JP2009148245A - Quick detection method of nucleic acid - Google Patents

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Keiichi Shiuchi
圭一 氏内
Masahiro Kusumoto
楠本  正博
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable quick detection of a target nucleic acid while keeping specificity and high sensitivity by solving the problems, of a conventional method using a nucleic acid probe or a nucleic acid primer whose fluorescent light quenches in hybridization with the target nucleic acid, that the nucleic acid probe interferes with a nucleic acid amplification process, the elongation process in particular, causing the sensitivity to drop when shortening the time and preventing the specific detection of the target nucleic acid by non-specific amplification of the nucleic acid primer. <P>SOLUTION: A relation between a Tm value of a first primer and a second primer and a Tm value of a marker probe and further a relation between a concentration of the primer and a concentration of the marker probe are controlled and optimized to quickly detect the target nucleic acid while keeping specificity and high sensitivity. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料中に存在する特定の標的核酸分子を迅速に検出する方法及びこれらの方法により利用するプローブとキットに関する。 The present invention relates to methods for rapidly detecting specific target nucleic acid molecules present in a sample, and probes and kits utilized by these methods.

一般に生物の保持する核酸は極めて少量であり、それらを検出する際には核酸増幅工程を伴うことがほとんどである。既に知られている核酸増幅方法としてPCR(特許文献1、特許文献2、特許文献3)、NASBA(非特許文献1)、LCR(特許文献4、特許文献5)、SDA(非特許文献2)、RCR(特許文献6)、TMA(非特許文献3)LAMP(非特許文献4)、ICAN(非特許文献5)などが挙げられる。 In general, the amount of nucleic acid held by an organism is extremely small, and most of them involve a nucleic acid amplification step when they are detected. As known nucleic acid amplification methods, PCR (Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3), NASBA (Non Patent Literature 1), LCR (Patent Literature 4, Patent Literature 5), SDA (Non Patent Literature 2) , RCR (patent document 6), TMA (non-patent document 3) LAMP (non-patent document 4), ICAN (non-patent document 5), and the like.

なかでもPCR法は、標的核酸、4種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、一対のオリゴヌクレオチドプライマー及び耐熱性DNAポリメラーゼの存在下で、温度の上昇、下降を繰り返すことにより、上記一対のオリゴヌクレオチドプライマーで挟まれる標的核酸の特定領域を指数関数的に増幅させることができる。 In particular, the PCR method uses the above-mentioned pair of oligonucleotide primers by repeatedly increasing and decreasing the temperature in the presence of the target nucleic acid, four types of deoxynucleoside triphosphates, a pair of oligonucleotide primers and a heat-resistant DNA polymerase. A specific region of the target nucleic acid to be sandwiched can be amplified exponentially.

通常PCR法は特許文献3に示されているように、以下のa)〜c)からなる増幅サイクルを用いる。
a)90〜105℃の範囲内の温度で(好ましくは90〜100℃)0.5〜5分間(好ましくは0.5〜3分間)、変性させる工程、b)35〜65℃の範囲内の温度で(好ましくは37〜60℃)0.5〜5分間(好ましくは1〜3分間)、プライマーと鋳型のハイブリッドを形成させる(アニーリング)工程、及びc)40〜80℃の範囲内の温度で(好ましくは50〜75℃)0.5〜40分間(好ましくは1〜3分間)、プライマー伸長生成物を形成させる(伸長)工程。
Usually, as shown in Patent Document 3, the PCR method uses an amplification cycle consisting of the following a) to c).
a) a step of denaturing at a temperature in the range of 90 to 105 ° C. (preferably 90 to 100 ° C.) for 0.5 to 5 minutes (preferably 0.5 to 3 minutes); b) in the range of 35 to 65 ° C. At a temperature of (preferably 37 to 60 ° C.) for 0.5 to 5 minutes (preferably 1 to 3 minutes) to form a primer-template hybrid (annealing), and c) within the range of 40 to 80 ° C. A step of forming a primer extension product (extension) at temperature (preferably 50 to 75 ° C.) for 0.5 to 40 minutes (preferably 1 to 3 minutes).

PCR法のサイクルを繰り返し行うことで増幅させた標的核酸の複製は、各種の検出方法を用いて検出できるようになる。現在利用されている代表的な検出方法として、アガロースゲル電気泳動法がある。しかしながら、電気泳動による検出では指数関数的に増幅された標的核酸の複製を取り扱う必要がありコンタミネーションの起こる危険性が高かった。また、操作も煩雑であり検出終了までの時間も1時間以上を要した。 Replication of the target nucleic acid amplified by repeating the cycle of the PCR method can be detected using various detection methods. A typical detection method currently used is agarose gel electrophoresis. However, the detection by electrophoresis has to deal with exponentially amplified replication of the target nucleic acid and has a high risk of contamination. In addition, the operation is complicated, and the time until the end of the detection is one hour or more.

電気泳動以外の検出方法として、二重鎖核酸に結合した時に増強された蛍光を示すDNA挿入色素(インターカレーター)を利用する方法が一般的に用いられている。増幅中のDNA濃度の上昇による蛍光増強は、反応の進行を測定するのに、および標的分子のコピー数を決定するのに利用できる。さらに、制御された温度変化に伴う蛍光をモニターすることにより、例えばPCRサイクル反応の終了時点で、DNA融解曲線が作成できる。 As a detection method other than electrophoresis, a method using a DNA insertion dye (intercalator) that exhibits enhanced fluorescence when bound to a double-stranded nucleic acid is generally used. Fluorescence enhancement by increasing DNA concentration during amplification can be used to measure the progress of the reaction and to determine the copy number of the target molecule. Furthermore, by monitoring the fluorescence accompanying a controlled temperature change, a DNA melting curve can be created, for example, at the end of the PCR cycle reaction.

一般的な核酸検出法が核酸濃度の上昇をモニターするのに利用される場合、前述のインターカレーターを利用する方法は比較的短時間で核酸を検出することができる。各反応の同じ時点で、単一の蛍光シグナル値が取得される。最終時点での融解曲線解析は、二重鎖核酸の性質をある程度識別できる。融解曲線解析での融解温度が極端に低い時はプライマーダイマーと考えられるし、主なピークが一本でない時は目的のPCR産物ではない非特異増幅産物が存在することを示している。 When a general nucleic acid detection method is used to monitor the increase in the nucleic acid concentration, the above-described method using an intercalator can detect a nucleic acid in a relatively short time. At the same point in each reaction, a single fluorescent signal value is acquired. Melting curve analysis at the final time point can identify to some extent the nature of the double-stranded nucleic acid. When the melting temperature in the melting curve analysis is extremely low, it is considered as a primer dimer, and when there is not one main peak, it indicates that there is a non-specific amplification product that is not the target PCR product.

しかし、一般的なインターカレーター法は二重鎖核酸特異的に蛍光が生じる。それゆえ目的の核酸配列特異的な検出が必要とされる場合は目的の核酸配列に非特異的な二重鎖核酸をも検出する可能性があるため、それほど有効ではない。 However, the general intercalator method generates fluorescence specifically for double-stranded nucleic acids. Therefore, when detection of a specific nucleic acid sequence is required, there is a possibility of detecting a non-specific double-stranded nucleic acid, which is not so effective.

核酸配列特異的プローブ法は、増幅反応の進行をモニターするのにさらなる核酸反応成分を利用する。これらの方法は、検出の基本として、蛍光エネルギー転移(FET)を利用することが多い。一つあるいはそれ以上の核酸プローブを蛍光分子で標識するが、そのうちの一つはエネルギー供与体として働くことができ、もう一方はエネルギー受容体分子である。これらは時として、それぞれレポーター分子および消光分子として知られる。供与体分子は励起スペクトラム範囲の光の特異的波長で励起され、引き続いて蛍光放出波長の範囲で光を放出する。受容体分子も、様々な距離依存性エネルギー転移機構により、供与体分子からエネルギーを受け取ることにより、この波長で励起される。起こり得る蛍光エネルギー移動の特別の例には、蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)がある。一般に、受容体分子と供与体分子が近接している時に(例えば、同じまたは隣接する分子上)、受容体分子は供与体分子の放出エネルギーを受け取る。FET検出の基本は、供与体と受容体放出波長における変化をモニターすることである。 Nucleic acid sequence specific probing methods utilize additional nucleic acid reaction components to monitor the progress of the amplification reaction. These methods often utilize fluorescence energy transfer (FET) as the basis for detection. One or more nucleic acid probes are labeled with a fluorescent molecule, one of which can act as an energy donor and the other is an energy acceptor molecule. These are sometimes known as reporter molecules and quencher molecules, respectively. The donor molecule is excited at a specific wavelength of light in the excitation spectrum range and subsequently emits light in the range of fluorescence emission wavelengths. The acceptor molecule is also excited at this wavelength by receiving energy from the donor molecule by various distance-dependent energy transfer mechanisms. A particular example of fluorescence energy transfer that can occur is fluorescence resonance energy transfer (FRET). In general, when an acceptor molecule and a donor molecule are in close proximity (eg, on the same or adjacent molecules), the acceptor molecule receives the emitted energy of the donor molecule. The basis of FET detection is to monitor changes in donor and acceptor emission wavelengths.

FETまたはFRETプローブには通常用いられる二つの種類があり、受容体から供与体を分離するために核酸プローブの加水分解を用いるものと、供与体と受容体分子の空間的関係を変化させるためにハイブリダイゼーションを利用するものである。 There are two commonly used types of FET or FRET probes, one that uses nucleic acid probe hydrolysis to separate the donor from the acceptor, and one that changes the spatial relationship between the donor and acceptor molecules. Hybridization is used.

加水分解プローブは、TaqMan(登録商標)プローブとして市販されている。これらは、供与体および受容体分子で標識されたDNAオリゴヌクレオチドからなる。このプローブは、PCR増幅産物の一方の鎖の特異的領域に結合するよう設計される。PCRプライマーがこの鎖にアニールした後、Taq酵素が5’から3’へのポリメラーゼ活性によりDNAを伸長する。TaqMan(登録商標)プローブは、Taq伸長の開始を防ぐために、3’末端がリン酸化で保護されている。もしTaqMan(登録商標)プローブが産物の鎖にハイブリダイズしているのならば、伸長するTaq分子がプローブを加水分解し、検出の基本として受容体から供与体を遊離する。この場合のシグナルは累積的であり、遊離の供与体と受容体分子の濃度は増幅反応の各サイクルで上昇する。 Hydrolysis probes are commercially available as TaqMan® probes. These consist of DNA oligonucleotides labeled with donor and acceptor molecules. This probe is designed to bind to a specific region of one strand of the PCR amplification product. After the PCR primer anneals to this strand, the Taq enzyme extends the DNA by polymerase activity from 5 'to 3'. The TaqMan® probe is phosphorylated at the 3 'end to prevent initiation of Taq extension. If the TaqMan® probe is hybridized to the product strand, the extending Taq molecule hydrolyzes the probe, releasing the donor from the acceptor as a basis for detection. The signal in this case is cumulative and the concentration of free donor and acceptor molecules increases with each cycle of the amplification reaction.

蛍光シグナルの生成がプローブの加水分解反応の発生に依存するという事実は、この方法に伴う時間的不利益が存在することを意味する。さらに、プローブの存在がPCR過程のプライマーの伸長過程を妨げる可能性もあった。また、50サイクル以上というような多数回の増幅サイクルが必要な場合、加水分解が非特異的になり得ることも見出されている。 The fact that the generation of a fluorescent signal is dependent on the occurrence of a probe hydrolysis reaction means that there is a time penalty associated with this method. In addition, the presence of the probe could interfere with the primer extension process in the PCR process. It has also been found that hydrolysis can be non-specific when multiple amplification cycles, such as 50 cycles or more, are required.

ハイブリダイゼーションプローブは、数多くの型式のものが利用可能である。分子ビーコンは、ヘアピンループを形成するような相補的な5’および3’配列を有するオリゴヌクレオチドである。末端の蛍光標識は、ヘアピン構造が形成されるためにFRETの近接にある。分子ビーコンの相補的配列へのハイブリダイゼーションに続き、蛍光標識は分離され、そのためFRETは生じず、これが検出の基本となる。 Many types of hybridization probes are available. Molecular beacons are oligonucleotides with complementary 5 'and 3' sequences that form hairpin loops. The terminal fluorescent label is in close proximity to FRET due to the formation of the hairpin structure. Following hybridization of the molecular beacon to the complementary sequence, the fluorescent label is separated, so no FRET occurs, which is the basis for detection.

標識プローブの対合も利用可能である。供与体分子を標識したプローブと受容体分子を標識したプローブがPCR産物の鎖上で近接してハイブリダイゼーションすることによって、FRETが生じ得る。この時のFRETによって生じた波長の蛍光が検出の基本となる。このタイプの変種には、標識増幅プライマーと単一の近接する標識プローブの利用が含まれる。 Labeled probe pairing is also available. FRET can be generated by close hybridization of the probe labeled donor molecule and the probe labeled acceptor molecule on the strand of the PCR product. The fluorescence of the wavelength generated by FRET at this time is the basis of detection. This type of variant involves the use of a labeled amplification primer and a single adjacent labeled probe.

二つのプローブ、または二つの標識分子を含む分子ビーコンタイプの使用は、その過程に伴うコストを増やす。さらに近接して特異的に結合するに十分な長さの二つのプローブを知るため、この方法では合理的な長さの既知配列の存在が必要となる。これはある診断応用で問題となり、例えばHIVウイルスのように、保存されている配列の長さが比較的短い場合に、有効なプローブを設計することが難しいことがある。 The use of a molecular beacon type that includes two probes or two labeled molecules increases the costs associated with the process. In addition, this method requires the existence of a reasonably long known sequence in order to know two probes that are long enough to bind specifically in close proximity. This is a problem in certain diagnostic applications, and it may be difficult to design an effective probe when the length of the conserved sequence is relatively short, such as for example, HIV virus.

特許文献7では、ハイブリダイゼーション時に蛍光が消光する核酸プローブを用いた方法が提供されている。蛍光色素で標識された核酸プローブを標的核酸にハイブリダイゼーションさせ、ハイブリダイゼーション前後における蛍光色素の発光の減少量を測定する方法または蛍光色素で標識された核酸プライマーを標的核酸にハイブリダイゼーションさせた後伸長させ、核酸変性時の蛍光量に対してアニーリング反応及び伸長反応時の蛍光量の減少を測定する方法が示されている。さらに該方法を用いたリアルタイム定量的PCR法、及び該PCR法で得られるデータの解析の際、アニーリング反応時の蛍光強度値を、変性反応時のもので補正する過程を有するデータ解析法が記載されている。しかしながら、特許文献7の記載のみでは特異性および高感度を維持しながら迅速に核酸を検出する方法を容易に想像し得るものではない。つまり、ハイブリダイゼーション時に蛍光が消光する核酸プローブを使用した場合は核酸プローブが核酸増幅工程、特に伸長工程を阻害するため、短時間化しようとすると感度が低下する問題点、またハイブリダイゼーション時に蛍光が消光する核酸プライマーを使用した場合は核酸プライマーの非特異ハイブリダイゼーションから伸長が開始され、非特異増幅産物となって蛍光の減少を検出してしまい特異的な検出が難しいという問題点があり、特許文献7に開示された技術を用いて特異性および高感度を維持しながら迅速に核酸を検出することは困難であった。
米国特許第4,683,195号 米国特許第4,683,202号 米国特許第4,965,188号 国際公開89/12696号 特開平2−2934号 国際公開90/1069号公報 特許第3437816号 Nucleic acid sequence−basedamplification method;Nature 第350巻、第91頁(1991) Strand Displacement Amplification:Nucleic acid research 第20巻、第1691頁(1992) Transcription mediated amplification method;J.Clin.Microbiol. 第31巻、第3270頁(1993) loop−mediated isothermal amplification method :J Clin Microbiol. 2004 第42巻:第1,956頁 isothermal and chimeric primer−initiated amplification of nucleic acids: Kekkaku. 2003 第78巻、第533頁
Patent Document 7 provides a method using a nucleic acid probe whose fluorescence is quenched during hybridization. A method in which a nucleic acid probe labeled with a fluorescent dye is hybridized to a target nucleic acid, and the amount of decrease in light emission of the fluorescent dye before and after hybridization is measured, or a nucleic acid primer labeled with a fluorescent dye is hybridized to the target nucleic acid and then extended. And a method of measuring the decrease in the amount of fluorescence during the annealing reaction and the extension reaction with respect to the amount of fluorescence during denaturation of the nucleic acid. Furthermore, a real-time quantitative PCR method using the method, and a data analysis method having a process of correcting the fluorescence intensity value during the annealing reaction with that during the denaturation reaction when analyzing the data obtained by the PCR method are described Has been. However, only the description of Patent Document 7 cannot easily imagine a method for rapidly detecting a nucleic acid while maintaining specificity and high sensitivity. In other words, when a nucleic acid probe whose fluorescence is quenched during hybridization is used, the nucleic acid probe inhibits the nucleic acid amplification process, particularly the extension process. When a quenching nucleic acid primer is used, extension starts from non-specific hybridization of the nucleic acid primer, resulting in a non-specific amplification product that detects a decrease in fluorescence and is difficult to detect specifically. It has been difficult to detect nucleic acids quickly while maintaining specificity and high sensitivity using the technique disclosed in Document 7.
US Pat. No. 4,683,195 U.S. Pat.No. 4,683,202 US Pat. No. 4,965,188 International Publication No.89 / 12696 JP-A-2-2934 International Publication No. 90/1069 Japanese Patent No. 3437816 Nucleic acid sequence-based amplification method; Nature Vol. 350, 91 (1991) Strand Displacement Amplification: Nucleic acid research Vol. 20, p. 1691 (1992) Transcription mediated amplification method; Clin. Microbiol. Volume 31, Page 3270 (1993) loop-mediated thermal amplification method: J Clin Microbiol. 2004 Volume 42: 1,956 isometric and chimeric primer-initiated amplification of nucleic acids: Kekaku. 2003 Volume 78, Page 533

前述のように、標的核酸とのハイブリダイゼーション時に蛍光が消光する核酸プローブまたは核酸プライマーを用いた方法では、核酸プローブが核酸増幅工程、特に伸長工程を阻害するため、短時間化の際に感度が低下する問題があり、核酸プライマーの非特異増幅によって標的核酸特異的検出が妨げられる問題があった。本発明では、これらの問題点を克服し、標的核酸の検出を特異性および高感度を維持しながら迅速に行うことを課題とした。 As described above, in the method using the nucleic acid probe or nucleic acid primer whose fluorescence is quenched upon hybridization with the target nucleic acid, the nucleic acid probe inhibits the nucleic acid amplification process, particularly the extension process, and therefore the sensitivity is reduced when shortening the time. There is a problem that the target nucleic acid-specific detection is hindered by non-specific amplification of the nucleic acid primer. An object of the present invention is to overcome these problems and to rapidly detect a target nucleic acid while maintaining specificity and high sensitivity.

本発明者らは、上記の点に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、第一プライマー及び第二プライマーのTm値と標識プローブのTm値の関係、さらにプライマーの濃度と標識プローブの濃度の関係を調節し、最適化することによって標的核酸の検出をより迅速に、より高感度に行うことができることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は以下のような構成からなる。 As a result of intensive studies in view of the above points, the present inventors have determined the relationship between the Tm value of the first primer and the second primer and the Tm value of the labeled probe, and the relationship between the concentration of the primer and the concentration of the labeled probe. The inventors have found that the target nucleic acid can be detected more rapidly and more sensitively by adjusting and optimizing, and the present invention has been achieved. That is, the present invention has the following configuration.

