JP2010068800A - Dnaを定量又は検出する方法 - Google Patents

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祥隆 冨ヶ原
Hideo Sato
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Abstract

【課題】簡便にDNAを定量又は検出する方法を提供する。
【解決手段】生物由来検体中に含まれるゲノムDNAが有する目的とするDNA領域におけるメチル化されたDNAを定量又は検出する方法であって、ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチドを検体中から取得する第一工程、第一工程で取得した被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得る特定オリゴヌクレオチドと、該特定オリゴヌクレオチドに結合し得る支持体と、を混合させて、該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する第二工程等を有することを特徴とする方法等を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、DNAを定量又は検出する方法等に関する。
DNAを定量又は検出する方法としては、例えば、生物由来検体に含まれるゲノムDNAを抽出した後、DNAポリメラーゼによるDNA合成の連鎖反応(Polymerase Chain Reaction;以下、PCRと記すこともある。)によってDNAを増幅させて検出する方法や、生物由来検体中のDNAが有する目的のDNA領域に蛍光標識したオリゴヌクレオチドをハイブリダイズさせて検出する方法等が知られている(例えば、非特許文献1、2参照)。
Chiquet C., Lina G., Benito Y., Cornut P.L., Etienne J., Romanet J.P., Denis P., Vandenesch F.,Polymerase chain reaction identification in aqueous humor of patients with postoperative endophthalmitis.,J. Cataract. Refract. Surg.,2007;33(4):635-641. Brandriff B.F., Gordon L.A., Trask B.J.,DNA sequence mapping by fluorescence in situ hybridization.,Environ. Mol. Mutagen.1991;18(4):259-262.
しかし、前記PCRにおいては、PCRで増幅しようとする目的領域のDNAの塩基配列に対して相補的な1組のオリゴヌクレオチドプライマー(以下、プライマー対と記すこともある。)を用いて液相中にて行われるために、増幅されたDNA断片を精製した後、これをPCRのための反応容器へ移し換える操作、また目的領域を増幅させるための前記プライマー対を含む反応試薬を反応系に添加するための操作等も必要である。更に、増幅しようとする目的領域のDNAの増幅を確認するために、電気泳動等の分析操作に供する必要もあり、それらの操作は繁雑であった。また、蛍光標識したオリゴヌクレオチドをプローブとして利用する場合、組織切片の染色等には利用されているものの、臨床の現場等、迅速性が要求される場面で、簡便に検体を検出することが困難であった。
本発明はこのようなこと情に鑑みてなされたものであり、簡便に生物由来検体を検出する方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成させた。即ち、本発明は以下の発明を含む。
[発明1]
検体中に含まれるゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する方法であって、
(1)ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチドを含有する検体を調製する第一工程、
(2)第一工程で調製した検体中に含有される被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドと、
該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得る特定オリゴヌクレオチドと、
該特定オリゴヌクレオチドに結合し得る支持体と、を混合させて、
該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する第二工程、
(3)第二工程で形成した検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドをその識別機能により検出することにより、前記目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する第三工程、
を有することを特徴とする方法。
[発明2]
検出オリゴヌクレオチドが、メチル化DNAを複数含むオリゴヌクレオチド、複合検出オリゴヌクレオチドである発明1に記載の方法。
[発明3]
検出オリゴヌクレオチドの識別機能が、検出オリゴヌクレオチドのメチル化DNAに結合するメチル化DNA抗体の識別機能である発明1又は2に記載の方法。
[発明4]
ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、ゲノム中の反復配列を構成する塩基配列又はその一部からなる発明1〜3のいずれか一に記載の方法。
[発明5]
ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、ゲノム中の重複遺伝子又は偽遺伝子の塩基配列又はその一部からなるDNAである発明1〜3のいずれか一に記載の方法。
[発明6]
ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、LINE又はAlu配列に分類される塩基配列からなるDNAである発明1〜3のいずれか一に記載の方法。
[発明7]
ゲノム中の反復配列を構成する塩基配列が以下に示されるいずれかの塩基配列からなる発明4に記載の方法。
(1)配列番号1で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(2)配列番号2で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(3)配列番号3で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
[発明8]
検出オリゴヌクレオチドが、以下に示されるいずれかの塩基配列を有する発明1〜7のいずれか一に記載の方法。
(1)配列番号1で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(2)配列番号1で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(3)配列番号2で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(4)配列番号2で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(5)配列番号3で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(6)配列番号3で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(7)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(8)配列番号4で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(9)配列番号6で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(10)配列番号6で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(11)配列番号8で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(12)配列番号8で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(13)配列番号10で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(14)配列番号10で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(15)配列番号12で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(16)配列番号12で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(17)配列番号13で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(18)配列番号13で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(19)配列番号14で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(20)配列番号14で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(21)配列番号15で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(22)配列番号15で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
[発明9]
特定オリゴヌクレオチドが、以下に示されるいずれかの塩基配列を有する発明1〜7のいずれか一に記載の方法。
(1)配列番号1で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(2)配列番号1で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(3)配列番号2で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(4)配列番号2で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(5)配列番号3で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(6)配列番号3で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(7)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(8)配列番号4で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(9)配列番号6で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(10)配列番号6で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(11)配列番号8で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(12)配列番号8で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(13)配列番号10で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(14)配列番号10で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(15)配列番号12で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(16)配列番号12で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(17)配列番号13で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(18)配列番号13で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(19)配列番号14で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(20)配列番号14で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(21)配列番号15で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(22)配列番号15で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
[発明10]
検出オリゴヌクレオチドがメチル化シトシンを含むメチル化オリゴヌクレオチドである発明1〜9のいずれか一に記載の方法。
[発明11]
検出オリゴヌクレオチドの識別機能がメチルシトシンの検出、メチル化DNA抗体による検出、又はメチルシトシン抗体による検出である発明1〜10のいずれか一に記載の方法。
[発明12]
検体が、下記のいずれかの検体である発明1〜11のいずれか一に記載の方法。
