JP2009509499A - 遺伝子配列分析のための多重ポリメラーゼ連鎖反応 - Google Patents
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Abstract
【課題】多数の遺伝子標的の増幅法及びマイクロアレイを用いた増幅産物の分析法を提供する。
【解決手段】
あらかじめ定義されたセットの病原体からの1またはそれ以上の病原体核酸を含むことが疑われる生物学的試料を提供すること;試料に、あらかじめ定義された病原体のセットに認められる遺伝子に対応する複数のPCRプライマーを添加すること;および遺伝子に対応する核酸のサブセットを増幅するために試料に関するポリメラーゼ連鎖反応を実施すること、を含むPCR方法。但し、上記プライマーは、各々の病原体について少なくとも1つのプライマー対を含み、および上記プライマーは、あらかじめ定義されたセットの病原体のいずれのDNAまたは試料中のいずれのバックグラウンドDNAにも相同でないテール配列を含む。ポリメラーゼ連鎖反応における少なくとも1個のプライマーの濃度は約100nM以下である。
Description
CGATACGACGGGCGTACTAGCG(プライマーL、配列番号1)および
CGATACGACGGGCGTACTAGCGNNNNNNNNN(プライマーLN、配列番号2)を含むが、これらに限定されない。
・無シグナル閾値=0.500(デフォルト=1.000000)
・弱シグナルフォールド閾値=20000.000(デフォルト=20.000000)
・大きなSNR閾値=20.000000(デフォルト=20.000000)
−アルゴリズムパラメータ
・鎖のクオリティ閾値=0.000(デフォルト=0.000000)
・総クオリティ閾値=25.0000(デフォルト=75.000000)
・ヘテロ接合コールの最大フラクション=0.99000(デフォルト=0.900000)
・モデル型(0=ヘテロ接合、1=ホモ接合)=0
・完全コールクオリティ閾値=0.500(デフォルト=2.000000)
−最終信頼性規則
・近接プローブにおけるコールの最小フラクション=1.0000(フィルターを無効にする)
・試料のコールの最小フラクション=1.0000(フィルターを無効にする)
参考文献:(非特許文献33).((非特許文献34).(非特許文献35).(非特許文献36).(非特許文献37).(非特許文献38).
1.pSP64ポリ(A)−TIM−MEGASCRIPT(登録商標)SP6キット(Ambion,カタログ番号1330)からTIM RNAを作製する
a)pSP64ポリ(A)−TIM 1μgをEcoRI酵素で線形化する
xμl pSP64ポリ(A)−TIM
2μl 10xEcoRI緩衝液
2μl EcoRI(NEB,カタログ番号R0101S)
(16−x)μl H2O
――――――――――――――――――――――――――――――――――
20μl 総容量
反応物を37℃で5時間インキュベートする。
b)以下を添加することによって制限消化を停止する:
・1/20容の0.5M EDTA(1μl)
・1/10容の3M酢酸ナトリウム(2μl)
・2容のエタノール(40μl)
c)十分に混合し、−20℃で20分間冷却する。次に最高速度のマイクロ遠心分離機で15分間DNAをペレット化する。
d)上清を除去し、チューブを数秒間再び遠心して、非常に微細な先端のピペットで残留液を取り出す。ヌクレアーゼ不含水20μlに再懸濁する。
e)RNAポリメラーゼ酵素混合物を氷上に置く。
f)10X反応混合液および4つのリボヌクレオチド溶液をボルテックスする。
g)(ATP、CTP、GTPおよびUTP)それらが完全に溶液になるまで。
h)ひとたび解凍すれば、リボヌクレオチドを氷上で保存するが、10X反応緩衝液は、反応物を作製する間室温に保持する。
i)すべての試薬は、チューブの縁の周囲に存在し得る物質の損失および/または汚染を防ぐために開封前に短時間マイクロ遠心すべきである。
j)以下の転写反応物を室温で組み合わせる。
16μl 線形化pSP64ポリ(A)−TIM
16μl NTP(ATP、GTP、CTP、UTP−各々4μl)
4μl 10X反応緩衝液
4μl 酵素混合物
40μl 総容量
――――――――――――――――――――――――――――――――――
反応物を37℃で6時間インキュベートする。
k)RNA産物をProbeQuant(商標)G−50 Micro Column(Amersham,カタログ番号27533501)で精製する。
l)回収したRNAのO.D.を測定し、希釈して60fg/μl原液を作製する。
1μl pSP64ポリ(A)−NAC1(1ng/μl)
5μl 10xPCR緩衝液
2μl 50mM MgCl2
1μl 10mM dNTP混合物
1μl SP6(10μM)
5’−ATT TAG GTG ACA CTA TAG AAT−3’
