのアンチセンス鎖DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、センス鎖DNA除去のためのアルカリ処理によりアルカリ変性したアンチセンス鎖DNAを復帰させる。図5では、この過程は図示されていない。
(IV)アフィニティクロマトグラフィーによるDNA精製
(10) Next, the antisense strand DNA of the obtained non-target cell-specific DNA pool is neutralized with dilute hydrochloric acid HCl or the like and then washed with a general reagent such as TE buffer. Thereby, the antisense strand DNA denatured by alkali is recovered by alkali treatment for removing the sense strand DNA. In FIG. 5, this process is not shown.
(IV) DNA purification by affinity chromatography
(11)次に、前記(10)の過程で得られた非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAプールのアンチセンス鎖DNAをクロマトグラフィーのカラム41内に設けられている担体NHS42等に固定する。これを、図6の中央部に模式的に示す。担体へのDNAの固定はすでに確立されている従来の方法に従って行う。
(11) Next, the antisense strand DNA of the non-target cell-specific antisense strand DNA pool obtained in the process of (10) above is immobilized on a carrier NHS42 or the like provided in the
(12)次に、カラム41全体を95℃にして担体42に固定されたDNAを熱変性させる。
(12) Next, the
(13)次に、前記(II)標的細胞に結合するDNAの増幅の過程(6)で精製した標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールのDNAを95℃で熱変性し、カラム41に添加する。これを、図6の上部に模式的に示す。
(13) Next, the DNA of the target cell-specific candidate sense strand DNA pool purified in the step (6) of amplification of DNA that binds to the target cell (6) is heat denatured at 95 ° C. and added to the
(14)次に、カラム41をアニーリング温度に保持することで、標的細胞特異的候補センス鎖DNAと、非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAを対合させることで、相補的なDNAをカラム41内でトラップさせる。その結果、標的細胞特異的候補センス鎖DNAの内、非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補であるDNAはカラム41内でトラップされ、逆に、非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補でないDNAのみがカラム41から流出する。これを、標的細胞特異的センス鎖DNAと表示し、図6の下部に模式的に示す。
(14) Next, by holding the
(15)もっとも、カラム41から流出してくるDNAには、それでもなお標的細胞に特異的に結合するセンス鎖DNAのみならず、完全にトラップしきれなかった非標的細胞に結合するセンス鎖DNAも含まれることが予想される。このため、カラム41から流出してくるDNAを前記過程(4)−(6)と同様にリアルタイムPCRによって増幅し、再度カラム41に適用する。ここではS/N比を大きくするために、増幅量が確認できるリアルタイムPCRを行い、プラトーに達する前に反応を終了するのが良い。このリアルタイムPCRによる増幅および再度カラム41に適用する処理は、必要により、繰り返し行うことができる。これを、図6の中央部右側に模式的に示す。図6では、標的細胞に特異的に結合するセンス鎖DNAの内、非標的細胞に結合するセンス鎖DNAを除いたセンス鎖DNAが1つのみであるように表示したが、これは複数種であることが一般的である。リアルタイムPCRの条件は、既に確立されている方法に従う。
(V)選択されたDNAのシーケンシング
(15) Of course, the DNA flowing out from the
(V) Sequencing of selected DNA
(16)次に、過程(15)で選択された複数種の標的細胞に特異的に結合するセンス鎖DNAをTAクローニング法によって、プラスミドベクター内に挿入し、大腸菌に導入してクローニングするとともに増幅する。 (16) Next, a sense strand DNA that specifically binds to a plurality of types of target cells selected in step (15) is inserted into a plasmid vector by TA cloning, introduced into E. coli, cloned, and amplified. To do.
(17)次に、通常のシーケンス反応により、各々の標的細胞に特異的に結合するセンス鎖DNAの配列を決定する。 (17) Next, the sequence of the sense strand DNA that specifically binds to each target cell is determined by a normal sequence reaction.
(18)次に、必要に応じて、各々のセンス鎖DNAの配列を標的細胞に結合させて結合定数を評価する。 (18) Next, as necessary, the sequence of each sense strand DNA is bound to the target cell and the binding constant is evaluated.
上述した第1ステージだけでは、最終的に得られる標的細胞特異的DNAは、1種類のDNAではなく、図2(A)の上段部に示すように、複数種のDNAが含まれることが考えられる。また、標的細胞中のある細胞には親和性をもつが、標的細胞中の他の細胞には親和性を持たないDNAが得られることも考えられる。 In only the first stage described above, the target cell-specific DNA finally obtained is not a single type of DNA, but may include a plurality of types of DNA as shown in the upper part of FIG. It is done. It is also conceivable that DNA having an affinity for a certain cell in the target cell but not having an affinity for another cell in the target cell can be obtained.
そのため、以下の第2ステージの操作によって、より厳密な標的細胞に特異的に結合する標的細胞特異的DNAを選別する。 Therefore, target cell-specific DNA that specifically binds to a stricter target cell is selected by the following second stage operation.
(19)標的細胞1細胞(細胞A1とする)を用いて得られた標的細胞特異的候補DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールの調整を行う。細胞A1を用いて最終的に得られた標的細胞特異的候補DNAプールに対して、過程(8)と同様にしてPCRを行う。標的細胞A1に特異的候補DNAプールセンス鎖DNAの増幅には5’末端にビオチン24が修飾されたプライマー23を、標的細胞A1特異的候補DNAプールアンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端にアミノ基25が修飾されたプライマーを用いる。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(19) The antisense strand DNA pool of the target cell-specific candidate DNA pool obtained using one target cell (referred to as cell A1) is prepared. PCR is performed on the target cell-specific candidate DNA pool finally obtained using the cell A 1 in the same manner as in the step (8).