1.標的核酸の存在または量を確認したい試料と少なくとも下記(a)と(b)の存在下、連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該標識物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、該標的核酸の存在または量を調べることを特徴とする検出方法。
(a)次の(i)〜(iv)の性質を有する標識プローブ
(i) 標的核酸に相補的な配列と二重鎖核酸構造を形成でき、かつ14塩基以上30塩基以下の長さのオリゴヌクレオチドを有する
(ii) 該オリゴヌクレオチドの末端部が該二重鎖核酸構造形成時に消光する性質を有する蛍光物質で修飾されている
(iii) 該二重鎖核酸構造形成時に、蛍光物質で修飾されている該末端部にG(グアニン)とC(シトシン)の対が少なくとも1つ以上存在する
(iv)該標識プローブの濃度が第二プライマーの濃度に対して10倍以下である
(b)次の(i)〜(iii)の性質を有する第一プライマーおよび第二プライマー
(i) 第一プライマーの伸長産物が標的核酸と相補的な配列を有しかつ第二プライマーの鋳型となる性質を有し、該第二プライマーの伸長産物が標的核酸と相同な配列を有しかつ該第一プライマーの鋳型となる性質を有する
(ii) 該第一プライマーおよび該第二プライマーによる増幅産物の長さが50bp以上500bp以下である
(iii) 該第一プライマー及び該第二プライマーのTm値が70℃以上90℃以下であり、かつ該第二プライマーのTm値は前記標識プローブのTm値より大きい
2.(b)の第一プライマーおよび第二プライマーが、さらに
(iv) 該第一プライマーの伸長産物において、該伸長産物の5’末端から前記標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域までの距離を(A)、該標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域から該伸長産物の3’末端までの距離を(B)とした場合に(A/B)の値が0.1以上3.0以下であること、
を特徴とする1の検出方法。
3.(a)の標識プローブに、さらに
(v) 標的部位と3個以下の非相補的塩基を導入すること、
を特徴とする1または2の検出方法。
4.標識プローブの中央部に、非相補的塩基を導入することを特徴とする3載の検出方法。
5.(a)の標識プローブに修飾されている蛍光物質が該標識プローブの末端に修飾され、該末端の塩基がGもしくはCであることを特徴とする1〜4のいずれかの検出方法。
6.第一プライマーの濃度が第二プライマーの濃度に対して4倍以上であることを特徴とする1〜5のいずれかの検出方法。
7.高速PCRが、10℃/秒以上の速度で温度の上昇及び下降を繰り返すことを特徴とする1〜6のいずれかの検出方法。
8.さらに、
(c)100塩基/秒以上のDNA合成速度を有するDNAポリメラーゼ
の存在下、
高速PCRを行うことを特徴とする1〜7のいずれかの検出方法。
9.DNAポリメラーゼが、さらに5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないことを特徴とする8の検出方法。
10.DNAポリメラーゼが、KOD DNAポリメラーゼ(Thermococcus kodakaraensis KOD1由来)またはその変異体であることを特徴とする8または9の検出方法。
11.標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のセンス鎖であり、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が配列番号2より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べることを特徴とする1〜10のいずれか載の検出方法。
12.標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のアンチセンス鎖であり、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が配列番号1より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べることを特徴とする1〜10のいずれかの検出方法。
13.1〜12のいずれかの方法に引き続いて、密封状態のまま、標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、0.1℃/秒以上の連続的な温度上昇又は下降を伴う融解曲線解析を行い、標的核酸中の変異の存在を調べることを特徴とする検出方法。
14.変異がピロリ菌の23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位であり、抗生物質耐性を判別する変異の存在を調べることを特徴とする13の検出方法。
15.標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列の中央部に変異の部位が位置することを特徴とする13または14の検出方法。
16.少なくとも次の(a)及び(b)を含むことを特徴とするピロリ菌の存在および/またはピロリ菌の抗生物質耐性の存在を検出するためのキット。
(a)次の(i)〜(ii)の性質を有する標識プローブ
(i)配列番号1または配列番号2より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列のオリゴヌクレオチドを有する
(ii)該オリゴヌクレオチドが、該オリゴヌクレオチドと相補的な配列と二重鎖核酸構造を形成する時に消光する性質を有する蛍光物質が、該オリゴヌクレオチドの末端部に標識されている
(b)Tm値が70℃以上90℃以下であり配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列を含むプライマーと、Tm値が70℃以上90℃以下であり配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列を含むプライマー
17.(a)の標識プローブと二重鎖核酸構造を形成しうる伸長産物を生成せしめる側のプライマーの濃度が、他方のプライマーの濃度に対して4倍以上であることを特徴とする16のキット。
18.さらに、
(c)100塩基/秒以上のDNA合成速度を有するDNAポリメラーゼ
を含むことを特徴とする16または17のキット。
20.DNAポリメラーゼが、さらに5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないことを特徴とする18のキット。
20.DNAポリメラーゼが、KOD DNAポリメラーゼ(Thermococcus kodakaraensis KOD1由来)またはその変異体であることを特徴とする18または19のキット。
21.標識プローブの中央部に、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位に相当する部位が位置することを特徴とする16〜20のキット。
1. In the presence of the sample whose target nucleic acid is to be confirmed or at least the following (a) and (b), light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe is given continuously or intermittently and the fluorescence of the labeled substance is measured A detection method comprising performing high-speed PCR and examining the presence or amount of the target nucleic acid.
(A) a labeled probe having the following properties (i) to (iv): (i) an oligo that can form a double-stranded nucleic acid structure with a sequence complementary to the target nucleic acid and has a length of 14 to 30 bases It has a nucleotide (ii) The end of the oligonucleotide is modified with a fluorescent substance that has a property of quenching when the double-stranded nucleic acid structure is formed. (Iii) It is modified with a fluorescent substance when the double-stranded nucleic acid structure is formed. At least one pair of G (guanine) and C (cytosine) is present at the terminal part. (Iv) The concentration of the labeled probe is 10 times or less with respect to the concentration of the second primer. (B) Next The first primer and the second primer having the properties (i) to (iii) of (i) (i) The extension product of the first primer has a sequence complementary to the target nucleic acid and serves as a template for the second primer. And The extension product of the second primer has a sequence homologous to the target nucleic acid and serves as a template for the first primer. (Ii) The length of the amplification product of the first primer and the second primer is 50 bp or more and 500 bp. (Iii) The Tm value of the first primer and the second primer is 70 ° C. or more and 90 ° C. or less, and the Tm value of the second primer is larger than the Tm value of the labeled probe. The first primer and the second primer of (b) are further: (iv) In the extension product of the first primer, the distance from the 5 ′ end of the extension product to the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure (A), when the distance from the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure to the 3 ′ end of the extension product is (B), the value of (A / B) is 0.1 or more and 3 0.0 or less,
(1) A detection method according to (1).
3. (V) introducing a target site and 3 or less non-complementary bases into the labeled probe of (a);
1 or 2 detection method characterized by these.
4). 3. Three detection methods, wherein a non-complementary base is introduced into the center of the labeled probe.
5. 5. The detection method according to any one of 1 to 4, wherein the fluorescent substance modified with the labeled probe of (a) is modified at the end of the labeled probe, and the base at the end is G or C.
6). The detection method according to any one of 1 to 5, wherein the concentration of the first primer is 4 times or more the concentration of the second primer.
7). The detection method according to any one of 1 to 6, wherein the high-speed PCR repeats the increase and decrease in temperature at a rate of 10 ° C / second or more.
8). further,
(C) in the presence of a DNA polymerase having a DNA synthesis rate of 100 bases / second or more;
8. The detection method according to any one of 1 to 7, wherein high-speed PCR is performed.
9. 8. The detection method according to 8, wherein the DNA polymerase further does not have 5 ′ exonuclease activity.
10. 10. The detection method according to 8 or 9, wherein the DNA polymerase is KOD DNA polymerase (derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1) or a variant thereof.
11. The target nucleic acid is the sense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 2,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3,
(B) the second primer is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
The present invention is characterized in that the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined by performing high-speed PCR while continuously or intermittently applying light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe and measuring the fluorescence of the fluorescent substance. The detection method according to any one of 1 to 10.
12 The target nucleic acid is the antisense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 1,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
The second primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3,
The present invention is characterized in that the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined by performing high-speed PCR while continuously or intermittently applying light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe and measuring the fluorescence of the fluorescent substance. The detection method according to any one of 1 to 10.
Subsequent to any of the methods of 13.1 to 12, while giving a light having an excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe in a sealed state and measuring the fluorescence of the fluorescent substance, 0.1 ° C./second or more A detection method comprising performing melting curve analysis with continuous temperature rise or fall and examining the presence of a mutation in a target nucleic acid.
14 13. The detection method according to 13, wherein the mutation is at position 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene of H. pylori, and the presence of a mutation that discriminates antibiotic resistance is examined.
15. 13. The detection method according to 13 or 14, wherein the mutation site is located in the center of the oligonucleotide sequence of the labeled probe.
16. A kit for detecting the presence of H. pylori and / or the presence of H. pylori antibiotic resistance, comprising at least the following (a) and (b):
(A) a labeled probe having the following properties (i) to (ii) (i) having a oligonucleotide having a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 (ii) A fluorescent substance having a property of quenching when the oligonucleotide forms a double-stranded nucleic acid structure with a sequence complementary to the oligonucleotide is labeled at the end of the oligonucleotide (b) Tm value is 70 And a primer containing a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3 and a Tm value of 70 to 90 ° C and 20 bases to 35 selected from SEQ ID NO: 4 Primer containing a continuous base sequence of no more than bases 17. 16 kits, wherein the concentration of the primer on the side that produces an extension product capable of forming a double-stranded nucleic acid structure with the labeled probe of (a) is 4 times or more than the concentration of the other primer.
18. further,
(C) 16 or 17 kits comprising a DNA polymerase having a DNA synthesis rate of 100 bases / second or more.
20. 18 kits characterized in that the DNA polymerase further has no 5 ′ exonuclease activity.
20. 18 or 19 kit, wherein the DNA polymerase is KOD DNA polymerase (from Thermococcus kodakaraensis KOD1) or a variant thereof.
21. The kit of 16-20, wherein a site corresponding to position 2142 or position 2143 of the 23S rRNA gene of H. pylori is located in the center of the labeled probe.

本発明によれば、特異性および高感度を維持しながら迅速な核酸検出が可能となる。具体的には、標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少が生じることと、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、PCRの同一サイクル中に達成することが可能になった。さらに伸長速度が速いDNAポリメラーゼを使用することにより増幅反応時間を短縮し、これまでになく迅速かつ高感度な核酸検出方法を実現できた。
さらに、本発明を利用し、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べること、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の変異の存在を調べること、23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位における変異の存在を調べピロリ菌の抗生物質耐性を判別することも迅速かつ高感度に行えるようになった。
According to the present invention, rapid nucleic acid detection is possible while maintaining specificity and high sensitivity. Specifically, the fluorescence signal decreases due to hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid or the extension product of the first primer, and the extension of the second primer using the extension product of the target nucleic acid or the first primer as a template. Nucleic acid amplification can now be achieved during the same cycle of PCR. Furthermore, the use of a DNA polymerase with a high elongation rate shortened the amplification reaction time, and a nucleic acid detection method that was faster and more sensitive than ever was realized.
Furthermore, using the present invention, the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined, the presence of a mutation of the 23S rRNA gene of H. pylori, the mutation at position 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene The presence of H. pylori can be determined quickly and with high sensitivity.

本発明では、高速PCRは核酸増幅工程、すなわち後述するような「変性」、「アニーリング」、「伸長」からなる一連の工程、または本工程のうちアニーリングおよび伸長を同時に行い「変性」および「アニーリングと伸長」とした一連の工程、に要する時間を短縮することにより、迅速性が高い利点を有している。また、核酸増幅を行うためのプライマーとは別にハイブリダイゼーション時に蛍光を消光させる標識プローブを使用することにより、標的核酸の存在または量を反映した特異的な増幅核酸を、標的核酸に依存しない非特異的な増幅核酸と明確に区別し得るため、感度および正確性が高い利点を有している。しかし、これらを単純に組み合わせても、特異性および高感度を維持しながらの迅速な核酸検出はできない。なぜならば、高速PCRにおいては標的核酸を増幅する工程として、標的核酸へのプライマーのアニーリングおよび標的核酸を鋳型とするプライマーの伸長(伸長反応)と、標的核酸およびプライマー伸長産物の解離(変性反応)が短時間のうちに繰り返し行われており、蛍光が消光する標識プローブは標的核酸へのハイブリダイゼーションによって初めて蛍光シグナルの減少が生じるため、標的核酸へのプライマーのアニーリングを起点とする核酸増幅と、標的核酸への標識プローブのハイブリダイゼーションに起因する蛍光シグナルの減少を、PCRの同一サイクル中に起こすことが困難だからである。つまり、高速PCR溶液中に単純に標的核酸とのハイブリダイゼーションによって蛍光の減少を生じる標識プローブを加えても、核酸増幅のためのプライマーのアニーリングと、蛍光シグナルの減少を生じさせるための標識プローブのハイブリダイゼーションとの間で、標的核酸に対する競合が起こり、標的核酸は増幅するが蛍光シグナルの減少が生じない、または標識プローブのハイブリダイゼーションで蛍光シグナルの減少は生じるが標的核酸が増幅しないことになり、どちらも標的核酸の存在または量、並びに標的核酸中の変異の存在を、特異性および高感度を維持しながら迅速に調べることはできない。すなわち、本発明では、様々な条件を検討し、高速PCRの迅速性が高い利点と、ハイブリダイゼーションによって蛍光の減少を生じる標識プローブの感度および正確性が高い利点を両立し、標的核酸の存在または量、並びに標的核酸中の変異の存在を、特異性および高感度を維持しながら迅速に調べる核酸検出方法を確立したものである。 In the present invention, high-speed PCR is a nucleic acid amplification step, that is, a series of steps consisting of “denaturation”, “annealing”, “extension” as described later, or “denaturation” and “annealing” by performing annealing and extension simultaneously in this step. By shortening the time required for a series of steps called “and extension”, there is an advantage of high speed. In addition, by using a labeled probe that quenches fluorescence during hybridization apart from the primer for nucleic acid amplification, a specific amplified nucleic acid reflecting the presence or amount of the target nucleic acid can be made non-specific independent of the target nucleic acid. Can be clearly distinguished from typical amplified nucleic acids, and thus has the advantage of high sensitivity and accuracy. However, even if these are simply combined, rapid nucleic acid detection cannot be performed while maintaining specificity and high sensitivity. This is because in high-speed PCR, the target nucleic acid is amplified by annealing the primer to the target nucleic acid, extending the primer using the target nucleic acid as a template (extension reaction), and dissociating the target nucleic acid and the primer extension product (denaturation reaction). Is repeated in a short time, and the fluorescence probe quenches the fluorescence signal for the first time by hybridization to the target nucleic acid, so nucleic acid amplification starting from primer annealing to the target nucleic acid, This is because it is difficult to cause a decrease in the fluorescence signal due to hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid during the same cycle of PCR. That is, even if a labeled probe that causes a decrease in fluorescence due to hybridization with a target nucleic acid is added to a high-speed PCR solution, annealing of the primer for nucleic acid amplification and a labeled probe that causes a decrease in fluorescence signal Competition with the target nucleic acid occurs during hybridization, and the target nucleic acid is amplified but does not decrease the fluorescent signal, or the hybridization of the labeled probe causes a decrease in the fluorescent signal but not the target nucleic acid. Neither can the presence or amount of the target nucleic acid, as well as the presence of mutations in the target nucleic acid, be examined rapidly while maintaining specificity and sensitivity. That is, in the present invention, various conditions are examined, and both the advantage of high speed of high-speed PCR and the advantage of high sensitivity and accuracy of a labeled probe that causes a decrease in fluorescence by hybridization are achieved. A nucleic acid detection method has been established in which the amount and the presence of a mutation in a target nucleic acid are rapidly examined while maintaining specificity and high sensitivity.

本発明の標的核酸とは生物(細菌も含む)の保持する核酸の塩基配列またはその相補的な塩基配列のいずれかを指す。 The target nucleic acid of the present invention refers to either the base sequence of a nucleic acid held by an organism (including bacteria) or a complementary base sequence thereof.

本発明における高速PCR を以下に示す。PCR法を高速化する方法は例えば特許公開2005−328709に示されている。「変性」、「アニーリング」、「伸長」の各温度へ達する温度変化に要する時間の短縮、各工程の温度を保持する時間の短縮、サイクル数の減少などが挙げられている。特に重要となるのは温度変化に要する時間の短縮及び各工程の温度保持時間の短縮である。温度変化に要する時間の短縮は、具体的に温度の上昇及び下降を10℃/秒以上の速度で行うことを示す。10℃/秒以上の温度上昇・下降を達成する手段には特に制限がないが、一例としてロシュ・ダイアグノスティック社製のLight Cycler(登録商標)システムが挙げられる。このシステムでは温度上昇・下降に空気を使って温度制御する方式を採用し、温風と冷風で反応液の入ったガラスキャピラリーの温度を直接変化させている。それにより約20℃/秒の温度上昇・下降速度を達成している。 The high-speed PCR in the present invention is shown below. A method for speeding up the PCR method is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 2005-328709. Examples include shortening the time required for temperature change to reach each temperature of “denaturation”, “annealing”, and “extension”, shortening the time for maintaining the temperature of each step, and reducing the number of cycles. Particularly important are shortening the time required for temperature change and shortening the temperature holding time of each process. The shortening of the time required for the temperature change specifically indicates that the temperature is increased and decreased at a rate of 10 ° C./second or more. There is no particular limitation on the means for achieving a temperature increase / decrease of 10 ° C./second or more, but an example is the Light Cycler (registered trademark) system manufactured by Roche Diagnostics. In this system, the temperature is controlled by using air to increase and decrease the temperature, and the temperature of the glass capillary containing the reaction solution is directly changed by hot and cold air. As a result, a temperature increase / decrease rate of about 20 ° C./second is achieved.

また高速核酸増幅を達成するための別の手段として伸長工程に要する時間の短縮が考えられる。伸長工程時間を短縮する方策は、いくつか考えられる。最も有力な方策は、PCRによる増幅領域を極限まで少なくすることである。そうすれば当然、伸長に要する時間は短縮可能になる。このような場合でも、増幅領域は第一プライマー及び第二プライマーを含めて60塩基対程度が最低限度である。検出の目的で標識プローブを設定すれば、更にその部分を確保する必要があり、100塩基対程度の増幅が必要となる。増幅産物の長さは、高速増幅かつ標識プローブによる検出を行うために50bpから500bpの短い産物が好ましく、100bpから300bpが好ましい。 Further, as another means for achieving high-speed nucleic acid amplification, it is conceivable to shorten the time required for the extension step. There are several ways to shorten the elongation process time. The most effective strategy is to minimize the amplification region by PCR. Then, naturally, the time required for expansion can be shortened. Even in such a case, the minimum amplification region including the first primer and the second primer is about 60 base pairs. If a labeled probe is set for the purpose of detection, it is necessary to secure that portion, and amplification of about 100 base pairs is required. The length of the amplified product is preferably a short product of 50 bp to 500 bp, and preferably 100 bp to 300 bp in order to perform high-speed amplification and detection with a labeled probe.

さらにこの増幅産物の長さはDNAポリメラーゼの伸長速度により制限される。現在知られているDNAポリメラーゼ(単独あるいは組みあわせ)としてのTaqポリメラーゼや,EX−Taq,LA−Taq,Expandシリーズ,Plutinumシリーズ,Tbr,Tfl,Tru,Tth,T1i,Tac,Tne,Tma,Tih、Tfi(以上はPolI型酵素),Pfu,Pfutubo,Pyrobest(登録商標),Pwo,KOD,Bst,Sac,Sso,Poc,Pab,Mth,Pho,ES4,VENT,DEEPVENT(以上はα型酵素)などが挙げられる。天然型のポリメラーゼのアミノ酸配列を公知の手段により、1もしくは数個が欠失、置換若しくは付加させたもの(変異体)であっても良い。あるいは、上記の酵素(天然型、変異体)に化学修飾などの手段によりさらに改変を加えたものであっても良い。例えば、KOD DNAポリメラーゼは、最も一般的であるTaqポリメラーゼの倍にあたる100〜140塩基/秒以上のDNA合成速度を有する。また、プロセッシビティーなども優れていることが、伸長速度の速い要因のひとつであると考えられる。KOD DNAポリメラーゼは、東洋紡績製のもの(製品コードKOD−101など)を容易に入手することができる。 Furthermore, the length of this amplification product is limited by the extension rate of the DNA polymerase. Taq polymerase as a currently known DNA polymerase (single or in combination), EX-Taq, LA-Taq, Expand series, Platinum series, Tbr, Tfl, Tru, Tth, T1i, Tac, Tne, Tma, Tih , Tfi (above PolI type enzyme), Pfu, Pfutubo, Pyrobest (registered trademark), Pwo, KOD, Bst, Sac, Sso, Poc, Pab, Mth, Pho, ES4, VENT, DEEPVENT (above are α type enzymes) Etc. The amino acid sequence of the natural polymerase may be one (mutant) in which one or several amino acid sequences are deleted, substituted or added by known means. Alternatively, the enzyme (natural type, mutant) may be further modified by means such as chemical modification. For example, KOD DNA polymerase has a DNA synthesis rate of 100 to 140 bases / second or more, which is twice the most common Taq polymerase. Moreover, it is thought that it is one of the factors with a high expansion | extension speed | velocity that processability etc. are also excellent. KOD DNA polymerase can be easily obtained from Toyobo (product code KOD-101, etc.).

近年、上記のDNAポリメラーゼをさらに変異、改変などの改良を加えて100塩基/秒以上のデオキシリボ核酸合成速度を達成させたもの、あるいは、組み合わせにより当該性能を達成させたもの(組合せにはKOD DNAポリメラーゼを含んでいても良い)も、本願発明のDNAポリメラーゼとして用いることができる。例えば、上記KOD DNAポリメラーゼ以外に100塩基/秒以上のデオキシリボ核酸合成速度を有するDNAポリメラーゼとして、KOD Dash DNAポリメラーゼ(東洋紡績製)、PrimeSTAR MAX DNAポリメラーゼ(TAKARA製)、Platinum Pfx DNAポリメラーゼ(インビトロジェン製)なども市販されている。 In recent years, the above-mentioned DNA polymerase has been further improved by mutation, modification, etc. to achieve a deoxyribonucleic acid synthesis rate of 100 bases / second or more, or a combination that has achieved this performance (the combination includes KOD DNA) Can also be used as the DNA polymerase of the present invention. For example, in addition to the above KOD DNA polymerase, as a DNA polymerase having a deoxyribonucleic acid synthesis rate of 100 bases / second or more, KOD Dash DNA polymerase (manufactured by Toyobo), PrimeSTAR MAX DNA polymerase (manufactured by TAKARA), Platinum Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen) ) Etc. are also commercially available.