1μl SP6(10μM)
5’−CAG GAA ACA GCT ATG ACC ATG−3’
0.5μl 白金Taqポリメラーゼ
38.5μl H2O
――――――――――――――――――――――――――――――――――
50μl 総容量
以下のPCRプログラムを実施する:
94℃−3分
以下の40サイクル:
94℃−30秒
50℃−30秒
72℃−40秒
72℃−5分
4℃−永続的。
a)PB緩衝液250μlをPCR試料50μlに添加する。
b)QIAquick遠心カラムを2ml収集チューブに入れる。
c)DNAを結合するため、試料をQIAquickカラムに適用し、30−60秒間遠心する。
d)フロースルー液を廃棄し、QIAquickカラムを同じチューブに戻す。
e)洗浄するため、PE緩衝液0.75mlをQIAquickカラムに添加し、30−60秒間遠心する。
f)フロースルー液を廃棄し、QIAquickカラムを同じチューブに戻す。
g)カラムをさらに1分間遠心する。
h)QIAquickカラムを正常な1.5mlマイクロ遠心チューブに入れる。
i)DNAを溶出するため、EB緩衝液(10mMトリス・Cl、pH8.5)またはH2O 50μlをQIAquick膜の中心部に添加し、カラムを1分間放置して、その後カラムを1分間遠心する。
j)PCR産物のO.D.を測定し、希釈して60fg/μl原液を作製する。
4.100μMオリゴ原液10μl(表2(b))を混合することによって1μMプライマー混合物B原液1mlを作製し、水を加えて1mlにする。十分に混合し、その後100μlアリコートに分ける。
1.核酸抽出−MASTERPURE(商標)DNA精製キット(Epicentre,カタログ番号MC89010)
a)1XPBS100μlを鼻洗浄液50μlに添加する。
b)プロテイナーゼK1μlと2XT&C溶解溶液150μlを添加する。
c)65℃で15分間インキュベートし、5分ごとにボルテックスする。
d)氷上または4℃で3−5分間インキュベートする。
e)MPC溶液150μlを試料に添加し、10秒間ボルテックスする。
f)最大速度で10分間遠心する。
g)上清を新鮮1.5mlチューブに移し、次にイソプロパノール500μlを加えて、十分に混合する。
h)4℃にて最大速度で10分間遠心する。上清を廃棄し、その後80%アルコールで2回洗浄する。
i)ペレットを乾燥し、ヌクレアーゼ不含水8μlに再懸濁する。
2.プライマーLNによる逆転写−Invitrogen Superscript III(Invitrogen,カタログ番号18080−093)
工程1からのNA 8μl
プライマーLN(40μM) 1μl
5’−CGA TAC GAC GGG CGT ACT AGC GNN NNN NNN N−3’
10mM dNTP 1μl
TIM(60fg/μl) 1μl
NAC1(60fg/μl) 1μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 12μl
65℃で5分間インキュベートし、その後>1分間氷上に置く。
以下の反応混合物をチューブに添加し、ピペットで取ることによって静かに混合する:
5X第一鎖緩衝液 4μl
0.1M DTT 2μl
RNアーゼOUT 1μl
SuperScript III 1μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 8μl
PCR装置で以下のプログラムを実施する:
25℃−10分
50℃−50分
85℃−5分
a.反応物A:
10XPCR緩衝液 5μl
50mM MgCl2 4μl
50XdNTP 2μl
プライマーL(100μM) 1μl
5’−CGA TAC GAC GGG CGT ACT AGC G−3’
プライマーA混合物(1μM) 2μl
5xQ溶液 5μl
RT鋳型(工程2から) 10μl
白金taq 2μl
ヌクレアーゼ不含水 18μl
UDG 1μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 50μl
b.反応物B:
10XPCR緩衝液 5μl
50mM MgCl2 4μl
50XdNTP 2μl
プライマーL(100μM) 1μl
5’−CGA TAC GAC GGG CGT ACT AGC G−3’
プライマーB混合物(1μM) 2.5μl
5xQ溶液 5μl
RT鋳型 10μl
白金taq 2μl
ヌクレアーゼ不含水 17.5μl
UDG 1μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 50μl
以下のPCRプログラムを実施する:
94℃−3分
以下の5サイクル:
94℃−30秒
50℃−90秒
72℃−2分
以下の35サイクル:
94℃−30秒
64℃−2分
72℃−5分