(a)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液又は組織溶解液
(b)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液及び組織溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたDNA
(c)哺乳動物由来の組織、細胞、組織溶解液及び細胞溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA
(d)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたDNA
(e)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA
[発明13]
目的とするDNA領域を有するDNA生物由来検体が、下記のいずれかの目的とするDNA領域を有するDNAである発明1〜12のいずれか一に記載の方法。
(a)目的とするDNA領域を認識切断部位としない制限酵素で予め消化処理されてなるDNA
(b)予め精製されてなる目的とするDNA領域を有するDNA
(c)血液中の目的とするDNA領域を有する遊離DNA
(d)微生物ゲノム由来の目的とするDNA領域を有するDNA
(e)RNAから逆転写酵素によって生成された目的とするDNA領域を有するDNA
[発明14]
第一工程において検体中からDNAを取得するためのDNA抽出操作において用いられる溶液中のナトリウム塩の濃度が、100mM以下1000mM以下である発明1〜13のいずれか一項に記載の方法。
[発明15]
第一工程において検体中からDNAを取得するためのDNA抽出操作において用いられる溶液中のナトリウム塩の濃度が、100mM以下200mM以下である発明1〜13のいずれか一項に記載の方法。
[発明16]
癌患者由来の検体を選抜する方法であり、発明1〜15のいずれか一項に記載の方法により被験者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果と、同方法により健常者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果との差異が有意であれば、被験者由来の検体を癌患者由来の検体として評価し、当該評価の結果に基づき癌患者由来の検体を特定する工程を含む方法。
[発明17]
検体が、哺乳動物由来の血清である発明16に記載の方法。
[発明18]
目的とするDNA領域を有するDNAが、哺乳動物由来の血清中の目的とするDNA領域を有する遊離DNAである発明16〜17のいずれか一項に記載の方法。
;等を提供するものである。
本発明により、簡便に生物由来検体を検出する方法を提供することができる。
図1は、実施例1において、目的とするDNA領域Xを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図2は、実施例2において、目的とするDNA領域Yを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM2を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM2を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM2を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM2を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図3は、実施例3において、目的とするDNA領域Xを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図4は、実施例4において、目的とするDNA領域Xを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図5は、実施例5において、目的とするDNA領域Xを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1及びメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1及びメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1及びメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM1及びメチル化オリゴヌクレオチドM3を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図6は、実施例6において、目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、Aはメチル化オリゴヌクレオチドM4を用いてゲノムDNA濃度が500 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Bはメチル化オリゴヌクレオチドM4を用いてゲノムDNA濃度が50 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Cはメチル化オリゴヌクレオチドM4を用いてゲノムDNA濃度が5 ng/20 μL TEバッファー溶液について蛍光を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM4を用いてゲノムDNA濃度が0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)について蛍光を測定した値を示している。 図7は、実施例7において、目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、溶液Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルAについて処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルBについて処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルCについて処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルD (ネガティブコントロール液) について処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。 図8は、実施例7において、目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、溶液Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルAについて処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルBについて処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルCについて処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。Dはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルD (ネガティブコントロール液) について処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。 図9は、実施例8において、目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、溶液Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルAについて処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルBについて処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルC (ネガティブコントロール液) について処理1を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。 図10は、実施例8において、目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、溶液Aはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルAについて処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Bはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルBについて処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。溶液Cはメチル化オリゴヌクレオチドM1を用いて血清サンプルC (ネガティブコントロール液) について処理2を含む操作を施したサンプルの蛍光強度を測定した値を示している。 図11は、実施例9において、ヒト血清中に含まれる目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、メチルシトシン抗体とメチル化オリゴヌクレオチドM1および5'末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドB1を用いて検出した結果と、リアルタイムPCRにより定量した結果を比較した図である。検出結果を縦軸に、リアルタイムPCRによる定量結果を横軸にとり、プロットした。またグラフ中の直線は回帰直線(太線)および標準誤差範囲(細線)を示してある。 図12は、実施例9において、ヒト血清中に含まれる目的とするDNA領域Zを検出する実験を実施した結果を示した図である。図中、59歳以下のヒト血清サンプルについて、メチルシトシン抗体とメチル化オリゴヌクレオチドM1および5'末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドB1を用いてDNAを検出した結果を、癌患者と健常者に分けてプロットしたものである。◆は健常者、▲は癌患者の測定結果を示しており、それぞれについて平均値および標準偏差を示してある。
以下に本発明(以下、本発明方法と記すこともある)を詳細に説明する。
本発明方法は、ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチドを含有する検体を調製する第一工程、(2)第一工程で調製した検体中に含有される被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得る特定オリゴヌクレオチドと、該特定オリゴヌクレオチドに結合し得る支持体と、を混合させて、該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する第二工程、(3)第二工程で形成した検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドをその識別機能により検出することにより、前記目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する第三工程と、を有する検体中に含まれるゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する方法に関するものである。
本発明方法における「検体」としては、非生物由来検体と生物由来検体とが挙げられる。非生物由来検体とは、例えば食品、河川、土壌、一般市販製品の表面付着物等の真菌、細菌、ウイルス等の混入微生物や核酸が含まれ得るものを意味する。
尚、特に食品においては食中毒菌の有無の検査と原因菌の特定が重要であり、通常は微生物表面の抗原を利用した免疫法が使用される。しかし、免疫法は、抗原を作るために多大の労力を必要とし、更に病原菌の特定が必要となる。即ち、微生物検査における免疫法は、微生物種の特異性を利用しているため、一回の検査で複数菌種をまとめて、その有無を検査することが難しいだけでなく、免疫法を確立できない微生物に対しては、PCR法等を用いる等、検査には多大の労力が必要となる。本発明方法は、まず、免疫法による検査が難しい場合でも、遺伝子から検査方法を確立でき、次に、複数の微生物を同時に検出することが可能な検査方法を提供できる。即ち、本発明方法は、非生物由来検体中に存在する真菌類、微生物類、ウイルス等の検査に利用できる。また、本発明方法を用いることにより、例えば食品中の混入微生物やウイルスを検出することが可能となり、感染症の検査や食品汚染検査等で利用が期待できる。
生物由来検体とは、(a)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液又は組織溶解液、(b)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液及び組織溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたDNA、(c)哺乳動物由来の組織、細胞、組織溶解液及び細胞溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA、(d)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたDNA、(e)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA、等が挙げられる。尚、前記組織とは、血液、リンパ節等を含む広義の意味であり、前記体液とは血漿、血清、リンパ液等を意味し、前記体分泌物とは尿や乳汁等を意味する。