DNAポリメラーゼはさらに、5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないことが好ましい。本発明では標識プローブからの蛍光の減少量を標的核酸の検出に利用している。そのため、高速PCR工程中で第一のプライマーによる伸長産物に対して標識プローブ及び第二のプライマーがハイブリダイゼーションしている場合に、5’エキソヌクレアーゼ活性を持つDNAポリメラーゼ、例えばTaqポリメラーゼでは標識プローブを分解し、非特異シグナルの増加を伴う。本発明では標的核酸への標識プローブのハイブリダイゼーション時に起こる蛍光の減少量を検出に利用していることから、非特異シグナルの増加はバックグランドの上昇となり正確な定量もしくは検出ができなくなる。5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないDNAポリメラーゼは特に限定はされないが、例えばKODポリメラーゼが本発明に適合する。 It is further preferred that the DNA polymerase does not have 5 'exonuclease activity. In the present invention, the amount of decrease in fluorescence from the labeled probe is used for detection of the target nucleic acid. Therefore, when the labeled probe and the second primer are hybridized to the extension product of the first primer in the high-speed PCR process, the labeled probe is not used for a DNA polymerase having 5 ′ exonuclease activity, such as Taq polymerase. Decomposes with increased non-specific signal. In the present invention, since the decrease in fluorescence that occurs upon hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid is used for detection, an increase in non-specific signal increases the background, and accurate quantification or detection cannot be performed. The DNA polymerase having no 5 'exonuclease activity is not particularly limited, but for example, KOD polymerase is compatible with the present invention.

二重鎖核酸構造は、標的核酸中の塩基とその相補的な核酸配列中の塩基の間で起こる塩基対生成によって形成される。塩基対生成はシトシンとグアニン、アデニンとチミンまたはアデニンとウラシルの間で起こる水素結合により生じる。標的核酸と標識プローブがハイブリダイゼーションすることにより二重鎖核酸構造が形成され、標識プローブの蛍光の減少が生じるようになる。 A duplex nucleic acid structure is formed by base pairing that occurs between a base in the target nucleic acid and a base in its complementary nucleic acid sequence. Base pairing occurs by hydrogen bonding that occurs between cytosine and guanine, adenine and thymine, or adenine and uracil. When the target nucleic acid and the labeled probe are hybridized, a double-stranded nucleic acid structure is formed, and the fluorescence of the labeled probe is reduced.

本発明における「末端」とは標識プローブの塩基配列5‘側の最も端に存在する塩基、もしくは標識プローブの塩基配列で3’側の最も端に存在する塩基を指す。「末端部」とは5‘末端の塩基から3’末端に向かって5塩基以内または3‘末端の塩基から5’末端に向かって5塩基以内の塩基を示している。 The “terminal” in the present invention refers to the base present at the extreme end on the 5 ′ side of the labeled probe, or the base present at the extreme end on the 3 ′ side in the base sequence of the labeled probe. The “terminal portion” indicates a base of 5 bases from the 5 ′ terminal base to the 3 ′ terminal or 5 bases from the 3 ′ terminal base to the 5 ′ terminal.

標識プローブに標識する蛍光物質は、核酸増幅工程中分解もしくは蛍光が減衰してなくならなければよく、ハイブリダイゼーション時に消光を生じる蛍光物質であればよい。特に標識プローブの末端においてグアニンとシトシンの塩基対形成時に蛍光の消光を生じる蛍光物質が好ましい。具体的には、フルオロセインまたはその誘導体(例えばフルオロセインイソチオシアネート(FITC))、BODIPY(商標) シリーズ、ローダミンまたはその誘導体(例えば5−カルボキシローダミン6G(CR6G)やテトラメチルローダミン(TAMRA))などを使用できるが、BODIPYシリーズやCR6Gの使用が特に好ましい。蛍光色素のオリゴヌクレオチドへの結合方法は、通常の方法に従って行うことができる。蛍光色素の消光を利用すれば、インターカレーターなどの他の二重鎖核酸構造への挿入色素を用いることなく、またFRET現象を起こす二種類のプローブを用いることなく、一種類の蛍光物質に標識されたプローブを用いて単純かつ特異的に標的核酸配列を検出することができる。標識プローブの塩基配列中の蛍光物質の標識位置は、特に限定されないが末端部に標識されていることが好ましく、末端に標識されていることがより好ましい。 The fluorescent substance to be labeled on the labeled probe may be any fluorescent substance that does not have to be decomposed or attenuated in fluorescence during the nucleic acid amplification step, and may be a fluorescent substance that causes quenching during hybridization. In particular, a fluorescent substance that causes quenching of fluorescence upon base pairing of guanine and cytosine at the end of the labeled probe is preferable. Specifically, fluorescein or a derivative thereof (for example, fluorescein isothiocyanate (FITC)), BODIPY (trademark) series, rhodamine or a derivative thereof (for example, 5-carboxyrhodamine 6G (CR6G) or tetramethylrhodamine (TAMRA)), etc. However, the use of the BODIPY series or CR6G is particularly preferable. The method of binding the fluorescent dye to the oligonucleotide can be performed according to a usual method. By using quenching of fluorescent dyes, one fluorescent substance can be labeled without using dyes inserted into other double-stranded nucleic acid structures such as intercalators and without using two kinds of probes that cause the FRET phenomenon. The target nucleic acid sequence can be detected simply and specifically using the prepared probe. Although the labeling position of the fluorescent substance in the base sequence of the labeled probe is not particularly limited, it is preferably labeled at the end, and more preferably labeled at the end.

標識プローブの塩基配列とそれに対し相補的な標的核酸の塩基配列の選択はハイブリダイゼーション時に蛍光の消光を生じるために重要である。標識プローブの塩基配列は標的核酸とのハイブリダイゼーション時に消光を生じる塩基配列であればよく、二重鎖核酸構造形成時に、蛍光物質が修飾されている標識プローブ末端部にG(グアニン)とC(シトシン)の対が少なくとも1つ以上存在するように設計すればよい。標識プローブの末端が標識されている場合は、その末端塩基がGもしくはCであること、または標識プローブの末端と塩基対を形成する標的核酸の塩基から1もしくは3塩基離れてGが存在するように標識プローブの塩基配列が設計されていることがより好ましい。標識プローブの末端が標識されており、かつ末端塩基がCであるように設計することがさらに好ましい。 The selection of the base sequence of the labeled probe and the base sequence of the target nucleic acid complementary thereto is important in order to cause fluorescence quenching during hybridization. The base sequence of the labeled probe may be any base sequence that causes quenching upon hybridization with the target nucleic acid, and G (guanine) and C ( It may be designed so that at least one pair of cytosine) exists. If the end of the labeled probe is labeled, the terminal base is G or C, or G is present 1 or 3 bases away from the target nucleic acid base that forms a base pair with the end of the labeled probe. More preferably, the base sequence of the labeled probe is designed. It is further preferable that the end of the labeled probe is labeled and designed so that the terminal base is C.

標的核酸の塩基配列から、どうしても末端部がGまたはCに設計できない場合、第一プライマーまたは第二プライマーの塩基配列中にGまたはCを故意に導入することで標識プローブをハイブリダイゼーションさせ、かつ標識プローブの蛍光を消光することができる相補的な塩基配列を作り出すことが可能である。この場合、蛍光シグナルの減少が生じることと、第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、PCRの同一サイクル中に達成するためにも第一プライマーにGまたはCを導入することが好ましい。また標識プローブの第一プライマーに対する非特異のハイブリダイゼーションを避けるために故意のGまたはCの導入位置は第一プライマーの3‘末端から末端塩基を含めて5’末端側へ4塩基以上8塩基以下離れて設計することが好ましい。3塩基以下の位置に設計するとプライマーが伸長できなくなり、9塩基以上離れて設計すると増幅によらない標識プローブとプライマーとの非特異ハイブリダイゼーションが起こりやすくなる。 If the terminal part cannot be designed to G or C from the base sequence of the target nucleic acid, the labeled probe is hybridized by intentionally introducing G or C into the base sequence of the first primer or the second primer, and the label It is possible to create a complementary base sequence that can quench the fluorescence of the probe. In this case, it is preferable to introduce G or C into the first primer in order to achieve a decrease in the fluorescence signal and amplification of the nucleic acid by extension of the second primer during the same PCR cycle. In addition, in order to avoid non-specific hybridization of the labeled probe to the first primer, the intentional introduction position of G or C is 4 to 8 bases from the 3 ′ end of the first primer to the 5 ′ end including the end base. It is preferable to design away. When designed at a position of 3 bases or less, the primer cannot be extended, and when designed at a distance of 9 bases or more, non-specific hybridization between the labeled probe and the primer is not likely to occur due to amplification.

本発明を達成する手段として各プライマー及び標識プローブのTm値が規定される。Tm値とはプライマーが相補塩基とアニーリングし、50%が解離する時の温度を表す。Tm値は計算により算出することも可能である。Tm値の計算方法は、ハイブリダイゼーションにおける塩濃度等をパラメーターにして各種の計算方法が考案されている。一般的に良く用いられる計算方法としては、最近接塩基対法(Schildkraut C., Lifson S. (1965) Dependence of the melting temperature of DNA on salt concentration − Biopolymers 3, 195−208 、Breslauer K.J., Frank R., Blocker H., Markey L.A. (1986) Predicting DNA duplex stability from the base sequence − Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 3746−3750)やWallance法(Wallace, R.B.; Shaffer, J.; Murphy R.F.; Bonner, J.; Hirose, T.; Itakura, K.; (1979) Nucelic Acid Res. 6, 3543)、GC%法(Dependence of the Melting Temperature of DNA on Salt Concentration、Schildkraut C.,Lifson S. (1965) BIOPOLYMERS 3.195−208、Optimization of the annealing temperature for DNA amplification in vitro、W.Rychlik、 Nucl.Acids Res.(1990) 18(21)6409−6412)などを用いることができ、標的核酸の配列または検出の条件などによっては計算方法によるTm値の差異が影響するが、当業者にとって容易に想到し得る検討により実験的に当該Tm値の差異を修正し、本発明の効果を有するプライマーおよび標識プローブを設定することができる。 As means for achieving the present invention, the Tm value of each primer and labeled probe is defined. The Tm value represents the temperature at which the primer anneals with the complementary base and 50% dissociates. The Tm value can also be calculated by calculation. Various calculation methods have been devised for calculating the Tm value using the salt concentration in hybridization as a parameter. As a commonly used calculation method, the closest base pair method (Schildkraut C., Lifeson S. (1965) Dependence of the melting temperature of DNA on salt concentration-Biopolymers 3, B. 195-208, 195-208). , Frank R., Blocker H., Markey LA (1986) Predicting DNA duplex stability from the base sequence-Proc. Natl. Acad. Sci. Shaffer, J .; M Bonner, J .; Hirose, T .; Itakura, K .; (1979) Nucleic Acid Res. 6, 3543), GC method (Dependence of the Censor Temporation). (1965) BIOPOLYMERS 3.195-208, Optimization of the annealing for DNA amplification in vitro, W. Rychlik, Nucl. Acids Res. (1960) 18 The target nucleus The difference in Tm value due to the calculation method is affected depending on the sequence of the DNA or the detection conditions, etc., but the primer having the effect of the present invention is experimentally corrected by a study that can be easily conceived by those skilled in the art. And labeled probes can be set.

第一プライマーおよび第二プライマーのTm値と標識プローブのTm値の関係が、本発明に記載の効果を得るために重要な要素の一つとなる。そこで、発明をより具体的に説明するための一例として、本発明では、Breslauer K.J., Frank R., Blocker H., Markey L.A. (1986) Predicting DNA duplex stability from the base sequence − Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 3746−3750に記載の方法にて計算したTm値を用いる。 The relationship between the Tm value of the first primer and the second primer and the Tm value of the labeled probe is one of the important factors for obtaining the effects described in the present invention. Therefore, as an example for explaining the invention more specifically, in the present invention, Breslauer K. et al. J. et al. , Frank R. et al. Blocker H. , Markey L. A. (1986) Predicting DNA duplex stability from the base sequence-Proc. Natl. Acad. Sci. The Tm value calculated by the method described in USA 83, 3746-3750 is used.

具体的には上記計算方法によれば、配列番号3より選ばれる24塩基の連続した塩基配列(5’−GAGATGGGAGCTGTCTCAACCAGA−3’:配列番号5)のTm値は70.52、配列番号4より選ばれる25塩基の連続した塩基配列(5’−TGCGCATGATATTCCCATTAGCAGT−3’:配列番号10)のTm値は73.39となる。 Specifically, according to the above calculation method, the Tm value of a continuous base sequence of 24 bases selected from SEQ ID NO: 3 (5′-GAGATGGGAGCTGTCTCAACCCAGA-3 ′: SEQ ID NO: 5) is selected from 70.52, SEQ ID NO: 4. The Tm value of a continuous base sequence of 25 bases (5′-TGCGCATGAATTCCCATTAGCAGT-3 ′: SEQ ID NO: 10) is 73.39.

プライマーのTm値は70℃以上が好ましい。より好ましくは70℃以上90℃以下である。本プライマーの使用で65℃以上の温度で安定したアニーリングが可能となる。91℃以上のプライマーを使用する場合、非特異的なハイブリダイゼーションが起こりやすくなり結果的に目的とする増幅産物の増幅効率を下げてしまう。 The Tm value of the primer is preferably 70 ° C. or higher. More preferably, it is 70 degreeC or more and 90 degrees C or less. Use of this primer enables stable annealing at a temperature of 65 ° C. or higher. When a primer of 91 ° C. or higher is used, nonspecific hybridization is likely to occur, resulting in a decrease in amplification efficiency of the target amplification product.

本発明では標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とのバランスが重要となる。このバランスは第二プライマー及び標識プローブのTm値、さらに第二プライマー及び標識プローブの濃度によって最適化される。上記バランスを最適化するにはTm値は標識プローブよりも第二プライマーが大きくなるように設計する必要がある。本検出方法は標識プローブの発する蛍光がハイブリダイゼーションによって減少することを利用しているため、標識プローブ濃度が濃い場合はバックグランドの蛍光シグナルが高くなる。標識プローブ濃度はハイブリダイゼーション時の蛍光の減少した蛍光シグナルに対してバックグランドの蛍光シグナルが少なくなる濃度が好ましい。具体的には第二プライマーの10倍以下であることが好ましい。より好ましくは5倍以下である。10倍を超える場合はバックグランド蛍光シグナルの影響により、蛍光が減少したときの蛍光強度の差を検出できなくなる。標識プローブ濃度の下限は特に限定されないが標識プローブと標的核酸または第一プライマーの伸長産物とのハイブリダイゼーション効率を極端に下げない濃度がよい。上記の蛍光シグナルの減少と核酸の増幅のバランスをとるためには標識プローブの濃度は第二プライマーの濃度よりも高いほうが好ましい。標識プローブの濃度は具体的には10nM以上が好ましい。10nM未満の場合は蛍光シグナルを感度良く検出することが難しい。 In the present invention, a decrease in fluorescence signal by hybridization of a labeled probe to a target nucleic acid or first primer extension product, and amplification of a nucleic acid by extension of a second primer using the target nucleic acid or first primer extension product as a template. Balance is important. This balance is optimized by the Tm values of the second primer and the labeled probe, as well as the concentration of the second primer and the labeled probe. In order to optimize the balance, it is necessary to design the Tm value so that the second primer is larger than the labeled probe. Since this detection method uses the fact that the fluorescence emitted from the labeled probe is reduced by hybridization, the background fluorescence signal is high when the labeled probe concentration is high. The concentration of the labeled probe is preferably a concentration at which the background fluorescence signal decreases with respect to the fluorescence signal with decreased fluorescence upon hybridization. Specifically, it is preferably 10 times or less of the second primer. More preferably, it is 5 times or less. When it exceeds 10 times, it becomes impossible to detect the difference in fluorescence intensity when the fluorescence decreases due to the influence of the background fluorescence signal. The lower limit of the labeled probe concentration is not particularly limited, but a concentration that does not extremely reduce the hybridization efficiency between the labeled probe and the target nucleic acid or the extension product of the first primer is preferable. In order to balance the decrease in the fluorescence signal and the amplification of the nucleic acid, the concentration of the labeled probe is preferably higher than the concentration of the second primer. Specifically, the concentration of the labeled probe is preferably 10 nM or more. If it is less than 10 nM, it is difficult to detect the fluorescence signal with high sensitivity.

上記Tm値及び濃度の関係を満たすことにより、従来法では達成できなかった、標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、高速PCRの同一サイクル中に達成することが可能になる。 By satisfying the relationship between the Tm value and the concentration, the fluorescence signal is reduced by hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid or the extension product of the first primer, which cannot be achieved by the conventional method, and the target nucleic acid or the first primer Nucleic acid amplification by extension of the second primer using the extension product as a template can be achieved in the same cycle of high-speed PCR.

本発明の重要な開示について、図1を用いて、より詳しく説明する。従来の方法では第二プライマーのアニーリングおよび伸長により標的核酸は増幅するが、標識プローブが標的核酸または第一プライマーの伸長産物にハイブリダイゼーションできないために蛍光シグナルの減少が生じない場合(図1(1)−A及び図1(2)−A)、または標識プローブの標的核酸または第一プライマーの伸長産物へのハイブリダイゼーションにより蛍光シグナルの減少が生じるが、標識プローブのハイブリダイゼーションがプライマーの伸長を阻害し、標的核酸が増幅しない場合(図1(1)−B及び図1(2)−B)のどちらか一方が起こる割合が大きく、どちらの場合も標的核酸の存在または量、並びに標的核酸中の変異の存在を、迅速かつ高感度に調べることはできなかった。一方、本発明の方法によれば、第一プライマー及び第二プライマーのTm値と標識プローブのTm値の関係、さらにプライマーの濃度と標識プローブの濃度の関係を上記のように規定することで高速PCR工程における変性温度からアニーリング・伸長温度までの温度下降中に標識プローブが標的核酸または第一プライマーの伸長産物にハイブリダイゼーションしつつ、その二重鎖核酸構造を形成する領域まで第二プライマーが伸長する。続いて、アニーリング・伸長温度から次サイクルとなる変性温度までの温度上昇中には標識プローブは標的核酸または第一プライマーの伸長産物から解離することにより、二重鎖核酸構造を形成した領域まで伸長した第二プライマーのさらなる伸長を阻害しないため、第一プライマーの鋳型となるような第二プライマーの伸長産物が形成される(図1(1)−C及び図1(2)−C)。このように、標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、高速PCRの同一サイクル中に達成することで、高速PCRの迅速性が高い利点と、標識プローブの感度および正確性が高い利点を両立し、標的核酸の存在または量、並びに標的核酸中の変異の存在を、迅速かつ高感度に調べる核酸検出方法を確立することができた。 The important disclosure of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. In the conventional method, the target nucleic acid is amplified by annealing and extension of the second primer. However, when the labeled probe cannot hybridize to the target nucleic acid or the extension product of the first primer, the decrease in the fluorescence signal does not occur (FIG. 1 (1). ) -A and FIG. 1 (2) -A), or hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid or extension product of the first primer causes a decrease in fluorescence signal, but hybridization of the labeled probe inhibits primer extension In the case where the target nucleic acid is not amplified (FIG. 1 (1) -B and FIG. 1 (2) -B), the rate of occurrence of either one is large. The presence of this mutation could not be examined quickly and with high sensitivity. On the other hand, according to the method of the present invention, the relationship between the Tm value of the first primer and the second primer and the Tm value of the labeled probe, and the relationship between the concentration of the primer and the concentration of the labeled probe are defined as described above. During the temperature decrease from the denaturation temperature to the annealing / extension temperature in the PCR process, the labeled primer hybridizes to the target nucleic acid or the extension product of the first primer, and the second primer extends to the region that forms the double-stranded nucleic acid structure. To do. Subsequently, during the temperature increase from the annealing / extension temperature to the denaturation temperature of the next cycle, the labeled probe is dissociated from the target nucleic acid or the extension product of the first primer to extend to the region where the double-stranded nucleic acid structure is formed. In order not to inhibit the further extension of the second primer, the extension product of the second primer is formed as a template for the first primer (FIGS. 1 (1) -C and 1 (2) -C). Thus, the fluorescence signal is reduced by hybridization of the labeled probe to the extension product of the target nucleic acid or the first primer, and the nucleic acid is amplified by extension of the second primer using the extension product of the target nucleic acid or the first primer as a template. Is achieved during the same cycle of high-speed PCR, thereby combining the advantages of high-speed PCR with high speed and the advantages of labeled probe with high sensitivity and accuracy, and the presence or amount of target nucleic acid, as well as in target nucleic acid. A nucleic acid detection method for rapidly and highly sensitively detecting the presence of mutations could be established.

