JP2010041951A - Method for detecting target molecule - Google Patents

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Yoshioki Kaneko
善興 金子
Satoshi Obika
聡 小比賀
Takeshi Imanishi
武 今西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting a target molecule in high precision using a label without influencing affinity of an aptamer for the target molecule when the target molecule is detected by using a nucleic acid to be specifically bound with the target molecule. <P>SOLUTION: The method for detecting a target molecule by using a nucleic acid to be specifically bound with the target molecule includes (a) a process for forming a complex of the target molecule, a first nucleic acid and a second nucleic acid to which a label is added and (b) a process for detecting the complex formed by the process (a) by measuring a signal sent from the label. The first nucleic acid has an aptamer region to be specifically bound with the target molecule and a binding region with the second nucleic acid and the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、標的分子と特異的に結合し得るアプタマーを用いて標的分子を検出する方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting a target molecule using an aptamer that can specifically bind to the target molecule.

核酸やタンパク質等の生体分子を検出する場合に、検出対象である標的分子と特異的に結合し得る検出用分子を用いて、当該検出用分子と標的分子との相互作用を利用して検出する方法が一般的に行われている。例えば、標的分子を抗原とする抗体を用いて、免疫比濁法等の凝集法、沈降法、ELISA、イムノクロマト法等の様々な方法により、標的分子の検出が行われている。   When detecting biomolecules such as nucleic acids and proteins, detection is performed using the detection molecule that can specifically bind to the target molecule to be detected using the interaction between the detection molecule and the target molecule. The method is generally done. For example, target molecules are detected by various methods such as aggregation methods such as immunoturbidimetry, precipitation methods, ELISA, immunochromatography, etc., using antibodies with target molecules as antigens.

近年では、検出用分子として、抗体に換えて、標的分子と特異的に結合し得るアプタマーを用いて検出する試みも行われている。アプタマーは、機能性一本鎖核酸であるため、自動核酸合成機等を用いて簡便に合成することが可能であり、かつ、主にタンパク質からなる抗体よりも安定であるという利点を有する。また、設計も比較的容易である。   In recent years, an attempt has been made to detect by using an aptamer capable of specifically binding to a target molecule instead of an antibody as a detection molecule. Since aptamers are functional single-stranded nucleic acids, they can be easily synthesized using an automatic nucleic acid synthesizer or the like, and have the advantage of being more stable than antibodies consisting mainly of proteins. Also, the design is relatively easy.

標的分子を検出する場合に、予め、検出用分子を蛍光物質や放射性同位体等を用いて標識しておくことにより、この標識から発されるシグナルを測定し、高精度かつ簡便に検出用分子と複合体を形成している標的分子を検出することができる。アプタマーの標識は、通常、従来から広く行われているPCR用プライマーやプローブの標識と同様に、蛍光物質等の標識物質を核酸に直接結合させることにより行われている。また、標識物質の結合による、アプタマーと標的物質との相互作用に対する影響を抑えるため、アプタマー領域と標識部位との間に適当なリンカーを間に設ける方法も開示されている(例えば、非特許文献1又は2参照。)。
三輪佳宏(編集)、羊土社、「蛍光・発光試薬の選び方と使い方」、第60〜61ページ。 コマツ(Komatsu, Y.)、外9名、バイオオーガニック・アンド・メディカル・ケミストリー(Bioorganic & Medicinal Chemistry)、2008年、第16巻第2号、第941〜949ページ。
When the target molecule is detected, the signal emitted from the label is measured in advance by labeling the detection molecule with a fluorescent substance or a radioisotope, and the detection molecule is highly accurate and simple. The target molecule forming a complex with can be detected. Aptamer labeling is usually performed by directly binding a labeling substance such as a fluorescent substance to a nucleic acid, as in the case of conventional PCR primer and probe labeling. Moreover, in order to suppress the influence on the interaction between the aptamer and the target substance due to the binding of the labeling substance, a method of providing an appropriate linker between the aptamer region and the labeling site is also disclosed (for example, non-patent document). See 1 or 2.)
Yoshihiro Miwa (editor), Yodosha, “How to choose and use fluorescent / luminescent reagents”, pages 60-61. Komatsu, Y., 9 others, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2008, Vol. 16, No. 2, pp. 941-949.

蛍光物質等の標識物質をアプタマーに直接標識した場合には、例えアプタマー領域と標識部位との間にリンカーを設けていた場合であっても、標識物質の影響により、標識によりアプタマーと標的分子との結合性が低下しやすいという問題がある。特に、一分子蛍光分析法を利用した場合のように、溶液系で測定する場合には、標的分子とアプタマーとの結合力が著しく低下してしまい、正確な測定が困難となる場合が多い。   When a labeling substance such as a fluorescent substance is directly labeled on the aptamer, even if a linker is provided between the aptamer region and the labeling site, the aptamer and the target molecule are labeled by the effect of the labeling substance. There is a problem that the bondability of the is easily lowered. In particular, when measurement is performed in a solution system as in the case of using a single molecule fluorescence analysis method, the binding force between the target molecule and the aptamer is significantly reduced, and accurate measurement is often difficult.

本発明は、標的分子と特異的に結合する核酸を用いて標的分子を検出する場合において、核酸と標的分子との結合性に与える影響を与えることなく、標識を用いて高精度に標的分子を検出し得る方法を提供することを目的とする。   In the present invention, when a target molecule is detected using a nucleic acid that specifically binds to the target molecule, the target molecule can be detected with high accuracy using a label without affecting the binding between the nucleic acid and the target molecule. It is an object to provide a method that can be detected.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、標的分子と特異的に結合するアプタマー領域と、第2の核酸との結合領域を有する第1の核酸と、第1の核酸との結合領域を有しており、かつ標識が付加されている第2の核酸とを用いることにより、アプタマーと標的分子との結合性に与える影響を抑制しつつ、アプタマーと標的分子とを有する複合体を標識することができるため、該標識から発されるシグナルを測定することにより標的分子を高精度に検出し得ることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that an aptamer region that specifically binds to a target molecule, a first nucleic acid having a binding region with a second nucleic acid, and a first nucleic acid A complex having an aptamer and a target molecule while suppressing the effect on the binding property between the aptamer and the target molecule by using a second nucleic acid having a binding region of Since the body can be labeled, it has been found that the target molecule can be detected with high accuracy by measuring the signal emitted from the label, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
(1) 標的分子と特異的に結合し得る核酸を用いて標的分子を検出する方法であって、(a)標的分子と、第1の核酸と、標識が付加されている第2の核酸との複合体を形成する工程と、(b)前記工程(a)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、を有し、前記第1の核酸が、前記標的分子と特異的に結合するアプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする標的分子の検出方法、
(2) 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドを含むことを特徴とする前記(1)記載の標的分子の検出方法、
(3) 前記第1の核酸と前記第2の核酸とのKd値(平衡解離定数)が30nM以下であることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の標的分子の検出方法、
(4) 前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸とのKd値(平衡解離定数)が50nM以下であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(5) 前記人工的ヌクレオチドがBridged nucleic acid(BNA)であることを特徴とする前記(2)〜(4)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(6) 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドと天然型ヌクレオチドが交互に配置されていることを特徴とする前記(2)〜(5)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(7) 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドのみからなることを特徴とする前記(2)〜(5)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(8) 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(9) 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることを特徴とする前記(1)〜(7)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(10) 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(11) 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることを特徴とする前記(1)〜(9)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(12) 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、5〜30塩基長であることを特徴とする前記(1)〜(11)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(13) 前記第1の核酸において、前記アプタマー領域を挟んで、前記第2の核酸との結合領域の反対側に、当該第2の核酸との結合領域と特異的に結合する領域を有することを特徴とする前記(5)〜(12)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(14) 前記工程(a)が、前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成した後に、前記標的分子を反応させることにより、前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成する工程であることを特徴とする前記(1)〜(13)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(15) 前記工程(a)が、前記第1の核酸と前記標的分子との複合体を形成した後に、前記第2の核酸を反応させることにより、前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成する工程であることを特徴とする前記(1)〜(13)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(16) 前記標識が蛍光標識であり、前記工程(b)における前記標識から発されるシグナルの測定を、一分子蛍光分析法により行うことを特徴とする前記(1)〜(15)のいずれか記載の標的分子の検出方法、
(17) 前記一分子蛍光分析法が蛍光偏光解析法(Fluorescence Intensity Distribution Analysis−polarization;FIDA−PO)であることを特徴とする前記(16)記載の標的分子の検出方法、
(18) 核酸を検出する方法であって、(a’1)第1の核酸と、標識が付加されている第2の核酸との複合体を形成する工程と、(b’1)前記工程(a’1)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、を有し、前記第1の核酸が、アプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする核酸の検出方法、
(19) 生体内に投与された核酸の体内動態を測定する方法であって、(a’2−1)第1の核酸を生体に投与し、所定時間経過後に生体試料を採取する工程と、(a’2−2)前記工程(a’2−1)で採取された生体試料に、標識が付加されている第2の核酸を添加し、当該生体試料中の第1の核酸との複合体を形成する工程と、(b’2)前記工程(a’2−2)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、を有し、前記第1の核酸が、アプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする核酸の体内動態測定方法、
を、提供するものである。
That is, the present invention
(1) A method for detecting a target molecule using a nucleic acid capable of specifically binding to the target molecule, wherein (a) the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid to which a label is added And (b) detecting the complex formed in the step (a) by measuring a signal emitted from the label. The nucleic acid has an aptamer region that specifically binds to the target molecule and a binding region with the second nucleic acid, and the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid. A method for detecting a target molecule, characterized by
(2) The method for detecting a target molecule according to (1) above, wherein the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid contains an artificial nucleotide,
(3) The method for detecting a target molecule according to (1) or (2), wherein the Kd value (equilibrium dissociation constant) between the first nucleic acid and the second nucleic acid is 30 nM or less,
(4) The Kd value (equilibrium dissociation constant) of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid is 50 nM or less, according to any one of (1) to (3), A method for detecting a target molecule,
(5) The method for detecting a target molecule according to any one of (2) to (4), wherein the artificial nucleotide is Bridged Nucleic Acid (BNA),
(6) Any one of (2) to (5) above, wherein artificial nucleotides and natural nucleotides are alternately arranged in the binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid. A method for detecting the target molecule as described,
(7) The method for detecting a target molecule according to any one of (2) to (5), wherein the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid is composed only of artificial nucleotides,
(8) One or more selected from the group consisting of a nucleotide having adenine as a base, a nucleotide having thymine as a base, and a nucleotide having uracil as a base in the binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid. The method for detecting a target molecule according to any one of the above (1) to (7), comprising only the nucleotide of
(9) The binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid is a region consisting only of adenine nucleotides, a region consisting only of thymine nucleotides, or a region consisting only of uracil nucleotides. 1) A method for detecting a target molecule according to any one of (7),
(10) One or more selected from the group consisting of a nucleotide having adenine as a base, a nucleotide having thymine as a base, and a nucleotide having uracil as a base in the binding region of the first nucleic acid to the second nucleic acid. The method for detecting a target molecule according to any one of the above (1) to (9), comprising only the nucleotide of
(11) In the first nucleic acid, the binding region with the second nucleic acid is a region consisting of only adenine nucleotides, a region consisting of only thymine nucleotides, or a region consisting of only uracil nucleotides. 1) A method for detecting a target molecule according to any one of (9),
(12) The method for detecting a target molecule according to any one of (1) to (11) above, wherein the binding region of the first nucleic acid to the second nucleic acid is 5 to 30 bases in length. ,
(13) The first nucleic acid has a region that specifically binds to the binding region with the second nucleic acid on the opposite side of the binding region with the second nucleic acid across the aptamer region. The method for detecting a target molecule according to any one of the above (5) to (12),
(14) After the step (a) forms a complex of the first nucleic acid and the second nucleic acid, the target molecule is reacted to cause the target molecule, the first nucleic acid, and the The method for detecting a target molecule according to any one of (1) to (13), which is a step of forming a complex with a second nucleic acid,
(15) After the step (a) forms a complex of the first nucleic acid and the target molecule, the target nucleic acid, the first nucleic acid, and the target nucleic acid are reacted by reacting the second nucleic acid. The method for detecting a target molecule according to any one of (1) to (13), which is a step of forming a complex with a second nucleic acid,
(16) Any of the above (1) to (15), wherein the label is a fluorescent label, and the signal emitted from the label in the step (b) is measured by single molecule fluorescence analysis A method for detecting a target molecule according to
(17) The method for detecting a target molecule according to the above (16), wherein the single molecule fluorescence analysis method is a fluorescence polarization analysis method (FIDA-PO),
(18) A method for detecting a nucleic acid, wherein (a′1) a step of forming a complex of the first nucleic acid and a second nucleic acid to which a label is added, (b′1) the step Detecting the complex formed in (a′1) by measuring a signal emitted from the label, wherein the first nucleic acid comprises an aptamer region, and the second A nucleic acid detection method comprising a binding region with a nucleic acid, and wherein the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid,
(19) A method for measuring the pharmacokinetics of a nucleic acid administered into a living body, comprising: (a′2-1) a step of administering a first nucleic acid into a living body and collecting a biological sample after a predetermined time; (A′2-2) A second nucleic acid to which a label is added is added to the biological sample collected in the step (a′2-1), and the complex with the first nucleic acid in the biological sample is added. And (b′2) detecting the complex formed in the step (a′2-2) by measuring a signal emitted from the label. The first nucleic acid has an aptamer region and a binding region for the second nucleic acid, and the second nucleic acid has a binding region for the first nucleic acid. A method for measuring the pharmacokinetics of a nucleic acid,
Is provided.