検体中に含まれるDNAとしては、前記生体試料や前記混入微生物から抽出して得られたゲノムDNA、ゲノムDNA由来のDNA断片、若しくはRNA等を挙げることができる。また、哺乳動物由来の検体がヒトの血液、体液又は体分泌物等である場合には、ヒトの定期健康診断における臨床検査等で採取したものを利用することができる。血液を検体として用いる場合には、血液から通常の方法に準じて血漿又は血清を調製し、調製された血漿又は血清を検体として、その中に含まれる遊離DNA(胃癌細胞等の癌細胞由来のDNAが含まれる)を分析すると、血球由来のDNAを避けて胃癌細胞等の癌細胞由来のDNAを解析することができ、胃癌細胞等の癌細胞、それを含む組織等を検出する感度を向上させることができる。
ゲノムDNAを哺乳動物由来の検体から得るには、例えば市販のDNA抽出用キット等を用いればよい。また、RNAからDNAを得るためには、市販のcDNA作製キット等の逆転写酵素を用いてRNAからDNAを合成するようなキットを用いればよい。また、本発明方法においては、検体としては、人工的に合成されたDNAであってもよい。
本発明方法における「哺乳動物」とは、哺乳動物に属する動物の全てを意味する。哺乳動物に属する動物とは、動物界 脊索動物門 脊椎動物亜門 哺乳綱(Mammalia)に分類される動物の総称であり、より具体的には、ヒト、サル、マーモセット、モルモット、ラット、マウス、ウシ、ヒツジ、イヌ、ネコ等を意味する。
本発明における「体液」とは、個体を構成する細胞間に存在する液体を意味し、血漿と間質液を意味し、多くの場合、個体の恒常性の維持機能を果たす。より具体的には、リンパ液、組織液(組織間液、細胞間液、間質液)、体腔液、漿膜腔液、胸水、腹水、心嚢液、脳脊髄液(髄液)、関節液(滑液)、眼房水(房水)、脳脊髄液、等を意味する。
本発明における「体分泌液」とは、外分泌腺からの分泌液を意味する。より具体的には、唾液、胃液、 胆汁、 膵液、腸液、 汗、 涙、 鼻水、 精液、 膣液、 羊水、 乳汁、等を意味する。
本発明における「細胞溶解液」とは、細胞培養用の10cmプレート等で培養した細胞、即ち細胞株や初代培養細胞、血球細胞等を破壊することにより得られる細胞内液を含む溶解液を意味する。細胞膜を破壊する方法としては、超音波による方法、界面活性剤を用いる方法、アルカリ溶液をを用いる方法等が挙げられる。尚、細胞を溶解するためには、様々なキット等を利用してもよい。
例えば具体的には、10cmプレートでコンフルエントになるまで細胞を培養した後、培養液を捨てて、0.6mLのRIPAバッファー(1x TBS, 1% nonidet P-40, 0.5% sodium deoxysholate, 0.1% SDS, 0.004% sodium azide)を10cmプレートに加える。4℃で15分間プレートをゆっくり揺り動かしてから、10cmプレート上の接着細胞を、スクレーパー等を用いて剥がし、プレート上の溶解液をマイクロチューブに移す。溶解液の1/10容量の10mg/mL PMSFを添加してから、氷上で30-60分間放置する。4℃で10分間、10,000xgで遠心し、上清を細胞溶解液として取得する。
本発明における「組織溶解液」とは、哺乳動物等の動物から採取した組織中の細胞を破壊することにより取得する細胞内液を含む溶解液を意味する。
より具体的には、動物から取得した組織の重量を測定した後、カミソリ等を用いて組織を小片に裁断する。凍結組織をスライスする場合は、更に小さい小片にする必要がある。裁断後、氷冷RIPAバッファー(プロテアーゼインヒビター、フォスファターゼインヒビター等を添加してもよく、例えば、RIPAバッファーの1/10容量の10mg/mL PMSFを添加してもよい)を組織1gあたり3mLの比率で添加し、4℃でホモジナイズする。ホモジナイズには、ソニケーターや加圧型細胞破砕装置を用いる。ホモジナイズの作業では、溶液を常に4℃に維持し、発熱を抑えるようにする。ホモジナイズ液を、マイクロチューブに移して、4℃で10分間、10,000xgで遠心し、上清を組織溶解液として取得する。
本発明方法における「目的とするDNA領域」(以下、目的領域と記すこともある。)とは、検体中に含まれるDNAのうち、本発明方法により検出又は定量したい(目的とする)DNA領域である。検体がDNAである場合の目的とするDNA領域とは、DNAの塩基配列上の所定の塩基配列を意味し、検体がRNAである場合には、RNAから逆転写酵素により作製されたDNA上の塩基配列であって、RNA上の検出又は定量対象となる所定の塩基配列の相補的塩基配列を意味する。
第一工程は、ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチドを含有する検体を調製する工程である。
本発明方法における「被検オリゴヌクレオチド」とは、ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を含むオリゴヌクレオチドである。
「ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域」としては、ゲノム中に複数見られる塩基配列(以下、反復配列と記すこともある。)であればなんでも良く、疾患の指標となる塩基配列であれば更によい。例えば、癌においては、血液中のゲノムDNA由来の遊離DNAが増加することが知られており、この場合、被検オリゴヌクレオチドとは血液中の遊離DNA中の反復配列やその部分配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。これら反復配列やその部分配列を有するオリゴヌクレオチドの定量された値は、癌の進行程度を表す指標とすることができる。尚、後述するが反復配列としては、単純反復配列(縦列反復配列又はタンデムリピートと呼ばれる)、散在反復配列、重複遺伝子又は偽遺伝子等でもよい。
目的とするDNA領域の塩基配列を含むゲノムDNAを取得するには、例えば、検体が哺乳動物由来の場合は、市販のDNA抽出用キット(Genfind v2 Kit(ベックマン・コールター社製)、FastPure DNA Kit(タカラバイオ社製))等を用いればよい。
また、検体が真菌等の微生物である場合、Methods in Yeast Genetics(Cold Spring Harbor Laboratory Press)に記載されているような、一般的な酵母ゲノムの調製法等を用いればよく、検体が大腸菌のような原核生物である場合、Molecular Cloning -A Laboratory Manual-(Cold Spring Harbor Laboratory Press)に記載されているような一般的な微生物ゲノム調製法等を用いればよい。
また、検体が食品(一般食料品)である場合、食品から微生物等を分離してからDNAを取得してもよく、食品に含まれる微生物以外の例えばウイルス等のゲノムDNAと微生物由来のゲノムDNAを同時に取得してもよい。
また、検体が哺乳動物由来の組織であり、目的とするDNA領域がウイルス由来のDNAである場合は、組織中から市販のRNA抽出用キット(ISOGEN(311-02501)NIPPON GENE社製)、或いは、FastRNA Pro Green Kit (フナコシ社製)、FastRNA Pro Blue Kit (フナコシ社製)、FastRNA Pro Red Kit (フナコシ社製)等を用いてRNAを抽出し、逆転写酵素によってDNAを取得してもよい。また、検体が哺乳動物由来の検体である場合、ウイルス粒子を抽出してからウイルスのDNAを抽出してもよく、或いはウイルス粒子を抽出してから市販のキット(QuickGene RNA tissue kit S II、富士フィルム社製)等を用いてウイルスRNAを抽出し、逆転写酵素によりウイルス由来のDNAを取得してもよい。ウイルスが感染した組織からRNAを抽出し逆転写酵素によりウイルス由来のDNAを取得してもよいし、ウイルスが感染した組織からDNAを取得して、ウイルス由来のDNAを取得してもよい。尚、RNAから逆転写酵素によりDNAを取得する場合には、市販のキット(トランスクリプターハイフィデリティcDNA合成キット、ロシュディアグノスティク社製)等を用いてもよい。
また、検体が哺乳類由来の組織や細胞株等からのRNAを鋳型として調製されたDNAである場合、組織や細胞株等から市販のRNA抽出用キットで抽出したRNAを鋳型として、逆転写酵素によりDNAを取得してもよい。
また、本発明方法における「目的とするDNA領域」は、該DNAが有する目的とするDNA領域内の塩基配列に認識切断部位を有さない制限酵素で予め消化処理されてなるDNAであってもよく、また予め精製されてなるDNA試料であってもよい。他に、第一工程で取得されるDNAとしては、血液中の遊離DNA、微生物ゲノム由来のDNA、検体中のRNAから逆転写酵素によって合成されたDNA等であってもよい。
また、「目的とするDNA領域」として、RNAから逆転写酵素により合成されたDNA領域を用いる場合、具体的には、リボソーマルRNA、メッセンジャーRNA、トランスファーRNA、及び、マイクロRNA等から合成されたDNAであってもよいことを意味する。RNAとしては宿主のゲノムからRNAポリメラーゼから転写されたものだけでなく、RNAをゲノムとするウイルスゲノム等も含むものであり、RNAであれば何でもよいことを意味する。
本発明方法における「目的とするDNA領域を有するDNA」としては、グラム陽性菌、グラム陰性菌等の細菌、真菌、ウイルス、病原性原虫等の微生物等由来のDNAや、これら微生物等由来のRNAから逆転写酵素により取得したDNAを挙げることができる。例えば、Mycoplasma genitalium、Mycoplasma pneumoniae、Borrelia burgdorferi B31、Rickettsia prowazekii、Treponema pallidum、Chlamydia pneumoniae、Chlamydia trachomatis、Helicobacter pylori J99、Helicobacter pylori 26695、Haemophilus influenzae Rd、Mycobacterium tuberculosis H37Rv、Pseudomonas aeruginosa、Legionella pneumophila、Serratia marcescens、Escherichia coli、Listeria monocytogenes、Salmonella enterica、Campylobacter jejuni subsp. Jejuni、Staphylococcus aureus、Vibrio parahaemolyticus、Bacillusu cereus、Clostridium botulinum、Clostridium perfringens、Yersinia enterocolitica、Yersinia pseudotuberuculosis、Trichophyton ruburum、Trichophyton mentagrophytes、Candida albicans、Cryptococcus neoformans、Aspergillus fumigatus、Pneumocystis carinii、Coccidioides immitis、Cytomegalovirus、human herpesvirus 5、Epstein-Barr virus、Human Immunodeficiency Virus、Human Papilloma Virus、Enterovirus、Norovirus Influenza Virus、Toxoplasma gondii、Cryptosporidium parvum、Entamoeba histolyticaのゲノムDNA又はRNAから逆転写酵素により作製されたDNAは、検体中の感染症原因菌や食品中の食中毒原因菌等の検出に利用できる。
検出対象の塩基配列としては、ゲノム中に複数見出される塩基配列であるCRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)領域等が挙げられる。
本発明方法を用いた微生物の同定・検出は、感染症診断、食中毒菌の同定、土壌や河川や湖沼の底質等に存在する微生物の種類と数の同定(環境中の微生物調査等)や、有用な化合物を生産する微生物や食品醗酵等に利用できる微生物等の産業上有用な微生物の同定や、汚水処理、食品醗酵等の微生物を工業的に利用している状態での菌層(微生物層)の確認等に利用可能である。
本発明方法における「反復配列」とは、ゲノム中に同じ所定の配列が複数個見られる塩基配列を意味している。このような反復配列としては、単純反復配列(縦列反復配列又はタンデムリピートと呼ばれる)や散在反復配列等が知られている。
単純反復配列は、同じ配列が同じ向きに隣り合って存在することを特徴とし、サテライトDNA、ミニサテライト、マイクロサテライト、セントロメア、テロメア、動原体、リボソーム集団遺伝子のような一連の塩基配列等が知られている。
散在反復配列は、隣り合わず散在することを特徴とし、レトロトランスポゾンに由来するDNAと考えられている。散在反復配列は、塩基配列の長さにより、SINE(Short Interspersed Repetitive Element:短鎖散在反復配列)とLINE(Long Interspersed Elements:長鎖散在反復配列)に分類され、ヒトの塩基配列としては、各々、Alu配列やLINE−1配列が代表的な反復配列として知られている。また、RNAやタンパク質から逆転移した不活性なプロセッシング済みの偽遺伝子、遺伝子重複により増幅した遺伝子配列も知られている。