さらには、前記に記載の伸長速度の速いDNAポリメラーゼを使用することにより第二プライマーの伸長が第一プライマーと相補的な塩基配列まで到達することが可能となり、より効率的に第一プライマーの鋳型となるような第二プライマーの伸長産物が形成され得る。 Furthermore, by using the DNA polymerase having a high extension rate described above, the extension of the second primer can reach the base sequence complementary to the first primer, and the template of the first primer can be more efficiently obtained. An extension product of the second primer such that

また、本発明の別の重要な開示として、上記のように蛍光シグナルの減少と核酸の増幅とを効率よく行うためには、第一プライマーの伸長産物において標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する位置も重要である。前述の通り、本発明の方法では、標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、PCRの同一サイクル中に達成することが重要であり、さらには高速PCR工程において変性温度からアニーリング・伸長温度までの温度下降中に、標識プローブの標的核酸または第一プライマーの伸長産物へのハイブリダイゼーションより二重鎖核酸構造を形成する領域まで第二プライマーが伸長し、続いて、アニーリング・伸長温度から次サイクルとなる変性温度までの温度上昇中に、当該二重鎖核酸構造を形成した領域まで伸長した第二プライマーがさらなる伸長を行うことにより、第一プライマーの鋳型となるような第二プライマーの伸長産物が形成されることが重要である。すなわち、第一プライマーの伸長産物の5’末端から標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域までの距離を(A)、該標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域から第一プライマーの伸長産物の3’末端までの距離を(B)とした場合(図2)に、(A)と(B)のバランスが重要である。より詳細には(A)は第一プライマーの伸長産物の5’末端から二重鎖核酸構造を形成している標識プローブの3‘末端まで、(B)は二重鎖核酸構造を形成している標識プローブの5‘末端から第一プライマーの伸長産物の3’末端までの距離である。特に(A)が(B)より大きすぎると、第二プライマーの伸長が第一プライマーまで届かず、第一プライマーの鋳型となるような第二プライマーの伸長産物を形成することができないため、標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、PCRの同一サイクル中に達成することができない。蛍光シグナルの減少と核酸の増幅とを効率よく行うための(A)と(B)のバランスとして、具体的には、(A/B)の値が0.1以上3.0以下であることが好ましく、0.3以上3.0以下かつ第一プライマーと第二プライマーの伸長産物が80bp〜300bpであることがより好ましい。さらに好ましくは(A/B)の値が0.4以上2.0以下かつ第一プライマーと第二プライマーの伸長産物が100bp〜300bpである。 As another important disclosure of the present invention, in order to efficiently reduce the fluorescence signal and amplify the nucleic acid as described above, the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure in the extension product of the first primer. The position to do is also important. As described above, in the method of the present invention, the fluorescence signal is reduced by hybridization of the labeled probe to the target nucleic acid or the extension product of the first primer, and the second primer using the extension product of the target nucleic acid or the first primer as a template. It is important to achieve nucleic acid amplification by extension during the same cycle of PCR, and further, during the temperature decrease from the denaturation temperature to the annealing / extension temperature in the high-speed PCR step, The second primer is extended from the hybridization of the primer to the extension product to the region where the double-stranded nucleic acid structure is formed, and the duplex is subsequently raised during the temperature increase from the annealing / extension temperature to the denaturation temperature of the next cycle. When the second primer extended to the region where the strand nucleic acid structure was formed, further extension It is important that the extension product of the second primer as a template for the first primer are formed. That is, the distance from the 5 ′ end of the extension product of the first primer to the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure (A), and from the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure to the first primer When the distance to the 3 ′ end of the extension product of (B) is (B) (FIG. 2), the balance between (A) and (B) is important. More specifically, (A) is from the 5 ′ end of the extension product of the first primer to the 3 ′ end of the labeled probe forming the double-stranded nucleic acid structure, and (B) is the double-stranded nucleic acid structure. The distance from the 5 ′ end of the labeled probe to the 3 ′ end of the extension product of the first primer. In particular, if (A) is too larger than (B), the extension of the second primer does not reach the first primer, and the extension product of the second primer that becomes the template of the first primer cannot be formed. The reduction of the fluorescence signal by hybridization of the labeled probe to the nucleic acid or the extension product of the first primer and the amplification of the nucleic acid by extension of the second primer using the extension product of the target nucleic acid or the first primer as a template are the same in PCR. It cannot be achieved during the cycle. As a balance between (A) and (B) for efficiently reducing the fluorescence signal and amplifying the nucleic acid, specifically, the value of (A / B) is 0.1 or more and 3.0 or less. The extension product of the first primer and the second primer is more preferably 80 bp to 300 bp. More preferably, the value of (A / B) is 0.4 or more and 2.0 or less, and the extension products of the first primer and the second primer are 100 bp to 300 bp.

核酸増幅工程で使用する第一プライマーと第二プライマーの濃度に差をつけることによって標的核酸の特定領域の一本鎖核酸を優先的に増幅する方法も、本発明に適用できる。例えば図3に示すような第一プライマーと第二プライマー、標識プローブの設計において、第一プライマーの濃度を第二プライマーの濃度より高く設定することにより、第一プライマーによる伸長産物を優先的に生成させることもできる。第二プライマーによる伸長産物および標識プローブは第一プライマーの伸長産物に対して競合的に作用するため、このように標的核酸を含む一本鎖核酸を意図的に増幅させることにより、蛍光検出工程において標識プローブのハイブリダイゼーション効率を上げ、より多くの蛍光シグナルを発生させることができる。第二プライマーに対する第一プライマーの濃度比は、特に限定されないが好ましくは4倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上がよい。また、50倍以下がよく、より好ましくは30倍以下がよい。好ましくは4倍以上50倍以下であり、より好ましくは10倍以上30倍以下である。本発明の第二プライマーの濃度は特に限定されないが、25nM〜500nMが好ましい。より好ましくは50nM〜250nMである。 A method of preferentially amplifying a single-stranded nucleic acid in a specific region of a target nucleic acid by making a difference between the concentrations of the first primer and the second primer used in the nucleic acid amplification step can also be applied to the present invention. For example, when designing the first primer, the second primer, and the labeled probe as shown in FIG. 3, the extension product by the first primer is preferentially generated by setting the concentration of the first primer higher than the concentration of the second primer. It can also be made. Since the extension product of the second primer and the labeled probe act competitively with the extension product of the first primer, thus intentionally amplifying the single-stranded nucleic acid containing the target nucleic acid in this way in the fluorescence detection step The hybridization efficiency of the labeled probe can be increased and more fluorescent signals can be generated. The concentration ratio of the first primer to the second primer is not particularly limited, but is preferably 4 times or more, more preferably 5 times or more, and still more preferably 10 times or more. Moreover, 50 times or less is good, More preferably, 30 times or less is good. Preferably they are 4 times or more and 50 times or less, More preferably, they are 10 times or more and 30 times or less. The concentration of the second primer of the present invention is not particularly limited, but is preferably 25 nM to 500 nM. More preferably, it is 50 nM-250 nM.

蛍光検出は例えば標識プローブと、標的核酸または第一プライマーの伸長産物をハイブリダイゼーションさせ二重鎖核酸構造を形成した後、温度上昇により標識プローブと標的核酸が解離することで生じる蛍光の増加量を検出してもよい。温度上昇速度は好ましくは0.1℃/秒以上であり、0.1℃/秒以上5℃/秒以下であり、より好ましくは0.5℃/秒以上2℃/秒以下である。5℃/秒を超える場合は核酸プローブと標的核酸の解離温度を正確に捉えることができない。 In fluorescence detection, for example, a double-stranded nucleic acid structure is formed by hybridization of the labeled probe with the target nucleic acid or the extension product of the first primer, and then the amount of increase in fluorescence caused by dissociation of the labeled probe and the target nucleic acid due to temperature rise is detected. It may be detected. The rate of temperature rise is preferably 0.1 ° C./second or more, 0.1 ° C./second or more and 5 ° C./second or less, more preferably 0.5 ° C./second or more and 2 ° C./second or less. When it exceeds 5 ° C./second, the dissociation temperature between the nucleic acid probe and the target nucleic acid cannot be accurately captured.

非相補的塩基の定義は標識プローブがハイブリダイゼーションする時に標的核酸中の塩基と塩基対を形成しない標識プローブ中の塩基のことである。野生型の塩基配列と一致する標識プローブと野生型の標識核酸がハイブリダイゼーションする場合は完全に一致するため非相補的塩基はない。しかし、野生型の塩基配列と一致する標識プローブと野生型に対して一塩基変異をもつ標的核酸をハイブリダイゼーションする場合には、標識プローブに非相補的塩基がある。本発明の変異は野生型に対して異なる塩基を有することであり、標的核酸中での事象である。標識プローブ塩基配列中の標的部位との非相補的塩基の存在は、前記の標的核酸または第一プライマーの伸長産物への標識プローブのハイブリダイゼーションによる蛍光シグナルの減少と、標的核酸または第一プライマーの伸長産物を鋳型とする第二プライマーの伸長による核酸の増幅とを、PCRの同一サイクル中に達成するために有利に働く。その理由としては、非相補的塩基を含んだ標識プローブは温度上昇時に解離しやすくなるため、第二プライマーの伸長がより円滑に達成されることが挙げられる。この場合、4個以上の非相補的塩基が一つの標識プローブ中に存在すると、前記の標識プローブ14塩基〜30塩基の範囲内ではハイブリダイゼーションが起こりにくくなる。非相補的塩基の数は好ましくは3個以下である。標識プローブ中の非相補的塩基の導入位置は特に限定されないが、標的核酸において検出対象となる変異塩基を除く位置に導入することが好ましく、標識プローブの末端から末端を含めて2塩基以上離れていることが好ましい。また、標識プローブ中に塩基対結合力の比較的強いグアニンやシトシンが3塩基以上連続して存在する場合に、グアニンやシトシンの連続した領域に導入することが好ましい。 The definition of non-complementary base is a base in a labeled probe that does not base pair with a base in the target nucleic acid when the labeled probe hybridizes. When the labeled probe that matches the wild-type base sequence and the wild-type labeled nucleic acid are hybridized, there is no non-complementary base because they match completely. However, when a labeled probe that matches the wild-type base sequence and a target nucleic acid having a single base mutation relative to the wild-type are hybridized, the labeled probe has a non-complementary base. The mutation of the present invention is to have a different base relative to the wild type and is an event in the target nucleic acid. The presence of a non-complementary base with the target site in the labeled probe base sequence results in a decrease in fluorescence signal due to hybridization of the labeled probe to the extension product of the target nucleic acid or first primer, and the target nucleic acid or first primer. Advantageously, amplification of the nucleic acid by extension of the second primer using the extension product as a template is achieved during the same cycle of PCR. This is because a labeled probe containing a non-complementary base is likely to dissociate when the temperature rises, so that the extension of the second primer can be achieved more smoothly. In this case, if 4 or more non-complementary bases are present in one labeled probe, hybridization is unlikely to occur within the range of 14 to 30 bases of the labeled probe. The number of non-complementary bases is preferably 3 or less. The introduction position of the non-complementary base in the labeled probe is not particularly limited, but it is preferably introduced at a position excluding the mutant base to be detected in the target nucleic acid, and two or more bases including the end are separated from the end of the labeled probe. Preferably it is. Further, when guanine or cytosine having a relatively strong base pair binding force is present in the labeled probe for 3 or more consecutive bases, it is preferably introduced into a continuous region of guanine or cytosine.

標識プローブの塩基配列と変異における位置関係は、例えば核酸プローブと標的核酸または第一プライマーの伸長産物をハイブリダイゼーションさせ、温度上昇により核酸プローブと標的核酸が解離することで生じる蛍光の減少を検出する方法を用いる場合に、完全一致配列と1塩基変異が存在する配列の解離温度の違いがわかれば特に限定されない。好ましくは当該標識プローブの塩基配列の両末端から3塩基以上離れて存在すればよく、より好ましくは両末端から5塩基以上離れて存在すればよい。特に好ましくは標識プローブの中央部に変異の部位が位置すればよい。中央部は当該オリゴヌクレオチド配列の中心から両末端に向かって3塩基以内のことをいう。当該オリゴヌクレオチド配列が偶数個の場合の中心とは当該オリゴヌクレオチド配列数を2で割った数を、両末端を含んで数える数え方で両末端塩基より内側に向かって数えた塩基をいい、当該オリゴヌクレオチド配列が奇数個の場合の中心とは当該オリゴヌクレオチド配列数に1を加えて2で割った数を、両末端を含んで数える数え方で両末端塩基より内側に向かって数えた塩基をいう。 The positional relationship between the nucleotide sequence of the labeled probe and the mutation detects, for example, a decrease in fluorescence caused by hybridization between the nucleic acid probe and the target nucleic acid or the extension product of the first primer, and dissociation of the nucleic acid probe and the target nucleic acid due to an increase in temperature. In the case of using the method, there is no particular limitation as long as the difference in dissociation temperature between the completely identical sequence and the sequence having a single base mutation is known. Preferably, it should be 3 bases or more away from both ends of the base sequence of the labeled probe, more preferably 5 bases or more away from both ends. Particularly preferably, the mutation site may be located at the center of the labeled probe. The central part refers to within 3 bases from the center of the oligonucleotide sequence toward both ends. The center in the case where the number of the oligonucleotide sequence is an even number means a base obtained by counting the number of the oligonucleotide sequences divided by 2 including the both ends and counting inward from the bases at both ends. The center in the case of an odd number of oligonucleotide sequences means the number of bases counted inward from the bases at both ends by counting the number of the oligonucleotide sequences plus 1 and dividing by 2 by including both ends. Say.

3’末端を蛍光色素で標識するか、3’末端にリン酸化などの処置を加えるなどして高速PCR中に伸長して標識プローブのTm値が上昇しないような工夫をすることが好ましい。ただし、蛍光検出方法として、例えば標識プローブと標的核酸または第一プライマーの伸長産物をハイブリダイゼーションさせ、温度上昇により標識プローブと標的核酸が解離することで生じる蛍光の増加を検出する方法を用いる場合は、高速PCR中に標識プローブが伸長すると標識プローブと標的核酸の解離温度を正確に測定できなくなるため、前記のような工夫が特に必要である。 It is preferable to devise measures such that the Tm value of the labeled probe does not increase by labeling the 3 'end with a fluorescent dye or by adding treatment such as phosphorylation to the 3' end so as to extend during high-speed PCR. However, as a fluorescence detection method, for example, when using a method in which the labeled probe and the target nucleic acid or the extension product of the first primer are hybridized and the increase in fluorescence caused by the dissociation of the labeled probe and the target nucleic acid due to temperature rise is detected. If the labeled probe is extended during high-speed PCR, the dissociation temperature between the labeled probe and the target nucleic acid cannot be accurately measured, and thus the above-described device is particularly necessary.

また、本発明は下記も含む。
標的核酸の存在または量を確認したい試料と少なくとも下記(a)、(b)の存在下、連続的または間欠的に標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ標識プローブからの蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、該標的核酸の存在または量を調べ、引き続いて、密封状態のまま、標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ標識プローブからの蛍光を測定しながら、0.1℃/秒以上の連続的な温度上昇又は下降を伴う融解曲線解析を行い、標的核酸中の変異の存在を調べることを特徴とする検出方法。この場合において、
(a)次の(i)〜(iv)の性質を有する標識プローブ
(i) 標的核酸に相補的な配列と二重鎖核酸構造を形成でき、かつ14塩基以上30塩基以下の長さのオリゴヌクレオチドを有する
(ii) 該オリゴヌクレオチドの末端部が該二重鎖核酸構造形成時に消光する性質を有する蛍光物質で修飾されている
(iii) 該二重鎖核酸構造形成時に、蛍光物質が修飾されている該末端部のヌクレオチドから3塩基以内にG(グアニン)とC(シトシン)の対が少なくとも1つ以上存在する
(iv)該標識プローブの濃度が該第二プライマーの濃度に対して10倍以下である
(b)次の(i)〜(iii)の性質を有する第一プライマーおよび第二プライマー
(i) 第一プライマーの伸長産物が標的核酸と相補的な配列を有しかつ第二プライマーの鋳型となる性質を有し、該第二プライマーの伸長産物が標的核酸と相同な配列を有しかつ該第一プライマーの鋳型となる性質を有する
(ii) 該第一プライマーおよび該第二プライマーによる増幅産物の長さが50bp以上500bp以下である
(iii) 該第一プライマー及び該第二プライマーのTm値が70℃以上90℃以下であり、かつ該第二プライマーのTm値は前記標識プローブのTm値より大きい
を示すものである。
The present invention also includes the following.
A sample for which the presence or amount of the target nucleic acid is to be confirmed and at least in the presence of the following (a) and (b), light of an excitation wavelength of a fluorescent substance labeled on the labeled probe is applied continuously or intermittently and from the labeled probe Measure the presence or amount of the target nucleic acid while measuring the fluorescence of the target nucleic acid, and then, in the sealed state, give the light of the excitation wavelength of the fluorescent substance labeled on the labeled probe and from the labeled probe A detection method characterized by conducting a melting curve analysis with a continuous temperature rise or fall of 0.1 ° C./second or more while measuring the fluorescence of and measuring the presence of mutations in the target nucleic acid. In this case,
(A) a labeled probe having the following properties (i) to (iv): (i) an oligo that can form a double-stranded nucleic acid structure with a sequence complementary to the target nucleic acid and has a length of 14 to 30 bases (Ii) The end of the oligonucleotide is modified with a fluorescent substance that has a property of quenching when the double-stranded nucleic acid structure is formed. (Iii) The fluorescent substance is modified when the double-stranded nucleic acid structure is formed. There are at least one pair of G (guanine) and C (cytosine) within 3 bases from the terminal nucleotides. (Iv) The concentration of the labeled probe is 10 times the concentration of the second primer. (B) a first primer and a second primer having the following properties (i) to (iii): (i) the extension product of the first primer has a sequence complementary to the target nucleic acid and the second primer (Ii) the first primer and the second primer, and the extension product of the second primer has a sequence homologous to the target nucleic acid and serves as a template for the first primer. The length of the amplification product by the primer is 50 bp or more and 500 bp or less. (Iii) The Tm value of the first primer and the second primer is 70 ° C. or more and 90 ° C. or less, and the Tm value of the second primer is the label. It is larger than the Tm value of the probe.

標的核酸の例として、感染症の原因となる細菌の保持している特定の核酸が考えられる。例えばピロリ菌(Helicobacter pylori)の23SrRNA遺伝子の検出が挙げられる。ピロリ菌は、胃・十二指腸潰瘍の起因菌とされ、近年胃癌との関連性も指摘されてきている。潰瘍の疑いがある場合、呼気試験、血中または便中ピロリ菌抗体検査等、を行った結果、ピロリ菌感染の可能性がある場合、さらに内視鏡検査において胃生検を行い、ピロリ菌の存在を迅速ウレアーゼ試験あるいは培養法によって確かめられる。内視鏡検査においてピロリ菌の存在が確認された場合、除菌療法等の処置が行なわれる。ピロリ菌の除菌療法としては、プロトンポンプ阻害剤とアモキシシリンとクラリスロマイシンの3剤併用療法が有効とされ、本邦においては、西暦2000年より保険診療として広く実施されている。本発明によりピロリ菌を検出するために、第一プライマー及び第二プライマー、標識プローブをピロリ菌の23SrRNA遺伝子配列をターゲットとして設計した。第一プライマー及び第二プライマーにより23SrRNA遺伝子配列の特定領域を増幅する工程において、標識プローブを用い、「伸長」工程または「アニーリング・伸長」工程での蛍光シグナルの検出を行うことで、より高感度なピロリ菌検出が可能となる。 As an example of the target nucleic acid, a specific nucleic acid held by a bacterium causing infection can be considered. For example, detection of 23S rRNA gene of Helicobacter pylori is mentioned. Helicobacter pylori is considered to be a causative agent of gastric / duodenal ulcer, and has recently been pointed out to be related to gastric cancer. If there is a suspicion of ulcer, if a breath test, blood or fecal Helicobacter pylori antibody test is performed, and there is a possibility of Helicobacter pylori infection, a gastric biopsy is performed in an endoscopy. Can be confirmed by rapid urease test or culture method. When the presence of Helicobacter pylori is confirmed by endoscopy, treatment such as sterilization therapy is performed. As a sterilization therapy for Helicobacter pylori, a triple-drug combination therapy of a proton pump inhibitor, amoxicillin and clarithromycin is effective, and has been widely practiced in Japan since 2000 AD as insurance medical treatment. In order to detect H. pylori according to the present invention, the first primer, the second primer, and the labeled probe were designed using the 23S rRNA gene sequence of H. pylori as a target. In the process of amplifying a specific region of the 23S rRNA gene sequence with the first primer and the second primer, using a labeled probe, the fluorescence signal is detected in the “extension” step or the “annealing / extension” step, thereby achieving higher sensitivity. Detection of Helicobacter pylori is possible.

また、近年クラリスロマイシン耐性ピロリ菌(以下CAM耐性菌と称する)の出現が報告され、ピロリ菌(Helicobacter pylori)のCAM耐性遺伝子の検出が注目を集めている。CAM耐性ピロリ菌はピロリ菌除菌成功率の低下の大きな要因の一つとして挙げられるようになってきている。CAMは、ピロリ菌の23SrRNAのペプチジルトランスフェラーゼループに結合し、そのタンパク質合成を阻害することによって作用を発揮する。しかしながら、23SrRNA遺伝子の点突然変異によってピロリ菌はCAM耐性能を取得することが明らかにされている(James versalovic et. al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy p477−480 1996)。この点について、CAM耐性菌の93%は、前記の領域にある2142位あるいは2143位のアデニンがグアニンに変異しており(A2142GまたはA2143G)、CAM耐性菌の7%は、2142位がシトシンに変異している(A2142C)ことが報告されている(Stone,G.G. et. al. Antimicrobial Agents & Chemotherapy. 41(3):712−4, 1997)。 In recent years, the emergence of clarithromycin-resistant H. pylori (hereinafter referred to as CAM-resistant bacteria) has been reported, and detection of the CAM-resistant gene of H. pylori (Helicobacter pylori) has attracted attention. CAM-resistant Helicobacter pylori has been cited as one of the major factors for the reduction in the success rate of Helicobacter pylori eradication. CAM exerts its action by binding to the peptidyltransferase loop of H. pylori 23S rRNA and inhibiting its protein synthesis. However, it has been clarified that Helicobacter pylori acquires CAM resistance by a point mutation of the 23S rRNA gene (James versalovic et. Al. Antimicrobial Agents and Chemotherapy p477-480 1996). In this regard, 93% of CAM-resistant bacteria have mutated adenine at positions 2142 or 2143 in the above region (A2142G or A2143G), and 7% of CAM-resistant bacteria have cytosine at position 2142. Mutant (A2142C) has been reported (Stone, GG et. Al. Antimicrobial Agents & Chemotherapy. 41 (3): 712-4, 1997).