本発明の標的分子の検出方法においては、アプタマーと標的分子とからなる複合体を標識するために、アプタマーに対して直接標識を付加する必要がない。このため、本発明の標的分子の検出方法を用いることにより、アプタマーと標的分子との結合性に与える影響を顕著に抑制しつつ、高精度に標的分子を検出することが可能となる。   In the target molecule detection method of the present invention, in order to label a complex composed of an aptamer and a target molecule, it is not necessary to add a label directly to the aptamer. For this reason, by using the method for detecting a target molecule of the present invention, it becomes possible to detect the target molecule with high accuracy while remarkably suppressing the influence on the binding property between the aptamer and the target molecule.

本願明細書において「標的分子」とは、検出対象となる分子を意味する。本発明における標的分子としては、核酸であってもよく、タンパク質であってもよく、ビタミン類やホルモン等の低分子化合物であってもよい。又、天然に存在する分子であってもよく、医薬品や環境ホルモン等のような人工的に合成された化合物等であってもよい。   In the present specification, “target molecule” means a molecule to be detected. The target molecule in the present invention may be a nucleic acid, a protein, or a low molecular compound such as vitamins or hormones. Further, it may be a naturally occurring molecule or an artificially synthesized compound such as a pharmaceutical or environmental hormone.

本願明細書において「核酸」とは、2以上のヌクレオチドがリン酸ジエステル結合して得られるポリヌクレオチド(ヌクレオチド鎖)を意味する。本発明における核酸としては、DNAやRNAのような天然型ヌクレオチド(天然に存在するヌクレオチド)のみからなるものであってもよく、生体試料等に含有されているRNAから逆転写酵素を用いて合成されたcDNA等の合成されたものであってもよく、デオキシリボヌクレオチドとリボヌクレオチドとの両方を含むキメラ鎖であってもよい。また、人工的ヌクレオチドを一部又は全部に含む人工核酸であってもよい。その他、側鎖等がアミノ基等の官能基により修飾されたものであってもよく、タンパク質や低分子化合物等で標識されたものであってもよい。   In the present specification, “nucleic acid” means a polynucleotide (nucleotide chain) obtained by phosphodiester bonding of two or more nucleotides. The nucleic acid in the present invention may be composed of only natural nucleotides (naturally occurring nucleotides) such as DNA and RNA, and is synthesized from RNA contained in a biological sample or the like using reverse transcriptase. The synthesized cDNA or the like may be used, or it may be a chimeric chain containing both deoxyribonucleotides and ribonucleotides. Further, it may be an artificial nucleic acid partially or entirely containing an artificial nucleotide. In addition, the side chain or the like may be modified with a functional group such as an amino group, or may be labeled with a protein or a low molecular weight compound.

本願明細書において「人工的ヌクレオチド」とは、人工的に合成されたヌクレオチドであって、天然型ヌクレオチドとは構造が異なるが、天然型ヌクレオチドと同様に機能し得るものを意味する。ここで、「天然型ヌクレオチドと同様に機能し得る」とは、天然型ヌクレオチドと同様にリン酸ジエステル結合等によりポリマーを形成することができ、人工的ヌクレオチドを一部又は全部に用いて構成されたPCR用プライマーやプローブは、天然型ヌクレオチドのみを用いて構成されたPCR用プライマーやプローブと同様に鋳型核酸とハイブリダイズし得ることを意味する。   In the present specification, “artificial nucleotide” means an artificially synthesized nucleotide having a structure different from that of a natural nucleotide but capable of functioning in the same manner as a natural nucleotide. Here, “can function in the same way as natural nucleotides” means that a polymer can be formed by a phosphodiester bond or the like, as in the case of natural nucleotides, and it is composed of part or all of artificial nucleotides. The PCR primer or probe means that it can hybridize with the template nucleic acid in the same manner as the PCR primer or probe constructed using only natural nucleotides.

このような人工的ヌクレオチドとしては、例えば、Bridged nucleic acid(BNA)や、天然型ヌクレオチドの4’位酸素原子が硫黄原子に置換されているヌクレオチド、天然型リボヌクレオチドの2’位水酸基がメトキシ基に置換されているヌクレオチドやHexitol Nucleic Acid(HNA)、ペプチド核酸(PNA)等が挙げられる。   Examples of such an artificial nucleotide include Bridged Nucleic Acid (BNA), a nucleotide in which the 4′-position oxygen atom of a natural nucleotide is substituted with a sulfur atom, and a 2′-position hydroxyl group of a natural ribonucleotide in a methoxy group And nucleotides substituted with hexitol Nucleic Acid (HNA), peptide nucleic acid (PNA) and the like.

なお、本願明細書において、例えば、「アデニンを塩基にもつヌクレオチド」とは、アデニンを塩基にもつヌクレオチドとヌクレオチド誘導体のいずれであってもよく、アデニンを塩基にもつ天然型のデオキシリボヌクレオチド、アデニンを塩基にもつ天然型のリボヌクレオチド、アデニンを塩基にもつ天然型のヌクレオチドの誘導体、アデニンを塩基にもつ人工的ヌクレオチド等を意味する。   In the present specification, for example, the term “nucleotide having adenine as a base” may be either a nucleotide having adenine as a base or a nucleotide derivative. A natural deoxyribonucleotide having adenine as a base, adenine It means a natural ribonucleotide having a base, a derivative of a natural nucleotide having adenine as a base, an artificial nucleotide having adenine as a base, and the like.

本願明細書において「アプタマー」とは、主な構成成分を一本鎖核酸とし、標的分子に対して、高親和性かつ高特異性で結合するすべての分子を意味する。また、主な構成成分である核酸に対して、分解抑制等の機能を向上させるため、メチル基やエチル基、アルデヒド基、カルボニル基等の官能基で修飾したものであってもよく、有機化合物、無機物等を付加したものであってもよい。   In the present specification, the “aptamer” means any molecule that has a main component as a single-stranded nucleic acid and binds to a target molecule with high affinity and high specificity. In addition, in order to improve functions such as degradation suppression for nucleic acids which are main constituent components, it may be modified with a functional group such as a methyl group, an ethyl group, an aldehyde group, a carbonyl group, or an organic compound. In addition, an inorganic substance or the like may be added.

さらに、本願明細書において「ハイブリッド」とは、上記の核酸の何れかの間に形成される同種間及び異種間の二本鎖を意味し、DNA−DNA、DNA−RNA、RNA−RNA等が含まれる。   Further, in the present specification, “hybrid” means a double strand between the same species and between different species formed between any of the above nucleic acids, and includes DNA-DNA, DNA-RNA, RNA-RNA and the like. included.

本発明の標的分子の検出方法は、標的分子と特異的に結合する核酸を用いて標的分子を検出する方法であって、(a)標的分子と、第1の核酸と、標識が付加されている第2の核酸との複合体を形成する工程と、(b)前記工程(a)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、を有し、前記第1の核酸が、前記標的分子と特異的に結合するアプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする。   The target molecule detection method of the present invention is a method for detecting a target molecule using a nucleic acid that specifically binds to the target molecule, wherein (a) the target molecule, the first nucleic acid, and a label are added. Forming a complex with the second nucleic acid, and (b) detecting the complex formed in the step (a) by measuring a signal emitted from the label. And the first nucleic acid has an aptamer region that specifically binds to the target molecule, and a binding region between the second nucleic acid, and the second nucleic acid is the first nucleic acid. And a coupling region.

例えば、あるアプタマーが、標識を付加していない未標識の状態で標的分子と強く結合する場合であっても、該アプタマーを、蛍光物質等の標識物質を用いて標識した場合には、この付加された標識物質の影響により、標的分子との結合が弱くなってしまい、正確な測定が困難となる場合がある。   For example, even when an aptamer binds strongly to a target molecule in an unlabeled state where no label is added, this aptamer is added when labeled with a labeling substance such as a fluorescent substance. Due to the effect of the labeled substance, the binding to the target molecule becomes weak, and accurate measurement may be difficult.

これに対して、本発明の標的分子の検出方法は、アプタマーとして機能する第1の核酸と、この第1の核酸と結合する第2の核酸に標識を付加し、標的分子と第1の核酸(アプタマー)と第2の核酸(標識付加核酸)との三者複合体を形成させ、この三者複合体を、第2の核酸が有する標識に基づき検出する。このように、アプタマーに直接標識を付加するのではなく、アプタマーでも標的分子でもない第三の核酸分子に標識を付加し、アプタマーには、該核酸分子と結合するための領域を付加させることにより、付加された標識による、標的分子とアプタマーとの結合性に対する影響を顕著に抑制することができる。このため、標的分子とアプタマー(第1の核酸)のと標識付加核酸(第2の核酸)とは、三者複合体を形成しながらも、標的分子とアプタマーは強く結合することができ、標識を利用することにより、アプタマー(第1の核酸)と標的分子との結合の度合いを非常に正確に計測し解析することが可能となる。   In contrast, the target molecule detection method of the present invention adds a label to the first nucleic acid that functions as an aptamer and the second nucleic acid that binds to the first nucleic acid, and the target molecule and the first nucleic acid are added. A ternary complex of the (aptamer) and the second nucleic acid (labeled nucleic acid) is formed, and the ternary complex is detected based on the label of the second nucleic acid. Thus, instead of adding a label directly to an aptamer, a label is added to a third nucleic acid molecule that is neither an aptamer nor a target molecule, and a region for binding to the nucleic acid molecule is added to the aptamer. The effect of the added label on the binding between the target molecule and the aptamer can be remarkably suppressed. For this reason, the target molecule and the aptamer (first nucleic acid) and the labeled nucleic acid (second nucleic acid) can form a ternary complex, and the target molecule and the aptamer can bind strongly, and the label By using, it becomes possible to measure and analyze the degree of binding between the aptamer (first nucleic acid) and the target molecule very accurately.

本発明の標的分子の検出方法により、このような効果が得られる理由は明らかではないが、標識物質を、標的分子と結合する第1の核酸ではなく、第2の核酸に付加することにより、標的物質が、第1の核酸中のアプタマー領域の立体構造に対して影響を及ぼさず、アプタマー領域の立体構造が変化しないためと推察される。なお、ここで、「立体構造が変化しない」とは、立体構造が、全く変化しないわけではなく、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体の検出及び測定に影響を及ぼさない程度の変化であって、実質的に変化していないことを意味する。   The reason why such an effect can be obtained by the method for detecting a target molecule of the present invention is not clear, but by adding a labeling substance to the second nucleic acid instead of the first nucleic acid that binds to the target molecule, This is presumably because the target substance does not affect the three-dimensional structure of the aptamer region in the first nucleic acid, and the three-dimensional structure of the aptamer region does not change. Here, “the three-dimensional structure does not change” does not mean that the three-dimensional structure does not change at all, but affects the detection and measurement of the complex composed of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid. This means that the change does not substantially affect and does not substantially change.

本発明の標的分子の検出方法における第1の核酸は、標的分子と特異的に結合するアプタマー領域と、第2の核酸との結合領域を有する核酸である。第1の核酸においては、第2の核酸との結合領域は、アプタマー領域の5’側にあってもよく、3’側にあってもよい。   The first nucleic acid in the target molecule detection method of the present invention is a nucleic acid having an aptamer region that specifically binds to the target molecule and a binding region of the second nucleic acid. In the first nucleic acid, the binding region with the second nucleic acid may be on the 5 'side or 3' side of the aptamer region.