(20)次に、PCR後、電気泳動によって未反応のプライマーを除去し、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、不要である標的細胞A1特異的候補DNAプールセンス鎖DNAについては、その5’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してフィルタを用いて除去する。PCR後のDNAを含むバッファー122は、ビオチン24を通過させないフィルタ26を有する試験管35に注入される。フィルタ26を通過したバッファー37は、したがって、標的細胞A1特異的候補DNAプールのアミノ基修飾アンチセンス鎖DNAのみを有するものとなる。
(20) Next, after PCR, unreacted primers are removed by electrophoresis, double strands are dissociated by alkali treatment, and unnecessary target cell A 1- specific candidate DNA pool sense strand DNA 'Use a filter to remove the
(21)次に、得られた標的細胞A1特異的候補DNAプールのアンチセンス鎖DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、標的細胞A1特異的候補センス鎖DNA除去のためのアルカリ処理により変性した標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAを復帰させる。 (21) Next, the antisense strand DNA of the obtained target cell A 1- specific candidate DNA pool is neutralized with dilute hydrochloric acid HCl or the like and then washed with a general reagent such as TE buffer. Thus, to return the modified target cell A 1 specific candidate antisense strand DNA by alkali treatment for the target cell A 1 specific candidate sense strand DNA removal.
(22)標的細胞1細胞(細胞A2とする)を用いて得られた標的細胞特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAプールの調整を行う。上記の細胞A1とは異なる1細胞(細胞A2)を用いて以下の操作を行う。細胞A2を用いて最終的に得られた標的細胞A2特異的候補DNAプールに対して、過程(8)と同様にしてPCRを行う。ただしここでは、標的細胞A2特異的候補DNAプールセンス鎖DNAの増幅には無修飾のプライマーを、標的細胞A2特異的候補DNAプールアンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端にビオチンが修飾されたプライマーを用いる。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(22) adjusts the
(23)PCR後、電気泳動によって未反応のプライマーを除去し、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、不要であるアンチセンス鎖DNAについては、その5’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してフィルタを用いて除去する。PCR後のDNAを含むバッファーは、ビオチン24を透過させないフィルタ26を有する試験管113に注入される。フィルタ26を透過したバッファー27は、したがって、標的細胞A2特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAのみを有するものとなる。
(23) After PCR, unreacted primers are removed by electrophoresis, the double strands are dissociated by alkali treatment, and
(24)次に、得られた標的細胞A2特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、標的細胞A1特異的候補センス鎖DNA除去のためのアルカリ処理により変性した標的細胞A2特異的候補センス鎖DNAを復帰させる。 (24) Next, the sense strand DNA of the resulting target cells A 2-specific candidate DNA pool after neutralization, etc. with dilute hydrochloric acid HCl, washed with common reagents such as TE buffer. Thus, to return the modified target cell A 2-specific candidate sense strand DNA by alkali treatment for the target cell A 1 specific candidate sense strand DNA removal.
(25)次に、上記3で得られた標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAをクロマトグラフィーのカラム内に設けられている担体NHS等に固定する。担体へのDNAの固定はすでに確立されている従来の方法に従って行う。 (25) Next, the target cell A 1- specific candidate antisense strand DNA obtained in 3 above is immobilized on a carrier NHS or the like provided in a chromatography column. The immobilization of DNA on the carrier is carried out according to an established conventional method.
(26)次に、カラム全体を95℃にして担体に固定されたDNAを熱変性させる。 (26) Next, the entire column is brought to 95 ° C., and the DNA fixed to the carrier is heat denatured.
(27)次に、上記6で得られた標的細胞A2特異的候補センス鎖DNAプールのDNAを95℃で熱変性し、カラム41に添加する。
(27) Next, the DNA of the target cell A 2 specific candidate sense strand DNA pool obtained in 6 above is heat denatured at 95 ° C. and added to the
(28)次に、カラム41をアニーリング温度に保持することで、標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAと、標的細胞A2特異的候補DNAのセンス鎖DNAを対合させることで、相補的なDNAをカラム41内でトラップさせる。その結果、標的細胞A2特異的候補センス鎖DNAの内、標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAと相補であるDNAはカラム41内でトラップされる。即ち、標的細胞A1と標的細胞A2とに共通に含まれるDNAはカラム内でトラップされることになる。逆に、標的細胞A1と標的細胞A2とに共通に含まれないDNAはカラムから流出してくることになる。
(28) Next, by maintaining the
(29)その後、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、カラム担体上に対合していたDNAを流出し取得する。 (29) Thereafter, the double strand is dissociated by alkali treatment, and the DNA paired on the column carrier is flowed out and obtained.
(30)次に、DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄することにより、同様にしてDNAを復帰させる。 (30) Next, after neutralizing the DNA with dilute hydrochloric acid HCl or the like, the DNA is restored in the same manner by washing with a general reagent such as TE buffer.