ピロリ菌のCAM耐性を判定するには、例えば以下記述の方法が考えられる。野生型ピロリ菌とCAM耐性ピロリ菌に共通の配列を用いて設計した第一及び第二プライマーによりピロリ菌の23SrRNA遺伝子の特定領域を増幅する。この工程において増幅される産物(野生型のものとCAM耐性の一塩基変異が存在する増幅産物の二種類)を標的核酸とした野生型ピロリ菌の23SrRNA遺伝子と完全に一致する標識プローブまたは前記二種類のCAM耐性ピロリ菌の23SrRNA遺伝子と完全に一致する標識プローブを同時に使用する。PCR工程中の「伸長」工程または「アニーリング・伸長」工程での蛍光シグナルの検出を行う。この検出では野生型ピロリ菌の23SrRNA遺伝子と完全に一致する標識プローブを用いた場合は、野生型ピロリ菌の特異的な検出が可能であり、前記二種類のCAM耐性ピロリ菌の23SrRNA遺伝子と完全に一致する標識プローブを用いた場合はCAM耐性ピロリ菌の特異的な検出が可能である。さらに引き続き融解曲線解析を行うことにより、一つの標識プローブで野生型ピロリ菌とCAM耐性ピロリ菌の検出が同時に行えることも本発明の範疇に含まれる。CAM耐性ピロリ菌に関して、一塩基変異は前記のとおり2142位あるいは2143位のアデニンがグアニンに変異(A2142GまたはA2143G)、または2142位がシトシンに変異している(A2142C)ピロリ菌が大半を占めているが、この限りではない。ピロリ菌における標的核酸とは野生型の保有する核酸を含み、一塩基変異が存在しているCAM耐性菌の保有する核酸を含んでいる。この場合の非相補的塩基の数は、野生型に完全一致の塩基配列を持つ標識プローブではCAM耐性ピロリ菌に対して1塩基である。つまり3塩基以下の非相補的塩基とは標識プローブが同じで標的核酸が異なる場合に標的核酸中の1塩基変異を含んで3塩基以下ということを示している。 In order to determine the CAM resistance of Helicobacter pylori, for example, the following method can be considered. A specific region of the 23S rRNA gene of H. pylori is amplified by the first and second primers designed using a sequence common to wild-type H. pylori and CAM-resistant H. pylori. A labeled probe that completely matches the 23S rRNA gene of wild-type H. pylori using the products amplified in this step (two types of wild-type and amplified products with CAM-resistant single-base mutations) A labeled probe that perfectly matches the 23S rRNA gene of the CAM resistant H. pylori species is used simultaneously. The fluorescence signal is detected in the “extension” step or the “annealing / extension” step in the PCR step. In this detection, when a labeled probe that completely matches the 23S rRNA gene of wild-type H. pylori is used, the wild-type H. pylori can be specifically detected. When a labeled probe corresponding to the above is used, specific detection of CAM-resistant H. pylori is possible. Furthermore, it is also included in the category of the present invention that the detection of wild-type H. pylori and CAM-resistant H. pylori can be performed simultaneously with one labeled probe by performing melting curve analysis. As for CAM-resistant H. pylori, as described above, the majority of the single nucleotide mutations are adenine at position 2142 or 2143 mutated to guanine (A2142G or A2143G) or mutated to cytosine at position 2142 (A2142C). This is not the case. The target nucleic acid in Helicobacter pylori includes a nucleic acid possessed by a wild type, and includes a nucleic acid possessed by a CAM resistant bacterium in which a single nucleotide mutation exists. In this case, the number of non-complementary bases is one base for a CAM-resistant H. pylori in a labeled probe having a completely identical base sequence to the wild type. That is, non-complementary bases of 3 bases or less indicate that when the labeled probe is the same and the target nucleic acid is different, the base nucleic acid is 3 bases or less including a single base mutation in the target nucleic acid.

すなわち、本発明を利用し、下記の検出方法を実施しても良い。
連続的または間欠的に標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ(a)の標識プローブからの蛍光を測定しながら、(b)の第一プライマーと第二プライマーを用いて高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べることを特徴とする検出方法。
That is, the following detection method may be implemented using the present invention.
Using the first primer and the second primer of (b) while applying the excitation wavelength light of the fluorescent substance labeled on the labeled probe continuously or intermittently and measuring the fluorescence from the labeled probe of (a) And detecting the presence or amount of the 23S rRNA gene of Helicobacter pylori by performing high-speed PCR.

さらに、本発明を利用し、下記の検出方法を実施しても良い。
連続的または間欠的に標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ(a)の標識プローブからの蛍光を測定しながら、(b)の第一プライマーと第二プライマーを用いて高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べ、引き続いて、密封状態のまま、標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ標識プローブからの蛍光を測定しながら、0.1℃/秒以上の連続的な温度上昇又は下降を伴う融解曲線解析を行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の変異の存在を調べることを特徴とする検出方法。
Furthermore, the following detection method may be implemented using the present invention.
Using the first primer and the second primer of (b) while applying the excitation wavelength light of the fluorescent substance labeled on the labeled probe continuously or intermittently and measuring the fluorescence from the labeled probe of (a) High-speed PCR to examine the presence or amount of the 23S rRNA gene of Helicobacter pylori, and then, in a sealed state, give light at the excitation wavelength of the fluorescent substance labeled on the labeled probe and emit fluorescence from the labeled probe. A detection method comprising performing melting curve analysis with continuous temperature increase or decrease of 0.1 ° C./second or more while measuring, and examining the presence of a mutation in the 23S rRNA gene of H. pylori.

さらに、本発明を利用し、下記の検出方法を実施しても良い。
連続的または間欠的に標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ(a)の標識プローブからの蛍光を測定しながら、(b)の第一プライマーと第二プライマーを用いて高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べ、引き続いて、密封状態のまま、標識プローブに標識されている蛍光物質の励起波長の光を与えかつ(a)の標識プローブからの蛍光を測定しながら、0.1℃/秒以上の連続的な温度上昇又は下降を伴う融解曲線解析を行い、23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位における変異の存在を調べピロリ菌の抗生物質耐性を判別することを特徴とする検出方法。
Furthermore, the following detection method may be implemented using the present invention.
Using the first primer and the second primer of (b) while applying the excitation wavelength light of the fluorescent substance labeled on the labeled probe continuously or intermittently and measuring the fluorescence from the labeled probe of (a) And the presence or amount of the 23S rRNA gene of Helicobacter pylori is examined, and subsequently, light in the excitation wavelength of the fluorescent substance labeled on the labeled probe is applied in a sealed state, and the labeled probe of (a) Melting curve analysis with continuous temperature increase or decrease of 0.1 ° C./sec or more while measuring fluorescence from the urine and examining the presence of mutations at positions 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene. A detection method characterized by distinguishing antibiotic resistance.

上記のピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べる方法、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の変異の存在を調べる方法、23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位における変異の存在を調べピロリ菌の抗生物質耐性を判別する方法においては、標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のセンス鎖の場合は、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が、配列番号2より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のアンチセンス鎖の場合は、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が配列番号1より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列
であればよい。
A method for examining the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori, a method for examining the presence of a mutation in the 23S rRNA gene of H. pylori, and the presence of a mutation at positions 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene. In the method for determining antibiotic resistance, when the target nucleic acid is the sense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 2,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3,
(B) the second primer is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
When the target nucleic acid is the antisense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 1,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
The second primer of (b) may be a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3.

また、限定されるわけではないが本発明は抗酸菌の検出にも利用できる。抗酸菌の同定には培養法が用いられているが、抗酸菌は増殖速度が遅い。小川培地などによる培養では同定に約1ヶ月を要することもある。近年抗酸菌の検査に遺伝子検査が導入され、短時間化されたといっても1日から2日必要となる。本発明の方法を適用すれば30分以内に検査を完了することができ、極めて短時間で抗酸菌を検出することが可能となる。 Moreover, although not necessarily limited, this invention can be utilized also for the detection of a mycobacteria. Culture methods are used to identify acid-fast bacteria, but acid-fast bacteria have a slow growth rate. In culture using Ogawa medium or the like, identification may take about one month. In recent years, genetic testing has been introduced for testing mycobacteria, and even if it is shortened, it takes 1 to 2 days. If the method of this invention is applied, a test | inspection can be completed within 30 minutes, and it becomes possible to detect an acid-fast bacterium in an extremely short time.

その他にも、より迅速に検出を行う必要がある感染症項目にも適用できる。例えば性感染症のクラミジアや淋菌、C型肝炎ウイルス、B型肝炎ウイルス、多剤耐性黄色ブドウ球菌、多剤耐性緑膿菌、敗血症菌などの検出に利用できる。さらに、ヒトの遺伝子検査にも適用できる。例えば癌遺伝子検査では30分以内に検出ができることから術中診断も可能になる。 In addition, it can be applied to infectious disease items that need to be detected more quickly. For example, it can be used for detection of sexually transmitted diseases such as Chlamydia and Neisseria gonorrhoeae, hepatitis C virus, hepatitis B virus, multi-drug resistant Staphylococcus aureus, multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa, and septic bacteria. Furthermore, it can be applied to human genetic testing. For example, cancer gene testing can be detected within 30 minutes, so intraoperative diagnosis is possible.

1つの容器中とは検体を含む溶液がプラスチック、あるいはガラスなどから成る容器中に充填され、増幅から検出に至るまでに別の容器に移し替えるもしくは取り出す操作がないことを示す。密封状態は外部からの不純物の進入がなく、内部からの溶液の蒸発がないことを示す。不純物などのコンタミネーションの防止、ならびに溶液組成の変化による結果の相違を防ぐことは重要である。 “In one container” indicates that a solution containing a specimen is filled in a container made of plastic, glass, or the like, and there is no operation to transfer or remove the solution to another container from amplification to detection. The sealed state indicates that there is no entry of impurities from the outside and no evaporation of the solution from the inside. It is important to prevent contamination such as impurities, and to prevent differences in results due to changes in solution composition.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

以下にピロリ菌の23S rRNA遺伝子上のクラリスロマシン耐性を判定する方法を示す。   A method for determining clarithroma machine resistance on the 23S rRNA gene of H. pylori is described below.

(実施例1)
(検体の採取)
胃生検材料より遺伝子をQIAamp(登録商標) DNA micro Kit(Qiagen社製)を用いて抽出した。抽出されたDNAは−20℃で保存した。
(テンプレートプラスミドの調製)
1μlの抽出されたDNA溶液を鋳型として用い、PCRを実施した。ここで使用したプライマーペアは、ピロリ菌23SrRNA遺伝子を全長増幅できるプライマーを使用した。いずれもピロリ菌の23SrRNA遺伝子 (GenBank accession number U27270)の公知の配列から設計した。
Example 1
(Sample collection)
Genes were extracted from stomach biopsy material using QIAamp (registered trademark) DNA micro Kit (manufactured by Qiagen). The extracted DNA was stored at -20 ° C.
(Preparation of template plasmid)
PCR was performed using 1 μl of the extracted DNA solution as a template. The primer pair used here was a primer capable of full-length amplification of the H. pylori 23S rRNA gene. All were designed from the known sequence of the 23S rRNA gene of H. pylori (GenBank accession number U27270).

PCRは、サーマルサイクラーとしてGeneAmp(登録商標)9700(Applied Biosystems社製.)を使用し、全量を26μlとして実施した。1μlのDNA溶液と試薬混合物(KOD−plus 0.5U、10XPCR緩衝液2.5μl、200μMのdNTP、各々5μMのプライマー)を混合した。標的DNAの初期変性を94℃で2分間行った後、94℃・15秒の変性工程、60℃・30秒のアニーリング工程、68℃・60秒の伸長工程のサイクルを35回繰り返した。なお、その他のPCR条件は常法通りである(例えば、遺伝子 操作技術マニュアル、医学書院、1995年発行を参照)。得られた核酸断片を制限酵素によって平滑末端切断されたpUC18へライゲーションし、コンピテントセルJM109を用いて形質転換体の取得を行なった。目的核酸断片が挿入された形質転換体を液体培養しプラスミドを抽出した。 PCR was performed using GeneAmp (registered trademark) 9700 (manufactured by Applied Biosystems) as a thermal cycler with a total volume of 26 μl. 1 μl of DNA solution and reagent mixture (KOD-plus 0.5 U, 10 × PCR buffer 2.5 μl, 200 μM dNTP, each 5 μM primer) were mixed. After initial denaturation of the target DNA at 94 ° C. for 2 minutes, a cycle of a denaturation step of 94 ° C. for 15 seconds, an annealing step of 60 ° C. for 30 seconds, and an extension step of 68 ° C. for 60 seconds was repeated 35 times. Other PCR conditions are the same as usual (see, for example, Gene Manipulation Technology Manual, Medical School, published in 1995). The obtained nucleic acid fragment was ligated to pUC18 which was cleaved with a blunt end with a restriction enzyme, and a transformant was obtained using competent cell JM109. The transformant in which the target nucleic acid fragment was inserted was subjected to liquid culture and a plasmid was extracted.

得られたプラスミドの核酸配列をオートシークエンサーにより解析し、野生型の塩基配列を有するプラスミド、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位のアデニンがグアニンに変異した塩基配列を持つプラスミドの計3種類を得た。以下、野生型はWT、23S rRNA遺伝子の2142位変異型は2142G、同じく23S rRNA遺伝子の2143位変異型は2143Gと示す。   The nucleic acid sequence of the obtained plasmid was analyzed by an autosequencer, and a plasmid having a wild type base sequence, a plasmid having a base sequence in which the adenine at position 2142 or 2143 of H. pylori 23S rRNA gene was mutated to guanine A total of three types were obtained. Hereinafter, the wild type is WT, the 2142 mutant of the 23S rRNA gene is 2142G, and the 2143 mutant of the 23S rRNA gene is 2143G.

(実施例2)
(プライマー及び標識プローブの合成)
検出に使用するプライマー及び標識プローブは核酸合成受託会社((株)日本バイオサービス、(株)サワディー、GENSET KK、シグマアルドリッチジャパン(株)等)に依頼した。
(Example 2)
(Synthesis of primer and labeled probe)
Primers and labeled probes used for detection were requested from a nucleic acid synthesis contractor (Nippon Bio Service, Sawaddy, GENSET KK, Sigma-Aldrich Japan, etc.).

使用した標識プローブ及びプライマーの塩基配列を表1に示す。標識プローブは配列番号1より選ばれる12塩基から22塩基の塩基配列を使用した。またプライマーについてもプライマーF1〜F4はそれぞれ配列番号3より選ばれる24塩基、29塩基、29塩基、22塩基からなる塩基配列である。プライマーR1〜R4はそれぞれ配列番号4より選ばれる25塩基、31塩基、24塩基、26塩基からなる塩基配列である。プライマーF5はピロリ菌23SrRNA遺伝子の塩基配列中、配列番号1で示される塩基配列までの距離が配列番号3で示される塩基配列より長くなる領域に設計した24塩基からなる塩基配列である。プライマーR5はピロリ菌23SrRNA遺伝子の塩基配列中、配列番号2で示される塩基配列までの距離が配列番号4で示される塩基配列より長くなる領域に設計した22塩基からなる塩基配列である。 Table 1 shows the base sequences of the labeled probes and primers used. As the labeled probe, a base sequence of 12 to 22 bases selected from SEQ ID NO: 1 was used. As for primers, primers F1 to F4 each have a base sequence composed of 24 bases, 29 bases, 29 bases and 22 bases selected from SEQ ID NO: 3. Primers R1 to R4 are each a base sequence composed of 25 bases, 31 bases, 24 bases and 26 bases selected from SEQ ID NO: 4. Primer F5 is a base sequence composed of 24 bases designed in a region in which the distance to the base sequence represented by SEQ ID NO: 1 is longer than the base sequence represented by SEQ ID NO: 3 in the base sequence of H. pylori 23S rRNA gene. Primer R5 is a base sequence composed of 22 bases designed in a region in which the distance to the base sequence represented by SEQ ID NO: 2 is longer than the base sequence represented by SEQ ID NO: 4 in the base sequence of H. pylori 23S rRNA gene.

Figure 2009148245
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(実施例3)
(野生型ピロリ菌の検出)
WT、2142G、2143Gの各プラスミドDNAは表2に示す反応液にテンプレートとして混合した。以下、表2の反応組成を基準とし、反応液を構成するいずれかの溶液の最終濃度を変更した場合はミリQ水で調節し全量20μLを維持した。また、表2の組成は一例であり反応組成の最適化は同業者であれば容易に行えるものである。プラスミド量は10コピー及び10コピーを使用した。プライマーは表1に記載のプライマーF4とプライマーR4を使用した。標識プローブは表1記載の標識プローブAを使用した。標識プローブAは野生型に対して完全に一致する塩基配列の標識プローブに故意の非相補的塩基1塩基を導入したものである。例えば標識プローブAにおいて、故意の非相補的塩基とは、変異部位に相当する標識プローブ中の非相補的塩基、すなわち2142位および2143位を除いた標識プローブの塩基配列に非相補的塩基を導入することをいう。標識プローブAはCAM耐性ピロリ菌(変異型)2142G、2143Gに対して、いずれも非相補的塩基2塩基が存在している標識プローブである。PCR増幅時の反応条件は表3で示される(核酸増幅サイクル)を用いた。増幅及び蛍光の測定にはロシュ・ダイアグノスティック社製ライトサイクラー(登録商標)を使用した。測定モードは530nmを利用した。以下特に記載がない場合はすべてライトサイクラー(登録商標)での測定とする。図4〜6は、グラフの横軸をサイクル数n、縦軸を蛍光シグナル値として解析結果を表した図である。ライトサイクラーソフトウェアの解析により、バックグランドとして現れる標識プローブAの発する蛍光シグナル値を0として計算されているため、縦軸の数値は小さくなるほど標識プローブに対する標的核酸が多いことを示している。
(Example 3)
(Detection of wild-type H. pylori)
Each plasmid DNA of WT, 2142G, and 2143G was mixed with the reaction solution shown in Table 2 as a template. Hereinafter, based on the reaction composition in Table 2, when the final concentration of any of the solutions constituting the reaction solution was changed, it was adjusted with milli-Q water to maintain a total amount of 20 μL. Moreover, the composition of Table 2 is an example, and optimization of the reaction composition can be easily performed by those skilled in the art. The amount of plasmid used was 10 4 copies and 10 2 copies. Primers F4 and R4 shown in Table 1 were used as primers. As the labeled probe, labeled probe A shown in Table 1 was used. The labeled probe A is a probe in which a deliberate non-complementary base is introduced into a labeled probe having a nucleotide sequence that completely matches that of the wild type. For example, in labeled probe A, the intentional non-complementary base is a non-complementary base in the labeled probe corresponding to the mutation site, that is, a non-complementary base is introduced into the base sequence of the labeled probe excluding positions 2142 and 2143 To do. Labeled probe A is a labeled probe in which two non-complementary bases are present for CAM-resistant H. pylori (mutant) 2142G and 2143G. The reaction conditions at the time of PCR amplification were those shown in Table 3 (nucleic acid amplification cycle). A light cycler (registered trademark) manufactured by Roche Diagnostics was used for the measurement of amplification and fluorescence. The measurement mode was 530 nm. Unless otherwise specified, all measurements shall be made with a light cycler (registered trademark). 4 to 6 are graphs showing the analysis results with the horizontal axis of the graph being the number of cycles n and the vertical axis being the fluorescence signal value. Since the fluorescence signal value emitted from the labeled probe A that appears as the background is calculated as 0 by the analysis of the light cycler software, the smaller the numerical value on the vertical axis, the greater the target nucleic acid for the labeled probe.