本発明においてアプタマー領域とは、標的分子と特異的に結合するアプタマーとして機能し得る塩基配列を有するポリヌクレオチド領域を意味する。但し、本発明において、特異的に結合するとは、標的分子の検出や精製等に通常用いることができる程度に特異的に結合し得ることを意味し、他の物質等と交差するものであってもよい。   In the present invention, the aptamer region means a polynucleotide region having a base sequence that can function as an aptamer that specifically binds to a target molecule. However, in the present invention, specifically binding means that it can bind specifically to the extent that it can be normally used for detection and purification of the target molecule, and crosses with other substances. Also good.

アプタマー領域の塩基配列は、公知のアプタマーと同じ塩基配列を有していてもよく、所望の標的分子との結合能を有するように任意に設計したものであってもよい。なお、特定の標的分子と結合し得る特定の三次構造を有する一本鎖核酸の塩基配列は、常法により設計することができる。   The base sequence of the aptamer region may have the same base sequence as a known aptamer, or may be arbitrarily designed so as to have a binding ability with a desired target molecule. The base sequence of a single-stranded nucleic acid having a specific tertiary structure that can bind to a specific target molecule can be designed by a conventional method.

第1の核酸における第2の核酸との結合領域の塩基配列は、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響が小さいものであれば、特に限定されるものではないが、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることが好ましい。グアニンやシトシン等を塩基にもつヌクレオチドよりも、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響を小さくできることが期待できるためである。中でも、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることがより好ましい。   The base sequence of the binding region with the second nucleic acid in the first nucleic acid is not particularly limited as long as it has a small effect on the binding property between the aptamer region and the target molecule, but has adenine as a base. It preferably consists of only one or more nucleotides selected from the group consisting of nucleotides, nucleotides having thymine as a base, and nucleotides having uracil as a base. This is because it can be expected that the effect on the binding property between the aptamer region and the target molecule can be reduced as compared with nucleotides having guanine, cytosine, or the like as a base. Among these, a region consisting only of adenine nucleotides, a region consisting only of thymine nucleotides, or a region consisting only of uracil nucleotides is more preferable.

また、第1の核酸における第2の核酸との結合領域の長さは、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響が小さく、かつ第2の核酸との十分な結合性を実現できる長さであれば、特に限定されるものではなく、アプタマー領域の種類等を考慮して適宜決定することができる。例えば、第2の核酸との結合領域の長さが、5〜30塩基長であれば、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響を抑えつつ、第2の核酸との結合性を良好にすることができる。   Further, the length of the binding region of the first nucleic acid with the second nucleic acid has a small influence on the binding property between the aptamer region and the target molecule, and can realize sufficient binding property with the second nucleic acid. If it is, it will not specifically limit and it can determine suitably considering the kind etc. of an aptamer area | region. For example, when the length of the binding region with the second nucleic acid is 5 to 30 bases, the binding property to the second nucleic acid is improved while suppressing the influence on the binding property between the aptamer region and the target molecule. can do.

本発明の標的分子の検出方法における第2の核酸は、標識が付加されており、かつ第1の核酸との結合領域を有する核酸である。ここで、第2の核酸に付加される標識としては、物質を検出する際の目印になるもの全てを意味する。具体的には、蛍光標識、発光標識、ラジオアイソトープを用いた標識等、一般的に核酸の標識に用いられるものの中から適宜選択して用いることができる。   The second nucleic acid in the target molecule detection method of the present invention is a nucleic acid to which a label is added and which has a binding region with the first nucleic acid. Here, as a label added to the second nucleic acid, it means all labels used for detecting a substance. Specifically, a fluorescent label, a luminescent label, a label using a radioisotope, and the like can be appropriately selected from those generally used for labeling nucleic acids.

蛍光標識や発光標識の付加は、第2の核酸に、蛍光物質や化学発光物質、化学発光反応に用いられる酵素等の標識物質を結合させることにより行うことができる。第2の核酸への標識物質の結合は、常法により行うことができる。なお、標識位置は、第1の核酸と第2の核酸が結合した場合に、第2の核酸へ結合させた標識物質によって、第1の核酸と標的分子との結合が損なわれない部位であれば、特に限定されるものではない。例えば、第1の核酸における第2の核酸との結合領域が5’末端側にある場合には、第2の核酸の5’末端側に標識物質を結合させることが好ましい。一方、第1の核酸における第2の核酸との結合領域が3’末端側にある場合には、第2の核酸の3’末端側に標識物質を結合させることが好ましい。一方、ラジオアイソトープを用いた標識は、例えば、HやP32、C14等のラジオアイソトープを有するヌクレオチドを用いて第2の核酸を合成することにより、行うことができる。 The addition of a fluorescent label or a luminescent label can be performed by binding a labeling substance such as a fluorescent substance, a chemiluminescent substance, or an enzyme used for a chemiluminescent reaction to the second nucleic acid. The binding of the labeling substance to the second nucleic acid can be performed by a conventional method. The labeling position may be a site where the binding between the first nucleic acid and the target molecule is not impaired by the labeling substance bound to the second nucleic acid when the first nucleic acid and the second nucleic acid are bound. For example, there is no particular limitation. For example, when the binding region of the first nucleic acid with the second nucleic acid is on the 5 ′ end side, it is preferable to bind the labeling substance to the 5 ′ end side of the second nucleic acid. On the other hand, when the binding region of the first nucleic acid with the second nucleic acid is on the 3 ′ end side, it is preferable to bind the labeling substance to the 3 ′ end side of the second nucleic acid. On the other hand, labeling using a radioisotope can be performed, for example, by synthesizing a second nucleic acid using a nucleotide having a radioisotope such as H 3 , P 32 , or C 14 .

標識に用いられる蛍光物質としては、特に限定されるものでなく、核酸等の標識において通常用いられている蛍光物質から適宜選択して用いることができる。このような蛍光物質としては、例えば、FITC(フルオレセインイソチオシアナート)、フルオレセイン、ローダミン、TAMRA、NBD、TMR(テトラメチルローダミン)等がある。また、標識に用いられる化学発光物質としては、ルミノール等のように無機反応により発光する物質であってもよく、ルシフェリン、セランテラジン等の酵素によって触媒される発光物質であってもよい。さらに、標識に用いられる酵素としては、酵素反応を利用した標的物質の検出等において通常用いられている酵素から適宜選択して用いることができる。このような酵素として、例えば、アルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ等がある。本発明における第2の核酸としては、検出感度及び安全性の点から、蛍光標識が付加された核酸であることが好ましい。   The fluorescent substance used for labeling is not particularly limited, and can be appropriately selected from fluorescent substances usually used for labeling of nucleic acids and the like. Examples of such fluorescent substances include FITC (fluorescein isothiocyanate), fluorescein, rhodamine, TAMRA, NBD, TMR (tetramethylrhodamine) and the like. The chemiluminescent substance used for labeling may be a substance that emits light by an inorganic reaction such as luminol, or a luminescent substance that is catalyzed by an enzyme such as luciferin or coelenterazine. Furthermore, the enzyme used for labeling can be appropriately selected from enzymes usually used in detection of a target substance utilizing an enzyme reaction. Examples of such enzymes include alkaline phosphatase, peroxidase, luciferase and the like. The second nucleic acid in the present invention is preferably a nucleic acid to which a fluorescent label is added from the viewpoint of detection sensitivity and safety.

第2の核酸における第1の核酸との結合領域の塩基配列は、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響が小さいものであれば、特に限定されるものではないが、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることが好ましい。グアニンやシトシン等を塩基にもつヌクレオチドよりも、アプタマー領域と標的分子との結合性に対する影響を小さくできることが期待できるためである。中でも、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることがより好ましい。   The base sequence of the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid is not particularly limited as long as it has a small effect on the binding property between the aptamer region and the target molecule, but has adenine as a base. It preferably consists of only one or more nucleotides selected from the group consisting of nucleotides, nucleotides having thymine as a base, and nucleotides having uracil as a base. This is because it can be expected that the effect on the binding property between the aptamer region and the target molecule can be reduced as compared with nucleotides having guanine, cytosine, or the like as a base. Among these, a region consisting only of adenine nucleotides, a region consisting only of thymine nucleotides, or a region consisting only of uracil nucleotides is more preferable.

なお、第1の核酸における第2の核酸との結合領域とは、第2の核酸とハイブリダイズし得る領域であり、第2の核酸における第1の核酸との結合領域とは、第1の核酸とハイブリダイズし得る領域である。具体的には、第1の核酸における第2の核酸との結合領域は、第2の核酸における第1の核酸との結合領域と相補性の高い塩基配列を有するポリヌクレオチド領域である。   The binding region with the second nucleic acid in the first nucleic acid is a region capable of hybridizing with the second nucleic acid, and the binding region with the first nucleic acid in the second nucleic acid is the first region. A region that can hybridize with a nucleic acid. Specifically, the binding region with the second nucleic acid in the first nucleic acid is a polynucleotide region having a base sequence highly complementary to the binding region with the first nucleic acid in the second nucleic acid.

第1の核酸と第2の核酸との結合性は高いことが好ましい。第1の核酸と第2の核酸との結合性が低い場合には、第1の核酸と結合している標的分子の検出感度が低下してしまうおそれがあるためである。また、反応系に標識された遊離の第2の核酸が多く存在している場合には、後の工程(b)における測定時にノイズが大きくなり、測定感度や精度が損なわれるおそれがある。具体的には、第1の核酸と第2の核酸とのKd値(平衡解離定数)が30nM以下であれば、反応系に添加する第1の核酸や第2の核酸の量、標識物質の種類等を適宜調整することにより、十分に標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体を形成させ、この複合体を精度よく検出することができるためである。本発明においては、第1の核酸と第2の核酸とのKd値は、25.8nM以下であることが好ましく、0.1〜25.8nMであることがより好ましく、0.7〜25.8nMであることがさらに好ましい。   The binding property between the first nucleic acid and the second nucleic acid is preferably high. This is because, when the binding property between the first nucleic acid and the second nucleic acid is low, the detection sensitivity of the target molecule bound to the first nucleic acid may be lowered. In addition, when there are many free second nucleic acids labeled in the reaction system, noise increases at the time of measurement in the subsequent step (b), which may impair measurement sensitivity and accuracy. Specifically, if the Kd value (equilibrium dissociation constant) between the first nucleic acid and the second nucleic acid is 30 nM or less, the amount of the first nucleic acid or the second nucleic acid added to the reaction system, the amount of the labeling substance This is because the complex of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid can be sufficiently formed by adjusting the type or the like as appropriate, and this complex can be detected with high accuracy. In the present invention, the Kd value of the first nucleic acid and the second nucleic acid is preferably 25.8 nM or less, more preferably 0.1 to 25.8 nM, and more preferably 0.7 to 25.M. More preferably, it is 8 nM.

また、本発明においては、標的分子と第1の核酸と第2の核酸との結合性が高いことも好ましい。具体的には、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とのKd値が50nM以下であれば、非常に精度よく標的分子を検出することができ、定性的な検出のみならず、定量的又は半定量的な検出においてもより信頼性の高い結果を得ることができる。本発明においては、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とのKd値は、20nM以下であることが好ましく、10nM以下であることがより好ましい。   In the present invention, it is also preferable that the binding properties of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid are high. Specifically, if the Kd value of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid is 50 nM or less, the target molecule can be detected with very high accuracy, and not only qualitative detection but also quantification More reliable results can be obtained even in automatic or semi-quantitative detection. In the present invention, the Kd values of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid are preferably 20 nM or less, and more preferably 10 nM or less.

第1の核酸と第2の核酸との結合性を十分に高く維持するため、第2の核酸における第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドを含むことが好ましい。人工的ヌクレオチドを含むことにより、天然型ヌクレオチドのみからなる領域よりも、第1の核酸との結合性を高くすることができるためである。本発明においては、特に、第2の核酸における第1の核酸との結合領域が、BNAを含むことが好ましい。BNAは、天然型ヌクレオチドの一部が架橋化された核酸であり、リボース環の2’位の酸素原子と4’位の炭素原子がメチレンを介して結合している架橋された人工的ヌクレオチドであるLocked nucleic acid(LNA)を含む。BNAは、このような架橋構造を有しているため、ポリヌクレオチドにBNAを含ませることにより、該ポリヌクレオチドのDNAやRNAに対する結合能を飛躍的に向上させることができる。   In order to maintain sufficiently high binding between the first nucleic acid and the second nucleic acid, the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid preferably contains an artificial nucleotide. This is because by including an artificial nucleotide, the binding property to the first nucleic acid can be made higher than that of a region consisting only of natural nucleotides. In the present invention, it is particularly preferable that the binding region with the first nucleic acid in the second nucleic acid contains BNA. BNA is a nucleic acid in which part of a natural nucleotide is cross-linked, and is a cross-linked artificial nucleotide in which the 2′-position oxygen atom and the 4′-position carbon atom of the ribose ring are bonded via methylene. Includes a certain locked nucleic acid (LNA). Since BNA has such a crosslinked structure, the ability of the polynucleotide to bind to DNA or RNA can be dramatically improved by including BNA in the polynucleotide.