4℃−永続的。
タグIQ−EX PCR−1.0kbのタグIQ−EXまたは7.5kbのタグIQ−EX
1.0kbのタグIQ−EX PCR
正プライマー(1kb) 3μl
逆プライマー 3μl
タグIQ−EX 5μl
MgCl2(50mM) 5μl
dNTP(10mM) 2μl
10XPCR緩衝液 10μl
白金Taq DNAポリメラーゼ 1μl
水 71μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 100μl
・94℃、3分
・94℃、30秒;68℃、30秒;72℃、40秒の30サイクル
・72℃、10分
7.5kbのタグIQ−EX PCR
正プライマー(7.5kb) 3μl
逆プライマー 3μl
タグIQ−EX 5μl
dNTP(LA PCRキット) 16μl
10XPCR緩衝液(LA PCRキット) 10μl
TaKaRa Taq 1μl
水 62μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量 100μl
・94℃、3分
・94℃、30秒;68℃、7分30秒の30サイクル
・68℃、10分
a)PB緩衝液500μlをPCR試料100μl(反応物AとBを一緒にする)に添加する。
b)QIAquick遠心カラムを2ml収集チューブに入れる。
c)DNAを結合するため、試料をQIAquickカラムに適用し、30−60秒間遠心する。
d)フロースルー液を廃棄する。QIAquickカラムを同じチューブに戻す。
e)洗浄するため、PE緩衝液0.75mlをQIAquickカラムに添加し、30−60秒間遠心する。
f)フロースルー液を廃棄し、QIAquickカラムを同じチューブに戻す。
g)カラムをさらに1分間遠心する。
h)QIAquickカラムを清浄な1.5mlマイクロ遠心チューブに入れる。
i)DNAを溶出するため、EB緩衝液(10mMトリス・Cl、pH8.5)またはH2O 40μlをQIAquick膜の中心部に添加し、カラムを1分間放置して、その後カラムを1分間遠心する。
j)PCR産物のO.D.を測定する。
1.断片化のために試料につき1つのチューブを用意し、各々の反応物について最終容量35μlになるまでEB緩衝液を添加する。タグIQ−EXを1つの試料として処理する。
10X断片化緩衝液 4.3μl
水 3.23μl
断片化試薬 0.07μl
総容量 7.6μl
3.氷上で断片化試薬を冷却し、その後工程1および2から作製した各々のDNAに7.6μlを添加する。
4.以下のプログラムを実施する:
・37℃、5分
・95℃、10分
・4℃、保持
5.標識化カクテルを調製する(反応物当たり)
Tdt緩衝液(5X) 12μl
遺伝子チップDNA標識化試薬(5mM) 2μl
TdT(30U/μl) 3.4μl
総量 17.4μl
6.標識化カクテル17.4μlを反応物の各々1つずつおよび対照断片化PCR産物に添加する。
・37℃、30分
・95℃、5分
・4℃、保持
ハイブリダイゼーション
1.45℃に設定したハイブリダイゼーションオーブンのスイッチを入れ、チップを室温に温める。
2.プレハイブリダイゼーション溶液を調製する。
1%トゥイーン−20 2μl
1Mトリス、pH7.8 2μl
水 196μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
総容量(チップ当たり) 200μl
3.チップを45℃のプレハイブリダイゼーション緩衝液とプレハイブリダイズする。
4.ハイブリダイゼーションマスターミックスを作製する。
タグIQ−EX*(断片化して0.26μg) 1.9μl
5M TMAC 132μl
1Mトリス、pH7.8 2.2μl
1%トゥイーン−20 2.2μl
ニシン精子DNA(10mg/ml) 2.2μl
アセチル化BSA 2.2μl
対照オリゴB2 3.4μl
水 13.9μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
最終容量(チップ当たり) 160μl
*ハイブリダイゼーションマスターミックスのためにどれだけの断片化タグIQ−EXが必要かを決定するには以下の計算を用いる:
・精製PCR産物濃縮物(たとえば100ng/μl)×35μl=3500ng
・断片化および標識後の最終容量は60μlである。
・断片化タグIQ−EXの最終濃度=58.3ng/μl
・260/58.3=4.4658.3μlが必要である。
5.標識試料60μlに160μlを添加する。以下のプログラムを実施する:
・95℃、5分
・45℃、5分
6.チップからプレハイブリダイゼーション緩衝液を除去し、ハイブリダイゼーションミックスを満たす。
7.45℃、60rpmで一晩ハイブリダイズする。
洗浄と染色
1.洗浄緩衝液AおよびBを調製する。
緩衝液A
20XSSPE 300ml