Figure 2009148245
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Figure 2009148245
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解析の結果、標識プローブAのプラスミド量10コピー及び10コピーではそれぞれ図4、図5に示す結果が得られた。なお、図4,図5中、2143Gはピロリ菌23S rRNA遺伝子の2143位変異型、2142Gはピロリ菌23S rRNA遺伝子の2142位変異型、NCはテンプレートにミリQ水を使用したネガティブコントロール、WTはピロリ菌23S rRNA遺伝子の野生型を示し、図6〜9においても同様である。野生型のピロリ菌23S rRNA遺伝子を導入したプラスミドをテンプレートにした場合、10コピーでは30サイクルを越えた付近から、10コピーでは38サイクルを越えた付近から標識プローブが標的核酸の増幅産物にハイブリダイゼーションした時の蛍光シグナル値の減少を確認した。一塩基変異が存在している変異型のプラスミドを用いた場合は標識プローブAに2個の非相補的塩基が存在し、増幅反応中の標的核酸に対する標識プローブAのハイブリダイゼーション能力が低下するため、蛍光シグナル値の減少は見られなかった。このように標識プローブ中の非相補的塩基の数を調節することによりWTを特異的に検出することができた。標識プローブへの故意の非相補的塩基の導入は標識プローブの標的核酸に対するハイブリダイゼーション能力及び解離のしやすさを調整するための手法として有効である。プラスミド量10コピーでも標識プローブ特異的かつ短時間での検出が可能であることがわかった。 As a result of the analysis, each with the amount of plasmid 104 copies and 102 copies of labeled probe A Figure 4, the results shown in FIG. 5 were obtained. 4 and 5, 2143G is the 2143-position mutant of the H. pylori 23S rRNA gene, 2142G is the 2142-position mutant of the H. pylori 23S rRNA gene, NC is a negative control using milli-Q water as a template, and WT is The wild type of H. pylori 23S rRNA gene is shown, and the same applies to FIGS. When the plasmid was introduced pylori 23S rRNA gene of the wild-type template, from the vicinity beyond the 30 cycles at 10 4 copies, from the vicinity beyond the 38 cycles for the amplification products of labeled probe target nucleic acid 10 2 copies A decrease in the fluorescence signal value upon hybridization was confirmed. When a mutant plasmid in which a single base mutation exists is used, two non-complementary bases exist in the labeled probe A, and the hybridization ability of the labeled probe A to the target nucleic acid during the amplification reaction is reduced. No decrease in fluorescence signal value was observed. Thus, WT could be specifically detected by adjusting the number of non-complementary bases in the labeled probe. The intentional introduction of non-complementary bases into the labeled probe is effective as a technique for adjusting the hybridization ability of the labeled probe to the target nucleic acid and the ease of dissociation. It was found that even in the plasmid of 10 2 copies can be detected with labeled probes specific and short time.

(実施例4)
(ピロリ菌CAM耐性遺伝子変異の検出)
表1に記載の標識プローブBを用いてCAM耐性ピロリ菌(変異型)の検出を行った。標識プローブBは2142G変異型に対して完全一致する塩基配列中に故意の非相補的塩基1塩基を導入したものである。野生型に対しては変異部位に存在する非相補的塩基1塩基と故意の非相補的塩基1塩基で合計非相補的塩基が2塩基存在していることになる。2143G変異型に対しては非相補的塩基3塩基が存在する標識プローブである。標識プローブ以外は実施例3の条件を用いた。
Example 4
(Detection of H. pylori CAM resistance gene mutation)
CAM-resistant H. pylori (mutant) was detected using the labeled probe B described in Table 1. Labeled probe B is a probe in which one deliberate non-complementary base is introduced into a base sequence that completely matches the 2142G mutant. For the wild type, there are two non-complementary bases in total, one non-complementary base present at the mutation site and one intentional non-complementary base. For the 2143G mutant, this is a labeled probe having 3 non-complementary bases. The conditions of Example 3 were used except for the labeled probe.

標識プローブBでは図4、図5とは異なり2142G変異型のプラスミドをテンプレートとした場合にのみ蛍光シグナル値の減少が確認できた。NC、WT、2143Gのテンプレートを用いた時は蛍光シグナル値の減少が生じなかった。本発明によれば標的核酸の塩基配列特異的に蛍光シグナルの減少が生じることで、標的核酸を検出できることがわかる。   In contrast to FIGS. 4 and 5, the labeled probe B was able to confirm a decrease in the fluorescence signal value only when the 2142G mutant plasmid was used as a template. When NC, WT and 2143G templates were used, no decrease in fluorescence signal value occurred. According to the present invention, it can be seen that the target nucleic acid can be detected by a decrease in the fluorescence signal specific to the base sequence of the target nucleic acid.

(実施例5)
プライマーF1〜F5とプライマーR1〜R5で組み合わせを変えた検討を行った。プライマー以外の条件は実施例3に従った。テンプレートはWTの10コピープラスミドを使用した。その結果を表4に示す。表4の数値は、ライトサイクラーリアルタイムPCRにおける測定時、標識プローブAに標識されたBODIPY−FL(商標)の発する蛍光シグナル値がある一定値(−0.1)を下回った時のサイクル数(Ct値)を示している。蛍光シグナルの減少が見られない組み合わせは数値の記載の代わりに(−)を示した。(A/B)の数値は(標的核酸におけるプライマーRの5‘末端相同的な塩基から標識プローブの3’末端と相補的な塩基までの距離/標的核酸におけるプライマーFの5‘末端と相補的な塩基から標識プローブの5’末端と相補的な塩基までの距離)を示している。
なお、使用した条件は、標識プローブが14塩基以上30塩基以下、標識プローブの濃度が第二プライマーの濃度に対して10倍以下、第一プライマー及び第二プライマーのTm値が70℃以上90℃以下でありかつ第二プライマーのTm値は標識プローブのTm値より大きいと言う全ての条件を満たしている。
(Example 5)
The examination which changed the combination with primer F1-F5 and primer R1-R5 was performed. Conditions other than the primer were in accordance with Example 3. Template was used the 10 4 copy plasmid of WT. The results are shown in Table 4. The numerical values in Table 4 indicate the number of cycles when the fluorescence signal value emitted from the BODIPY-FL (trademark) labeled with the labeled probe A falls below a certain value (−0.1) during measurement in the light cycler real-time PCR ( Ct value). Combinations in which no decrease in fluorescence signal was observed indicated (-) instead of numerical values. The value of (A / B) is (distance from the base homologous to the 5 ′ end of the primer R in the target nucleic acid to the base complementary to the 3 ′ end of the labeled probe / complementary to the 5 ′ end of the primer F in the target nucleic acid) The distance from the base to the base complementary to the 5 ′ end of the labeled probe).
The conditions used were that the labeled probe was 14 to 30 bases, the concentration of the labeled probe was 10 times or less the concentration of the second primer, and the Tm values of the first primer and the second primer were 70 ° C. or more and 90 ° C. The following conditions are satisfied and all the conditions that the Tm value of the second primer is larger than the Tm value of the labeled probe are satisfied.

表4より、(A/B)の数値で0.5〜1.5かつ増幅産物の大きさが300bpまでのプライマーの組み合わせである場合、プライマーF4及びR4の組み合わせと同等の結果を得ることが可能であった。Aの値が大きなR5を使用した場合は、各プライマーFによる伸長反応がプライマーR5まで完了せず増幅がみられなかった。またBが極端に短い場合(A/Bの数値で0.3以下)でも蛍光シグナル値が得られなかった。この結果より増幅産物長が300bp以内で、A/Bの数値が1に近いほうが有利であることがわかる。
また、表4の結果は全て高速PCRの条件で行っているが、例えばプライマーF5とプライマーR1の組み合わせでは検出に至っていない。プライマーF5及びプライマーR1を用いた反応液をアガロースゲル電気泳動により確認したところ、泳動バンドは確認できなかった。従来法の高速PCR条件を用いるだけでは標的核酸の迅速な検出はできないことがわかる。
From Table 4, when the value of (A / B) is 0.5 to 1.5 and the size of the amplification product is a combination of primers up to 300 bp, a result equivalent to the combination of primers F4 and R4 can be obtained. It was possible. When R5 having a large A value was used, the extension reaction with each primer F was not completed up to primer R5, and no amplification was observed. Further, even when B was extremely short (A / B numerical value of 0.3 or less), no fluorescence signal value was obtained. From this result, it can be seen that it is advantageous that the amplification product length is within 300 bp and the A / B value is close to 1.
Moreover, although all the results of Table 4 are performed under the conditions of high-speed PCR, for example, the combination of primer F5 and primer R1 has not led to detection. When the reaction solution using the primer F5 and the primer R1 was confirmed by agarose gel electrophoresis, an electrophoresis band could not be confirmed. It can be seen that the target nucleic acid cannot be detected rapidly only by using conventional high-speed PCR conditions.

Figure 2009148245
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蛍光シグナルが(−0.1)を下回った時のサイクル数は増幅検出効率の一つの指標となる。表4で該サイクル数を34以下、34を超え35.5以下、35.5を超え38以下、38を超え42以下に分けると、増幅検出効率は34以下>34を超え35.5以下>35.5を超え38以下>38を超え42以下となる。34以下の結果を示したのは(A/B)の数値で0.50〜1.5かつ増幅産物の大きさが100〜300bpに含まれる条件であった。34以下ではプライマーとプローブの位置及び増幅産物長のバランスが最も良好であった。34を超え35.5以下の結果を示したのは(A/B)の数値で0.40〜2.0かつ増幅産物の大きさが100〜300bpに含まれる条件であった。次に35.5を超え38以下の結果を示したのは(A/B)の数値で0.30〜3.0かつ増幅産物の大きさが100〜300bpに含まれる条件であった。38を超え42以下の結果は実施例5の条件において検出限界付近となり、(A/B)の数値で0.30〜3.0かつ増幅産物の大きさが〜400bpに含まれる条件であった。
結果を例示しないが、他の遺伝子配列をターゲットとした時に、(A/B)の数値で0.10〜3.0かつ増幅産物の大きさが50bp〜500bpに含まれる条件であれば、本発明におけるプライマー・プローブの位置及び増幅産物長以外の条件を最適化すると迅速な検出は可能である。本発明に開示されている情報を用いれば条件の最適化は困難ではない。
The number of cycles when the fluorescence signal falls below (−0.1) is an indicator of amplification detection efficiency. In Table 4, when the number of cycles is divided into 34 or less, 34 to 35.5 or less, 35.5 to 38 or less, 38 to 42 or less, the amplification detection efficiency is 34 or less> 34 and> 35.5 or less> More than 35.5 and 38 or less> 38 and 42 or less. The result of 34 or less was obtained under the condition that the numerical value of (A / B) was 0.50 to 1.5 and the size of the amplification product was included in 100 to 300 bp. Below 34, the balance between primer and probe positions and amplification product length was the best. The result of 34 to 35.5 was shown under the condition that the numerical value (A / B) was 0.40 to 2.0 and the size of the amplification product was included in 100 to 300 bp. Next, the result of exceeding 35.5 and not more than 38 was a condition in which the numerical value of (A / B) was 0.30 to 3.0 and the size of the amplification product was included in 100 to 300 bp. The result exceeding 38 and not more than 42 was near the detection limit under the conditions of Example 5, and was a condition in which the numerical value of (A / B) was 0.30 to 3.0 and the size of the amplification product was included in ~ 400 bp. .
Although the results are not illustrated, if other gene sequences are targeted, the condition is (A / B) that is 0.10 to 3.0 and the size of the amplification product is within 50 bp to 500 bp. Rapid detection is possible by optimizing conditions other than the position of the primer / probe in the invention and the length of the amplified product. Using the information disclosed in the present invention, it is not difficult to optimize the conditions.

(実施例6)
(第一プライマー濃度及び第二プライマー濃度比の検討)
第二プライマーに対する第一プライマーの濃度比が1倍と10倍の検討を行った。1倍ではプライマーF4 500nM、プライマーR4 500nMを使用した。また、10倍ではプライマーF4 150nM、プライマーR4 1500nMを使用した。プライマー濃度以外の条件は実施例3と同じ条件を使用した。テンプレートはWT、2142G、2143Gの各プラスミド(プラスミド量10コピー)を使用した。濃度比1倍の結果を図6(比較例)、10倍の結果を図5に示す。
(Example 6)
(Examination of first primer concentration and second primer concentration ratio)
The concentration ratio of the first primer to the second primer was examined at 1 and 10 times. In 1-fold, primer F4 500 nM and primer R4 500 nM were used. For 10 times, primer F4 150 nM and primer R4 1500 nM were used. The same conditions as in Example 3 were used except for the primer concentration. Template was used WT, 2142G, each plasmid 2143G (the plasmid of 10 2 copies). FIG. 6 (comparative example) shows the results with a concentration ratio of 1 and FIG. 5 shows the results with a concentration ratio of 10.

濃度比が10倍の時は標識プローブに対しての一本鎖標的核酸がより多く増幅することにより、プライマーの伸長及び標識プローブのハイブリダイゼーションの関係が良好に維持されていた。そのため完全一致テンプレートの時のみ特異的に蛍光シグナルの減少が生じた。濃度比1倍の時はテンプレートと塩基配列が完全一致する標識プローブを用いた場合にも蛍光シグナルの減少による検出はできなかった。非対称PCRを行うと標的核酸がより多く増幅するため、対称PCRより特異的検出を感度良く行えることがわかる。   When the concentration ratio was 10 times, more single-stranded target nucleic acid was amplified with respect to the labeled probe, so that the relationship between primer extension and labeled probe hybridization was well maintained. Therefore, the fluorescence signal decreased specifically only with the perfect match template. When the concentration ratio was 1 time, detection was not possible due to a decrease in the fluorescence signal even when a labeled probe whose template and base sequence were completely identical was used. When asymmetric PCR is performed, more target nucleic acid is amplified, and it can be seen that specific detection can be performed with higher sensitivity than symmetric PCR.

(実施例7)
(高速増幅用DNAポリメラーゼの選択)
核酸増幅工程の高速化に適用し得るDNAポリメラーゼを検討した。DNAポリメラーゼとしてはTaqポリメラーゼ(Thermus aquaticus由来)とKODポリメラーゼ(Thermococcus kodakaraensis KOD1由来)の2種類を検討した。Taqポリメラーゼは東洋紡績社製Blend Taq−Plus−(登録商標)、KODポリメラーゼは東洋紡績社製KOD−Plus− ver.2(登録商標)を使用した。Taqポリメラーゼに関しては表1に示す標識プローブA、プライマーF4,R4を使用し、その他の試薬組成はプロトコール記載の試薬組成を参考にした。反応条件は表3に示す(核酸増幅サイクル)を利用した。KODポリメラーゼに関してはTaqポリメラーゼと同じく標識プローブA、プライマーF4,R4を使用し、基本反応条件は実施例3と同様の条件を使用した。テンプレートはWT、2142G、2143Gの各プラスミド(プラスミド量10コピー)を使用した。KODポリメラーゼを用いた場合の結果は図4に示すとおりである。また、それぞれの増幅産物を3%アガロースゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイドで染色して増幅産物量を確認した結果を表5に示す。
(Example 7)
(Selection of DNA polymerase for high-speed amplification)
DNA polymerases that can be applied to speed up the nucleic acid amplification process were investigated. Two types of DNA polymerases were examined: Taq polymerase (derived from Thermos aquaticus) and KOD polymerase (derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1). Taq polymerase is Blend Taq-Plus- (registered trademark) manufactured by Toyobo Co., Ltd., and KOD polymerase is manufactured by Toyobo Co., Ltd. KOD-Plus-ver. 2 (registered trademark) was used. For Taq polymerase, the labeled probe A and primers F4 and R4 shown in Table 1 were used, and the reagent composition described in the protocol was referred to for other reagent compositions. The reaction conditions shown in Table 3 (nucleic acid amplification cycle) were used. For KOD polymerase, the same label probe A and primers F4 and R4 were used as in Taq polymerase, and the basic reaction conditions were the same as in Example 3. Template was used WT, 2142G, each plasmid 2143G (the amount of plasmid 104 copies). The results when KOD polymerase is used are as shown in FIG. In addition, Table 5 shows the results of confirming the amount of each amplified product by electrophoresis on 3% agarose gel and staining with ethidium bromide.

Figure 2009148245
Figure 2009148245

Taqポリメラーゼを使用した場合、反応条件を固定し上記試薬組成の他にも様々な試薬組成検討を行ったが特異的なピロリ菌の検出はできなかった。これに対しKODポリメラーゼを使用すると高速増幅に対応して特異的にピロリ菌の検出が可能であった。電気泳動の結果から、Taqポリメラーゼによる増幅は高速増幅の場合WTでわずかにバンドが見える程度の増幅であり、WT のプラスミド(10コピー)をテンプレートにした時には電気泳動バンドの検出もできなかった。KODポリメラーゼは高速増幅に適応できるが、Taqポリメラーゼは高速増幅に適応できず、目的の核酸増幅が見られないためピロリ菌の検出ができなかった。伸長速度が速くかつ5‘エキソヌクレアーゼ活性を持たないKODポリメラーゼのほうが本発明のDNAポリメラーゼとして適していることがわかる。 When Taq polymerase was used, the reaction conditions were fixed and various reagent compositions were examined in addition to the above reagent composition, but specific H. pylori bacteria could not be detected. On the other hand, when KOD polymerase was used, it was possible to specifically detect H. pylori corresponding to high-speed amplification. From the results of the electrophoresis, amplification with Taq polymerase is slightly to the extent that the band is visible amplified in the case of rapid amplification WT, could not be detected in the electrophoretic band when WT plasmids (10 2 copies) to the template . KOD polymerase can be adapted for high-speed amplification, but Taq polymerase cannot be adapted for high-speed amplification, and the desired nucleic acid amplification was not observed, so that H. pylori could not be detected. It can be seen that KOD polymerase having a high extension rate and no 5 ′ exonuclease activity is more suitable as the DNA polymerase of the present invention.

(実施例8)
核酸増幅工程に引き続き融解曲線解析を行うことで1塩基変異が存在する場合のテンプレートと存在しない場合のテンプレートを1つの標識プローブで検出できるかどうかを検討した。テンプレートはピロリ菌WT、2142G、2143Gの三種類のプラスミドを使用し、プラスミド量は10コピー及び10コピーを使用した。実施例3と同じ試薬組成ならびに反応条件は表3の(核酸増幅サイクル)・(融解曲線解析)・(クールダウン)に示すものを使用した。プライマー及び標識プローブはそれぞれ表1に示すプライマーF4,R4、核酸プローブAを使用した。得られた蛍光シグナル値の補正は行わず、ライトサイクラー(登録商標)における融解曲線解析の結果をそのまま利用した。測定レンジは530nmを使用した。
(Example 8)
It was investigated whether a single labeled probe could detect a template when a single base mutation was present and a template when it was not present by performing a melting curve analysis following the nucleic acid amplification step. Template by using the H. pylori WT, 2142G, three kinds of plasmids 2143G, amount of the plasmid using 104 copies and 10 2 copies. The same reagent composition and reaction conditions as those in Example 3 were used as shown in (Nucleic acid amplification cycle) / (melting curve analysis) / (cool down) in Table 3. Primers F4 and R4 and nucleic acid probe A shown in Table 1 were used as primers and labeled probes, respectively. The obtained fluorescence signal value was not corrected, and the result of the melting curve analysis in the light cycler (registered trademark) was used as it was. The measurement range was 530 nm.

10コピー及び10コピーのプラスミドをテンプレートとして用いた時の蛍光測定の結果をそれぞれ図7、図8に示す。ライトサイクラー(登録商標)を使用した融解曲線解析においては標識プローブが標的核酸から解離する時の蛍光量の増加を検出している。図の縦軸は蛍光強度の一次導関数の逆符号の値(−dF/dt)、横軸は温度(℃)である。図7、図8からはそれぞれ2つのピークが得られた。61℃に見られるピークはWTのピークであり、50℃に見られるピークはWTに対して1塩基変異を持つ二種類の変異型のピロリ菌のピークである。この結果から、1つの標識プローブを使用し融解曲線解析を行うことでWTと変異型を別々のピークで検出できることがわかる。 The results of fluorescence measurement when 10 4 copies and 10 2 copies of plasmid were used as templates are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. In the melting curve analysis using LightCycler (registered trademark), an increase in the amount of fluorescence when the labeled probe dissociates from the target nucleic acid is detected. In the figure, the vertical axis represents the value of the inverse sign of the first derivative of the fluorescence intensity (−dF / dt), and the horizontal axis represents the temperature (° C.). Two peaks were obtained from FIG. 7 and FIG. The peak observed at 61 ° C. is a WT peak, and the peak observed at 50 ° C. is a peak of two types of mutant H. pylori having a single base mutation relative to WT. From this result, it can be seen that WT and mutant types can be detected by separate peaks by performing melting curve analysis using one labeled probe.

(実施例9)
(菌体を直接テンプレートとした融解曲線解析による検出)
ピロリ菌のATCC株2種(野生型26695株及び2143G変異型UA1182株)を入手した。そのうちそれぞれ10菌体を分取し、95℃5分の熱処理を行った。その後それぞれ10熱処理後菌体溶液を表2のテンプレートとした。その他は融解曲線解析を行った実施例8と同様の方法にてピロリ菌の検出を行った。その結果を図9に示す。
Example 9
(Detection by melting curve analysis using cells directly as template)
Two ATCC strains of H. pylori (wild type 26695 strain and 2143G mutant UA1182 strain) were obtained. Of which a sample was collected each 10 9 cells, a heat treatment was carried out 95 ° C. 5 minutes. Thereafter, 10 5 heat-treated cells were used as templates in Table 2. Other than that, H. pylori was detected in the same manner as in Example 8 where the melting curve analysis was performed. The result is shown in FIG.

融解曲線解析によりピロリ菌野生型及びCAM耐性ピロリ菌の検出を行ったところ、いずれも融解曲線解析によって単独ピークとして検出することができた。菌体をサンプルとして検出(CAM耐性判定)まで30分以内で行うことが可能である。 When wild type H. pylori and CAM resistant H. pylori were detected by melting curve analysis, both could be detected as a single peak by melting curve analysis. It can be performed within 30 minutes until the detection of microbial cells as a sample (CAM resistance determination).

(比較例1)
(ピロリ菌の検出までの時間)
一般的に使用されるPCRサイクル94℃15秒、65℃30秒、68℃30秒でPCRを行い、融解曲線解析で検出を行った場合、サーマルサイクラーの中でも温度の上昇・下降速度の早いとされているライトサイクラー(登録商標)でも増幅・検出あわせて1時間以上を要した。
(Comparative Example 1)
(Time to detection of H. pylori)
When PCR is performed at a commonly used PCR cycle of 94 ° C. for 15 seconds, 65 ° C. for 30 seconds, 68 ° C. for 30 seconds and detection is performed by melting curve analysis, the temperature rise / fall rate is fast among the thermal cyclers. The Light Cycler (registered trademark), which has been used, requires more than 1 hour for amplification and detection.