本発明においては、第1の核酸と第2の核酸とのKd値を30nM以下にし得る限り、第2の核酸における第1の核酸との結合領域へ含ませる人工的ヌクレオチドの数や配列等は特に限定されるものではない。例えば、天然型ヌクレオチドと人工的ヌクレオチドをランダムに配置してもよく、交互に配置してもよく、天然型ヌクレオチドのみからなる部分と人工的ヌクレオチドのみからなる部分を有するように配置してもよい。また、該領域を構成するヌクレオチドを全て人工的ヌクレオチドとしてもよい。本発明においては、第2の核酸における第1の核酸との結合領域に、天然型ヌクレオチドと人工的ヌクレオチドとが交互に配置されていることが好ましい。人工的ヌクレオチドと天然型ヌクレオチドとの立体構造の差による影響を抑えつつ、第1の核酸との結合性を高めることができるためである。   In the present invention, as long as the Kd value of the first nucleic acid and the second nucleic acid can be 30 nM or less, the number and sequence of artificial nucleotides included in the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid are It is not particularly limited. For example, natural nucleotides and artificial nucleotides may be randomly arranged, may be alternately arranged, or may be arranged so as to have a part consisting only of natural nucleotides and a part consisting only of artificial nucleotides. . All the nucleotides constituting the region may be artificial nucleotides. In the present invention, it is preferable that natural nucleotides and artificial nucleotides are alternately arranged in the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid. This is because the binding to the first nucleic acid can be enhanced while suppressing the influence due to the difference in the three-dimensional structure between the artificial nucleotide and the natural nucleotide.

本発明においては、第2の核酸における第1の核酸との結合領域として、例えば、アデニンを塩基にもつ天然型ヌクレオチドと、アデニンを塩基にもつBNAとのみからなる領域や、チミンを塩基にもつ天然型ヌクレオチドと、チミンを塩基にもつBNAとのみからなる領域、ウラシルを塩基にもつ天然型ヌクレオチドと、ウラシルを塩基にもつBNAとのみからなる領域のいずれかであることが好ましい。加えて、BNAと天然型ヌクレオチドが交互に配置されている領域であることがより好ましい。   In the present invention, as the binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid, for example, a region consisting only of a natural nucleotide having adenine as a base and BNA having adenine as a base, or a thymine as a base. It is preferably any one of a region consisting only of natural nucleotides and BNA having thymine as a base, and a region consisting only of natural nucleotides having uracil as a base and BNA having uracil as a base. In addition, a region where BNA and natural nucleotides are alternately arranged is more preferable.

また、第2の核酸における第1の核酸との結合領域が、BNAを含む場合には、第1の核酸は、アプタマー領域を挟んで、第2の核酸との結合領域の反対側に、当該第2の核酸との結合領域と特異的に結合する領域を有していることも好ましい。アプタマー領域を挟んで、互いに相補的な塩基配列からなる領域を有することにより、これらの領域が二本鎖を構成し、第1の核酸はより安定的な分子内ループ構造をとることができ、分子全体の安定性をより改善することができるためである。なお、BNAを有する人工核酸は、DNAやRNAに対する結合能が非常に高いため、この二本鎖の間に侵入し、第2の核酸との結合領域と結合することができる。   Further, when the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid contains BNA, the first nucleic acid is located on the opposite side of the binding region with the second nucleic acid across the aptamer region. It is also preferable to have a region that specifically binds to the binding region with the second nucleic acid. By having regions consisting of base sequences complementary to each other across the aptamer region, these regions constitute a double strand, and the first nucleic acid can take a more stable intramolecular loop structure, This is because the stability of the whole molecule can be further improved. Since an artificial nucleic acid having BNA has a very high binding ability to DNA or RNA, it can enter between these double strands and bind to a binding region with a second nucleic acid.

工程(a)における標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体の形成は、まず、第1の核酸と第2の核酸とを結合させて複合体を形成した後に、標的分子を反応させることにより形成してもよく、第1の核酸と標的分子とを結合させて複合体を形成した後に、第2の核酸を反応させることにより形成してもよい。本発明において用いられる第2の核酸は、第1の核酸のアプタマー領域と標的分子との結合性に対してほとんど影響しないため、第1の核酸と第2の核酸とを先に結合させた場合と、第1の核酸と標的核酸を先に結合させた場合のいずれであっても、良好に標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体を形成することができるためである。   In the formation of the complex of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid in the step (a), first, the first nucleic acid and the second nucleic acid are combined to form a complex, and then the target molecule is formed. May be formed by reacting the first nucleic acid and the target molecule to form a complex, and then formed by reacting the second nucleic acid. Since the second nucleic acid used in the present invention has little influence on the binding property between the aptamer region of the first nucleic acid and the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid are bound first. This is because the complex of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid can be satisfactorily formed in any case where the first nucleic acid and the target nucleic acid are bound first. .

本発明においては、第1の核酸と標的核酸とを結合させて複合体を形成させた後、標識が付加された第2の核酸を反応させることができるため、第1の核酸と標的核酸との反応の長期間を要するものや、第1の核酸と標的核酸との反応後測定操作までに待ち時間がある場合等であっても、第2の核酸との反応を測定操作の直前等行うことにより、標識の劣化による問題を回避し、精度の高い検出を行うことができる。例えば、生体中の標的分子を検出する場合には、まず、第1の核酸を生体内へ投与した後、一定時間経過するのを待ち、生体内において標的分子と投与された第1の核酸とを結合させる。所定時間経過後に生体試料を回収し、該生体試料に対して第2の核酸を反応させることにより、該生体試料に含まれている第1の核酸と結合した標的分子を標識し、検出することができる。また、第1の核酸は、標識を付加していないため、生体に投与した場合、例えば、血中や臓器のなかでは、標識に影響されることなく高次構造を保つことが可能となり、正確な体内動態を示すことができるようになる。このように、本発明の標的分子の検出方法を用いることにより、標的分子と、該標的分子と特異的に結合する核酸(本発明における第1の核酸)が結合しているか否かを、in vitroのみならず、in vivoにおいても確認することができる。   In the present invention, the first nucleic acid and the target nucleic acid can be reacted with each other after the first nucleic acid and the target nucleic acid are bound to form a complex. The reaction with the second nucleic acid is performed immediately before the measurement operation, even if the reaction requires a long period of time or when there is a waiting time after the reaction between the first nucleic acid and the target nucleic acid. As a result, it is possible to avoid a problem caused by the deterioration of the sign and perform highly accurate detection. For example, in the case of detecting a target molecule in a living body, first, after the first nucleic acid is administered into the living body, it waits for a certain period of time, and the first nucleic acid administered with the target molecule in the living body Are combined. Collecting a biological sample after a predetermined time, and reacting a second nucleic acid to the biological sample to label and detect a target molecule bound to the first nucleic acid contained in the biological sample. Can do. In addition, since the first nucleic acid is not labeled, when administered to a living body, for example, in the blood or an organ, it is possible to maintain a higher order structure without being affected by the label. Will be able to show the proper pharmacokinetics. Thus, by using the target molecule detection method of the present invention, whether or not the target molecule and the nucleic acid specifically binding to the target molecule (the first nucleic acid in the present invention) are bound is determined in It can be confirmed not only in vitro but also in vivo.

このように生体中の標的分子を第1の核酸を用いて検出する前に、予め、第1の核酸の体内動態を調べておくことが好ましい。第1の核酸の体内動態は、上述したように、第1の核酸を生体内へ投与した後、所定期間経過後に生体試料を回収し、該生体試料に対して第2の核酸を反応させることにより、該生体試料に含まれている第1の核酸と第2の核酸との複合体を形成させる。この複合体を検出することにより、該生体試料中の第1の核酸を検出することができ、ひいては、第1の核酸の体内動態を測定することができる。   Thus, before detecting the target molecule in the living body using the first nucleic acid, it is preferable to examine the pharmacokinetics of the first nucleic acid in advance. As described above, the pharmacokinetics of the first nucleic acid is that after the first nucleic acid is administered into the living body, the biological sample is collected after a predetermined period of time, and the second nucleic acid is reacted with the biological sample. Thus, a complex of the first nucleic acid and the second nucleic acid contained in the biological sample is formed. By detecting this complex, the first nucleic acid in the biological sample can be detected, and thus the pharmacokinetics of the first nucleic acid can be measured.

形成された標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体は、標識から発されるシグナルを測定することにより、検出することができる。なお、本願明細書において「シグナル」とは、適当な手段により適宜検出・測定可能な信号を意味し、蛍光、放射能、化学発光等が含まれる。例えば、第2の核酸が蛍光物質を用いて標識されていた場合には、形成された複合体に、該蛍光物質の蛍光特性に適した波長の励起光を照射し、第2の核酸が有する蛍光物質から発される蛍光を測定することにより、該複合体を検出することができる。なお、蛍光物質や化学発光物質、化学発光反応に用いられる酵素等の標識物質から発されるそれぞれのシグナルの測定は、公知の測定手段を用いて常法により行うことができる。   The formed complex of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid can be detected by measuring a signal emitted from the label. In the present specification, “signal” means a signal that can be appropriately detected and measured by appropriate means, and includes fluorescence, radioactivity, chemiluminescence, and the like. For example, when the second nucleic acid is labeled with a fluorescent substance, the formed complex is irradiated with excitation light having a wavelength suitable for the fluorescent property of the fluorescent substance, and the second nucleic acid has The complex can be detected by measuring the fluorescence emitted from the fluorescent substance. Measurement of each signal emitted from a fluorescent substance, a chemiluminescent substance, or a labeling substance such as an enzyme used for a chemiluminescent reaction can be performed by a conventional method using a known measuring means.

本発明においては、第2の核酸を蛍光物質で標識し、当該蛍光物質から発される蛍光の測定を、一分子蛍光分析法を用いて行うことにより、形成された標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体を簡便に検出することができる。なお、本願明細書において「一分子蛍光分析法」とは、蛍光相互相関法FCS(Fluorescence correlation spectroscopy)、 蛍光強度分布解析法FIDA (Fluorescence Intensity Distribution Analysis)、 蛍光偏光解析法FIDA−PO(Fluorescence Intensity Distribution Analysis−polarization)のいずれをも意味する。一分子蛍光分析法により測定し解析することにより、標的分子に結合する核酸を固相化したり、別個に標識したりする必要がないため、より生体内に近い環境で、計測及び解析ができるようになる。   In the present invention, the target nucleic acid and the first nucleic acid formed by labeling the second nucleic acid with a fluorescent substance and measuring the fluorescence emitted from the fluorescent substance using single molecule fluorescence analysis. And the second nucleic acid complex can be easily detected. In the present specification, “single-molecule fluorescence analysis” refers to fluorescence cross-correlation method FCS (Fluorescence correlation spectroscopy), fluorescence intensity distribution analysis method FIDA (Fluorescence Intensity Distribution Analysis), and fluorescence polarization analysis method FIDA-Penity POF. (Distribution Analysis-polarization). Measurement and analysis by single-molecule fluorescence analysis eliminates the need for solid-phase or separate labeling of the nucleic acid that binds to the target molecule, enabling measurement and analysis in an environment closer to the living body become.

FCSは、検出された蛍光シグナルから、蛍光分子の並進拡散時間を求める解析法である。並進拡散時間は分子の大きさによって異なるため、分子の相互作用や分解、凝集等の大きさの変化をモニターするために主に用いられている。例えば、複合体を形成している第2の核酸は、複合体を形成していない遊離のものよりも分子の大きさが大きいため、各分子の並進拡散時間を求めることにより、複合体の割合や数量、すなわち、標的分子の割合や数量を求めることができる。   FCS is an analysis method for obtaining a translational diffusion time of a fluorescent molecule from a detected fluorescent signal. Since the translational diffusion time varies depending on the size of the molecule, it is mainly used to monitor changes in size such as molecular interaction, decomposition, and aggregation. For example, since the second nucleic acid forming the complex has a larger molecular size than the free nucleic acid not forming the complex, the ratio of the complex can be determined by calculating the translational diffusion time of each molecule. And the quantity, that is, the ratio and quantity of the target molecule can be obtained.