重複遺伝子とは、一つのゲノム上に複数の高い相同性を有する遺伝子が存在する場合を指し、多くの場合は、一遺伝子の近傍にタンデムに並んで存在する塩基配列である。尚、偽遺伝子にも重複遺伝子に含まれるものが知られている。
ゲノム中に複数個見られる塩基配列としては、まず、比較的短い塩基配列からなる繰り返しが挙げられる。具体的には、(A)n、(T)n、(GA)n、(CA)n、(TAA)n、(GGA)n、(CAGC)n、(CATA)n、(GAAA)n、(TATG)n、(TTTG)n、(TTTA)n、(TTTC)n、(TAAA)n、(TTCA)n、(TATAA)n、(TCTCC)n、(TTTCC)n、(TTTAA)n、(TTTTC)n、(TTTTA)n、(TTTTG)n、(CAAAA)n、(CACCC)n、(TATATG)n、(CATATA)n、(TCTCTG)n、(AGGGGG)n、(CCCCCA)n、(TGGGGG)n(nは繰返し数を意味する)等の配列が挙げられる。次に、転写因子に由来する配列が挙げられる。具体的には、hATグループとして、MER1-Charlie、Zaphodが知られており、Tc-1グループとして、MER2-Tigger、Tc-1、Marinerが知られている。その他、Tigger1、Tigger2a、Tigger5、Charlie4a、Charlie7等が知られている。これらの「比較的短い塩基配列」、「転写因子に由来する配列」は、後述の特定接着配列及び検出用接着配列が設定可能であれば、本発明方法にも利用可能である。また、サテライトDNA、ミニサテライト、マイクロサテライト等は、単純反復配列に分類される反復配列であり、後述の特定接着配列及び検出用接着配列が設定可能であれば、本発明方法にも利用可能である。また、遺伝子中に多コピー存在する配列として、セントロメアに存在する配列としてALR6が、またsnRNAとしてU2やU6が、tRNAやrRNAのように生物的な機能を有する塩基配列の中にもゲノム中に多コピー存在する塩基配列があることが知られている。このような遺伝子としては、遺伝子重複によりゲノム中に複数コピー存在する遺伝子である重複遺伝子を挙げることができる。
重複遺伝子とは、遺伝子重複によりゲノム中の特定の遺伝子や遺伝子断片が倍加することにより生じた遺伝子又はその遺伝子断片を意味する。遺伝子重複とは、遺伝子を含むDNAのある領域が重複する現象のことである。遺伝子重複が起こる原因としては、遺伝的組換えの異常、レトロトランスポゾンの転移、染色体全体の重複等がある。例えば、1つの遺伝子がコピーされてゲノムDNAに挿入されることを意味し、異なる染色体位置へ挿入される場合と元の遺伝子の近傍に挿入される場合がある。元の遺伝子の近傍への挿入により、コピーされた遺伝子が並んでいる場所をタンデムリピートと呼び、遺伝子重複によって作り出された遺伝子のグループを遺伝子族(遺伝子ファミリー)と呼ぶ。
偽遺伝子とは、DNAの配列のうち、遺伝子産物(特にタンパク質)をコードしていたことを想像させるような特徴のある塩基配列を有しているが、現在は機能を失っている遺伝子をいう。元の機能を有する配列に突然変異が生じた結果生まれたと考えられている。例えば、突然変異によりストップコドンが生じてタンパク質のペプチド鎖が短くなってしまいタンパク質として機能を果たせなくなる場合や、一塩基置換等の突然変異により正常な転写に必要な調節配列が機能を失う場合等がある。偽遺伝子は元の正常な遺伝子が別に残っている場合が多いが、単独で偽遺伝子になるものもある。偽遺伝子は、遺伝子配列の特徴により3タイプに分類できる。mRNAからレトロトランスポゾンの逆転写酵素によって作られたDNAがゲノムに挿入される場合(プロセス型偽遺伝子)、ゲノム内で元の遺伝子配列が重複し、そのコピーのうち一部が突然変異等により機能を喪失して偽遺伝子になる場合(重複偽遺伝子又は非プロセス型偽遺伝子)、及びゲノム内の遺伝子が(重複遺伝子がなく単独の遺伝子のまま)機能を失うことにより偽遺伝子になる場合がある。
尚、現在、偽遺伝子として知られる遺伝子の中には、転写されている例や、遺伝子機能を有する例(偽遺伝子と呼ぶべきかどうかは定まっていない)も知られるようになっていることから、本発明方法における、「偽遺伝子」とは、遺伝子機能の有無、或いは転写されるか否かではなく、前記の「プロセス型偽遺伝子」と「重複偽遺伝子(非プロセス型偽遺伝子)」を意味するものである。
本発明方法における「反復配列」である「ゲノム中に複数個見られる塩基配列」としては、レトロウイルスや、末端にLTR(Lomg terminal repeat)を有するレトロトランスポゾン、MaLRs(Mammalian apparent LTR-Retrotransposons)のような、ウイルス由来と考えられる内在配列や、レトロウイルス由来のLTR等を挙げることができる。
例えば、レトロウイルス由来のLTRとしては、具体的には、LTR1、LTR1B、LTR5、LTR7、LTR8、LTR16A1、LTR16A1、LTR16C、LTR26、LTR26E、MER48、MLT2CB等のサブファミリーが知られている。また、レトロトランスポゾン由来のLTRは、ERV、ERVK、ERVLの各クラスに分類され、具体的には、LTR8A、LTR28、MER21B、MER83、MER31B、MER49、MER66B、HERVH、ERVL、LTR16A1、LTR33A、LTR50、LTR52、MLT2A1、MLT2E 、MER11C、MER11C等のサブファミリーを挙げることができる。更に、MaLRsは、典型的なレトロトランスポゾンと同様にその配列の両端にLTRを含むが、LTRにはさまれた内部配列がレトロウイルス由来ではない配列のDNA因子を指す。例えば、MLT1A1、MLT1A2、MLT1B、MLT1C、MLT1D 、MLT1F、MLT1G 、MLT1H、MLT1J 、MLT1K 、MLT1I 、MLT2CB 、MSTA、MSTA-int、MSTB 、THE1A、THE1B、THE1B-internal、THE1等のサブファミリーを挙げることができる。
「散在反復配列」は、隣り合わず散在することを特徴としており、レトロトランスポゾンに由来すると考えられている。また、散在反復配列は、その長さにより、SINE(Short Interspersed Repetitive Element:短鎖散在反復配列)とLINE(Long Interspersed Elements:長鎖散在反復配列)に分類されてる。SINEのうち、大部分はAluファミリーに属する配列である。特徴としては、7SL RNAの3’側の配列或いは5’側の配列を有し、尚且つLeft-monomerとRight-monomerと呼ばれる領域にはさまれたAT−Rich領域を有している。Aluファミリーのサブファミリーとしては、Alu、AluJb、AluJo、AluSc、AluSg、AluSp、AluSq、AluSx、AluYを、更には、FAM(Fossil Alu Monomer)と、FAMの配列を有するFLAM(Free Left Alu Monomer)とFRAM(Free Right Alu Monomer)を挙げることができる。Aluファミリー以外のSINEとしては、MIR、及びTher/MIR3が知られており、夫々、サブファミリーとして、MIR、MIR3が知られている。その他、他の生物種のAluファミリーのサブファミリーとしては、B1、B2、B4、PB1、PB1D等が知られている。LINEとしては、LINE1からLine23のサブファミリーが報告されているが、LINE-1、LINE2、LINE3が広くゲノム中に存在することが知られている。尚、LINE-1については、例えば、L1M1、L1M2、L1M3、L1M3d、L1M4、L1M4c、L1MA2、L1MA7、L1MA8、L1MA9、L1MB1、L1MB1、L1MB3、L1MB4、L1MB5、L1MB6、L1MB7、L1MCa、L1MCb、L1MC2、L1MC3、L1MC4、L1MC4a、L1MC5、L1MDa、L1ME、L1MEc、L1MEd、L1MEg、L1ME1、L1ME2、L1ME3、L1ME3A、L1ME3B、L1ME4a、L1PB3、L1P4、L1PA2、L1PA3、L1PA4、L1PA5、L1PA6、L1PA7、L1PA10、L1PA12、L1PA13、L1PA14、L1PA16、L1PB1、L1PB3、L1PB4、L1PREC2、HAL1のサブファミリーが知られており、LINE-2としては、L2、L2cのサブファミリーが知られている。尚例えば、Aluファミリー又はAluのサブファミリーに共通の配列、LINE-1ファミリー或いはLINE-1のサブファミリーに共通の配列に対して、後述の特定接着配列及び検出用接着配列を設定できれば、一ゲノム中に複数の検出対象を設定することができるため、ゲノムの検出をより高感度にすることができる。
目的とするDNA領域としては、具体的に例えばLINE−1の部分配列(配列番号1又は配列番号2に示す塩基配列)やAluの部分配列(配列番号3に示す塩基配列)又はそれらの相同性を示す塩基配列等を挙げることができる。
尚、例えばある領域中の反復配列を調べたい場合、PubMed等の一般的な配列検索のデータベースで検索することは難しく、通常は、Repbase(http://www.girinst.org/repbase/)、RepeatMasker(http://www.repeatmasker.org/)等のデータベースを用いればよい。これらの反復配列を測定することは、例えば、血液中の遊離DNA量のサロゲートマーカーとして扱うことが可能であり、また例えば、生物種特異的な反復配列に注目する場合は、生物種の特定等に利用することができる。
ゲノム中の反復配列としては、具体的に以下に示される塩基配列からなるものを挙げることができる。
(1)配列番号1で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(2)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(3)配列番号9で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
第二工程は、第一工程で調製した検体中に含有される被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得る特定オリゴヌクレオチドと、該特定オリゴヌクレオチドに結合し得る支持体と、を混合させて、該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する工程である。
第二工程における「検出オリゴヌクレオチド」とは、該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得るものであり、オリゴヌクレオチドを構成するヌクレオチドの塩基が、該検出オリゴヌクレオチドを検出又は定量するための識別機能を有し、目的とするDNA領域を有するDNA(被検オリゴヌクレオチド)と相補性によって結合するための塩基配列である検出用接着配列と、該検出用接着配列に連結した検出配列とを有しているオリゴヌクレオチドである。また、「検出オリゴヌクレオチド」は、後述するヒトゲノム中の反復配列、重複遺伝子又は偽遺伝子の塩基配列若しくはその一部と相補的に結合し得る塩基配列からなってもよい。尚、本発明方法の第二工程における「検出オリゴヌクレオチド」は、後述する複合検出オリゴヌクレオチドの形態をとってもよい。また、検出オリゴヌクレオチドはメチル化DNAを複数含むオリゴヌクレオチドであってもよく、メチル化シトシンを含むメチル化オリゴヌクレオチドであってもよい。
検出オリゴヌクレオチドにおける「検出用接着配列」とは、目的とするDNA領域を有する塩基配列に相補的な塩基配列の一部分からなるオリゴヌクレオチドであって、検出用接着配列が対合し得る目的とするDNA領域を有するDNAの塩基配列部分と75%以上、好ましくは90%以上の相同性を有する配列である。また、検出用接着配列は、被検オリゴヌクレオチドにおける目的とするDNA領域又は目的とするDNA領域の近傍に結合する塩基配列を有し、第二工程で後述する検出複合体を形成できるように設定されていればよい。
尚、検出用接着配列は、検出オリゴヌクレオチド、被検オリゴヌクレオチド、後述する特定オリゴヌクレオチド及び支持体が結合してなる検出複合体を形成できればどのような塩基配列であっても良く、特に後述する特定オリゴヌクレオチドと被検オリゴヌクレオチドとの結合を阻害しないものが好ましい。また、検出用接着配列は同一反復配列中(目的とするDNA領域中)に一つ設計されていてもよく、二つ以上設計されていてもよい。二つ以上設計する場合、複数の検出用接着配列と後述する特定接着配列は、互いに目的とするDNA領域を有するDNAとの結合を阻害しないものが好ましい。検出用接着配列の塩基配列の長さは、5bp〜50bp、望ましくは10bp〜30bpである。
「検出配列」とは、前記検出用接着配列に結合させて使用でき、識別機能を有する塩基配列であればよい。即ち、検出或いは定量するために特有の塩基配列からなるオリゴヌクレオチドであってもよく、或いは識別機能を有する分子そのもの、或いは識別機能を有する分子が結合したオリゴヌクレオチドであってもよい。例えば、FITC、放射性標識、FITC又は放射性同位体で標識されたオリゴヌクレオチドであってもよい。
また、例えば、検出配列はメチル化されたDNAであってもよい。具体的には、メチル化オリゴヌクレオチドが5-メチルシトシンである場合には、識別機能を有するメチルシトシン抗体を結合させることで、検出配列を検出・定量することができる。また、検出配列は、メチル化オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る塩基配列であってもよい。