実施例3の反応条件において、ライトサイクラー(登録商標)を使用した標的核酸の検出までに要する時間は15分以内、さらに融解曲線解析を用いてもピロリ菌の検出及びピロリ菌CAM耐性遺伝子の存在を検出するのに要する時間は20分以内であった。本発明の検出方法を用いると極めて短時間で、かつ高感度なピロリ菌の検出が可能である。   Under the reaction conditions of Example 3, the time required for detection of the target nucleic acid using LightCycler (registered trademark) is within 15 minutes, and even using melting curve analysis, detection of H. pylori and presence of H. pylori CAM resistance gene The time required to detect was within 20 minutes. When the detection method of the present invention is used, it is possible to detect H. pylori in a very short time and with high sensitivity.

(実施例10)
(第二プライマーと標識プローブ濃度比の検討)
表1に記載の標識プローブAとプライマーF4、プライマーR4を用いてプライマーとプローブの濃度比の検討を行った。プライマー、プローブ濃度以外の条件に関しては実施例3の条件を用いた。第二プライマー(プライマーF4)とプローブ濃度に関しては以下の4条件を用いた。
第二プライマー150nM、プローブ150nM(プローブ/プライマー比=1):図4
第二プライマー100nM、プローブ500nM(プローブ/プライマー比=5):図10
第二プライマー100nM、プローブ1000nM(プローブ/プライマー比=10):図11
第二プライマー100nM、プローブ1100nM(プローブ/プライマー比=11)
テンプレートはピロリ菌WTのプラスミド10を用いた。
(Example 10)
(Examination of concentration ratio of second primer and labeled probe)
Using the labeled probe A, primer F4, and primer R4 shown in Table 1, the concentration ratio of the primer and the probe was examined. The conditions of Example 3 were used for conditions other than the primer and probe concentrations. Regarding the second primer (primer F4) and the probe concentration, the following four conditions were used.
Second primer 150 nM, probe 150 nM (probe / primer ratio = 1): FIG.
Second primer 100 nM, probe 500 nM (probe / primer ratio = 5): FIG.
Second primer 100 nM, probe 1000 nM (probe / primer ratio = 10): FIG.
Second primer 100 nM, probe 1100 nM (probe / primer ratio = 11)
Template with a plasmid 10 4 H. pylori WT.

図4、図10、11よりプローブ濃度/プライマー濃度が1の場合は問題なくMTを検出できている。濃度比5の時はプローブが多いことによる増幅制限を受けているため、Ct値は濃度比1の時と比較してやや遅くなっているがMTを検出できていた。濃度比10では、プローブ過多により増幅制限が強く現れるとともに、標的核酸にハイブリダイゼーションして消光しているプローブに対してハイブリダイゼーションせずに蛍光を発しているプローブが多くなりバックグラウンドシグナルが増えたことで、濃度比1や5よりもシグナルが弱くなっているが、MTを検出できていた。データは示していないが、さらに濃度比が11と高くなった場合は、増幅制限を受けていることとシグナル検出温度においてハイブリダイゼーションしていないプローブが極端に多くなり、そのバックグランドシグナルによって蛍光シグナルの差が見られなくなったことの2つの理由により検出できなかった。   4, 10, and 11, when the probe concentration / primer concentration is 1, MT can be detected without any problem. When the concentration ratio was 5, the amplification was limited due to the large number of probes. Therefore, although the Ct value was slightly slower than when the concentration ratio was 1, MT could be detected. At a concentration ratio of 10, amplification limitation became strong due to excessive probe, and the background signal increased due to an increase in the number of probes emitting fluorescence without hybridization to the probe that had been hybridized to the target nucleic acid and quenched. Thus, although the signal was weaker than the concentration ratio of 1 or 5, MT was detected. Although the data is not shown, if the concentration ratio is further increased to 11, the number of probes that have undergone amplification restriction and that have not hybridized at the signal detection temperature are extremely large, and the background signal causes a fluorescent signal. It could not be detected for two reasons that the difference in

(実施例11)
(プローブ塩基数の検討)
表1に記載の標識プローブA、C〜Eを用いてプローブ塩基数の検討を行った。標識プローブ以外の条件に関しては実施例3の条件を用いた。標識プローブAは19塩基(Tm=62.20)、標識プローブCは12塩基(Tm=33.47)、標識プローブDは16塩基(Tm=54.34)、標識プローブEは32塩基(Tm=80.65)である。標識プローブCについてはアニール温度を50℃に設定変更して検出を行った。テンプレートはピロリ菌WTのプラスミド10を用いた。標識プローブA、標識プローブDを用いて検出した結果をそれぞれ図4、図12に示す。
(Example 11)
(Examination of probe base number)
The number of probe bases was examined using labeled probes A and C to E described in Table 1. The conditions of Example 3 were used for conditions other than the labeled probe. The labeled probe A has 19 bases (Tm = 62.20), the labeled probe C has 12 bases (Tm = 33.47), the labeled probe D has 16 bases (Tm = 54.34), and the labeled probe E has 32 bases (Tm = 80.65). The labeled probe C was detected by changing the annealing temperature to 50 ° C. Template with a plasmid 10 4 H. pylori WT. The results detected using labeled probe A and labeled probe D are shown in FIGS. 4 and 12, respectively.

図4、図12より、標識プローブ塩基数が14〜30塩基に含まれる標識プローブAおよび標識プローブDではWTの検出が確認できた。12塩基である標識プローブCおよび32塩基である標識プローブEを用いた場合は蛍光シグナルの減少が見られずWTの検出が確認できなかった。特に32塩基の標識プローブEについてはTm値が80.65であり、第二プライマーのTm値71.66よりも高くなっており、標識プローブEの標的核酸へのハイブリダイゼーションによりプライマーの伸長反応が阻害されたと考えられる。またこの結果より、従来の高速PCR法に蛍光標識された核酸プローブを添加するだけでは標的核酸の迅速な検出が実現できないことがわかる。   From FIG. 4 and FIG. 12, it was confirmed that WT was detected with labeled probe A and labeled probe D containing 14 to 30 bases of the labeled probe. When the labeled probe C having 12 bases and the labeled probe E having 32 bases were used, no decrease in the fluorescence signal was observed and WT detection could not be confirmed. Particularly, the Tm value of the 32-base labeled probe E is 80.65, which is higher than the Tm value of 71.66 of the second primer, and the primer extension reaction is caused by hybridization of the labeled probe E to the target nucleic acid. It is thought that it was inhibited. This result also shows that rapid detection of the target nucleic acid cannot be realized simply by adding a fluorescently labeled nucleic acid probe to the conventional high-speed PCR method.

(実施例12)
(プローブ塩基数の検討:融解曲線解析)
表1に記載の標識プローブA、C〜Eを用いてプローブ塩基数の検討で融解曲線解析による検出を行った。標識プローブ以外の条件に関しては実施例8の条件を用いた。テンプレートはピロリ菌WT、2142G、2143Gの三種類のプラスミドを使用し、プラスミド量は10コピーを使用した。
Example 12
(Examination of probe base number: melting curve analysis)
Detection by melting curve analysis was performed by examining the number of probe bases using the labeled probes A and C to E described in Table 1. Regarding the conditions other than the labeled probe, the conditions of Example 8 were used. Template by using the H. pylori WT, 2142G, three kinds of plasmids 2143G, amount of the plasmid using 104 copies.

図7、図13より標識プローブ塩基数が14〜30塩基に含まれる標識プローブAおよび標識プローブDではWT、2142G、2143Gのそれぞれの検出ピークが確認できた。12塩基である標識プローブCおよび32塩基である標識プローブEを用いた場合はWT、2142G、2143Gのそれぞれの検出ピークが確認できなかった。標識プローブEについては増幅産物をアガロースゲル電気泳動にて確認したところ、目的の位置に泳動バンドが見られず、増幅阻害が起きていた。   From FIG. 7 and FIG. 13, the detection peaks of WT, 2142G, and 2143G could be confirmed in labeled probe A and labeled probe D, in which the number of labeled probe bases included in 14 to 30 bases. When the labeled probe C having 12 bases and the labeled probe E having 32 bases were used, respective detection peaks of WT, 2142G, and 2143G could not be confirmed. When the amplification product of the labeled probe E was confirmed by agarose gel electrophoresis, no electrophoresis band was observed at the target position, and amplification inhibition occurred.

以下に16S rRNA遺伝子を標的とした抗酸菌(マイコバクテリウム属菌)を検出する方法を示す。   A method for detecting acid-fast bacteria (Mycobacterium spp.) Targeting the 16S rRNA gene is shown below.

(実施例13)
(テンプレートの調製)
ヒト型結核菌(Mycobacterium tuberculosis)、トリ型結核菌(Mycobacterium avium)、マイコバクテリウムカンサシイ(Mycobacterium kansasii)をそれぞれ小川培地(日水社製)にて37℃約2週間培養した。培養した各菌体をリン酸緩衝液に懸濁した液を用いて、常法に従いフェノール・クロロホルム抽出を行い、ゲノムDNAを抽出した。抽出されたゲノムDNAは−20℃で保存した。ヒト型結核菌はMT、トリ型結核菌はMA、マイコバクテリウムカンサシイはMKと示す。
(Example 13)
(Preparation of template)
Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, and Mycobacterium kansasii were each cultured in Ogawa's medium (manufactured by Nissui) for about 2 weeks. Using a solution obtained by suspending each cultured bacterial cell in a phosphate buffer, phenol / chloroform extraction was performed according to a conventional method to extract genomic DNA. The extracted genomic DNA was stored at -20 ° C. Mycobacterium tuberculosis is referred to as MT, avian M. tuberculosis is referred to as MA, and Mycobacterium kansasii is referred to as MK.

(実施例14)
(プライマー及び標識プローブの合成)
検出に使用するプライマー及び標識プローブは核酸合成受託会社((株)日本バイオサービス、(株)サワディー、GENSET KK、シグマアルドリッチジャパン(株)等)に依頼した。
(Example 14)
(Synthesis of primer and labeled probe)
Primers and labeled probes used for detection were requested from a nucleic acid synthesis contractor (Nippon Bio Service, Sawaddy, GENSET KK, Sigma-Aldrich Japan, etc.).

使用した標識プローブ及びプライマーの塩基配列を表6に示す。配列番号34〜38は標識プローブで、配列番号34、37,38はMTを、配列番号35はMAを、配列番号36はMKを検出するためのプローブである。配列番号20〜33は抗酸菌16SrRNA遺伝子の一部の領域を増幅できる共通のプライマーである。   Table 6 shows the base sequences of the labeled probes and primers used. SEQ ID NOs: 34 to 38 are labeled probes, SEQ ID NOs: 34, 37, and 38 are MT, SEQ ID NO: 35 is a probe for detecting MA, and SEQ ID NO: 36 is a probe for detecting MK. SEQ ID NOs: 20 to 33 are common primers that can amplify a partial region of the acid-fast bacterium 16S rRNA gene.

Figure 2009148245
Figure 2009148245

(実施例15)
(MT、MA、MKの検出)
表7または表2に示す反応液にMT、MA、MKの各ゲノムDNA20ngをテンプレートとして混合した。以下、表7または表2の反応組成を基準とし、反応液を構成するいずれかの溶液の最終濃度を変更した場合はミリQ水で調節し全量20μLを維持した。また、表7または表2の組成は一例であり反応組成の最適化は同業者であれば容易に行えるものである。プライマーは表6に記載のプライマーF6とプライマーR6を使用した。標識プローブは表6記載の標識プローブF〜Hを使用した。標識プローブFはMTの塩基配列に対して完全に一致する塩基配列を持つ標識プローブである。標識プローブGはMAの塩基配列に対して完全に一致する塩基配列を持つ標識プローブである。標識プローブHはMKの塩基配列に対して完全に一致する塩基配列を持つ標識プローブである。標識プローブFを使用する場合は表7の組成、標識プローブG、Hを使用する場合は表2の組成を利用した。増幅及び蛍光の測定にはロシュ・ダイアグノスティック社製ライトサイクラー(登録商標)を使用した。PCRの条件は表8に示す条件を使用した。測定モードは530nmを利用した。以下、特に記載がない場合はすべてライトサイクラー(登録商標)での測定とする。図14〜18は、グラフの横軸をサイクル数n、縦軸を蛍光シグナル値として解析結果を表した図である。ライトサイクラーソフトウェアの解析により、バックグランドとして現れる標識プローブの発する蛍光シグナル値を0として計算されているため、縦軸の数値は小さくなるほど標識プローブに対する標的核酸が多いことを示している。
(Example 15)
(MT, MA, MK detection)
20 ng of each genomic DNA of MT, MA, and MK was mixed with the reaction solution shown in Table 7 or Table 2 as a template. Hereinafter, based on the reaction composition of Table 7 or Table 2, when the final concentration of any of the solutions constituting the reaction solution was changed, it was adjusted with milli-Q water to maintain a total amount of 20 μL. Moreover, the composition of Table 7 or Table 2 is an example, and optimization of the reaction composition can be easily performed by those skilled in the art. Primers F6 and R6 shown in Table 6 were used as primers. Labeled probes F to H listed in Table 6 were used as the labeled probes. The labeled probe F is a labeled probe having a base sequence that completely matches the base sequence of MT. The labeled probe G is a labeled probe having a base sequence that completely matches the base sequence of MA. The labeled probe H is a labeled probe having a base sequence that completely matches the base sequence of MK. The composition shown in Table 7 was used when the labeled probe F was used, and the composition shown in Table 2 was used when the labeled probes G and H were used. A light cycler (registered trademark) manufactured by Roche Diagnostics was used for the measurement of amplification and fluorescence. The conditions shown in Table 8 were used as PCR conditions. The measurement mode was 530 nm. Hereinafter, unless otherwise specified, all measurements shall be made with a light cycler (registered trademark). 14 to 18 are graphs showing analysis results with the horizontal axis of the graph being the cycle number n and the vertical axis being the fluorescence signal value. Since the fluorescence signal value emitted by the labeled probe that appears as the background is calculated as 0 by the analysis of the light cycler software, the smaller the numerical value on the vertical axis, the more target nucleic acid to the labeled probe.

Figure 2009148245
Figure 2009148245

Figure 2009148245
Figure 2009148245

解析の結果、標識プローブFを使用してMT、標識プローブGを利用してMA、標識プローブHを利用してMKを検出した結果をそれぞれ図14〜16に示す。なお、図14〜16中、NCはテンプレートにミリQ水を使用したネガティブコントロールを示す。標識プローブFを用いた図14からはMTに特異的な検出シグナルが、標識プローブGを用いた図15からはMAに特異的な検出シグナルが、標識プローブHを用いた図16からはMKに特異的な検出シグナルが、それぞれ確認できた。   As a result of the analysis, MT using the labeled probe F, MA using the labeled probe G, and MK using the labeled probe H are shown in FIGS. 14-16, NC shows the negative control which uses milli Q water for a template. From FIG. 14 using the labeled probe F, the detection signal specific to MT is detected. From FIG. 15 using the labeled probe G, the detection signal specific to MA is displayed. From FIG. Each specific detection signal could be confirmed.

(実施例16)
(第二プライマーとプローブ濃度比の検討)
表6に記載の標識プローブFとプライマーF6、プライマーR6を用いてプライマーとプローブの濃度比の検討を行った。プライマー、プローブ濃度以外の条件に関しては実施例12の条件を用いた。テンプレートはMTゲノムDNA20ngを用いた。第二プライマー(プライマーR6)とプローブ濃度に関しては以下の3条件を用いた。
第二プライマー150nM、プローブ150nM(プローブ/プライマー比=1):図14
第二プライマー150nM、プローブ450nM(プローブ/プライマー比=5):図17
第二プライマー150nM、プローブ1650nM(プローブ/プライマー比=11):図18
(Example 16)
(Examination of second primer and probe concentration ratio)
Using the labeled probe F, the primer F6, and the primer R6 described in Table 6, the concentration ratio of the primer and the probe was examined. The conditions of Example 12 were used for conditions other than the primer and probe concentrations. As a template, 20 ng of MT genomic DNA was used. Regarding the second primer (primer R6) and the probe concentration, the following three conditions were used.
Second primer 150 nM, probe 150 nM (probe / primer ratio = 1): FIG.
Second primer 150 nM, probe 450 nM (probe / primer ratio = 5): FIG.
Second primer 150 nM, probe 1650 nM (probe / primer ratio = 11): FIG.

図14、17,18より、プローブ濃度/プライマー濃度が1の場合は問題なくMTを検出できているのに対して、濃度比5の時はプローブが多いことによる増幅制限を受けてCt値が遅くなっている。さらに濃度比が11と高くなった図18では、増幅制限とともに、シグナル検出温度においてハイブリダイゼーションしていないプローブが極端に多くなり、そのバックグランドシグナルによって蛍光シグナルの差が見られなくなった。標識プローブFとプライマーF6、プライマーR6を用いた検討ではプローブ濃度/プライマー濃度=11での検出はできなかったが、標識プローブの蛍光強度が低く、第二プライマーのTmがプローブ濃度のTmよりも極端に大きい場合に、プローブ濃度/プライマー濃度=10では検出が確認できる組み合わせも存在する。   14, 17, and 18, MT can be detected without problems when the probe concentration / primer concentration is 1, whereas when the concentration ratio is 5, the Ct value is limited due to amplification limitation due to the large number of probes. It is late. Further, in FIG. 18 where the concentration ratio was as high as 11, the number of probes that were not hybridized at the signal detection temperature was extremely increased along with amplification limitation, and the difference in fluorescence signal was not observed due to the background signal. In the examination using labeled probe F, primer F6, and primer R6, detection was not possible at probe concentration / primer concentration = 11, but the fluorescence intensity of the labeled probe was low, and the Tm of the second primer was lower than the Tm of the probe concentration. In the case of extremely large values, there is a combination in which detection can be confirmed at probe concentration / primer concentration = 10.

(実施例17)
(プライマーのTmとプローブのTmの検討)
表6に記載の標識プローブF、I、JとプライマーF6〜8、プライマーR6〜8を用いてプライマーとプローブのTmによってMT検出に差が現れるかどうかの検討を行った。プライマーF6とR6、プライマーF7とR7、プライマーF8とR8をプライマーセットとして固定し、それぞれTmの異なるプライマーセットを得た。標識プローブ3種類とプライマーセット3種類を組み合わせて検討した。標識プローブとプライマーセット以外の条件に関しては基本的に実施例15の条件を用いた。標識プローブIの場合のみ、表8におけるPCR条件のアニール・伸長温度を60℃から57℃に変更して実施した。結果を表9に示す。表9の「○」はCt値=40未満、「△」はCt値=40以上、「×」は検出されないことを示している。例えば、標識プローブFとプライマーF6、R6の組み合わせの結果は、図14に示されるが、この場合Ct値=31.35で「○」となる。その他の組み合わせについても図14様の図が得られているが、ここでは結果のみ示す。
(Example 17)
(Examination of Tm of primer and Tm of probe)
Using the labeled probes F, I, and J shown in Table 6, primers F6-8, and primers R6-8, it was examined whether a difference in MT detection would appear depending on the Tm of the primer and the probe. Primers F6 and R6, primers F7 and R7, and primers F8 and R8 were immobilized as primer sets, and primer sets having different Tm were obtained. A combination of 3 types of labeled probes and 3 types of primer sets was examined. Basically, the conditions of Example 15 were used for conditions other than the labeled probe and primer set. Only in the case of labeled probe I, the annealing / extension temperature of the PCR conditions in Table 8 was changed from 60 ° C to 57 ° C. The results are shown in Table 9. “◯” in Table 9 indicates that Ct value = less than 40, “Δ” indicates Ct value = 40 or more, and “x” is not detected. For example, the result of the combination of the labeled probe F and the primers F6 and R6 is shown in FIG. 14. In this case, the Ct value = 31.35 is “◯”. FIG. 14 is also obtained for other combinations, but only the results are shown here.

Figure 2009148245
Figure 2009148245

表9より、プライマーとプローブのTmによって検出されるCt値に差が見られた。例えばプライマーF6とR6、標識プローブFの組み合わせでは、プローブTm<プライマーTmのため問題なく検出が可能であった。一方、プライマーF8とR8、標識プローブJの組み合わせではプローブTm>プライマーTmのため、検出ができなかった。高速検出においてプローブTm>プライマーTmの場合は、プローブのハイブリダイゼーションによりプライマーの伸長が阻害され、増幅が阻害されたと考えられる。   From Table 9, a difference was observed in the Ct values detected by the Tm of the primer and the probe. For example, in the combination of primers F6 and R6 and labeled probe F, detection was possible without problems because probe Tm <primer Tm. On the other hand, the combination of primers F8 and R8 and labeled probe J could not be detected because probe Tm> primer Tm. When probe Tm> primer Tm in the high-speed detection, it is considered that primer extension was inhibited by the hybridization of the probe, and amplification was inhibited.