(31)前記過程30で得られた標的細胞A1特異的候補センス鎖DNAに対して、再度過程21以降の操作を行う。一方、新たな標的細胞1細胞(細胞A3とする)を用いて、過程22以降の操作を行う。これを他の細胞にも同様に行っていくことで、より厳密な標的細胞に特異的に結合する標的細胞特異的DNAを選別する。
(31) The operations after
前記手順の内、過程(1)の標的細胞の選択は抗体が固定化された磁気ビーズよる方法に代えて、位相差顕微鏡像等をもとにした細胞の外見上の特徴、あるいは、たとえば蛍光による標識を利用してセルソータにより分離するものとしても良い。特に、最近の造血幹細胞の研究等で、骨髄由来の血球細胞をDNA結合色素であるHoechst33342で染色すると、その蛍光輝度が他の細胞のそれと比較して小さい細胞が存在し、またそれらには造血幹細胞が非常に高濃度に存在するということが明らかにされた。これは、造血幹細胞は、その細胞膜上トランスポーター活性によるHoechst33342排出能が他の細胞のそれと比較して高いため、その結果、他の細胞よりもHoechst33342による染色の度合いが小さくなるためであるとされている。このように蛍光色素などによる標識を利用し、セルソータで分離してもよい。 Among the above procedures, the selection of target cells in the step (1) may be performed by using the appearance characteristics of cells based on phase contrast microscopic images or the like, for example, fluorescence instead of the method using magnetic beads with immobilized antibodies. It is good also as what isolate | separates with a cell sorter using the label | marker by. In particular, when bone marrow-derived blood cells are stained with the DNA-binding dye Hoechst 33342 in recent studies of hematopoietic stem cells, there are cells whose fluorescence intensity is smaller than that of other cells, and they are also hematopoietic. It was revealed that stem cells are present at very high concentrations. This is because hematopoietic stem cells have higher Hoechst 33342 excretion ability due to transporter activity on the cell membrane than that of other cells, and as a result, the degree of staining with Hoechst 33342 is smaller than that of other cells. ing. In this way, labeling with a fluorescent dye or the like may be used and separation may be performed with a cell sorter.
また、過程(3)では、標的細胞を1細胞のみ取り出して1細胞リアルタイムPCRを行うとしたが、標的細胞1細胞に結合している標的細胞特異的DNAプール内のDNA絶対量が少なすぎて、1細胞リアルタイムPCRで増幅されない可能性も考えられる。その場合は、はじめのDNAプール内に存在するDNAの種類を少なくし、各DNAの絶対量を大きくしても行っても良い。またそれでも困難であった場合には、1細胞のみを取り出してくるのではなく、少数細胞を取り出してリアルタイムPCRを行ってもよい。 In the process (3), only one target cell is taken out and single cell real-time PCR is performed. However, the absolute amount of DNA in the target cell specific DNA pool bound to one target cell is too small. The possibility of not being amplified by 1-cell real-time PCR is also conceivable. In that case, the number of types of DNA present in the first DNA pool may be reduced and the absolute amount of each DNA may be increased. If it is still difficult, real-time PCR may be performed by taking out a small number of cells instead of taking out only one cell.
また、前記、図5で説明した通常のPCRによるDNAの増幅をリアルタイムPCRとしても良い。この場合、図4で説明した1細胞リアルタイムPCRで増幅するほどの精密さは要求されないので、プラトーの管理をする必要はない。 Further, the amplification of DNA by the normal PCR described in FIG. 5 may be real-time PCR. In this case, it is not necessary to be precise enough to amplify by the one-cell real-time PCR described in FIG.
また、過程(5)、(9)のプライマーを除去するための電気泳動を用いる方法は、フィルタを用いて分子量の相違によって除去しても良い。 In addition, the method using electrophoresis for removing the primers in the steps (5) and (9) may be removed by using a filter depending on the difference in molecular weight.
また、過程(5)のアンチセンス鎖除去、過程(9)のセンス鎖除去については、担体にストレプトアビジンが結合したカラムを用いて、アフィニティクロマトグラフィーを用いて行っても良い。 Further, the removal of the antisense strand in step (5) and the removal of the sense strand in step (9) may be performed using affinity chromatography using a column in which streptavidin is bound to a carrier.
(実施例2)
実施例2では、以下の手順により標的細胞に特異的に結合する核酸を得る。実施例1との違いは、ビオチンが修飾されたDNAの除去をフィルタで行うのに代えて、ビオチンと結合するストレプトアビジンが付加された磁気ビーズを利用して行うことにある。以下の説明では、処理過程(41)からはじめるが、処理過程50までは実施例1の処理過程(1)から(10)対応し、実施例1の処理過程に付した番号に40を加えた番号となっている。
(I)標的細胞と非標的細胞の分離
(Example 2)
In Example 2, a nucleic acid that specifically binds to a target cell is obtained by the following procedure. The difference from Example 1 is that instead of removing DNA modified with biotin using a filter, magnetic beads to which streptavidin that binds to biotin is added are used. In the following description, the processing process (41) starts, but the
(I) Separation of target and non-target cells
(41)標的細胞の表面に結合する抗体が固定化された磁気ビーズを準備し、細胞群が懸濁されているバッファー121に混ぜ、磁気ビーズ15が結合した標的細胞13と磁気ビーズ15が結合しなかった非標的細胞14と分離する。この過程は、図3に示す実施例1と同じであるので図示は省略する。