FIDAは、蛍光分子の一分子当たりの蛍光強度を求める解析法であり、反応系に蛍光強度が異なる2種類以上の蛍光分子が存在している場合、それぞれの蛍光強度を有する分子の数量及び割合を算出することもできる。このため、例えば、複合体を形成することにより、第2の核酸に標識された蛍光物質の蛍光強度が変化する場合には、各分子の蛍光強度を求めることにより、複合体(すなわち標的分子)の割合や数量を求めることができる。   FIDA is an analysis method for obtaining the fluorescence intensity per molecule of fluorescent molecules. When two or more types of fluorescent molecules having different fluorescence intensities exist in the reaction system, the number and ratio of the molecules having the respective fluorescence intensities. Can also be calculated. For this reason, for example, when the fluorescence intensity of the fluorescent substance labeled with the second nucleic acid is changed by forming a complex, the complex (that is, the target molecule) is obtained by obtaining the fluorescence intensity of each molecule. The ratio and quantity can be obtained.

FIDA−POは、FIDAと蛍光偏光解析を複合させた解析法であり、蛍光分子の蛍光偏光度と分子数を求めることができる。例えば、複合体を形成している第2の核酸は、複合体を形成していない遊離のものよりも分子が大きく、回転運動はゆっくりとなるため、蛍光偏光度が大きくなる。そこで、各分子の蛍光偏光度を求めることにより、複合体の割合や数量、すなわち、標的分子の割合や数量を求めることができる。   FIDA-PO is an analysis method in which FIDA and fluorescence polarization analysis are combined, and the degree of fluorescence polarization and the number of molecules of fluorescent molecules can be determined. For example, the second nucleic acid that forms a complex has a larger molecule than the free nucleic acid that does not form a complex, and the rotational movement is slow, so the degree of fluorescence polarization increases. Therefore, by obtaining the fluorescence polarization degree of each molecule, the ratio and quantity of the complex, that is, the ratio and quantity of the target molecule can be obtained.

このように、一分子蛍光分析法では、複合体を形成している第2の核酸と、遊離の第2の核酸とでは、一分子当たりの大きさや蛍光強度が異なることを利用して、反応系中の複合体の割合や数量を求めることにより、該複合体を形成している標的分子を検出し得る。また、従来法のように、標的分子と結合するアプタマーに直接標識を付加した場合には、標識済アプタマーの大きさに比べて標的分子の大きさが小さく、遊離の標識済アプタマーと、標的分子と結合した標識済アプタマーとの大きさの差が小さい場合には、FCSやFIDA−POでは、複合体と遊離の標識済アプタマーとの区別ができず、標的分子を正確に検出することはできなかった。これに対して本発明の標的分子の検出方法は、遊離の第2の核酸と、標的分子と第1の核酸と第2の核酸との三者からなる複合体との一分子当たりの大きさの差は、例えば、標識した遊離の第1の核酸と、標識した第1の核酸と標的分子との二者からなる複合体との一分子当たりの大きさの差よりも大きいため、FCSやFIDA−POを用いて、従来法よりもより信頼性の高い測定結果を得ることができる。特に、本発明においては、FIDA−POにより測定し解析することが好ましい。   Thus, in the single molecule fluorescence analysis method, the reaction is performed by utilizing the fact that the size and fluorescence intensity per molecule differ between the second nucleic acid forming the complex and the free second nucleic acid. By determining the ratio and quantity of the complex in the system, the target molecule forming the complex can be detected. In addition, when a label is directly added to an aptamer that binds to a target molecule as in the conventional method, the size of the target molecule is smaller than the size of the labeled aptamer, and the free labeled aptamer and the target molecule When the size difference between the labeled aptamer and the bound aptamer is small, FCS and FIDA-PO cannot distinguish the complex from the free labeled aptamer, and the target molecule cannot be detected accurately. There wasn't. On the other hand, the target molecule detection method of the present invention has a size per molecule of a free second nucleic acid and a complex composed of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid. Is larger than, for example, the difference in size per molecule between the labeled free first nucleic acid and the complex composed of the labeled first nucleic acid and the target molecule. By using FIDA-PO, it is possible to obtain a measurement result with higher reliability than the conventional method. In particular, in the present invention, it is preferable to measure and analyze with FIDA-PO.

FCS、FIDA、FIDA−PO等の一分子蛍光分析法では、遊離の第2の核酸と、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体と、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体とを、それぞれ区別して検出することが可能である。このため、本発明において、工程(b)における複合体の検出を一分子蛍光分析法を用いて行うことにより、より精度の高い検出が可能となる。特に、測定されたシグナルを2成分解析等により解析することによって、該シグナルを発している複合体が、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体(2者複合体)であるのか、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体(3者複合体)であるのかを区別することもできる。例えば、2者複合体と3者複合体の和に対する3者複合体の割合が、予め定められた所定値(例えば10%)以上である場合には、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とがそれぞれ結合しており、該試料中には標的分子が存在していると判断することができる。このように、本発明の標的分子の検出方法は、一分子蛍光分析法を利用することにより、半定量的に標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体を検出することが可能であるため、標的分子と第1の核酸のKd値を求めることも可能である。   In single-molecule fluorescence analysis methods such as FCS, FIDA, and FIDA-PO, a free second nucleic acid, a complex composed of a first nucleic acid and a second nucleic acid, a target molecule, a first nucleic acid, and a second nucleic acid are used. It is possible to detect and distinguish the complex composed of the nucleic acid of each. For this reason, in the present invention, detection of the complex in the step (b) is performed by using a single molecule fluorescence analysis method, so that detection with higher accuracy is possible. In particular, whether the complex that emits the signal by analyzing the measured signal by two-component analysis or the like is a complex composed of the first nucleic acid and the second nucleic acid (binary complex) It is also possible to distinguish whether it is a complex (triple complex) composed of a target molecule, a first nucleic acid and a second nucleic acid. For example, when the ratio of the three-component complex to the sum of the two-component complex and the three-component complex is not less than a predetermined value (for example, 10%), the target molecule, the first nucleic acid, and the second It can be determined that the target molecule is present in the sample. Thus, the method for detecting a target molecule of the present invention uses a single molecule fluorescence analysis method to detect a complex consisting of a target molecule, a first nucleic acid, and a second nucleic acid semi-quantitatively. Therefore, it is also possible to determine the Kd values of the target molecule and the first nucleic acid.

その他、FCS、FIDA、FIDA−PO等の一分子蛍光分析法では、2成分解析等により、遊離の第2の核酸と、複合体を形成している第2の核酸とを、それぞれ区別して検出することもできる。なお、ここで、「複合体を形成している第2の核酸」とは、遊離のもの以外の全ての第2の核酸を意味し、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体と標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体のいずれをも含まれる。すなわち、ある試料中に第2の核酸を添加して反応させた後、該試料を一分子蛍光分析により解析することにより、該試料中の遊離の第2の核酸と、複合体を形成している第2の核酸とを、区別して検出することができるため、該試料中の第1の核酸を検出することができる。具体的には、例えば、第1の核酸を生体内へ投与した後、所定期間経過後に生体試料を回収し、該生体試料に対して第2の核酸を反応させる。この生体試料を一分子蛍光分析法により2成分解析することにより、該生体試料に含まれている第1の核酸と第2の核酸との複合体を検出することができる。この複合体を検出することにより、該生体試料中の第1の核酸を検出することができ、ひいては、第1の核酸の体内動態を測定することができる。   In addition, in single-molecule fluorescence analysis methods such as FCS, FIDA, and FIDA-PO, two-component analysis and the like are used to distinguish between a free second nucleic acid and a second nucleic acid forming a complex. You can also Here, the “second nucleic acid forming a complex” means all the second nucleic acids other than free ones, and a complex composed of the first nucleic acid and the second nucleic acid. And a complex composed of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid. That is, after a second nucleic acid is added to a sample and reacted, the sample is analyzed by single molecule fluorescence analysis to form a complex with the free second nucleic acid in the sample. Therefore, the first nucleic acid in the sample can be detected. Specifically, for example, after the first nucleic acid is administered into the living body, the biological sample is collected after a predetermined period of time, and the second nucleic acid is reacted with the biological sample. By performing a two-component analysis of this biological sample by single molecule fluorescence analysis, a complex of the first nucleic acid and the second nucleic acid contained in the biological sample can be detected. By detecting this complex, the first nucleic acid in the biological sample can be detected, and thus the pharmacokinetics of the first nucleic acid can be measured.

なお、例えば、第2の核酸の標識に用いる蛍光物質とは蛍光特性の異なる蛍光物質を用いて、予め標的分子を標識しておくことにより、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体を、蛍光相互相関分光法FCCS(Fluorescence cross correlation spectroscopy)を用いて検出し定量することも可能である。   For example, the target molecule, the first nucleic acid, the second nucleic acid, and the like can be obtained by labeling the target molecule in advance using a fluorescent substance having a fluorescence characteristic different from that of the fluorescent substance used for labeling the second nucleic acid. It is also possible to detect and quantify the complex consisting of using fluorescence cross-correlation spectroscopy FCCS (Fluorescence cross correlation spectroscopy).

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、FIDA−POによる計測は、0.05%Tween20含有PBSを測定用バッファーとし、測定容量を30μLとして、MF20(OLYMPUS社製)を用いて行った。計測条件は、10秒間10回、レーザーパワーは100Wで行った。
EXAMPLES Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
The measurement using FIDA-PO was performed using MF20 (manufactured by OLYMPUS) with PBS containing 0.05% Tween 20 as a measurement buffer and a measurement volume of 30 μL. The measurement conditions were 10 times for 10 seconds and the laser power was 100W.

[実施例1]
TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域を有するRNAを用いて、本発明の標的分子の検出方法によりTATタンパク質を検出した。
まず、TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域の5’末端にアデニンを12個付加したRNA(T−アプタマー)と、TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域の5’末端にTAMRA標識を付加したRNA(5TAM−アプタマー)とを合成した。さらに、チミンを塩基とするBNAとチミンを塩基とする天然型リボヌクレオチドとを交互に結合させ15merにしたRNA(BNA1)の5’末端にTAMRA標識を付加したRNA(BNAプローブ)を合成した。すなわち、TATタンパク質を標的分子とし、T−アプタマーは第1の核酸に相当し、BNAプローブは第2の核酸に相当する。また、5TAM−アプタマーは、従来法のアプタマーに直接標識を付加したものである。図1はT−アプタマーの構造を、図2は5TAM−アプタマーの構造を、図3はBNAプローブの構造を、それぞれ模式的に示した図である。図中、星印はTAMRAを示す。また、「T」はチミンを塩基とするBNA(チミン型BNA)を、「t」はチミンを、それぞれ示している。
[Example 1]
The TAT protein was detected by the target molecule detection method of the present invention using RNA having an aptamer region that specifically binds to the TAT protein.
First, RNA with 12 adenines added to the 5 ′ end of the aptamer region that specifically binds to the TAT protein (T-aptamer) and a TAMRA label at the 5 ′ end of the aptamer region that specifically binds to the TAT protein RNA (5TAM-aptamer) was synthesized. Furthermore, RNA (BNA probe) in which TAMRA label was added to the 5 ′ end of RNA (BNA1) made by alternately binding BNA with thymine as a base and natural ribonucleotide with thymine as a base was synthesized. That is, the TAT protein is a target molecule, the T-aptamer corresponds to the first nucleic acid, and the BNA probe corresponds to the second nucleic acid. The 5TAM-aptamer is obtained by adding a label directly to a conventional aptamer. 1 schematically shows the structure of T-aptamer, FIG. 2 shows the structure of 5TAM-aptamer, and FIG. 3 shows the structure of BNA probe. In the figure, an asterisk indicates TAMRA. “T” represents BNA (thymine type BNA) having thymine as a base, and “t” represents thymine.