(実施例18)
(プライマーのTmの検討)
表6に記載の標識プローブF及びプライマーF6、F8〜12、プライマーR6、R8〜12を用いてプライマーTm値によってMT検出に差が現れるかどうかの検討を行った。プライマーF6種類とプライマーR6種類を組み合わせて検出を実施した。プライマー以外の条件は基本的に実施例15の条件を用いた。ただし、PCR条件におけるアニール・伸長温度は各プライマーセットのTmに合わせて50℃〜60℃の範囲で設定した。結果を表10に示す。判定基準は実施例17と同様とした。
(Example 18)
(Examination of primer Tm)
Using the labeled probe F and the primers F6 and F8 to 12, and the primers R6 and R8 to 12 shown in Table 6, whether or not a difference in MT detection appears depending on the primer Tm value was examined. Detection was performed by combining six types of primer F and six types of primer R. The conditions of Example 15 were basically used for the conditions other than the primers. However, the annealing / extension temperature under PCR conditions was set in the range of 50 ° C. to 60 ° C. according to the Tm of each primer set. The results are shown in Table 10. The determination criteria were the same as in Example 17.

Figure 2009148245
Figure 2009148245

表10より、プライマーのTmが70以上であれば問題なく検出されているが、プライマーF,RのどちらかのプライマーTmが70未満となると高速検出の条件バランスがくずれてCt値が遅延しているのがわかる。本願発明ではプライマー及び標識プローブの濃度やTmなどの条件バランスが重要となってくるため、安定して検出を行うにはプライマーのTmは70℃以上が適している。   From Table 10, if the Tm of the primer is 70 or more, it is detected without any problem, but if the primer Tm of either primer F or R is less than 70, the condition balance of high-speed detection is lost and the Ct value is delayed. I can see that In the present invention, since the balance of conditions such as the concentration of the primer and the labeled probe and Tm becomes important, the primer Tm is suitably 70 ° C. or higher for stable detection.

(実施例19)
(MTとMAの融解曲線解析による検出)
核酸増幅工程に引き続き融解曲線解析を行うことで1塩基変異が存在する場合のテンプレートと存在しない場合のテンプレートを1つの標識プローブで検出できるかどうかを検討した。テンプレートはMT、MAのゲノム20ngを使用した。実施例15と同じ試薬組成ならびに反応条件は表8の(核酸増幅サイクル)・(融解曲線解析)・(クールダウン)に示すものを使用した。プライマー及び標識プローブはそれぞれ表6に示すプライマーF6,R6、核酸プローブFを使用した。得られた蛍光シグナル値の補正は行わず、ライトサイクラー(登録商標)における融解曲線解析の結果をそのまま利用した。測定レンジは530nmを使用した。
Example 19
(Detection by melting curve analysis of MT and MA)
It was investigated whether a single labeled probe could detect a template when a single base mutation was present and a template when it was not present by performing a melting curve analysis following the nucleic acid amplification step. The template used was 20 ng of MT or MA genome. The same reagent composition and reaction conditions as in Example 15 were used as shown in Table 8 (Nucleic acid amplification cycle) / (Melting curve analysis) / (Cool down). Primers F6 and R6 and nucleic acid probe F shown in Table 6 were used as primers and labeled probes, respectively. The obtained fluorescence signal value was not corrected, and the result of the melting curve analysis in the light cycler (registered trademark) was used as it was. The measurement range was 530 nm.

MT及びMAゲノムをテンプレートとして用いた時の蛍光測定の結果を図19に示す。ライトサイクラー(登録商標)を使用した融解曲線解析においては標識プローブが標的核酸から解離する時の蛍光量の増加を検出している。図の縦軸は蛍光強度の一次導関数の逆符号の値(−dF/dt)、横軸は温度(℃)である。図19では2つのピークが確認できた。60℃に見られるピークは標識プローブFに対して完全に一致する塩基配列を持つMTの検出ピークである。55℃に見られるピークは標識プローブFに対して1塩基変異が存在する塩基配列を持つMAの検出ピークである。この結果から、1つの標識プローブを使用し融解曲線解析を行うことで抗酸菌であるMTとMA種を別々のピークとして検出できることがわかった。     FIG. 19 shows the result of fluorescence measurement when MT and MA genomes were used as templates. In the melting curve analysis using LightCycler (registered trademark), an increase in the amount of fluorescence when the labeled probe dissociates from the target nucleic acid is detected. In the figure, the vertical axis represents the value of the inverse sign of the first derivative of the fluorescence intensity (−dF / dt), and the horizontal axis represents temperature (° C.). In FIG. 19, two peaks were confirmed. The peak observed at 60 ° C. is an MT detection peak having a base sequence that completely matches the labeled probe F. The peak observed at 55 ° C. is a detection peak of MA having a base sequence in which a single base mutation exists with respect to the labeled probe F. From this result, it was found that MT and MA species, which are acid-fast bacteria, can be detected as separate peaks by performing melting curve analysis using one labeled probe.

(比較例2)
(MTの検出までの時間)
一般的にMTの遺伝子検査に使用されるロシュダイアグノスティック社のアンプリコアマイコバクテリウムツベルクローシスキットを用いて、陽性コントロールを検出するのに要する時間はPCR及び検出できるまで最短で約6時間かかる。
(Comparative Example 2)
(Time to MT detection)
The time required to detect a positive control using the Amplicomycobacterium tuberculosis kit of Roche Diagnostics, which is generally used for genetic testing of MT, is about 6 hours at the shortest until PCR and detection are possible.

実施例15の反応条件において、ライトサイクラー(登録商標)を使用した標的核酸の検出までに要する時間は約20分、さらに融解曲線解析を用いてもMTを検出するのに要する時間は30分以内であった。本発明の検出方法を用いれば極めて短時間でのMT検出が可能となる。   Under the reaction conditions of Example 15, the time required to detect the target nucleic acid using LightCycler (registered trademark) is about 20 minutes, and the time required to detect MT using melting curve analysis is within 30 minutes. Met. By using the detection method of the present invention, MT detection can be performed in a very short time.

本発明によれば、迅速かつ高感度な核酸検出が可能となる。具体的には、第二プライマーの伸長反応を阻害しない標識プローブの性質及び濃度により、増幅効率を保持したまま不要なバックグランド蛍光シグナル値を極力減らし、必要な蛍光シグナルの減少量を測定することが可能になる。さらに伸長速度が速いDNAポリメラーゼを使用することにより増幅反応時間を短縮し、これまでになく迅速かつ高感度な核酸検出方法を実現でき、さらに、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べること、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の変異の存在を調べること、23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位における変異の存在を調べピロリ菌の抗生物質耐性を判別することなども迅速かつ高感度に行えるようになり、産業界に大きく貢献する。   According to the present invention, rapid and highly sensitive nucleic acid detection is possible. Specifically, by measuring the amount of decrease in the required fluorescence signal, the unnecessary background fluorescence signal value is reduced as much as possible while maintaining the amplification efficiency, depending on the nature and concentration of the labeled probe that does not inhibit the extension reaction of the second primer. Is possible. Furthermore, by using a DNA polymerase with a high extension rate, the amplification reaction time can be shortened, and a nucleic acid detection method that is faster and more sensitive than ever can be realized. Further, the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined. In addition, the presence of mutations in the 23S rRNA gene of Helicobacter pylori, the presence of mutations at positions 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene, and the determination of the antibiotic resistance of Helicobacter pylori can be quickly and highly sensitive. And contribute greatly to the industry.

プライマー及びプローブの濃度とそれぞれのTm値の関係により可能となる迅速かつ高感度な検出方法の原理を示す。The principle of a rapid and highly sensitive detection method that is made possible by the relationship between the primer and probe concentrations and the respective Tm values will be described. 標的核酸または第一プライマーの伸長産物と標識プローブの位置関係A、Bを模式的に示す。The positional relationships A and B between the target nucleic acid or the extension product of the first primer and the labeled probe are schematically shown. 本発明における非対称PCRの方法について、第一プライマー、第二プライマー及び標識プローブの位置関係を示す。The positional relationship between the first primer, the second primer and the labeled probe is shown for the asymmetric PCR method in the present invention. プラスミド10コピーを鋳型としてピロリ菌のリアルタイム検出結果を示す。Plasmid 104 copies shows real-time detection results of H. pylori as the template. プラスミド10コピーを鋳型としてピロリ菌のリアルタイム検出結果を示す。Plasmid 102 copies shows real-time detection results of H. pylori as the template. 第一プライマーと第二プライマーの濃度比が1:1である時のピロリ菌のリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of Helicobacter pylori when the concentration ratio of the first primer and the second primer is 1: 1 is shown. プラスミド10コピーを鋳型として融解曲線解析によるピロリ菌の野生型と変異型を同時検出した結果を示す。Plasmid 104 copies shows the results of simultaneous detection of wild-type and mutant forms of H. pylori due to melting curve analysis as a template. プラスミド10コピーを鋳型として融解曲線解析によるピロリ菌の野生型と変異型を同時検出した結果を示す。Plasmid 102 copies shows the results of simultaneous detection of wild-type and mutant forms of H. pylori due to melting curve analysis as a template. 菌体を簡易処理したものを鋳型としてピロリ菌の検出を行った結果を示す。The result of having detected the Helicobacter pylori using what processed the microbial cell simply was used as a template is shown. プローブ/プライマー比=5の条件におけるピロリ菌のリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of Helicobacter pylori under the condition of probe / primer ratio = 5 is shown. プローブ/プライマー比=10の条件におけるピロリ菌のリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of Helicobacter pylori under the condition of probe / primer ratio = 10 is shown. 標識プローブDを用いた場合のピロリ菌のリアルタイム検出を示す。The real-time detection of H. pylori using labeled probe D is shown. 標識プローブDを用いた場合の融解曲線解析によるピロリ菌の野生型と変異型同時検出結果を示す。The result of simultaneous detection of wild type and mutant type of H. pylori by melting curve analysis when labeled probe D is used is shown. 16SrRNA遺伝子をターゲットとした時のMTのリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of MT when targeting 16S rRNA gene is shown. 16SrRNA遺伝子をターゲットとした時のMAのリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of MA when targeting 16S rRNA gene is shown. 16SrRNA遺伝子をターゲットとした時のMKのリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of MK when targeting 16S rRNA gene is shown. プローブ/プライマー比=5の条件におけるMTのリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of MT in the condition of probe / primer ratio = 5 is shown. プローブ/プライマー比=11の条件におけるMTのリアルタイム検出結果を示す。The real-time detection result of MT in the condition of probe / primer ratio = 11 is shown. MT及びMAゲノムを鋳型として融解曲線解析によるMTとMAをピークのTmで判別した結果を示す。The results of discriminating MT and MA by peak Tm by melting curve analysis using MT and MA genomes as templates are shown.

Claims (21)

標的核酸の存在または量を確認したい試料と少なくとも下記(a)と(b)の存在下、連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該標識物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、該標的核酸の存在または量を調べることを特徴とする検出方法。
(a)次の(i)〜(iv)の性質を有する標識プローブ
(i) 標的核酸に相補的な配列と二重鎖核酸構造を形成でき、かつ14塩基以上30塩基以下の長さのオリゴヌクレオチドを有する
(ii) 該オリゴヌクレオチドの末端部が該二重鎖核酸構造形成時に消光する性質を有する蛍光物質で修飾されている
(iii) 該二重鎖核酸構造形成時に、蛍光物質で修飾されている該末端部にG(グアニン)とC(シトシン)の対が少なくとも1つ以上存在する
(iv)該標識プローブの濃度が第二プライマーの濃度に対して10倍以下である
(b)次の(i)〜(iii)の性質を有する第一プライマーおよび第二プライマー
(i) 第一プライマーの伸長産物が標的核酸と相補的な配列を有しかつ第二プライマーの鋳型となる性質を有し、該第二プライマーの伸長産物が標的核酸と相同な配列を有しかつ該第一プライマーの鋳型となる性質を有する
(ii) 該第一プライマーおよび該第二プライマーによる増幅産物の長さが50bp以上500bp以下である
(iii) 該第一プライマー及び該第二プライマーのTm値が70℃以上90℃以下であり、かつ該第二プライマーのTm値は前記標識プローブのTm値より大きい
In the presence of the sample whose target nucleic acid is to be confirmed or at least the following (a) and (b), light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe is given continuously or intermittently and the fluorescence of the labeled substance is measured A detection method comprising performing high-speed PCR and examining the presence or amount of the target nucleic acid.
(A) a labeled probe having the following properties (i) to (iv): (i) an oligo that can form a double-stranded nucleic acid structure with a sequence complementary to the target nucleic acid and has a length of 14 to 30 bases It has a nucleotide (ii) The end of the oligonucleotide is modified with a fluorescent substance that has a property of quenching when the double-stranded nucleic acid structure is formed. (Iii) It is modified with a fluorescent substance when the double-stranded nucleic acid structure is formed. At least one pair of G (guanine) and C (cytosine) is present at the terminal part. (Iv) The concentration of the labeled probe is 10 times or less with respect to the concentration of the second primer. (B) Next The first primer and the second primer having the properties (i) to (iii) of (i) (i) The extension product of the first primer has a sequence complementary to the target nucleic acid and serves as a template for the second primer. And The extension product of the second primer has a sequence homologous to the target nucleic acid and serves as a template for the first primer. (Ii) The length of the amplification product of the first primer and the second primer is 50 bp or more and 500 bp. (Iii) The Tm value of the first primer and the second primer is 70 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and the Tm value of the second primer is larger than the Tm value of the labeled probe.
(b)の第一プライマーおよび第二プライマーが、さらに
(iv) 該第一プライマーの伸長産物において、該伸長産物の5’末端から前記標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域までの距離を(A)、該標識プローブが二重鎖核酸構造を形成する領域から該伸長産物の3’末端までの距離を(B)とした場合に(A/B)の値が0.1以上3.0以下であること、
を特徴とする請求項1に記載の検出方法。
The first primer and the second primer of (b) are further: (iv) In the extension product of the first primer, the distance from the 5 ′ end of the extension product to the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure (A), when the distance from the region where the labeled probe forms a double-stranded nucleic acid structure to the 3 ′ end of the extension product is (B), the value of (A / B) is 0.1 or more and 3 0.0 or less,
The detection method according to claim 1.
(a)の標識プローブに、さらに
(v) 標的部位と3個以下の非相補的塩基を導入すること、
を特徴とする請求項1または2に記載の検出方法。
(V) introducing a target site and 3 or less non-complementary bases into the labeled probe of (a);
The detection method according to claim 1 or 2.
標識プローブの中央部に、非相補的塩基を導入することを特徴とする請求項3に記載の検出方法。 The detection method according to claim 3, wherein a non-complementary base is introduced into the center of the labeled probe. (a)の標識プローブに修飾されている蛍光物質が該標識プローブの末端に修飾され、該末端の塩基がGもしくはCであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の検出方法。 5. The detection according to claim 1, wherein the fluorescent substance modified with the labeled probe of (a) is modified at the end of the labeled probe, and the base at the end is G or C. Method. 第一プライマーの濃度が第二プライマーの濃度に対して4倍以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の検出方法。 The detection method according to claim 1, wherein the concentration of the first primer is 4 times or more the concentration of the second primer. 高速PCRが、10℃/秒以上の速度で温度の上昇及び下降を繰り返すことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の検出方法。 The detection method according to any one of claims 1 to 6, wherein the high-speed PCR repeatedly increases and decreases in temperature at a rate of 10 ° C / second or more. さらに、
(c)100塩基/秒以上のDNA合成速度を有するDNAポリメラーゼ
の存在下、
高速PCRを行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の検出方法。
further,
(C) in the presence of a DNA polymerase having a DNA synthesis rate of 100 bases / second or more;
8. The detection method according to claim 1, wherein high-speed PCR is performed.
DNAポリメラーゼが、さらに5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないことを特徴とする請求項8に記載の検出方法。 The detection method according to claim 8, wherein the DNA polymerase further does not have 5 'exonuclease activity. DNAポリメラーゼが、KOD DNAポリメラーゼ(Thermococcus kodakaraensis KOD1由来)またはその変異体であることを特徴とする請求項8または9に記載の検出方法。 10. The detection method according to claim 8 or 9, wherein the DNA polymerase is KOD DNA polymerase (derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1) or a variant thereof. 標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のセンス鎖であり、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が配列番号2より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の検出方法。
The target nucleic acid is the sense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 2,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3,
(B) the second primer is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
The present invention is characterized in that the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined by performing high-speed PCR while continuously or intermittently applying light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe and measuring the fluorescence of the fluorescent substance. The detection method according to claim 1.
標的核酸がピロリ菌の23S rRNA遺伝子のアンチセンス鎖であり、
(a)の標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列が配列番号1より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第一プライマーが、配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
(b)の第二プライマーが、配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列であり、
連続的または間欠的に標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、高速PCRを行い、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の存在または量を調べることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の検出方法。
The target nucleic acid is the antisense strand of the 23S rRNA gene of H. pylori,
The oligonucleotide sequence of the labeled probe of (a) is a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 1,
The first primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 4,
The second primer of (b) is a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3,
The present invention is characterized in that the presence or amount of the 23S rRNA gene of H. pylori is examined by performing high-speed PCR while continuously or intermittently applying light of the excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe and measuring the fluorescence of the fluorescent substance. The detection method according to claim 1.
請求項1〜12のいずれかに記載の方法に引き続いて、密封状態のまま、標識プローブの蛍光物質の励起波長の光を与えかつ該蛍光物質の蛍光を測定しながら、0.1℃/秒以上の連続的な温度上昇又は下降を伴う融解曲線解析を行い、標的核酸中の変異の存在を調べることを特徴とする検出方法。 Subsequent to the method according to any one of claims 1 to 12, while maintaining a sealed state, while applying light of an excitation wavelength of the fluorescent substance of the labeled probe and measuring fluorescence of the fluorescent substance, 0.1 ° C / second A detection method characterized by performing a melting curve analysis with the above continuous temperature rise or fall and examining the presence of a mutation in a target nucleic acid. 変異がピロリ菌の23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位であり、抗生物質耐性を判別する変異の存在を調べることを特徴とする請求項13に記載の検出方法。 The detection method according to claim 13, wherein the mutation is at position 2142 or 2143 of the 23S rRNA gene of Helicobacter pylori, and the presence of the mutation that determines antibiotic resistance is examined. 標識プローブのオリゴヌクレオチドの配列の中央部に変異の部位が位置することを特徴とする請求項13または14に記載の検出方法。 The detection method according to claim 13 or 14, wherein the mutation site is located in the center of the oligonucleotide sequence of the labeled probe. 少なくとも次の(a)及び(b)を含むことを特徴とするピロリ菌の存在および/またはピロリ菌の抗生物質耐性の存在を検出するためのキット。
(a)次の(i)〜(ii)の性質を有する標識プローブ
(i)配列番号1または配列番号2より選ばれる14塩基以上30塩基以下の連続した塩基配列のオリゴヌクレオチドを有する
(ii) 該オリゴヌクレオチドが、該オリゴヌクレオチドと相補的な配列と二重鎖核酸構造を形成する時に消光する性質を有する蛍光物質が、該オリゴヌクレオチドの末端部に標識されている
(b)Tm値が70℃以上90℃以下であり配列番号3より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列を含むプライマーと、Tm値が70℃以上90℃以下であり配列番号4より選ばれる20塩基以上35塩基以下の連続した塩基配列を含むプライマー
A kit for detecting the presence of H. pylori and / or the presence of H. pylori antibiotic resistance, comprising at least the following (a) and (b):
(A) a labeled probe having the following properties (i) to (ii) (i) having an oligonucleotide having a continuous base sequence of 14 to 30 bases selected from SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 (ii) A fluorescent substance having a property of quenching when the oligonucleotide forms a double-stranded nucleic acid structure with a sequence complementary to the oligonucleotide is labeled at the end of the oligonucleotide (b) Tm value is 70 And a primer containing a continuous base sequence of 20 to 35 bases selected from SEQ ID NO: 3 and a Tm value of 70 to 90 ° C and 20 bases to 35 selected from SEQ ID NO: 4 Primer containing a continuous base sequence of less than the base
(a)の標識プローブと二重鎖核酸構造を形成しうる伸長産物を生成せしめる側のプライマーの濃度が、他方のプライマーの濃度に対して4倍以上であることを特徴とする請求項16に記載のキット。 The concentration of the primer on the side that generates an extension product capable of forming a double-stranded nucleic acid structure with the labeled probe of (a) is at least 4 times the concentration of the other primer. The described kit. さらに、
(c)100塩基/秒以上のDNA合成速度を有するDNAポリメラーゼ
を含むことを特徴とする請求項16または17に記載のキット。
further,
(C) The kit according to claim 16 or 17, comprising a DNA polymerase having a DNA synthesis rate of 100 bases / second or more.
DNAポリメラーゼが、さらに5’エキソヌクレアーゼ活性を持たないことを特徴とする請求項18に記載のキット。 The kit according to claim 18, wherein the DNA polymerase further does not have 5 'exonuclease activity. DNAポリメラーゼが、KOD DNAポリメラーゼ(Thermococcus kodakaraensis KOD1由来)またはその変異体であることを特徴とする請求項18または19に記載のキット。 The kit according to claim 18 or 19, wherein the DNA polymerase is KOD DNA polymerase (derived from Thermococcus kodakaraensis KOD1) or a variant thereof. 標識プローブの中央部に、ピロリ菌の23S rRNA遺伝子の第2142位または第2143位に相当する部位が位置することを特徴とする請求項16〜20に記載のキット。 The kit according to any one of claims 16 to 20, wherein a site corresponding to position 2142 or position 2143 of the 23S rRNA gene of H. pylori is located in the center of the labeled probe.
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