「識別機能を結合しうる分子」とは、識別機能を検出オリゴヌクレオチドに付与させるために、オリゴヌクレオチド以外の分子を用いることを意味する。例えば、識別機能が、後述のFITC抗体に標識されたhorseradish Peroxidase(HRP)である場合、検出オリゴヌクレオチドにFITCが結合された場合、FITCは「識別機能を結合しうる分子」であることを意味する。
「識別機能」とは、検出オリゴヌクレオチドを検出又は定量できる機能である。即ち、識別機能は検出オリゴヌクレオチドの有する機能であれば何でも良く、例えば、検出オリゴヌクレオチドの標識に基づく識別機能や、検出オリゴヌクレオチドに結合する検出分子によって検出オリゴヌクレオチドに付与される識別機能を意味する。具体的には、検出オリゴヌクレオチドに、その5’末端若しくは3’末端にユーロピウム標識、金コロイド標識、ラテックスビーズ標識、放射性同位体標識、蛍光物質(FITC等)標識、horseradish Peroxidase(HRP)標識、アルカリホスファターゼ標識等がなされた検出オリゴヌクレオチドの蛍光・発色等の特性を挙げることができる。
ユーロピウムの検出のためには、Enhancement Solution(PerkinElmer社製)を添加・混合し、約45分間室温で静置した後、蛍光検出器で蛍光(励起340nm/蛍光612nm)を測定すればよい。また、検出オリゴヌクレオチドがメチル化オリゴヌクレオチドである場合には、検出分子としては、具体的には、メチル化DNA抗体や、オスミウム錯体(非特許文献3)等が挙げられる。メチル化オリゴヌクレオチドとは、オリゴヌクレオチドを構成するヌクレオチドの塩基の少なくとの一つががメチル化されているオリゴヌクレオチドを意味し、より具体的には5-メチルシトシン、6-メチルアデニン等を含むオリゴヌクレオチドを意味する。更に、検出オリゴヌクレオチドがFITC標識されている場合には、検出分子としてFITC抗体を挙げることができる。
Tanaka K., Tainaka K., Kamei T., Okamoto A., Direct labeling of 5-methylcytosine and its applications.,J. Am. Chem. Soc.,2007;129:5612-5620.
「検出分子」とは、検出オリゴヌクレオチドを検出又は定量する性質を有していればよい。また、検出分子は、検出オリゴヌクレオチドの検出配列を認識するものであっても良く、予め検出オリゴヌクレオチドに結合されていても構わない。即ち、検出分子は、検出オリゴヌクレオチドに特異的に結合する性質を有し、且つ、定量又は検出のために利用される機能・特性である「識別機能」を有するか、或いは識別機能を付与され得るものであればよい。具体的には、検出分子は、検出配列がメチル化オリゴヌクレオチドの場合、該メチル化オリゴヌクレオチドに結合して該メチル化オリゴヌクレオチドを検出できるものであれば良く、該メチル化オリゴヌクレオチドに特異的に結合して識別機能を示すものであればよい。他に例えば、検出分子はメチル化DNA抗体であってもよい。また、検出配列が検出分子そのものである場合、検出オリゴヌクレオチドを検出するために、新たな検出分子を添加しなくとも良く、検出オリゴヌクレオチドに組み込まれた検出分子を検出することにより、該検出オリゴヌクレオチドの検出が可能になる。
検出分子がメチル化DNA抗体である場合には、以下の方法により、定量又は検出のために利用される識別機能として利用することができる。具体的には、ユーロピウム標識、金コロイド標識、ラテックスビーズ標識、放射性同位体標識、蛍光物質(FITC等)標識、horseradish Peroxidase(HRP)標識、アルカリホスファターゼ標識、ビオチン標識等、標識が蛍光・発色等を利用した機能である。尚、これら検出分子としての抗体に識別機能を付与する方法としては、検出分子である抗体に直接に識別機能を結合させてもよいし、識別機能を有した二次抗体又は三次抗体を検出分子である抗体に結合させてもよい。具体的には、蛍光物質で標識された抗体、horseradish Peroxidase(HRP)標識された抗体、アルカリホスファターゼ標識された抗体、ビオチン標識された抗体、ユーロピウム標識された抗体を二次抗体又は三次抗体として利用することができる。また、酵素サイクル法で検出可能な基質を結合した抗体を利用してもよい。これら識別機能の定量又は検出手段としては、例えば、放射線検出器、分光光度計等による測定、又は目視等が挙げられる。例えば、検出オリゴヌクレオチドを、その識別機能により検出又は定量する場合として、具体的にユーロピウムが付加された二次抗体を使用する場合、後述する検出複合体に二次抗体を結合させた後、Enhancement Solution(PerkinElmer社製)を添加・混合し、約45分間室温で静置する。その後、蛍光検出器で蛍光(励起340nm/蛍光612nm)を測定すればよい。
検出オリゴヌクレオチド上のメチル化DNAにメチル化DNA抗体を結合させて、その機能により検出又は定量する場合には、具体的には検出複合体にメチル化DNA抗体を結合させた後、メチル化DNA抗体に対する二次抗体(例えば、Eu-N1標識マウスIgG抗体:PerkinElmer社製)を添加し、室温で約1時間静置し、二次抗体の複合体への結合を促す。その後、Enhancement Solution(PerkinElmer社製)を添加・混合し、例えば約45分間室温で静置する。その後、蛍光検出器で蛍光(励起340nm/蛍光612nm)を測定することにより、検出又は定量する。
また、検出オリゴヌクレオチド上のメチル化DNAに結合するメチル化DNA抗体をFITCで標識する場合には、二次抗体としてFITCを結合させた抗体を用いることもできる。この場合、公知の方法により、FITCの蛍光を測定し、検出又は定量することもでき、抗FITC抗体を二次抗体として検出又は定量することもできる。更に、検出オリゴヌクレオチドにFITCを直接結合させた場合は、FITCを識別機能として利用することもできるし、horseradish Peroxidase(HRP)標識されたFITC抗体、アルカリホスファターゼ標識されたFITC抗体、ビオチン標識されたFITC抗体、ユーロピウム標識されたFITC抗体等により標識機能を付与することもできる。具体的には、検出オリゴヌクレオチドとして、FITC標識したオリゴヌクレオチドを検出オリゴヌクレオチドとして使用する場合は、該検出オリゴヌクレオチドを含む後述する支持体に固定化された検出複合体に、horseradish Peroxidase(HRP)標識された抗体(例えば、HRP標識FITC抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories社製))を添加し、室温で約1時間〜2時間静置し、FITC抗体の検出複合体への結合を促す。その後、FITC抗体溶液を洗浄除去してから、適切な基質(例えば、Substrate Reagent Pack #DY999:R&D SYSTEMS社製)を添加・混合する。約5〜60分間室温で静置した後、ストップ溶液 (2N H2SO4水溶液)を添加してhorseradish Peroxidase(HRP)の反応を停止させ、反応停止後30分以内に450nmの吸光度を測定すればよい。また、メチル化DNA抗体の固定化にビオチンを利用しない場合、ビオチン化検出オリゴヌクレオチドを検出又は定量に用いることができる。ビオチン化された検出オリゴヌクレオチドを検出又は定量する場合には、例えば、HRP標識ストレプトアビジンを固定化された検出複合体に添加・混合し、ビオチン化検出オリゴヌクレオチドとHRP標識ストレプトアビジンとの結合体を形成・分離した後、公知の方法によりHRPの活性を測定することによりビオチン化メチル化DNA抗体を検出又は定量できる。
また、識別機能としては、酵素サイクル法等の高感度検出法で用いられる基質等を利用するものであってもよい。具体的には、酵素サイクル法で用いられる酵素を結合した抗体を検出分子として、検出複合体に結合させればよい。尚、本発明方法において検出分子に付与される識別機能としては、上記の記載の方法に限定されるものではない。
本発明において「メチル化DNA抗体」とは、DNA中のメチル化された塩基を抗原として結合する抗体を意味する。具体的には、メチルシトシン抗体であり、一本鎖DNA中の5位がメチル化されたシトシンを認識して結合する性質を有している抗体を挙げることができる。また、市販されているメチル化DNA抗体であっても、本明細書記載のメチル化状態のDNAを特異的に認識して、特異的に結合できる抗体であればよい。メチル化DNA抗体は、メチル化された塩基、メチル化DNA等を抗原として、通常の方法により作製できる。具体的にメチルシトシン抗体を作成するためには、5−メチルシチジン、5−メチルシトシン、或いは、5−メチルシトシンを含むDNA等を抗原として作製された抗体からDNA中のメチルシトシンへの特異的な結合を指標として選抜することで作製できる。尚、このようなメチル化DNA抗体の性質(1つのメチル化された塩基(シトシン)に1つの抗体が結合すること)から考えると、目的とするDNA領域としては、数多くのメチル化された塩基(シトシン)、即ちCpG、が存在する領域を選抜することが望ましく、また、定量精度及び検出感度の向上が期待できる。
尚、動物に抗原を接触させて得られる抗体として、動物から精製した抗原を免疫した後、IgG画分の抗体(ポリクローナル抗体)を利用する方法と、単一のクローンを生産する抗体(モノクローナル抗体)を利用する方法がある。本発明においてはメチル化DNA、或いはメチルシトシンを特異的に認識できる抗体であることが望ましいため、モノクローナル抗体を利用することが望ましい。
モノクローナル抗体を作製する方法としては、細胞融合法による方法をあげることができる。例えば、細胞融合法は免疫したマウス由来の脾細胞(B細胞)と骨髄腫細胞とを細胞融合させることでハイブリドーマを作製し、ハイブリドーマの生産する抗体を選抜して、メチルシトシン抗体(モノクローナル抗体)を作製できる。細胞融合法でモノクローナル抗体を作製する場合は、抗原を精製する必要がなく、例えば、5−メチルシチジン、5−メチルシトシン、又は、5−メチルシトシンを含むDNA等の混合物を抗原として、免疫に用いる動物に投与できる。投与方法としては、5−メチルシチジン、5−メチルシトシン、又は、5−メチルシトシンを含むDNA等を、直接、抗体を産生させるマウスへ投与する。抗体が産生されにくい場合は、抗原を支持体へ結合させて免疫してもよい。また、アジュバント溶液(例えば、流動パラフィンとAracel Aを混合し、アジュバントとして結核菌の死菌を混合したもの)と抗原をよく混合することや、リポソームに組み入れて免疫することで、抗原の免疫性を上げることができる。或いは、抗原を含む溶液とアジュバント溶液を等量添加し、十分に乳液状にしてから、マウスの皮下或いは腹腔内に注射する方法や、ミョウバン水とよく混合してから百日咳死菌をアジュバントとして添加する方法がある。尚、最初の免疫をしてから適当な期間の後、マウスの腹腔内或いは静脈内に追加免疫することもできる。また、抗原の量が少ない場合には、抗原が浮遊する溶液を、直接マウス脾臓に注入して免疫してもよい。最終免疫から数日後に脾臓を摘出し脂肪組織を剥離してから、脾細胞浮遊液を作製する。この脾細胞と、例えばHGPRT欠損骨髄腫細胞とを細胞融合してハイブリドーマを作製する。細胞融合剤としては脾細胞(B細胞)と骨髄腫細胞を効率的に融合できる方法ならば何でもよく、例えば、センダイウイルス(HVJ)、ポリエチレングリコール(PEG)を用いる方法等が挙げられる。また、高電圧パルスを用いる方法で細胞融合をしてもよい。細胞融合操作の後、HAT培地で培養し、脾細胞と骨髄腫細胞が融合したハイブリドーマのクローンを選択し、スクリーニングが可能になるまで細胞が成育するのを待つ。目的とする抗体を生産するハイブリドーマを選択するための抗体の検出法や抗体力価の測定法には、抗原抗体反応系を利用できる。具体的には、可溶性抗原に対する抗体測定法で、放射性同位元素免疫定量法(RIA)、酵素免疫定量法(ELISA)等が挙げられる。
本発明方法における「特定オリゴヌクレオチド」とは、目的とするDNA領域を含むDNAと相補性により結合しうる塩基配列を有するオリゴヌクレオチドであり、且つ、後述する支持体に結合する機能を有していればよい。具体的には、目的とするDNA領域を有するDNAと相補的に結合する特定接着配列を有し、支持体に結合して後述する検出複合体を形成できるものである。
「特定接着配列」とは、目的とするDNA領域を有する塩基配列(被検オリゴヌクレオチド)に相補的に結合し得る塩基配列からなるオリゴヌクレオチドである。特定接着配列が対合しうる被検オリゴヌクレオチドの塩基配列部分の相補的塩基配列は、特定接着配列の塩基配列と75%以上、望ましくは90%以上の相同性を有している。特定接着配列の塩基配列の長さは、5bp〜50bp、望ましくは10bp〜30bpである。また、特定接着配列は、被検オリゴヌクレオチドにおける目的とするDNA領域又は目的とするDNA領域の近傍に結合する塩基配列を有し、第二工程で後述する検出複合体を形成できるように設定されていればよい。また、特定接着配列は、検出オリゴヌクレオチド、被検オリゴヌクレオチド、特定オリゴヌクレオチド及び支持体が結合してなる検出複合体を形成できればどのような塩基配列であってもよく、特に特定オリゴヌクレオチドと被検オリゴヌクレオチドとの結合を阻害しないものが好ましい。尚、特定接着配列は同一反復配列中(目的とするDNA領域中)に通常は一つ設計されていればよいが、二つ以上設計されていてもよい。二つ以上設計する場合、互いに目的とするDNA領域を有するDNAとの結合を阻害しないものが好ましい。