BNAプローブ5nMに対して、T−アプタマー5nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。また、同様にして、5TAM−アプタマー8nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。
測定結果を表1に示す。また、BNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図4に、BNAプローブとTATタンパク質とを反応させた結果を図5に、5TAM−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図6に、それぞれ示す。
表1及び図4から、TATタンパク質濃度が増加すると蛍光偏光度が増加していることが確認された。これは、TATタンパク質濃度依存的に、反応溶液中の蛍光分子の分子量が増加していることを示し、すなわち、TATタンパク質濃度依存的に、T−アプタマーとTATタンパク質が結合した分子(複合体)が増加していることを示している。
また、表1及び図5から、TATタンパク質の濃度が増加したときでも蛍光偏光度があまり変化しないことが確認された。これは、BNAプローブとTATタンパク質とは、直接には結合していないことを示している。すなわち、図4のT−アプタマーとTATタンパク質との結合が、特異的であることを示している。さらに、TATタンパク質濃度が50nM以下では、蛍光偏光度にほとんど変化が確認されなかったことから、50nM以下の濃度では、粘性の影響をほとんど受けないことが示唆される。
さらに、表1及び図6から、TATタンパク質濃度依存的に蛍光偏光度が増加する傾向が観察されたものの、BNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた場合よりもはるかに蛍光偏光度の増加の割合は低下した。例えば、TATタンパク質濃度が50nMの場合に0nMの場合と比べた蛍光偏光度の増加量は、図4では129.8であったにもかかわらず、図6では32.4しかなかった。このことは、直接アプタマーに蛍光標識すると、アプタマーと標的分子との結合力が弱くなることを示している。
T-aptamer 5 nM and TAT protein 0-50 nM were respectively added to BNA probe 5 nM, reacted at room temperature for 15 minutes, and measured with FIDA-PO. Similarly, 5 TAM-aptamer 8 nM and TAT protein 0 to 50 nM were added, reacted at room temperature for 15 minutes, and measured with FIDA-PO.
The measurement results are shown in Table 1. FIG. 4 shows the result of reacting the BNA probe, T-aptamer and TAT protein, FIG. 5 shows the result of reacting the BNA probe and TAT protein, and the result of reacting 5TAM-aptamer and TAT protein. Are shown in FIG.
From Table 1 and FIG. 4, it was confirmed that the fluorescence polarization degree increased as the TAT protein concentration increased. This indicates that the molecular weight of the fluorescent molecule in the reaction solution increases depending on the TAT protein concentration, that is, a molecule (complex) in which the T-aptamer and the TAT protein are bound depending on the TAT protein concentration. Indicates an increase.
Further, from Table 1 and FIG. 5, it was confirmed that the degree of fluorescence polarization did not change much even when the concentration of TAT protein was increased. This indicates that the BNA probe and the TAT protein are not directly bound. That is, the binding between the T-aptamer and the TAT protein in FIG. 4 is specific. Furthermore, when the TAT protein concentration was 50 nM or less, almost no change was observed in the degree of fluorescence polarization, suggesting that the concentration of 50 nM or less was hardly affected by viscosity.
Furthermore, from Table 1 and FIG. 6, although a tendency of increasing the degree of fluorescence polarization depending on the TAT protein concentration was observed, the degree of fluorescence polarization was much higher than when the BNA probe, T-aptamer and TAT protein were reacted. The rate of increase decreased. For example, when the TAT protein concentration is 50 nM, the amount of increase in the degree of fluorescence polarization compared with the case of 0 nM was 129.8 in FIG. 4, but only 32.4 in FIG. 6. This indicates that when the aptamer is directly fluorescently labeled, the binding force between the aptamer and the target molecule is weakened.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

その後、BNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質との反応に対して、未標識アプタマー(TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域のみであり、アデニン付加配列を有さないもの)を加えて、阻害アッセイを行った。具体的には、BNAプローブ5nMとT−アプタマー5nMとTATタンパク質25nMとに、未標識アプタマー500nM又は1000nMをそれぞれ添加し、室温で15分間競合反応させ、同様にFIDA−POにて計測を行った。
測定結果を表2及び図7に示す。この結果、未標識アプタマー500nM、1000nMでは、蛍光偏光度がそれぞれ202.2、203.3であったのに対して、未標識アプタマー0nMでは273.0であった。これは、未標識アプタマーにより三者複合体の形成が阻害されたことを示している。これにより、三者複合体は、TATタンパク質と特異的に結合していることが確認された。
Thereafter, the reaction between the BNA probe, the T-aptamer, and the TAT protein is inhibited by adding an unlabeled aptamer (only an aptamer region that specifically binds to the TAT protein and does not have an adenine addition sequence). The assay was performed. Specifically, 500 nM or 1000 nM of unlabeled aptamer was added to 5 nM of BNA probe, 5 nM of T-aptamer and 25 nM of TAT protein, respectively, and a competitive reaction was performed at room temperature for 15 minutes, and measurement was similarly performed with FIDA-PO. .
The measurement results are shown in Table 2 and FIG. As a result, the fluorescence polarization degree was 202.2 and 203.3 for unlabeled aptamers 500 nM and 1000 nM, respectively, whereas that for unlabeled aptamer 0 nM was 273.0. This indicates that the formation of the ternary complex was inhibited by the unlabeled aptamer. This confirmed that the ternary complex was specifically bound to the TAT protein.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

[実施例2]
第1の核酸と第2の核酸との結合性の、標的分子の検出に対する影響を調べた。
まず、表3に記載の塩基配列を有するRNAの5’末端にTAMRA標識を付加した2種類のプローブ(BNA7merプローブ及びBNA3merプローブ)と、表3に記載の塩基配列を有するDNAの5’末端にTAMRA標識を付加しプローブ(DNAプローブ)とを合成した。
この3種類のプローブのそれぞれ1nMに対して、実施例1で用いたT−アプタマーを5〜1000nMの範囲で濃度をかえて添加し、室温15分間反応させ、実施例1と同様にしてFIDA−POにて計測を行い、それぞれのKd値を算出した。算出された結果は表3に示す。3種類のプローブのうち、BNA7merプローブがT−アプタマーと最も結合力が強く、次に、BNA3merプローブの結合力が強く、人工的ヌクレオチドを含有しないDNAプローブでは、最も結合力が小さかった。
[Example 2]
The influence of the binding properties of the first nucleic acid and the second nucleic acid on the detection of the target molecule was examined.
First, two types of probes (BNA7mer probe and BNA3mer probe) in which a TAMRA label is added to the 5 ′ end of RNA having the base sequence shown in Table 3, and the 5 ′ end of DNA having the base sequence shown in Table 3 are used. A TAMRA label was added to synthesize a probe (DNA probe).
The T-aptamer used in Example 1 was added to 1 nM of each of these three types of probes at different concentrations in the range of 5 to 1000 nM and reacted at room temperature for 15 minutes. In the same manner as in Example 1, FIDA- Measurement was performed at PO, and each Kd value was calculated. The calculated results are shown in Table 3. Of the three types of probes, the BNA7mer probe had the strongest binding force with the T-aptamer, and then the BNA3mer probe had the strongest binding force, and the DNA probe containing no artificial nucleotide had the lowest binding force.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

次に、これらのKd値の異なるプローブを用いて、プローブとT−アプタマーとTATタンパク質との結合状態を確認する実験を行った。BNA7merプローブ、BNA3merプローブ、及びDNAプローブのそれぞれ1nMに対して、T−アプタマー1nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、実施例1と同様にしてFIDA−POにて計測を行った。
測定結果を表4に示す。また、BNA7merプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図8に、BNA3merプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図9に、DNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図10に、それぞれ示す。
図8、図9に示すように、BNA7merプローブ又はBNA3merプローブを用いた場合には、TATタンパク質濃度依存的に、プローブ、T−アプタマー、TATタンパク質の三者の結合が確認された。BNA7merプローブでは、蛍光偏光度が最高(TATタンパク質濃度50nMのとき)175.5増加した(図8)。一方、BNA3merプローブでは、最高で(TATタンパク質濃度50nMのとき)81.0増加した(図9)。但し、BNA3merプローブでは、TATタンパク質濃度依存的に結合していることが確認されたものの、BNA7merプローブと比較すると、結合力が弱かった。これに対して、DNAプローブでは、T−アプタマー、TATタンパク質との有意な結合は確認されなかった。(図10)。
これらのデータより、T−アプタマーと、蛍光標識したBNAやDNA等のプローブとの結合力が強いほど、すなわち、Kd値が小さいほど、蛍光標識したプローブとTATタンパク質とT−アプタマーの三者複合体の結合度が大きくなることが示された。蛍光標識したプローブとT−アプタマーとの結合力が弱い場合は、T−アプタマーとは結合せずに、単独で溶液中に蛍光標識したプローブが存在し、三者複合体と混在することになる。このため、結合力が小さい場合は、結合力が大きい場合より、分子量の小さな分子の割合が多い状態となる。FIDA−POにて計測する場合、これらの平均で求めるため、結合力が弱い場合は、蛍光偏光度が小さな値となる。
Next, using these probes having different Kd values, an experiment was conducted to confirm the binding state of the probe, T-aptamer, and TAT protein. Tn aptamer 1 nM and TAT protein 0 to 50 nM were added to 1 nM each of BNA7mer probe, BNA3mer probe, and DNA probe, respectively, and reacted at room temperature for 15 minutes. Was measured.
Table 4 shows the measurement results. FIG. 8 shows the result of reacting BNA7mer probe, T-aptamer and TAT protein, FIG. 9 shows the result of reacting BNA3mer probe, T-aptamer and TAT protein, and FIG. 9 shows the result of reacting BNA3mer probe, T-aptamer and TAT protein. The results of reacting with the protein are shown in FIG.
As shown in FIGS. 8 and 9, when the BNA7mer probe or the BNA3mer probe was used, the binding of the probe, T-aptamer, and TAT protein was confirmed depending on the TAT protein concentration. With the BNA7mer probe, the degree of fluorescence polarization increased by 175.5 (when the TAT protein concentration was 50 nM) (FIG. 8). On the other hand, the BNA3mer probe increased by 81.0 at the maximum (when the TAT protein concentration was 50 nM) (FIG. 9). However, although it was confirmed that the BNA3mer probe was bound depending on the TAT protein concentration, the binding force was weaker than that of the BNA7mer probe. On the other hand, in the DNA probe, significant binding with T-aptamer and TAT protein was not confirmed. (FIG. 10).
From these data, the stronger the binding force between the T-aptamer and the fluorescently labeled probe such as BNA or DNA, that is, the smaller the Kd value, the more the triplet complex of the fluorescently labeled probe, TAT protein and T-aptamer. It was shown that the degree of binding of the body increased. When the binding force between the fluorescently labeled probe and the T-aptamer is weak, the fluorescently labeled probe is present alone in the solution without binding to the T-aptamer, and mixed with the ternary complex. . For this reason, when the binding force is small, the proportion of molecules having a small molecular weight is larger than when the binding force is large. When measurement is performed with FIDA-PO, the average of these values is obtained, and thus the degree of fluorescence polarization is small when the binding force is weak.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

[実施例3]
表3のプローブに加えて、チミン型BNAとチミンの割合をふったプローブを設計し、合わせて表5記載のプローブを合成した。これらの7種類のプローブのT−アプタマーとの結合のKd値を、実施例2と同様にして測定した。さらに、プローブ、T−アプタマー、TATタンパク質の三者の結合のKd値も同様にして測定した。それぞれの測定結果を表5に示す。
[Example 3]
In addition to the probes shown in Table 3, probes having a ratio of thymine-type BNA and thymine were designed, and the probes shown in Table 5 were synthesized. The Kd value of the binding of these seven kinds of probes to the T-aptamer was measured in the same manner as in Example 2. Further, the Kd value of the triple binding of the probe, T-aptamer, and TAT protein was also measured in the same manner. Table 5 shows the measurement results.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

このうち実施例2と同様にして、BNA2merプローブ、BNA4merプローブ、BNA5merプローブ、及びBNA15merプローブのそれぞれ1nMに対して、T−アプタマー1nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。
この結果、BNA2merプローブではTATタンパク質濃度が50nMの場合にようやく有意な結合が確認できた。これに対して、BNA3merプローブ、BNA4merプローブ、BNA5merプローブ、及びBNA15merプローブを用いた場合には、BNA2merプローブに比べて、結合力が強いことが明らかとなった。特に、BNA4merプローブ、BNA5merプローブ、及びBNA15merプローブでは、BNA7merプローブよりもやや弱いものの、十分に良好な結合が確認できた。
これらの結果から、本発明の標的分子の検出方法においては、第1の核酸と第2の核酸との結合性が重要であること、特に、第1の核酸と第2の核酸との結合におけるKd値が30nM以下程度であれば、良好に標的分子を検出し得ること、特に、標的分子と第1の核酸と第2の核酸との結合が50nM以下程度であればさらに精度よく標的分子を検出し得ることが明らかである。
Of these, as in Example 2, 1 nM of T-aptamer and 0 to 50 nM of TAT protein were added to 1 nM of each of the BNA2mer probe, BNA4mer probe, BNA5mer probe, and BNA15mer probe, and reacted at room temperature for 15 minutes. And measurement was performed with FIDA-PO.
As a result, the BNA2mer probe finally confirmed significant binding when the TAT protein concentration was 50 nM. On the other hand, when the BNA3mer probe, the BNA4mer probe, the BNA5mer probe, and the BNA15mer probe were used, it became clear that the binding force was stronger than that of the BNA2mer probe. In particular, the BNA4mer probe, the BNA5mer probe, and the BNA15mer probe were confirmed to have sufficiently good binding although they were slightly weaker than the BNA7mer probe.
From these results, in the method for detecting a target molecule of the present invention, the binding property between the first nucleic acid and the second nucleic acid is important, particularly in the binding between the first nucleic acid and the second nucleic acid. If the Kd value is about 30 nM or less, the target molecule can be detected well. In particular, if the binding between the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid is about 50 nM or less, the target molecule can be detected with higher accuracy. It is clear that it can be detected.