10%トゥイーン−20 1ml
水 699ml
――――――――――――――――――――――――――――――――――
0.2μmフィルターでろ過し、ふたをして室温で保存する。
緩衝液B
20XSSPE 30ml
10%トゥイーン−20 1ml
水 969ml
――――――――――――――――――――――――――――――――――
0.2μmフィルターでろ過し、ふたをして室温で保存する。
2.SAPE染色溶液を調製する(各々のチップについて)
20XSSPE 360μl
1%トゥイーン−20 12μl
50mg/mlアセチル化BSA 50μl
SAPE 12μl
DI水 766μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
十分に混合し、600μlの2つのアリコート(染色1および染色3)に分ける。
3.抗体溶液を調製する(各々のチップについて)
20XSSPE 180μl
1%トゥイーン−20 6μl
50mg/mlアセチル化BSA 25μl
10mg/ml正常ヤギIgG 6μl
0.5mg/mlビオチニル化抗体 3.6μl
DI水 379.4μl
――――――――――――――――――――――――――――――――――
最終容量 600μl
4.洗浄プロトコール−DNAARRAY WS4を実施する。
Claims (22)
- あらかじめ決めたセットの病原体からの1またはそれ以上の病原体核酸を含むことが疑われる生物学的試料を用意し;
前記試料に、あらかじめ決めた病原体のセットに認められる遺伝子に対応する複数のPCRプライマーを添加し;
ここで前記プライマーは各々の病原体について少なくとも1つのプライマー対を含み、そして該プライマーはあらかじめ決めたセットの病原体のいずれのDNAまたは試料中のいずれのバックグラウンドDNAにも相同でないテール配列を含む;そして
試料上でポリメラーゼ連鎖反応を実施して遺伝子に対応する核酸のサブセットを増幅する;
ここでポリメラーゼ連鎖反応における少なくとも1個のプライマーの濃度は約100nM以下とする;
ことを特長とする方法。 - ポリメラーゼ連鎖反応における各々のプライマーの濃度が約100nM以下である請求項1に記載の方法。
- テール配列が、CGATACGACGGGCGTACTAGCG(配列番号1)である請求項1に記載の方法。
- テール配列が、CGATACGACGGGCGTACTAGCGNNNNNNNNN(配列番号2)である請求項1に記載の方法。
- 生物学的試料を生成するために臨床試料から核酸を抽出することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 臨床試料が鼻洗浄液、咽喉スワブ、痰、血液または環境試料を含む請求項5に記載の方法。
- 臨床試料が生物からのものであり、および
テール配列が前記生物の種のDNAと相同でない請求項5に記載の方法。 - 生物がヒトである請求項7に記載の方法。
- 病原体が呼吸器病原体である請求項1に記載の方法。
- 病原体が腸病原体または生物脅威因子(biothreat agent)である請求項1に記載の方法。
- 増幅された核酸が200ヌクレオチド以下の配列および2000ヌクレオチド以上の配列を含む、請求項1に記載の方法。
- テール配列がプライマー二量体の形成を低下させる請求項1に記載の方法。
- PCRプライマーが少なくとも50個の異なるプライマーを含む請求項1に記載の方法。
- 複数のPCRプライマーを添加することおよびポリメラーゼ連鎖反応を実施することを、各々、生物学的試料の複数のアリコートに関して実施し;
各々のアリコートについて異なる複数のPCRプライマーを使用し;および
PCR反応後にアリコートを一緒にする請求項1に記載の方法。 - 試料を、増幅核酸の少なくとも一部に相補的である複数の核酸配列を含むマイクロアレイに接触させ;および
増幅核酸を相補的核酸にハイブリダイズさせることをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 相補的核酸が25量体から29量体である請求項15に記載の方法。
- 相補的核酸が、増幅核酸の少なくとも1個に完全にマッチするプローブおよび各々の完全にマッチするプローブの中央位置の3個の異なる一塩基多型を含む、請求項15に記載の方法。
- いずれの増幅核酸が相補的核酸にハイブリダイズするかを検出することをさらに含む請求項15に記載の方法。
- いずれの増幅核酸が検出されるかに基づいて病原体を同定することをさらに含む請求項18に記載の方法。
- 同定がパターン認識に基づく請求項19に記載の方法。
- 同定が増幅核酸の配列決定に基づく請求項19に記載の方法。
- 同定が病原体の菌株を含む請求項18に記載の方法。
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