「相補的に結合」とは、塩基同士の水素結合による塩基対合により二本鎖DNAを形成することを意味する。例えば、DNAを構成する二本鎖の各々一本鎖DNAを構成する塩基が、プリンとピリミジンの塩基対合により二本鎖を形成することであり、より具体的には、複数の連続したチミンとアデニン、グアニンとシトシンの水素結合による塩基結合により、二本鎖DNAを形成することを意味する。相補性によって結合することを「相補的に結合する」と呼ぶこともある。「相補的に結合」は、「相補的な結合」、「相補性により結合」、「相補的な(塩基対合による)結合」、「相補的な塩基対合」、「相補的に塩基対合しうる」又は「相補性によって結合」と表現することもある。また、相補的に結合しうる塩基配列を互いに「相補性を有する」、[相補性である]と表現することもある。尚、人工的に作製されるオリゴヌクレオチドに含まれるイノシンが、シトシン、又はアデニン、又はチミンと水素結合で結合することも意味する。「相補的な塩基配列」、「目的とするDNA領域(に対して相補性である塩基配列)を含む一本鎖DNA」とは、目的とするDNA領域を含む一本鎖DNAとの結合体(二本鎖)を形成するために必要な塩基配列、即ち、目的とするDNA領域の塩基配列の一部に相補的な塩基配列を含む塩基配列であることを意味し、「相補的塩基配列」と表現することもある。また、相補的塩基配列は、「相補的」、「相補性により結合しうる塩基配列」、又は「相補的な配列」と表現することもある。
「目的とするDNA領域(に対して相補性である塩基配列)を含む一本鎖DNA」とは、目的とするDNA領域を含む一本鎖DNAとの結合体(二本鎖)を形成するために必要な塩基配列、即ち、目的とするDNA領域の塩基配列の一部に相補的な塩基配列を含む塩基配列であることを意味し、「相補的塩基配列」と表現することもある。また、相補的塩基配列は、「相補的」と表現することもある。
また、本発明方法において、目的とするDNA領域を有するDNAと特定オリゴヌクレオチドが「相補性により結合」する場合、特定オリゴヌクレオチドの特定接着配列を構成する塩基配列の全てが目的とするDNA領域を有するDNAと塩基対合しない場合も含める。例えば、特定接着配列を構成する塩基のうち、少なくとも75%、望ましくは80%以上の塩基が目的とするDNA領域を有するDNAと塩基対合しており、尚且つ、目的とするDNA領域を有するDNAと、少なくと75%以上、望ましくは80%以上の相同性を有するオリゴヌクレオチドと結合できる場合も含める。
同様に、目的とするDNA領域を有するDNAと検出オリゴヌクレオチドが「相補性により結合」する場合、検出オリゴヌクレオチドの検出用接着配列を構成する塩基配列の全てが目的とするDNA領域を有するDNAと塩基対合しない場合も含める。例えば、検出用接着配列を構成する塩基のうち、少なくとも75%、望ましくは80%以上の塩基が目的とするDNA領域を有するDNAと塩基対合しており、尚且つ、目的とするDNA領域を有するDNAと、少なくと75%以上、望ましくは80%以上の相同性を有するオリゴヌクレオチドと結合できる場合も含める。
尚、目的とするDNA領域を有するDNAがゲノム中の前述する反復配列である場合には、反復配列が相同性を有する一群の塩基配列であることから、目的とするDNA領域を有するDNAと特定接着配列の相補的な塩基対合は、塩基配列の全てが目的とするDNA領域を有するDNAと塩基対合しない場合が発生する可能性がある。即ち本発明方法においては、特定接着配列として、目的とするDNA領域を有するDNAがLINE配列やSINE(Alu)配列等の反復配列では、80%以上の相同性を有する塩基配列に対して相補性により結合しうる特定接着配列も含むことを意味する。
本発明方法において「相同性を示す塩基配列」とは、配列同一性を有する塩基配列を意味する。本発明方法において、配列相同性の比率を記述しない場合は、少なくとも75%以上、望ましくは80%以上の配列同一性を有する塩基配列のことを言う。具体的に「配列番号1と相同性を示す塩基配列」とは、配列番号1の塩基配列或いは配列番号1の塩基配列と少なくとも75%以上の配列同一性を有する塩基配列で、望ましくは80%以上の配列同一性を有する塩基配列であることを意味する。
本発明方法における「支持体」としては、後述する検出複合体が結合可能な支持体であれば材質や形状は特定されない。例えば、形状は使用目的に適っていればよく、チューブ状、テストプレート状、フィルター状、ディスク状、ビーズ状等が挙げられる。また、材質は通常の免疫測定法用支持体として用いられるもの、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ナイロン等の合成樹脂、或いは前記合成樹脂にスルホン基、アミノ基等の反応性官能基を導入したものでもよい。また、ガラス、多糖類又はその誘導体(セルロース、ニトロセルロース等)、シリカゲル、多孔性セラミックス、金属酸化物等でもよい。
「検出複合体」とは、前記被検オリゴヌクレオチドと前記検出オリゴヌクレオチドと前記特定オリゴヌクレオチドと前記支持体とが結合した複合体のことをいう。検出複合体を調製するには具体的に例えば、被検オリゴヌクレオチドを含むゲノムDNA水溶液(0.1pmol/10μl、ゲノムDNAの場合、予め適切な制限酵素で処理し、DNAを断片化しておくことが望ましい。)又は被検オリゴヌクレオチド水溶液(0.1pmol/10ul)に、被検オリゴヌクレオチドと相補性により結合する特定オリゴヌクレオチドとして0.02μMのビオチン化された特定オリゴヌクレオチドを5μL加え、被検オリゴヌクレオチドと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチド水溶液(0.02μM)を夫々5μL加え、更に100mMのMgClを20μL、及び最適な10×緩衝液(330mM Tris-Acetate pH 7.9、660mM KOAc、100mM MgOAc2、5mM Dithothreitol)を10μl加え 、次いで該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100μLとし、支持体の存在下で、95℃で10分間加熱し、70℃で10分間保温の後、更に50℃で10分間保温してから、37℃で10分間冷却処理することにより、被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を形成させればよい。
このようにして形成された被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を、支持体であるアビジンプレートに移し、30分間、室温で静置することにより、支持体へ結合させればよい。その後、残溶液の除去及び洗浄を行う。洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返し、アビジンプレートを支持体とした検出複合体を形成させる。
「支持体に結合」させる方法としては、例えば特定オリゴヌクレオチドを通常の遺伝子工学的な操作方法又は市販のキット・装置等に従い、支持体に固定すればよい(固相への結合)。具体的には、特定オリゴヌクレオチドの5’末端をビオチン化した後、得られたビオチン化された特定オリゴヌクレオチドをストレプトアビジンで被覆した支持体(例えば、ストレプトアビジンで被覆したPCRチューブ、ストレプトアビジンで被覆した磁気ビーズ、ストレプトアビジンで一部を被覆したクロマトストリップ等)に固定する方法を挙げることができる。
また、特定オリゴヌクレオチドの5’末端側に、アミノ基、アルデヒド基、チオール基等の活性官能基を有する分子を共有結合させた後、これを表面がシランカップリング剤等で活性化させたガラス、シリカ若しくは耐熱性プラスチック製の支持体に、例えば、トリグリセリドを5個直列に連結したもの等のスペーサー、クロスリンカー等を介して共有結合させる方法も挙げられる。また更に、ガラス若しくはシリコン製の支持体の上で直接、特定オリゴヌクレオチドの末端側から化学合成させる方法も挙げられる。
上記方法では、被検オリゴヌクレオチド、ビオチン化特定オリゴヌクレオチド、検出オリゴヌクレオチドを同時に添加し、該被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を取得し、その後、該結合体中のビオチン化特定オリゴヌクレオチドを用いて固定化(選択)しているが、その順番は、特に限定されない。即ち、先にビオチン化特定オリゴヌクレオチドをアビジンプレート(支持体)に固定化しておき、その後、被検オリゴヌクレオチド及び検出オリゴヌクレオチドを添加し、被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を取得し、固定化(選択)してもよい。
また、前記被検オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を取得し選択する場合に、予め得られている被検オリゴヌクレオチドの5’末端又は3’末端をビオチン化し、上記と同様の方法を実施することにより、被検オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を、直接、支持体へ結合させ、選択してもよい。
本発明方法においては、検出オリゴヌクレオチドや後述する複合検出オリゴヌクレオチドの識別機能として、支持体として用いられる微粒子と同じ微粒子がこれらのオリゴヌクレオチドに結合されていても構わない。微粒子としては、ラテックスビーズ、金コロイド(金ナノ粒子)等が挙げられる。本発明方法において支持体と検出オリゴヌクレオチドの識別機能として同一種類の微粒子を用いる場合、支持体である微粒子と検出オリゴヌクレオチドに結合されている微粒子は、支持体である微粒子上に被検オリゴヌクレオチドが固定化され、且つ、被検オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドが相補的な結合により検出複合体を形成することにより微粒子の凝集体として検出できる。この場合、微粒子がラテックスビーズであれば、凝集体は濁度の変化によって検出することが可能となる。また、微粒子が金コロイド(金ナノ粒子)であれば、凝集体は、色調変化(ピンクから紫色)によって検出することが可能となる。
また、目的とするDNA領域上に「検出用接着配列」に相補的な塩基配列が複数存在する場合には、目的とするDNA領域に微粒子が結合された検出オリゴヌクレオチドが複数結合することにより支持体が凝集しうる。この場合、特定オリゴヌクレオチドを添加せずに実施しても特定オリゴヌクレオチドを添加した場合と同様の結果を得ることができる。従って、本発明方法は、目的とするDNA領域上に検出オリゴヌクレオチドが結合可能な「検出用接着配列」と相補的に結合しうる塩基配列が複数存在する場合には、特定オリゴヌクレオチドを添加せずに微粒子の凝集を検出できる方法も含むものである。
同様に、目的とするDNA領域上に「特定接着配列」に相補的な塩基配列が複数存在する場合には、目的とするDNA領域に、支持体として微粒子が結合された特定オリゴヌクレオチドが複数結合することにより支持体が凝集しうる。この場合、検出オリゴヌクレオチドを添加せずに実施しても検出オリゴヌクレオチドを添加した場合と同様の結果を得ることができる。従って、本発明方法は、目的とするDNA領域上に、特定オリゴヌクレオチドの特定接着配列と相補的に結合しうる塩基配列が複数存在する場合には、検出オリゴヌクレオチドを添加せずに微粒子の凝集を検出できる方法も含むものである。
尚、微粒子凝集体として検出される量を被検オリゴヌクレオチドに含まれる目的とするDNA領域の検体中の量に相関した指標とすることができる。
「検出用接着配列」と「特定接着配列」は、検出オリゴヌクレオチドに含まれる塩基配列か、特定オリゴヌクレオチドに含まれる塩基配列かの違いのみであるため、夫々該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドは、被検オリゴヌクレオチドへ同時に結合可能なオリゴヌクレオチドである。即ち、「検出用接着配列」は「特定接着配列」としても利用できるし、「特定接着配列」は「検出用接着配列」としても利用可能である。
例えば具体的には、配列番号1に結合しうる「特定接着配列」と「検出用接着配列」として、夫々配列番号4および配列番号12の塩基配列を設定して、配列番号4に示される特定接着配列をビオチン化して特定オリゴヌクレオチドとし、また、配列番号12に示される接着用接着配列に検出配列を連続して合成して配列番号5に示す検出オリゴヌクレオチドを作製すると、該特定オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドを用いて、配列番号1に示す塩基配列を検出することができる。一方で、配列番号1に結合しうる「特定接着配列」と「検出用接着配列」として、夫々配列番号12および配列番号4の塩基配列を設定して、配列番号12に示される特定接着配列をビオチン化して特定オリゴヌクレオチドとし、配列番号5に示される接着用接着配列の塩基配列に検出配列を連続して合成して検出オリゴヌクレオチドを作製し、該特定オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドを用いて、同様に、配列番号1に示す塩基配列を検出することができる。