(41) an antibody that binds to the surface of the target cells prepared magnetic beads immobilized, mixed with a
(42)本発明の目的とする標的細胞に特異的に結合する核酸となり得る核酸候補を選定するため、1本鎖DNAプールを準備して標的細胞13に結合させる手順についても、図4に示す実施例1と同じであるので、説明および図示は省略する。
(II)標的細胞に結合するDNAの増幅
(42) FIG. 4 also shows a procedure for preparing a single-stranded DNA pool and binding to the
(II) Amplification of DNA binding to target cells
(43)次に、実施例1と同様、図7の下部の左側に模式的に示すように、磁気ビーズ15が結合した標的細胞13の入った試験管111のバッファー122中に1本鎖DNAプールのDNAを添加した後、試験管111の中から任意の1細胞を取り出す。
(43) Next, as schematically shown in the lower left part of FIG. 7, one in the
(44)次に、実施例1と同様、1細胞リアルタイムPCRによって、その細胞表面上に結合したDNAを増幅する。ここでは、1本鎖DNAプールのDNA211が増幅されるものとした。このときセンス鎖DNAの増幅には5’末端の固定部に相補のプライマー23を無修飾で用いる。一方、アンチセンス鎖DNAの増幅には3’末端の固定部に相補のプライマー22をビオチン24で修飾して用いる。図7の中央にこれを模式的に示す。
(44) Next, as in Example 1, the DNA bound on the cell surface is amplified by 1-cell real-time PCR. Here, it is assumed that
(45)次に、リアルタイムPCR後、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、不要であるアンチセンス鎖DNA52については、その3’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してストレプトアビジン磁気ビーズ50を添加することで除去し、必要とするセンス鎖DNA51を回収する。磁気ビーズ50とビオチン24修飾アンチセンス鎖DNAの結合は、従来の方法に従って行う。図7の右側にこれを模式的に示す。リアルタイムPCR後のDNAを含む試験管281内のバッファー46には、ビオチン24と結合するストレプトアビジンを固定した磁気ビーズ50が注入される。その結果、ビオチン24修飾アンチセンス鎖DNA52のビオチン24と磁気ビーズ50は結合するから、試験管281の外部から磁石16を接近させるとビオチン24修飾アンチセンス鎖DNA52のDNAは、磁石16に引き付けられる。一方、試験管281内のバッファー46に残っているDNAのセンス鎖DNA51を試験管282に移す。
(45) Next, after the real-time PCR, the double strand is dissociated by alkali treatment, and for the unnecessary
その結果、試験管282には標的細胞13に特異的に結合する配列を持つDNAである可能性がある1本鎖DNAのセンス鎖DNA51のみを有するものとなる。図7では、これを標的細胞特異的候補DNAプールと表示した。図の例では、実施例1の試験管111の標的細胞13に結合した4つのDNAが該当する。
As a result, the
(46)次に、得られた標的細胞特異的候補DNAプールを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、アンチセンス鎖DNA除去のためのアルカリ処理によりアルカリ変性したセンス鎖DNAを復帰させる。図7では、この過程は図示されていない。
(III)非標的細胞に結合するDNAのアンチセンス鎖DNAの増幅
(46) Next, the obtained target cell-specific candidate DNA pool is neutralized with dilute hydrochloric acid HCl or the like and then washed with a general reagent such as TE buffer. Thereby, the sense strand DNA denatured by alkali is recovered by alkali treatment for removing the antisense strand DNA. In FIG. 7, this process is not shown.
(III) Amplification of antisense strand DNA of DNA that binds to non-target cells
(47)次に、図3(C)に示したように、抗体が固定化された磁気ビーズ15が結合しなかった非標的細胞14が入っている試験管112に、前記操作(26)で得られた標的細胞特異的候補DNAプールのDNAを非標的細胞14に結合させる。図8の左側にこれを模式的に示す。図8では、標的細胞特異的候補DNAプールに模式的に示した4つのDNAパターンの内、3つのDNAが非標的細胞14に結合した様子を模式的に示す。このとき非標的細胞14に結合したDNAは、標的細胞13に特異的に結合する配列を持つDNAであるとともに、非標的細胞14にも特異的に結合する可能性があるものである。
(47) Next, as shown in FIG. 3 (C), the
(48)次に、試験管112内の細胞14すべてを遠心によって集め、通常のPCRによりその細胞表面上に結合したDNAを増幅する。ここでは、1本鎖DNAプールのDNA212が増幅されるものとした。このときアンチセンス鎖DNAの増幅には3’末端にビオチン24が修飾されたプライマー22を、センス鎖DNAの増幅には5’末端が不修飾のプライマーを用いる。図8の中央にこれを模式的に示す。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(48) Next, collect
(49)次に、PCR後、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、必要であるアンチセンス鎖DNA62については、その3’末端にビオチン24が修飾されていることを利用してビオチン24と結合するストレプトアビジンを固定した磁気ビーズ50と結合させて試験管内に残し、PCR後のDNAを含むバッファー46中にあるセンス鎖DNA61は廃棄する。図8の右側にこれを模式的に示す。PCR後の試験管281にはビオチン24と結合するストレプトアビジンを固定した磁気ビーズ50が注入される。ストレプトアビジンとビオチン24が結合し、試験管281に磁石16を近づけて、磁気ビーズ50を引き寄せると、アンチセンス鎖DNA62が試験管281の壁に引き寄せられる。この状態でバッファーとセンス鎖DNA61を廃棄する。したがって、試験管281内は非標的細胞14に特異的に結合する配列を持つDNAのアンチセンス鎖DNA62のみを有するものとなる。図8では、これを非標的細胞特異的DNAプールと表示した。図の例では、試験管111の標的細胞13に結合した4つのDNAの内の3つのDNAが該当する。
(49) Next, after PCR, the double strand is dissociated by alkali treatment, and the necessary
(50)次に、得られた非標的細胞特異的DNAプールのアンチセンス鎖DNAをHClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、センス鎖DNA除去のためのアルカリ処理によりアルカリ変性したアンチセンス鎖DNAを復帰させる。図8では、この過程は図示されていない。
(IV)ストレプトアビジン磁気ビーズ上でのアニーリング
(50) Next, the antisense strand DNA of the obtained non-target cell specific DNA pool is neutralized with HCl or the like and then washed with a general reagent such as TE buffer. Thereby, the antisense strand DNA denatured by alkali is recovered by alkali treatment for removing the sense strand DNA. In FIG. 8, this process is not shown.