[実施例4]
FIDA−POにて、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体(2者複合体)と、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体(3者複合体)とを区別して検出し、標的分子を検出した。
具体的には、BNA15merプローブ5nMに対して、T−アプタマー5nMとTATタンパク質0〜1000nMとを、それぞれ添加し、実施例1と同様に、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。測定の結果得られたシグナルデータを2成分解析により、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体と、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体との和に対する、それぞれの複合体の割合を算出した。
結果を表6に示す。表中、「Frac.K1[%]」は、BNA15merプローブとT−アプタマーとの2者複合体が存在している割合を示めしており、「Frac.K2[%]」は、BNA15merプローブとT−アプタマーとTATタンパク質との3者複合体が存在している割合を示している。
これらの結果から明らかであるように、本発明の標的分子の検出方法は、FIDA−PO等の一分子蛍光分析法を利用することにより、半定量的に、標的分子と第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体と、第1の核酸と第2の核酸とからなる複合体とを区別して検出することが可能である。
[Example 4]
In FIDA-PO, a complex composed of a first nucleic acid and a second nucleic acid (bipartite complex), and a complex composed of a target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid (triple complex) ) And the target molecule was detected.
Specifically, T-aptamer 5 nM and TAT protein 0 to 1000 nM were added to BNA15mer probe 5 nM, respectively, and allowed to react at room temperature for 15 minutes in the same manner as in Example 1, followed by measurement with FIDA-PO. It was. The signal data obtained as a result of the measurement is subjected to two-component analysis, and the sum of the complex composed of the first nucleic acid and the second nucleic acid and the complex composed of the target molecule, the first nucleic acid and the second nucleic acid. The ratio of each complex to was calculated.
The results are shown in Table 6. In the table, “Frac.K1 [%]” indicates the ratio of the presence of the BNA15mer probe and T-aptamer complex, and “Frac.K2 [%]” indicates the BNA15mer probe. The ratio at which a ternary complex of T-aptamer and TAT protein exists is shown.
As is clear from these results, the target molecule detection method of the present invention uses a single-molecule fluorescence analysis method such as FIDA-PO to semi-quantitatively target molecule, the first nucleic acid, and the first nucleic acid. It is possible to distinguish and detect a complex composed of two nucleic acids and a complex composed of a first nucleic acid and a second nucleic acid.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

[実施例5]
TATタンパク質を標的分子とし、TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域の5’末端にアデニンを15個付加し、3’末端にチミンを15個付加したRNA(AT−アプタマー)を第1の核酸とし、チミンを塩基とするBNAとチミンを塩基とする天然型リボヌクレオチドとを交互に結合させ15merにしたRNA(BNA1)の3’末端にTAMRA標識を付加したRNA(3’末端TAMRA標識BNAプローブ)として、本発明の標的分子の検出方法を用いてTATタンパク質の検出を行った。さらに、TATタンパク質と特異的に結合するアプタマー領域の3’末端にTAMRA標識を付加したRNA(3TAM−アプタマー)とTATタンパク質との結合も確認した。図11はAT−アプタマーの構造を、図12は3TAM−アプタマーの構造を、それぞれ模式的に示した図である。図中、星印はTAMRAを示す。AT−アプタマーの5’末端のアデニン15merと3’末端のチミン15merは、相補的配列であるため、理論的には相補的に結合し二本鎖を構成している。
[Example 5]
The first nucleic acid is RNA (AT-aptamer) with 15 adenines added to the 5 ′ end of the aptamer region that specifically binds to the TAT protein and 15 thymines added to the 3 ′ end. RNA with a TAMRA label added to the 3 ′ end of 15-mer RNA (BNA1) obtained by alternately binding thymine-based BNA and thymine-based natural ribonucleotides (3′-end TAMRA-labeled BNA probe) ), TAT protein was detected using the target molecule detection method of the present invention. Furthermore, the binding of TAT protein with RNA (3TAM-aptamer) added with TAMRA labeling at the 3 ′ end of the aptamer region specifically binding to TAT protein was also confirmed. FIG. 11 is a diagram schematically showing the structure of AT-aptamer, and FIG. 12 is a diagram schematically showing the structure of 3TAM-aptamer. In the figure, an asterisk indicates TAMRA. Since the adenine 15mer at the 5 ′ end and the thymine 15mer at the 3 ′ end of the AT-aptamer are complementary sequences, they are theoretically bound in a complementary manner to form a double strand.

3’末端TAMRA標識BNAプローブ5nMに対して、AT−アプタマー5nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、実施例1と同様にして、FIDA−POにて計測を行った。また、同様にして、3TAM−アプタマー8nMとTATタンパク質0〜50nMとを、それぞれ添加し、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。
測定結果を表7に示す。また、3’末端TAMRA標識BNAプローブとAT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図13に、3’末端TAMRA標識BNAプローブとTATタンパク質とを反応させた結果を図14に、5TAM−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を図15に、それぞれ示す。
表7及び図13から、TATタンパク質濃度依存的に、3’末端TAMRA標識BNAプローブとAT−アプタマーとTATタンパク質が結合した三者複合体が形成されることが確認された。
また、表7及び図14から、3’末端TAMRA標識BNAプローブとTATタンパク質とは、直接には結合せず、非特異結合はしないことが、明らかとなった。同時に、TATタンパク質は、この濃度では、粘性の影響を与えないことが、明らかとなった。
さらに、表7及び図15から、3TAM−アプタマーとTATタンパク質との結合が観察されたものの、その結合は非常に弱いことが明らかとなった。例えば、TATタンパク質濃度が50nMの場合に0nMの場合と比べた蛍光偏光度の増加量は、図13では47.1であったにもかかわらず、図15では9.8しかなかった。このことは、直接アプタマーに蛍光標識すると、アプタマーと標的分子との結合力が弱くなることを示している。
AT-aptamer 5 nM and TAT protein 0-50 nM were added to 3′-terminal TAMRA-labeled BNA probe 5 nM, respectively, and allowed to react at room temperature for 15 minutes. In the same manner as in Example 1, measurement was performed with FIDA-PO. went. Similarly, 3 TAM-aptamer 8 nM and TAT protein 0 to 50 nM were added, reacted at room temperature for 15 minutes, and measured with FIDA-PO.
Table 7 shows the measurement results. FIG. 13 shows the result of reacting the 3′-end TAMRA-labeled BNA probe, AT-aptamer and TAT protein, FIG. 14 shows the result of reacting the 3′-end TAMRA-labeled BNA probe and TAT protein, and 5TAM- The results of the reaction between the aptamer and the TAT protein are shown in FIG.
From Table 7 and FIG. 13, it was confirmed that a ternary complex in which the 3 ′ end TAMRA-labeled BNA probe, the AT-aptamer, and the TAT protein were bound was formed depending on the TAT protein concentration.
Further, from Table 7 and FIG. 14, it was revealed that the 3 ′ terminal TAMRA-labeled BNA probe and the TAT protein do not bind directly and do not cause non-specific binding. At the same time, it became clear that TAT protein had no viscosity effect at this concentration.
Furthermore, from Table 7 and FIG. 15, it was clarified that the binding between 3TAM-aptamer and TAT protein was observed, but the binding was very weak. For example, when the TAT protein concentration is 50 nM, the amount of increase in the degree of fluorescence polarization compared to the case of 0 nM is 47.1 in FIG. 13 but only 9.8 in FIG. This indicates that when the aptamer is directly fluorescently labeled, the binding force between the aptamer and the target molecule is weakened.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

[実施例6]
標的分子と第1の核酸と第2の核酸との複合体の形成において、第1の核酸と第2の核酸とを先に結合させた場合と、第1の核酸と標的核酸を先に結合させた場合とを比較した。
まず、BNAプローブ5nMに対して、T−アプタマー5nMを添加して室温15分間反応させ、その後、さらにTATタンパク質50nMを添加して室温15分間反応させたものを試料5Aとした。
一方、TATタンパク質50nMに対して、T−アプタマー5nMを添加して室温15分間反応させ、その後、さらにBNAプローブ5nMを添加して室温15分間反応させたものを試料5Bとした。
また、対照として、BNAプローブ5nMにT−アプタマー5nMを添加して室温15分間反応させたものを試料5Cとし、BNAプローブ5nMにTATタンパク質50nMを添加して室温15分間反応させたものを試料5Dとし、BNAプローブ5nMのみを添加して室温15分間反応させたものを試料5Eとした。
各試料を実施例1と同様にしてFIDA−POにて計測を行った。測定結果を表8に示す。これにより、BNAプローブとT−アプタマーとを先に結合させた後にTATタンパク質を結合させた場合のほうが、TATタンパク質とT−アプタマーとを先に結合させた後にBNAプローブを結合させた場合よりも若干良好ではあるが、両者のいずれの方法であっても良好にBNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質との複合体を形成し得ることが明らかとなった。
[Example 6]
In the formation of a complex of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid, the first nucleic acid and the second nucleic acid are bound first, and the first nucleic acid and the target nucleic acid are bound first. The case where it was made to compare was compared.
First, sample 5A was prepared by adding 5 nM of T-aptamer to BNA probe 5 nM and reacting for 15 minutes at room temperature, and then adding 50 nM TAT protein and reacting for 15 minutes at room temperature.
On the other hand, TAT aptamer 5 nM was added to TAT protein 50 nM and allowed to react at room temperature for 15 minutes, and then BNA probe 5 nM was further added and reacted at room temperature for 15 minutes to obtain sample 5B.
As a control, sample 5C was prepared by adding 5 nM of T-aptamer to 5 nM of BNA probe and allowed to react for 15 minutes at room temperature. Sample 5D was prepared by adding 50 nM of TAT protein to 5 nM of BNA probe and reacted for 15 minutes at room temperature. Sample 5E was prepared by adding only 5 nM BNA probe and reacting at room temperature for 15 minutes.
Each sample was measured by FIDA-PO in the same manner as in Example 1. Table 8 shows the measurement results. Thus, the case where the TAT protein is bound after the BNA probe and the T-aptamer are bound first than the case where the BNA probe is bound after the TAT protein and the T-aptamer are bound first. Although it was slightly better, it became clear that both of the methods could form a complex of BNA probe, T-aptamer and TAT protein.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

[実施例7]
マウスにT−アプタマー(図1)又はAT−アプタマー(図11)を投与し、生体中における濃度変化を調べた。
まず、各アプタマー濃度を調べるための検量線を作成した。具体的には、各濃度のアプタマーとBNAプローブ5nMとを添加して室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。測定の結果を表9に示す。
[Example 7]
Mice were administered T-aptamer (FIG. 1) or AT-aptamer (FIG. 11), and the change in concentration in the living body was examined.
First, a calibration curve for examining each aptamer concentration was prepared. Specifically, each concentration of aptamer and BNA probe 5 nM was added and allowed to react at room temperature for 15 minutes, and measurement was performed with FIDA-PO. Table 9 shows the measurement results.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

ここで、BNAプローブとアプタマーのハイブリダイゼーションの反応を、次のような平衡反応であると仮定した。   Here, it was assumed that the hybridization reaction between the BNA probe and the aptamer was the following equilibrium reaction.

Figure 2010041951
Figure 2010041951

Kd値、bottom値、top値を定数として、以下の式が成立すると考え、フィッテヒングを行った。なお、式中、yは蛍光偏光度、xは添加したアプタマー濃度[nM]、A0はBNAプローブ初期濃度(2nM)を、それぞれ示す。   Fitting was performed on the assumption that the following equation was established with the Kd value, bottom value, and top value as constants. In the formula, y represents the degree of fluorescence polarization, x represents the aptamer concentration [nM] added, and A0 represents the initial concentration of BNA probe (2 nM).