即ち、被検オリゴヌクレオチドに結合して検出複合体を構成しうる特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドを構成する「特定接着配列」と「検出用接着配列」は、検出複合体を形成しうる被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合可能な塩基配列の組み合わせとして扱うことが可能であり、片方を特定接着配列として利用する場合には、残り片方は検出用接着配列として利用すればよい。
本発明方法における「複合検出オリゴヌクレオチド」とは、被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し、且つ、識別機能を有する複数のオリゴヌクレオチドが結合(複合)したヌクレオチドである。この複合検出オリゴヌクレオチドの形態としては、各々のオリゴヌクレオチドが有する互いに相補的な塩基配列からなる接着塩基配列により結合させてなるものであってもよく、また複合検出オリゴヌクレオチドを構成する個々のオリゴヌクレオチドの全て或いはその一部がメチル化されていても構わない。本発明方法において、複合検出オリゴヌクレオチドの少なくとも一部分がメチル化されたものを、メチル化複合検出オリゴヌクレオチドと呼ぶこともある。また、メチル化複合検出オリゴヌクレオチドは、メチル化オリゴヌクレオチドを含む複合検出オリゴヌクレオチドであってもよい。メチル化オリゴヌクレオチドを相補的に結合させて複合検出オリゴヌクレオチドを形成させる場合は、メチル化複合検出オリゴヌクレオチドは、例えばメチル化オリゴヌクレオチドのみを結合させてなるものでもよく、メチル化オリゴヌクレオチドとメチル化されていない(非メチル化)オリゴヌクレオチドを組み合せて結合させてなるのもでもよく、夫々のオリゴヌクレオチドの数は制限されない。
「メチル化オリゴヌクレオチド」とは、オリゴヌクレオチドを構成するヌクレオチドの塩基がメチル化されたオリゴヌクレオチドを意味するものであり、本発明においては人工的に合成されたものであってもよい。また、人工的に合成されたオリゴヌクレオチドやゲノムDNAを断片化して得られたオリゴヌクレオチドを、メチル基転移酵素で修飾することで調製してもよい。いくつかのメチル基転移酵素(メチル化酵素)は、オリゴヌクレオチド中の「CpG」中のシトシンの5位をメチル化することが知られており、このようなメチル基転移酵素の具体例としては、SssI methylase、Dmnt1 methylase等を挙げることができる。尚、ゲノムDNAは部分的にメチル化されているので、細胞等から取得したゲノムDNAを断片化すると、ゲノム中でメチル化されている領域がメチル化オリゴヌクレオチドとして取得できる場合もある。また、シトシンの5位がメチル化されたメチル化オリゴヌクレオチドは、5−メチルシトシンをシトシンの代わりに用いて人工的に合成されたメチル化オリゴヌクレオチドであってもよい。この場合、「CpG」のシトシンだけでなく全てのシトシン(例えば、5’−CA−3’、5’−CT−3’、5’−CC−3’等)を、5−メチルシトシンとして合成することが可能である。
「DNAメチル化酵素」とは、DNA中の塩基をメチル化する酵素であり、哺乳動物細胞、細菌等から、多くのDNAメチル化酵素が単離されている。DNAメチル化酵素は、基質の塩基の種類から、アデニンメチル化酵素、シトシンメチル化酵素等、数種類に分類される。シトシンメチル化酵素は、DNA塩基配列中の特定の配列を認識し、その配列の近くのシトシンをメチル化する酵素であり、認識する塩基配列により異なったシトシンメチル化酵素が知られている。
また、DNAメチル化酵素の触媒するDNAのメチル化反応は、制限修飾系と呼ばれる原始的な免疫系から多数見出されている。制限修飾系とは、細菌で機能するゲノム全体を定期的にメチル化することにより、特定の配列を認識する制限酵素(制限エンドヌクレアーゼ)によって消化されないようにした上で、外来DNA(特にバクテリオファージ)を制限酵素によって消化する機能で、バクテリオファージ感染から微生物ゲノムを防御するシステムのことである。ゲノムのメチル化に機能している酵素は、シトシン又はアデニンをメチル化し、多くはプリン残基の6位の窒素(N6)、或いは5位の炭素(C5)をメチル化することが知られている。このような酵素のうち、シトシンのC5をメチル化するシトシンメチル化酵素としては、SssI(M.SssI)メチラーゼ、AluIメチラーゼ、HhaIメチラーゼ、HpaIIメチラーゼ、MspIメチラーゼ、HaeIIIメチラーゼ等が知られている。また、これらシトシンのC5位をメチル化する酵素は、認識する塩基配列が異なっており、CpGを認識するシトシンメチル化酵素は、SssIのみである。
また、ヒトゲノム中のDNAのメチル化反応としては、エピジェネティクス(遺伝子配列によらない遺伝子発現の多様性を生みだす仕組み)として、CpGのシトシンの5位(C5)のメチル化が知られており、このようなシトシンメチル化酵素として、DNAメチルトランスフェラーゼが知られている。DNAメチルトランスフェラーゼとしては、DnmtIメチルトランスフェラーゼが知られている。
従って、ヒト細胞中ではCpG配列のシトシンのC5位がメチル化されているため、人為的にゲノムをメチル化する場合には、SssIを用いることで、ヒト細胞内でのメチル化と同じ配列(CpG)の、同じシトシンの、同じ位置をメチル化することが可能となる。
シトシンメチル化酵素によりメチル化されたDNAにするためには、具体的には例えば、以下のように実施すればよい。DNA試料に、最適な10×緩衝液(NEBuffer2 (NEB社製))を5μL、S-adenosyl methionine (3.2 mM, NEB社製)を0.5μl、シトシンメチル化酵素SssI(NEB社製)を夫々0.5μL加え、次いで該混合物に滅菌超純水を加えて液量を50μLとし、37℃で30分間インキュベーションすればよい。
本発明方法では、複合検出オリゴヌクレオチドを構成するオリゴヌクレオチドが相互に相補的に直列に結合(連結)する場合(「直列型」と呼ぶこともある)、複合検出オリゴヌクレオチドを構成するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)のうち、被検オリゴヌクレオチドと相補性によって結合する検出用接着配列を有するオリゴヌクレオチドを第1オリゴヌクレオチドと呼ぶ。
第1オリゴヌクレオチドは、前記検出用接着配列を有し、且つ、被検オリゴヌクレオチドの前記検出用接着配列以外の塩基配列とは相補的な結合をせず、第1オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうるオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)である第2オリゴヌクレオチドの相補接着配列と相補的に結合しうる接着塩基配列である第1接着塩基配列を有する。
また、第1接着塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列からなる相補第1接着塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)を第2オリゴヌクレオチドと呼ぶ。第2オリゴヌクレオチドは、前記相補第1接着塩基配列を有し、且つ、第1接着配列以外の、被検オリゴヌクレオチド及び第1オリゴヌクレオチドとは相補的な結合をせず、第2オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうるオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)ある第3オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうる接着塩基配列である第2接着塩基配列を有する。第2接着塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列からなる相補第2接着塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)を第3オリゴヌクレオチドと呼ぶ。
同様に、第N接着塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列からなる相補第N接着塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)を第(N+1)オリゴヌクレオチドと呼ぶ。第(N+1)オリゴヌクレオチドは、該相補第(N)接着塩基配列を有し、且つ、第N接着配列以外の被検オリゴヌクレオチド及び第1オリゴヌクレオチドから第Nオリゴヌクレオチドまでのオリゴヌクレオチドとは相補的な結合をせず、第(N+1)オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうるオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)である第(N+2)オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうる接着塩基配列である第(N+1)接着塩基配列を有する。第(N+1)接着塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列からなる相補第(N+1)接着塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)を、第(N+2)オリゴヌクレオチドと呼ぶ。
同様に、第(N−1)接着塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列からなる相補第(N−1)接着塩基配列を有するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)を、第Nオリゴヌクレオチドと呼ぶ。第Nオリゴヌクレオチドは、該相補第(N−1)接着塩基配列を有し、且つ、第(N−1)接着配列以外の被検オリゴヌクレオチド、第1オリゴヌクレオチドから第(N−1)オリゴヌクレオチドまでのオリゴヌクレオチドとは相補的な結合をせず、第Nオリゴヌクレオチドと相補的に結合しうるオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)である第(N+1)オリゴヌクレオチドと相補的に結合しうる接着塩基配列である第N接着塩基配列を有する。
尚、第(N+1)オリゴヌクレオチドが存在しない場合には、第Nオリゴヌクレオチドを、終末オリゴヌクレオチドと呼び、該第Nオリゴヌクレオチドは第N接着塩基配列を有していなくても構わない。
即ち、本発明方法における複合検出オリゴヌクレオチドの一つの形態は、第1オリゴヌクレオチドから終末オリゴヌクレオチドまでが、接着塩基配列と相補接着塩基配列との相補的な結合により連結されたものである。尚、複合検出オリゴヌクレオチドが、第1オリゴヌクレオチドのみで形成されている場合は、上記に従い、その第1オリゴヌクレオチドは、接着塩基配列を有していなくても良く、更に、メチル化オリゴヌクレオチドであってもよい。
接着塩基配列と相補接着塩基配列は、オリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)が相補的に結合しうる塩基配列であればよく、該オリゴヌクレオチドの末端に位置していてもよく、中間に位置していてもよい。
更に、第N接着塩基配列は、相補第N接着塩基配列以外の塩基配列と相補的な結合をせず、且つ、第N接着塩基配列は、相補第N接着塩基配列以外の、いずれの相補的な結合も阻害しないことを特徴とすることが望ましい。第N接着塩基配列は、相補第N接着塩基配列以外の、複合検出オリゴヌクレオチドを構成するオリゴヌクレオチド、検体中に含まれる核酸、被検オリゴヌクレオチド及び特定オリゴヌクレオチドを含むその他のオリゴヌクレオチドの塩基配列と相補的な結合をしないことが望ましい。
本発明方法では、複合検出オリゴヌクレオチドを構成するオリゴヌクレオチドが相互に相補的に分岐して(直列以外で)結合(連結)しうる場合(「分岐型」と呼ぶこともある)、複合検出オリゴヌクレオチドを構成するオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)のうち、第Nオリゴヌクレオチド上に、複数の接着塩基配列が複数存在してもよい。例えば、第Nオリゴヌクレオチドに、接着塩基配列が、M個存在する場合には、夫々、第(N,1)接着塩基配列、第(N,2)接着塩基配列、第(N,3)接着塩基配列、・・・、第(N,(M−1))接着塩基配列、第(N,M)接着塩基配列、と呼び、その接着塩基配列に相補性によって結合するオリゴヌクレオチドを夫々第((N+1),1)オリゴヌクレオチド、第((N+1),2)オリゴヌクレオチド、第((N+1),3)オリゴヌクレオチド、・・・、第((N+1),(N−1))オリゴヌクレオチド、第((N+1),M)オリゴヌクレオチド、と呼ぶ。この際例えば、第((N+2),1)オリゴヌクレオチドが存在しない場合、第((N+1),1)オリゴヌクレオチドは、終末オリゴヌクレオチドであり、第((N+1),1)接着塩基配列は存在しなくともよい。
更に、同様に、第(N,1)オリゴヌクレオチド上に複数の接着塩基配列が存在する場合は、例えば第(N,1)オリゴヌクレオチドに、接着塩基配列がL個存在する場合には、夫々第(N,1,1)接着塩基配列、第(N,1,2)接着塩基配列、第(N,1,3)接着塩基配列、・・・、第(N,1,(L−1))接着塩基配列、第(N,1,L)接着塩基配列、と呼び、その接着塩基配列に相補性によって結合するオリゴヌクレオチドを夫々、第((N+1),1,1)オリゴヌクレオチド、第((N+1),1,2)オリゴヌクレオチド、第((N+1),1,3)オリゴヌクレオチド、・・・、第((N+1),1,(L−1))オリゴヌクレオチド、第((N+1),1,L)オリゴヌクレオチド、と呼ぶ。この際、例えば、第((N+2),1,1)オリゴヌクレオチドが存在しない場合、第((N+1),1,1)オリゴヌクレオチドは、終末オリゴヌクレオチドであり、第((N+1),1,1)接着塩基配列は存在しなくともよい。