(IV) Annealing on streptavidin magnetic beads
(51)次に、前記(46)、(50)の過程で得られた標的細胞特異的候補DNAプールのセンス鎖DNA51と磁気ビーズ50付の非標的細胞特異的DNAプールのアンチセンス鎖DNA62を試験管282に一緒に入れて混合し、95℃で熱変性させ、その後アニーリング温度に保持する。その結果、前記過程(46)と過程(50)で得られた標的細胞特異的候補DNAプールのセンス鎖DNA51の内、非標的細胞特異的DNAプールのアンチセンス鎖DNA62と相補であるものについては、相補的に対合させることができ、それらの配列をもつセンス鎖DNA51を磁気ビーズ50上でトラップさせることができる。磁石16を試験管282の外部から近づけると、磁気ビーズ50が試験管282の外壁に引き付けられる。したがって、試験管内282のバッファー46には、標的細胞特異的候補DNAプールの内、その相補鎖が非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNA62に含まれないDNAのみが残される。これを、標的細胞特異的DNAのセンス鎖プールと表示し、図9の下部に模式的に示す。
(51) Next, the
(52)もっとも、試験管282のバッファー46に残されたDNAには、それでもなお標的細胞に特異的に結合するDNAのみならず、完全にトラップしきれなかった非標的細胞に結合するDNAも含まれることが予想される。このため、試験管282のバッファー46に残されたDNAを前記過程(24)−(26)と同様にリアルタイムPCRによって増幅し、再度、磁気ビーズ50付の非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNA62と試験管282に一緒に入れて、磁気ビーズ50上でトラップさせる。ここではS/N比を大きくするために、増幅量が確認できるリアルタイムPCRを行い、プラトーに達する前に反応を終了するのが良い。このリアルタイムPCRによる増幅および再度磁気ビーズ50上でトラップさせる処理は、必要により、繰り返し行うことができる。これを、図9の中央部右側に模式的に示す。図9では、標的細胞に特異的に結合するDNAの内、非標的細胞に結合するDNAを除いたDNAが1つのみであるように表示したが、これは複数種であることが一般的である。リアルタイムPCRの条件は、既に確立されている方法に従う。
(V)選択されたDNAのシーケンシング
(52) However, the DNA remaining in the
(V) Sequencing of selected DNA
(53)次に、過程(52)で選択された複数種のDNAをTAクローニング法によって、プラスミドベクター内に挿入し、大腸菌に導入してクローニングするとともに増幅する。 (53) Next, a plurality of types of DNA selected in the step (52) are inserted into a plasmid vector by the TA cloning method, introduced into E. coli, cloned and amplified.
(54)次に、通常のシーケンス反応により、各々のDNAの配列を決定する。 (54) Next, the sequence of each DNA is determined by a normal sequence reaction.
(55)次に、必要に応じて、各々のDNAの配列を標的細胞に結合させて結合定数を評価する。 (55) Next, if necessary, each DNA sequence is bound to a target cell and the binding constant is evaluated.
実施例2においても、以下の第2ステージの操作によって、より厳密な標的細胞に特異的に結合する標的細胞特異的DNAを選別する。 Also in Example 2, target cell-specific DNA that specifically binds to a stricter target cell is selected by the following second stage operation.
(56)標的細胞1細胞(細胞A1とする)を用いて得られた標的細胞特異的候補DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールの調整を行う。細胞A1を用いて最終的に得られた標的細胞特異的候補DNAプールに対して、過程(48)と同様にしてPCRを行う。このときアンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端にビオチン24が修飾されたプライマー22を、センス鎖DNAの増幅には5’末端が無修飾のプライマーを用いる。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(56) The antisense strand DNA pool of the target cell-specific candidate DNA pool obtained using one target cell (referred to as cell A1) is prepared. PCR is performed on the target cell-specific candidate DNA pool finally obtained using the cell A 1 in the same manner as in the step (48). At this time, for amplification of the antisense strand DNA, a
(57)過程(49)(50)と同様。これにより、標的細胞A1特異的候補DNAプールのアンチセンス鎖DNAをストレプトアビジン磁気ビーズ表面に固定する。 (57) Same as steps (49) and (50). Thereby, the antisense strand DNA of the target cell A 1- specific candidate DNA pool is immobilized on the surface of the streptavidin magnetic beads.
(58)他の標的細胞1細胞(細胞A2とする)を用いて得られた標的細胞特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAプールの調整を行う。上記の細胞A1とは異なる1細胞(細胞A2)を用いて以下の操作を行う。細胞A2を用いて最終的に得られた標的細胞A2特異的候補DNAプールに対して、過程(48)と同様にしてPCRを行う。ただしここでは、標的細胞A2特異的候補DNAプールセンス鎖DNAの増幅には無修飾のプライマーを、標的細胞A2特異的候補DNAプールアンチセンス鎖DNAの増幅には5’末端にビオチンが修飾されたプライマーを用いる。ここで行うPCRは既に確立されている従来の方法に従って行う。
(58) The sense strand DNA pool of the target cell-specific candidate DNA pool obtained using another
(59)PCR後、過程(45)と同様にして、不要である標的細胞A2特異的候補DNAプールのアンチセンス鎖DNAを除去し、標的細胞A2特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAのみを有するものとなる。 (59) After the PCR, in the same manner as in Process (45), to remove the anti-sense strand DNA of which unnecessary target cell A 2-specific candidate DNA pool, only the sense strand DNA of a target cell A 2-specific candidate DNA pool It will have.