Figure 2010041951
Figure 2010041951

フィッティング結果を図16に示す。図16において、横軸のA(nM)はアプタマー濃度を、縦軸のBは蛍光偏光度を示す。また、各点は計測値を示し、曲線は、フィッティングによって得られた検量線を示す。なお、対数グラフ作成の都合上、アプタマー濃度0nMの点は、0.01nMと表記した。該検量線から、Kd=5.2±1.5nMであると予想された。   The fitting results are shown in FIG. In FIG. 16, A (nM) on the horizontal axis indicates aptamer concentration, and B on the vertical axis indicates the degree of fluorescence polarization. Each point represents a measured value, and the curve represents a calibration curve obtained by fitting. For the convenience of creating a logarithmic graph, a point with an aptamer concentration of 0 nM is expressed as 0.01 nM. From the calibration curve, it was predicted that Kd = 5.2 ± 1.5 nM.

マウスに、T−アプタマー又はAT−アプタマーを、各個体1mg/mL投与し、0、1、8、24、48、72時間ごとに採血を行い、血液中のアプタマー濃度の計測を行った。採取した血液を、0.05%Tween20含有PBSで50倍希釈し、TAMRA標識したBNA7merプローブ5nMを添加して、室温15分間反応させ、FIDA−POにて計測を行った。計測結果を図17に示す。
さらに、得られた結果に対して、上記の検量線を元に濃度計算を行い、血液中のアプタマーの濃度を算出した。推定された血中濃度を表10に示す。
このように、本発明において用いられる標的分子と結合する第1の核酸(アプタマー)は、標識が付加されていないため、標識による影響を排除したより正確な体内動態を測定することも可能である。
Mice were administered 1 mg / mL of T-aptamer or AT-aptamer for each individual, blood was collected every 0, 1, 8, 24, 48, and 72 hours, and the aptamer concentration in the blood was measured. The collected blood was diluted 50-fold with PBS containing 0.05% Tween 20, added 5 nM of TAMRA-labeled BNA7mer probe, reacted at room temperature for 15 minutes, and measured with FIDA-PO. The measurement results are shown in FIG.
Furthermore, concentration of the obtained results was calculated based on the above calibration curve, and the concentration of aptamer in blood was calculated. The estimated blood concentrations are shown in Table 10.
As described above, since the first nucleic acid (aptamer) that binds to the target molecule used in the present invention is not labeled, it is possible to measure the more accurate pharmacokinetics without the influence of the label. .

Figure 2010041951
Figure 2010041951

本発明の標的分子の検出方法を用いることにより、アプタマーと標的分子との結合性に与える影響を顕著に抑制しつつ、高精度に標的分子を検出することができるため、特に核酸やタンパク質等の生体分子を検出し解析するような生化学、分子生物学、臨床検査等の分野で利用が可能である。   By using the target molecule detection method of the present invention, it is possible to detect the target molecule with high accuracy while significantly suppressing the influence on the binding property between the aptamer and the target molecule. It can be used in fields such as biochemistry, molecular biology, and clinical testing that detect and analyze biomolecules.

T−アプタマーの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed the structure of T-aptamer typically. 5TAM−アプタマーの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of 5TAM-aptamer. BNAプローブの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed the structure of the BNA probe typically. 実施例1において、BNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 1, it is the figure which showed the result of having made the BNA probe, T-aptamer, and TAT protein react. 実施例1において、BNAプローブとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 1, it is the figure which showed the result of having made the BNA probe and TAT protein react. 実施例1において、5TAM−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 1, it is the figure which showed the result of having made 5TAM-aptamer react with TAT protein. 実施例1において、BNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質との反応に、未標識アプタマーを反応させた阻害アッセイの結果を示した図である。In Example 1, it is the figure which showed the result of the inhibition assay which made unlabeled aptamer react with the reaction of a BNA probe, T-aptamer, and TAT protein. 実施例2において、BNA7merプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the result of having made BNA7mer probe, T-aptamer, and TAT protein react. 実施例2において、BNA3merプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the result of having made BNA3mer probe, T-aptamer, and TAT protein react. 実施例2において、DNAプローブとT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 2, it is the figure which showed the result of having made the DNA probe, T-aptamer, and TAT protein react. AT−アプタマーの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed the structure of AT-aptamer typically. 3TAM−アプタマーの構造を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of 3TAM-aptamer. 実施例5において、3’末端TAMRA標識BNAプローブとAT−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 5, it is the figure which showed the result of having made 3 'terminal TAMRA labeled BNA probe, AT-aptamer, and TAT protein react. 実施例5において、3’末端TAMRA標識BNAプローブとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 5, it is the figure which showed the result of having made 3 'terminal TAMRA labeled BNA probe and TAT protein react. 実施例5において、5TAM−アプタマーとTATタンパク質とを反応させた結果を示した図である。In Example 5, it is the figure which showed the result of having made 5TAM-aptamer react with TAT protein. 実施例7において作成した、アプタマー濃度の検量線を示した図である。It is the figure which showed the calibration curve of the aptamer density | concentration created in Example 7. FIG. 実施例7において、血液の50倍希釈液中の各アプタマー濃度の計測結果を示した図である。In Example 7, it is the figure which showed the measurement result of each aptamer density | concentration in the 50 times dilution liquid of blood.

Claims (19)

標的分子と特異的に結合し得る核酸を用いて標的分子を検出する方法であって、
(a)標的分子と、第1の核酸と、標識が付加されている第2の核酸との複合体を形成する工程と、
(b)前記工程(a)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、
を有し、
前記第1の核酸が、前記標的分子と特異的に結合するアプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、
前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする標的分子の検出方法。
A method for detecting a target molecule using a nucleic acid capable of specifically binding to the target molecule,
(A) forming a complex of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid to which a label is added;
(B) detecting the complex formed in the step (a) by measuring a signal emitted from the label;
Have
The first nucleic acid has an aptamer region that specifically binds to the target molecule, and a binding region of the second nucleic acid;
The method for detecting a target molecule, wherein the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid.
前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドを含むことを特徴とする請求項1記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to claim 1, wherein the binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid contains an artificial nucleotide. 前記第1の核酸と前記第2の核酸とのKd値(平衡解離定数)が30nM以下であることを特徴とする請求項1又は2記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to claim 1 or 2, wherein a Kd value (equilibrium dissociation constant) between the first nucleic acid and the second nucleic acid is 30 nM or less. 前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸とのKd値(平衡解離定数)が50nM以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to any one of claims 1 to 3, wherein a Kd value (equilibrium dissociation constant) of the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid is 50 nM or less. 前記人工的ヌクレオチドがBridged nucleic acid(BNA)であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to any one of claims 2 to 4, wherein the artificial nucleotide is Bridged Nucleic Acid (BNA). 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドと天然型ヌクレオチドが交互に配置されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The target molecule detection according to any one of claims 2 to 5, wherein in the binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid, artificial nucleotides and natural nucleotides are alternately arranged. Method. 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、人工的ヌクレオチドのみからなることを特徴とする請求項2〜6のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to any one of claims 2 to 6, wherein a binding region of the second nucleic acid with the first nucleic acid is composed of only artificial nucleotides. 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid is only one or more nucleotides selected from the group consisting of nucleotides having adenine as a base, nucleotides having thymine as a base, and nucleotides having uracil as a base. The method for detecting a target molecule according to claim 1, comprising: 前記第2の核酸における前記第1の核酸との結合領域が、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The binding region of the second nucleic acid to the first nucleic acid is a region consisting only of adenine nucleotides, a region consisting only of thymine nucleotides, or a region consisting only of uracil nucleotides. The method for detecting a target molecule according to any one of the above. 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、アデニンを塩基にもつヌクレオチド、チミンを塩基にもつヌクレオチド、及びウラシルを塩基にもつヌクレオチドからなる群より選択される1以上のヌクレオチドのみからなることを特徴とする請求項1〜9のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The binding region of the first nucleic acid with the second nucleic acid is only one or more nucleotides selected from the group consisting of nucleotides having adenine as a base, nucleotides having thymine as a base, and nucleotides having uracil as a base. The method for detecting a target molecule according to any one of claims 1 to 9, wherein 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、アデニンヌクレオチドのみからなる領域、チミンヌクレオチドのみからなる領域、又はウラシルヌクレオチドのみからなる領域であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか記載の標的分子の検出方法。   10. The binding region of the first nucleic acid with the second nucleic acid is a region consisting only of adenine nucleotides, a region consisting only of thymine nucleotides, or a region consisting only of uracil nucleotides. The method for detecting a target molecule according to any one of the above. 前記第1の核酸における前記第2の核酸との結合領域が、5〜30塩基長であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to any one of claims 1 to 11, wherein a binding region with the second nucleic acid in the first nucleic acid has a length of 5 to 30 bases. 前記第1の核酸において、前記アプタマー領域を挟んで、前記第2の核酸との結合領域の反対側に、当該第2の核酸との結合領域と特異的に結合する領域を有することを特徴とする請求項5〜12のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The first nucleic acid has a region that specifically binds to the binding region with the second nucleic acid on the opposite side of the binding region with the second nucleic acid across the aptamer region. The method for detecting a target molecule according to any one of claims 5 to 12. 前記工程(a)が、前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成した後に、前記標的分子を反応させることにより、前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成する工程であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか記載の標的分子の検出方法。   After the step (a) forms a complex of the first nucleic acid and the second nucleic acid, the target molecule, the first nucleic acid, and the second nucleic acid are reacted by reacting the target molecule. The method for detecting a target molecule according to any one of claims 1 to 13, which is a step of forming a complex with a nucleic acid. 前記工程(a)が、前記第1の核酸と前記標的分子との複合体を形成した後に、前記第2の核酸を反応させることにより、前記標的分子と前記第1の核酸と前記第2の核酸との複合体を形成する工程であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか記載の標的分子の検出方法。   After the step (a) forms a complex of the first nucleic acid and the target molecule, the target nucleic acid, the first nucleic acid, and the second nucleic acid are reacted by reacting the second nucleic acid. The method for detecting a target molecule according to any one of claims 1 to 13, which is a step of forming a complex with a nucleic acid. 前記標識が蛍光標識であり、前記工程(b)における前記標識から発されるシグナルの測定を、一分子蛍光分析法により行うことを特徴とする請求項1〜15のいずれか記載の標的分子の検出方法。   The target label according to any one of claims 1 to 15, wherein the label is a fluorescent label, and the signal emitted from the label in the step (b) is measured by single molecule fluorescence analysis. Detection method. 前記一分子蛍光分析法が蛍光偏光解析法(Fluorescence Intensity Distribution Analysis−polarization;FIDA−PO)であることを特徴とする請求項16記載の標的分子の検出方法。   The method for detecting a target molecule according to claim 16, wherein the single-molecule fluorescence analysis is Fluorescence Intensity Distribution Analysis-polarization (FIDA-PO). 核酸を検出する方法であって、
(a’1)第1の核酸と、標識が付加されている第2の核酸との複合体を形成する工程と、
(b’1)前記工程(a’1)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、
を有し、
前記第1の核酸が、アプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、
前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする核酸の検出方法。
A method for detecting a nucleic acid comprising:
(A′1) forming a complex of the first nucleic acid and the second nucleic acid to which a label is added;
(B′1) detecting the complex formed in the step (a′1) by measuring a signal emitted from the label;
Have
The first nucleic acid has an aptamer region and a binding region of the second nucleic acid;
The method for detecting a nucleic acid, wherein the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid.
生体内に投与された核酸の体内動態を測定する方法であって、
(a’2−1)第1の核酸を生体に投与し、所定時間経過後に生体試料を採取する工程と、
(a’2−2)前記工程(a’2−1)で採取された生体試料に、標識が付加されている第2の核酸を添加し、当該生体試料中の第1の核酸との複合体を形成する工程と、
(b’2)前記工程(a’2−2)において形成された複合体を、前記標識から発されるシグナルを測定することにより、検出する工程と、
を有し、
前記第1の核酸が、アプタマー領域と、前記第2の核酸との結合領域を有しており、
前記第2の核酸が、前記第1の核酸との結合領域を有していることを特徴とする核酸の体内動態測定方法。
A method for measuring the pharmacokinetics of a nucleic acid administered in vivo,
(A′2-1) administering a first nucleic acid to a living body and collecting a biological sample after elapse of a predetermined time;
(A′2-2) A second nucleic acid to which a label is added is added to the biological sample collected in the step (a′2-1), and the complex with the first nucleic acid in the biological sample is added. Forming a body;
(B′2) detecting the complex formed in the step (a′2-2) by measuring a signal emitted from the label;
Have
The first nucleic acid has an aptamer region and a binding region of the second nucleic acid;
The method for measuring pharmacokinetics of a nucleic acid, wherein the second nucleic acid has a binding region with the first nucleic acid.
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