(60)次に、過程(46)と同様に、得られた標的細胞A2特異的候補DNAプールのセンス鎖DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄する。これにより、標的細胞A2特異的候補センス鎖DNA除去のためのアルカリ処理により変性した標的細胞A2特異的候補センス鎖DNAを復帰させる。 (60) Then, similarly to the step (46), after neutralization sense strand DNA of the resulting target cells A 2-specific candidate DNA pool and with dilute hydrochloric acid HCl, washed with common reagents such as TE buffer . Thereby, the target cell A 2 specific candidate sense strand DNA denatured by alkali treatment for removing the target cell A 2 specific candidate sense strand DNA is restored.
(61)次に、過程(51)と同様に、ストレプトアビジン磁気ビーズ上でアニーリングさせる。標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAと、標的細胞A2特異的候補DNAのセンス鎖DNAを対合させることで、相補的なDNAをトラップさせる。その結果、標的細胞A2特異的候補センス鎖DNAの内、標的細胞A1特異的候補アンチセンス鎖DNAと相補であるDNAがトラップされる。即ち、標的細胞A1と標的細胞A2とに共通に含まれるDNAはトラップされることになる。逆に、標的細胞A1と標的細胞A2とに共通に含まれないDNAはトラップされず、上清に残ったままであるので洗浄により除去する。 (61) Next, annealing is performed on streptavidin magnetic beads as in the step (51). A target cell A 1 specific candidate antisense strand DNA, that allow pairing sense strand DNA of a target cell A 2-specific candidate DNA, thereby trapping the complementary DNA. As a result, of the target cell A 2 specific candidate sense strand DNA, DNA complementary to the target cell A 1 specific candidate antisense strand DNA is trapped. That is, the DNA commonly contained in the target cell A 1 and the target cell A 2 is trapped. Conversely, DNA that is not commonly contained in the target cell A 1 and the target cell A 2 is not trapped and remains in the supernatant and is removed by washing.
(62)その後、アルカリ処理により2本鎖を解離させ、ストレプトアビジン磁気ビーズ上に固定された標的細胞A特異的候補アンチセンス鎖DNAに対合していた標的細胞A1特異的候補センス鎖DNAを取得する。 (62) Thereafter, the target strand A 1- specific candidate sense strand DNA which has been dissociated by alkali treatment and paired with the target cell A-specific candidate antisense strand DNA immobilized on the streptavidin magnetic beads To get.
(63)次に、DNAを希塩酸HClなどで中和後、TEバッファーなどの一般的な試薬で洗浄することにより、同様にしてDNAを復帰させる。 (63) Next, after neutralizing the DNA with dilute hydrochloric acid HCl or the like, the DNA is recovered in the same manner by washing with a general reagent such as TE buffer.
(64)前記過程63で得られた標的細胞A特異的候補センス鎖DNAに対して、再度過程1以降の操作を行う。一方、新たな標的細胞1細胞(細胞Cとする)を用いて、過程4以降の操作を行う。これを他の細胞にも同様に行っていくことで、より厳密な標的細胞に特異的に結合する標的細胞特異的DNAを選別する。
(64) The operation from
実施例2においても、前記手順の内、過程(41)の標的細胞の選択は抗体が固定化された磁気ビーズよる方法に代えて、細胞の外見上の特徴、あるいは、たとえば蛍光による標識を利用してセルソータにより分離するものとしても良い。 Also in Example 2, the selection of target cells in the step (41) in the above procedure uses the appearance characteristics of the cells, for example, labeling by fluorescence instead of the method using magnetic beads with immobilized antibodies. Then, it may be separated by a cell sorter.
また、標的細胞1細胞のみを取り出してくるのではなく、少数細胞を取り出してリアルタイムPCRを行ってもよい。 Further, instead of extracting only one target cell, real-time PCR may be performed by extracting a small number of cells.
また、前記、図8で説明した通常のPCRによるDNAの増幅をリアルタイムPCRとしても良いが、図7で説明した1細胞リアルタイムPCRで増幅するほどの精密さは要求されないので、簡便に通常のPCRとすればよい。 In addition, the amplification of DNA by the normal PCR described in FIG. 8 may be real-time PCR, but the precision required to amplify by the one-cell real-time PCR described in FIG. 7 is not required. And it is sufficient.
また、過程(45)、(49)のプライマーを除去するための電気泳動を用いる方法は、フィルタを用いて分子量の相違によって除去しても良い。 Further, the method using electrophoresis for removing the primers in the steps (45) and (49) may be removed by using a filter depending on the difference in molecular weight.
また、過程(45)のアンチセンス鎖除去、過程(49)のセンス鎖除去については、担体にストレプトアビジンが結合したカラムを用いて、アフィニティクロマトグラフィーを用いて行っても良い。 Further, the removal of the antisense strand in the step (45) and the removal of the sense strand in the step (49) may be performed by affinity chromatography using a column in which streptavidin is bound to a carrier.
以上、本発明の例示的実施形態を説明したが、種々の変更、改変、および改良が当業者に容易に想起される。上記は、本発明の原理を例示的に示したものに過ぎず、当業者であれば、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な改変を為し得る。 While exemplary embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications, and improvements will readily occur to those skilled in the art. The foregoing is merely illustrative of the principles of this invention and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention.
本発明によれば標的細胞に特異的に結合し、非標的細胞とは結合することのないDNAを容易に得ることができるので、創薬、医療分野の研究発展に貢献することができる。 According to the present invention, a DNA that specifically binds to a target cell and does not bind to a non-target cell can be easily obtained, so that it can contribute to research development in the drug discovery and medical fields.
111,112,113,281,282,35…試験管、121,122,27,37,46…バッファー、13…標的細胞、14…非標的細胞、15…抗体が固定化された磁気ビーズ、16…磁石、211,212,---,21n…DNA、22,23…プライマー、24…ビオチン、25…アミノ基、26…フィルタ、41…クロマトグラフィーのカラム、42…カラム内の担体、50…ストレプトアビジン磁気ビーズ、51,61…センス鎖DNA、52,62…アンチセンス鎖DNA。 11 1 , 11 2 , 11 3 , 28 1 , 28 2 , 35 ... test tube, 12 1 , 12 2 , 27, 37, 46 ... buffer, 13 ... target cell, 14 ... non-target cell, 15 ... antibody fixed Magnetic beads, 16 ... magnets, 21 1 , 21 2 , --n, 21 n ... DNA, 22, 23 ... primers, 24 ... biotin, 25 ... amino groups, 26 ... filters, 41 ... chromatography columns , 42 ... carrier in the column, 50 ... streptavidin magnetic beads, 51, 61 ... sense strand DNA, 52, 62 ... antisense strand DNA.
Claims (15)
(ii)標的細胞に1本鎖DNAプールを適用して前記標的細胞に特異的に結合する1本鎖DNAを結合させる工程、
(iii)前記特異的に結合する1本鎖DNAが結合した前記標的細胞を選択して、前記選択された標的細胞に結合している標的細胞特異的候補DNAからなる標的細胞特異的候補DNAプールを作成する工程、
(iv)非標的細胞に前記標的細胞特異的候補DNAプールを適用して、前記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補DNAを前記非標的細胞に結合させる工程、
(v)前記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補DNAが結合した前記非標的細胞に結合している標的細胞特異的候補DNAからなる非標的細胞特異的DNAプールを作成する工程、および
(vi)工程(iii)において取得した前記標的細胞特異的候補DNAの内、工程(v)において取得した前記非標的細胞特異的DNAと相補的に対合するDNAをアニーリングにより除去して標的細胞特異的DNAを決定する工程、
を含む、標的細胞に特異的に結合する核酸の選択法。 (I) separating the target cell group and the non-target cell group from the cell group;
(Ii) applying a single-stranded DNA pool to target cells to bind single-stranded DNA that specifically binds to the target cells;
(Iii) a target cell-specific candidate DNA pool comprising target cell-specific candidate DNAs that are selected from the target cells bound to the specifically-bound single-stranded DNA and bound to the selected target cells The process of creating,
(Iv) applying the target cell-specific candidate DNA pool to non-target cells to bind the target cell-specific candidate DNA that specifically binds to the non-target cells to the non-target cells;
(V) creating a non-target cell-specific DNA pool comprising target cell-specific candidate DNAs bound to the non-target cells to which target cell-specific candidate DNAs that specifically bind to the non-target cells are bound And (vi) removing from the target cell-specific candidate DNA obtained in step (iii) a DNA complementary to the non-target cell-specific DNA obtained in step (v) by annealing. Determining a target cell-specific DNA,
A method for selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell.
前記異なる複数の標的細胞のそれぞれについて決定された標的細胞特異的DNAを含むそれぞれの標的細胞特異的DNAプールを互いに対比して、全ての前記標的細胞特異的DNAプールに関して一致する核酸配列を有するDNAを前記標的細胞群についての標的細胞特異的DNAと決定する、請求項1記載の核酸選択法。 Further comprising the step of performing the steps (i) to (vi) on different target cells,
A DNA having a nucleic acid sequence that matches with respect to all of the target cell-specific DNA pools by contrasting each target cell-specific DNA pool containing the target cell-specific DNA determined for each of the different target cells The nucleic acid selection method according to claim 1, wherein is determined as target cell-specific DNA for the target cell group.
(ii)標的細胞に1本鎖DNAプールを適用して前記標的細胞に特異的に結合する1本鎖DNAを結合させる工程、
(iii)前記特異的に結合する1本鎖DNAが結合した前記標的細胞を選択して、前記選択された標的細胞に結合している1本鎖DNAをセンス鎖DNAとして、該結合している1本鎖DNAを1細胞リアルタイムPCRにより増幅する工程、
(iv)前記増幅された1本鎖DNAのセンス鎖DNAを選択して、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールを作成する工程、
(v)前記非標的細胞に前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールを適用して前記非標的細胞にも特異的に結合する前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを前記非標的細胞に結合させる工程、
(vi)前記非標的細胞にも特異的に結合する標的細胞特異的候補センス鎖DNAが結合した前記非標的細胞に結合している前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをセンス鎖DNAとして前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをPCRにより増幅する工程、
(vii)前記増幅された標的細胞特異的候補センス鎖DNAのアンチセンス鎖DNAを選択して、非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAプールを作成する工程、および
(viii)工程(iv)において取得した前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAの内、工程(vii)において取得した前記非標的細胞特異的アンチセンス鎖DNAと相補的に対合するDNAをアニーリングにより除去する工程、
を含む、標的細胞に特異的に結合する核酸の選択法。 (I) separating the target cell group and the non-target cell group from the cell group;
(Ii) applying a single-stranded DNA pool to target cells to bind single-stranded DNA that specifically binds to the target cells;
(Iii) The target cell to which the specifically bound single-stranded DNA is bound is selected, and the single-stranded DNA bound to the selected target cell is used as the sense strand DNA and bound. Amplifying single-stranded DNA by one-cell real-time PCR;
(Iv) selecting a sense strand DNA of the amplified single-stranded DNA to create a target cell-specific candidate sense strand DNA pool;
(V) Applying the target cell-specific candidate sense strand DNA pool to the non-target cell to bind the target cell-specific candidate sense strand DNA that specifically binds to the non-target cell to the non-target cell Process,
(Vi) The target cell-specific candidate sense strand DNA bound to the non-target cell to which the target cell-specific candidate sense strand DNA that specifically binds to the non-target cell is bound as the sense strand DNA as the target Amplifying the cell-specific candidate sense strand DNA by PCR;
(Vii) selecting the antisense strand DNA of the amplified target cell-specific candidate sense strand DNA to create a non-target cell-specific antisense strand DNA pool; and (viii) obtained in step (iv) Removing the DNA complementary to the non-target cell-specific antisense strand DNA obtained in step (vii) from the target cell-specific candidate sense strand DNA by annealing,
A method for selecting a nucleic acid that specifically binds to a target cell.
前記標的細胞に結合する抗体が固定化された磁気ビーズを前記細胞群に適用して、前記磁気ビーズが結合した前記標的細胞を磁気的に分離すること、
を含む、請求項3記載の核酸選択法。 The step (i)
Applying magnetic beads on which antibodies that bind to the target cells are immobilized to the cell group to magnetically separate the target cells to which the magnetic beads are bound;
The nucleic acid selection method of Claim 3 containing this.
前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをリアルタイムPCRにより増幅すること、
を含む、請求項3記載の核酸選択法。 The step (vi)
Amplifying the target cell-specific candidate sense strand DNA by real-time PCR;
The nucleic acid selection method of Claim 3 containing this.
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
前記増幅されたアンチセンス鎖DNAはフィルタにより除去されて、1本鎖DNAのセンス鎖DNAのみが選択されて、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールが作成される、
請求項3記載の核酸選択法。 In the steps (iii) and (iv),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is removed by a filter, and only a single-stranded DNA sense strand DNA is selected to create a target cell-specific candidate sense strand DNA pool.
The nucleic acid selection method according to claim 3.
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
前記増幅されたアンチセンス鎖DNAはビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に除去されて、1本鎖DNAのセンス鎖DNAのみが選択されて、標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールが作成される、
請求項3記載の核酸選択法。 In the steps (iii) and (iv),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is magnetically removed using streptavidin magnetic beads that bind to biotin, and only the single strand DNA sense strand DNA is selected, and the target cell specific candidate sense strand DNA is selected. A pool is created,
The nucleic acid selection method according to claim 3.
センス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはアミノ基で修飾され、
前記増幅されたセンス鎖DNAはフィルタにより除去されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールが作成される、
請求項3記載の核酸選択法。 In the steps (iii) and (vi),
Primer for amplification of sense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of antisense strand DNA is modified with amino group,
The amplified sense strand DNA is removed by a filter to create an antisense strand DNA pool of non-target cell specific candidate sense strand DNA pools.
The nucleic acid selection method according to claim 3.
アンチセンス鎖DNAの増幅のためのプライマーはビオチンで修飾され、センス鎖DNAの増幅のためのプライマーは無修飾とされ、
前記増幅されたアンチセンス鎖DNAはビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に残されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAが除去されて、非標的細胞特異的候補センス鎖DNAプールのアンチセンス鎖DNAプールが作成される、
請求項3記載の核酸選択法。 In the steps (iii) and (vi),
Primer for amplification of antisense strand DNA is modified with biotin, primer for amplification of sense strand DNA is unmodified,
The amplified antisense strand DNA is left magnetically using a streptavidin magnetic bead that binds to biotin, and non-target cell-specific candidate sense strand DNA is removed to obtain a non-target cell-specific candidate sense strand. An antisense strand DNA pool of the DNA pool is created;
The nucleic acid selection method according to claim 3.
前記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAをクロマトグラフィーのカラム内に設けられている担体に固定すること、および
前記クロマトグラフィーのカラムに前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを導入して前記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去すること、
を含む、請求項8記載の核酸選択法。 Said step (viii)
Fixing the antisense strand DNA of the non-target cell-specific DNA to a carrier provided in a chromatography column; and introducing the target cell-specific candidate sense strand DNA into the chromatography column; Removing the target cell-specific candidate sense strand DNA complementary to the antisense strand DNA of the non-target cell-specific DNA by annealing;
The nucleic acid selection method of Claim 8 containing this.
前記ビオチンと結合するストレプトアビジン磁気ビーズを利用して磁気的に残されたアンチセンス鎖DNAに前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAを導入して前記非標的細胞特異的DNAのアンチセンス鎖DNAと相補の前記標的細胞特異的候補センス鎖DNAをアニーリングにより除去すること、
を含む、請求項9記載の核酸選択法。 Said step (viii)
The target cell-specific candidate sense strand DNA is introduced into the magnetically left antisense strand DNA using the streptavidin magnetic beads that bind to the biotin, and the non-target cell-specific DNA antisense strand DNA Removing the complementary target cell-specific candidate sense strand DNA by annealing;
The nucleic acid selection method according to claim 9, comprising:
前記異なる複数の標的細胞のそれぞれについて決定された標的細胞特異的DNAを含むそれぞれの標的細胞特異的DNAプールを互いに対比して、全ての前記標的細胞特異的DNAプールに関して一致する核酸配列を有するDNAを前記標的細胞群についての標的細胞特異的DNAと決定する、請求項3記載の核酸選択法。 Further comprising performing the steps (i) to (viii) on different target cells,
A DNA having a nucleic acid sequence that matches with respect to all of the target cell-specific DNA pools by contrasting each target cell-specific DNA pool containing the target cell-specific DNA determined for each of the different target cells The nucleic acid selection method according to claim 3, wherein is determined as a target cell-specific DNA for the target cell group.
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