尚、分岐型の複合オリゴヌクレドとは、複合検出オリゴヌクレオチドが分岐型であるだけでなく、第1オリゴヌクレオチドが数種類存在し、被検オリゴヌクレオチド上に複数の第1オリゴヌクレオチドであるオリゴヌクレオチド(メチル化オリゴヌクレオチドを含む)が結合する場合も含むものである。この場合、被検オリゴヌクレオチド上にM個の第1オリゴヌクレオチドがある場合には、被検オリゴヌクレオチド上の第1連結配列、第2連結配列・・・・第M連結配列に対して相補的に結合しうる、第(1,1)接着配列、第(1,2)接着配列、第(1,3)接着配列・・・第(1、M)接着配列を有する、第(1,1)オリゴヌクレオチド、第(1,2)オリゴヌクレオチド、第(1,3)オリゴヌクレオチド・・・第(1、M)オリゴヌクレオチドであればよい。また、第1オリゴヌクレオチド上にM個の第2オリゴヌクレオチドがある場合には、第1オリゴヌクレオチド上の第1連結配列、第2連結配列・・・・第M連結配列に対して夫々相補的に結合し得る、第(2,1)接着配列、第(2,2)接着配列、第(2,3)接着配列・・・第(2,M)接着配列を夫々有する、第(2,1)オリゴヌクレオチド、第(2,2)オリゴヌクレオチド、第(2,3)オリゴヌクレオチド・・・第(2、M)オリゴヌクレオチドであればよい。
さらに、第Nオリゴヌクレオチド上にM個の第N+1オリゴヌクレオチドがある場合には、第Nオリゴヌクレオチド上の第1連結配列、第2連結配列・・・・第M連結配列に対して夫々相補的に結合し得る、第(N+1,1)接着配列、第(N+1,2)接着配列、第(N+1,3)接着配列・・・第(N+1,M)接着配列を夫々有する、第(N+1,1)オリゴヌクレオチド、第(N+1,2)オリゴヌクレオチド、第(N+1,3)オリゴヌクレオチド・・・第(N+1、M)オリゴヌクレオチドであればよい。
なお、第(N,M)オリゴヌクレオチド上にP個の第N+1オリゴヌクレオチドがある場合には、第(N,M)オリゴヌクレオチド上の第(N+1,M,1)連結配列、第(N+1,M,2)連結配列・・・・第(N+1,M,P)連結配列に対して夫々相補的に結合し得る、第(N+1,M,1)接着配列、第(N+1,M,2)接着配列、第(N+1,M,3)接着配列・・・第(N+1,M,P)接着配列を夫々有する、第(N+1,M,1)オリゴヌクレオチド、第(N+1,M,2)オリゴヌクレオチド、第(N+1,M,3)オリゴヌクレオチド・・・第(N+1,M,P)オリゴヌクレオチドであればよい。
さらに、第(N,M,・・・,X)オリゴヌクレオチド上にP個の第N+1オリゴヌクレオチドがある場合には、第(N,M,・・・,X)オリゴヌクレオチド上の第(N+1,M, ・・・,X,1)連結配列、第(N+1,M, ・・・,X,2)連結配列・・・・第(N+1,M, ・・・,X,P)連結配列に対して夫々相補的に結合し得る、第(N+1,M, ・・・,X,1)接着配列、第(N+1,M, ・・・,X,2)接着配列、第(N+1,M, ・・・,X,3)接着配列・・・第(N+1,M, ・・・,X,P)接着配列を夫々有する、第(N+1,M, ・・・,X,1)オリゴヌクレオチド、第(N+1,M, ・・・,X,2)オリゴヌクレオチド、第(N+1,M, ・・・,X,3)オリゴヌクレオチド・・・第(N+1,M, ・・・,X,P)オリゴヌクレオチドであればよい。
以上の如く、様々な組み合わせを行い複合検出オリゴヌクレオチドを高感度化することが可能であり、検出したい感度又は精度に応じ、各オリゴヌクレオチド、終末オリゴヌクレオチドの組み合わせを調整することができる。
尚、一つのオリゴヌクレオチド上に、複数の接着塩基配列が存在する場合、それら接着塩基配列は、同じでもよく、異なっていてもよい。具体的に例えば、前記第(N,1)接着塩基配列、第(N,2)接着塩基配列、第(N,3)接着塩基配列の塩基配列は、全て同じでもよいし、夫々異なる塩基配列であってもよい。連結接着配列と相補連結塩基配列、及び、接着塩基配列と連結塩基配列は互いに相補的に結合しうる塩基配列であればよく、具体的には、90%以上の相同性を有していれば差し支えなく、通常5〜100bp、望ましくは10〜50bpであればよい。塩基配列は、ゲノムとの相補的な結合をしないように設計されることが望ましく、より望ましくは人工的に合成したDNAが望ましい。設計された接着塩基配列と連結塩基配列等が、ゲノムとの相補的な結合をしないことを簡便に確認するためには、PubMeD等の公的機関等のゲノムデータベースでBlast検索を実施し、80%以上の相同性を示す塩基配列がないことを確認すればよい。
即ち、「複合検出オリゴヌクレオチド」は、連結塩基配列と相補連結塩基配列との相補的な結合により被検オリゴヌクレオチドと連結され、検出複合体をを形成する。検出複合体は、一つの被検オリゴヌクレオチドに一つの検出オリゴヌクレオチドが結合したものであっても良く、或いは複数の複合検出オリゴヌクレオチドが結合したものであってもよい。複合検出オリゴヌクレオチドは、メチル化複合検出オリゴヌクレオチドであってもよい。また、複数の複合検出オリゴヌクレオチドが、一つの被検オリゴヌクレオチドに結合する場合は、各々複合検出オリゴヌクレオチドは、同一の複合検出オリゴヌクレオチドであってもよく、異なる複合検出オリゴヌクレオチドであってもよい。また、被検オリゴヌクレオチド上の連結塩基配列は、数種類の連結塩基配列が各々一つずつであっても良く、一種類の連結塩基配列が複数あってもよい。
本発明の第一工程で取得される「目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチド」は、一本鎖DNAであってもよい。被検オリゴヌクレオチドを、検体中から一本鎖DNAとして取得するための方法は何でもよい。具体的には、目的とするDNA領域が、ゲノムDNA水溶液(0.1pmol/10μl、ゲノムDNAの場合、予め適切な制限酵素で処理し、DNAを断片化しておくことが望ましい。)或いは被検オリゴヌクレオチド水溶液(0.1pmol/10ul)に、最適な10×緩衝液(330mM Tris-Acetate pH 7.9、660mM KOAc、100mM MgOAc2、5mM Dithothreitol)を10μl加え 、次いで該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100μLとして、95℃で10分間加熱し、4℃で急冷処理をすればよい。緩衝液を使用せずに滅菌超純水のみで100μLとして、95℃で10分間加熱し、4℃で急冷処理をしてもよい。また、目的とするDNA領域が、ウイルスゲノムDNA(一本鎖DNA)やRNAから逆転写酵素で合成されたDNA等、検体中では一本鎖DNA、又は、RNAとのハイブリッドで存在する可能性のあるDNAの場合、同様に、緩衝液或いは滅菌超純水の溶液中で、95℃で10分間加熱し、4℃で急冷処理をすることが望ましい。
本発明方法において「該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する」とは、例えば、被検オリゴヌクレオチドを含むゲノムDNA水溶液(0.1pmol/10μl、ゲノムDNAの場合、予め適切な制限酵素で処理し、DNAを断片化しておくことが望ましい。)或いは被検オリゴヌクレオチド水溶液(0.1pmol/10ul)に、被検オリゴヌクレオチドと相補性により結合する特定オリゴヌクレオチドとして0.02μMのビオチン化された特定オリゴヌクレオチドを5μL加え、被検オリゴヌクレオチドと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチド水溶液(0.02μM)を夫々5μL加え、更に100mMのMgClを20μL、及び最適な10×緩衝液(330mM Tris-Acetate pH 7.9、660mM KOAc、100mM MgOAc2、5mM Dithothreitol)を10μl加え 、次いで該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100μLとし、95℃で10分間加熱し、70℃で10分間保温の後、更に50℃で10分間保温してから、37℃で10分間冷却処理すればよい。
このようにして形成された被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を支持体であるアビジンプレートに移し、30分間、室温で静置することで、検出複合体を取得すればよい。その後、残溶液の除去及び洗浄を行う。洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返し、アビジンプレートを支持体とした検出複合体を取得する。
第三工程は、第二工程で形成した検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドをその識別機能により検出することにより、前記目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する工程である。第三工程である「第二工程で形成した検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドをその識別機能により検出することにより、前記目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する」方法としては、具体的に例えば、前記検出オリゴヌクレオチドがメチル化オリゴヌクレオチドである場合、前記被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体が結合されたアビジンプレートに検出分子としてメチル化DNA抗体を添加し、検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドに結合させる。その後、残溶液を除去し、洗浄バッファーを用いて洗浄を行い検出複合体を残す。より具体的に例えば、前記の方法具体例で得られた被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体が固定化されたプレートに、1μg/mLに調製したメチルシトシン抗体(1mg/mL)を、100μL/ウェルの割合で添加し、1時間室温で静置する。その後、残溶液の除去及び洗浄を行う。洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返し、検出複合体に結合したメチルシトシン抗体を残す。
他に具体的には例えば、メチル化DNA抗体が結合している検出複合体に、メチル化DNA抗体と結合するユーロピウム(以下、「Eu」と記載することもある)標識された抗体(二次抗体)を結合させ、Enhancement solution(Perkin Elmer社製)を添加後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定すればよい。Eu標識の代わりに、FITC標識を用いることもできる。また、FITC標識した抗体(二次抗体)は、更に、HRP標識したFITC抗体を結合させ、HRPの酵素活性により検出することもできる。HRPの酵素活性を利用して検出する場合、基質(R&D社、#DY999)を添加して室温でインキュベーションした後、Stop solution (1M H2SO4: 50 μL/well) を添加して、吸光450 nm (Reference 650 nm) を測定すればよい。また、酵素サイクル法で検出可能な基質を結合した抗体を二次抗体としてもよい。
より具体的に例えば、前記の方法具体例で得られたメチル化DNA抗体が結合している検出複合体(支持体は、アビジンプレート)に、0.25μg/mLに調製したマウス IgG抗体Eu-N1(Perkin Elmer社製)を、100μL/ウェルの割合で添加し、1時間室温で静置後、残溶液を除去し、洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返す。Enhancement solutionを200 μL/wellで添加し、攪拌してから45分間、室温でインキュベーションする。続いて、励起340nm / 蛍光612nmで測定(Lag Time 400msec, Integration 400msec)する。
また、前記の方法具体例で得られたメチル化DNA抗体が結合している検出複合体(支持体は、アビジンプレート)に、2μg/mLに調製したFITCで標識したマウスIgG抗体(ヤギ)を、100μL/ウェルの割合で添加し、1時間室温で静置後、残溶液を除去し、洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返す。更に、FITCに対する二次抗体(例えば、HRP標識抗FITC抗体:Jackson ImmunoResearch Laboratories社製)を100μL/ウェルの割合でアビジンコートプレートに添加し室温でインキュベーションする。洗浄バッファー[例えば、0.05%のTween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]を、200μL/ウェルの割合で添加し、溶液を取り除く。この洗浄操作を数回繰り返す。基質(R&D社、#DY999)を100μL/ウェルの割合で添加し、10秒ほど攪拌する。室温でインキュベーションし、Stop solution (1M H2SO4: 50 μL/well) を添加し、10秒ほど攪拌する。30分以内に吸光450 nm (Reference 650 nm) を測定する(遮光が望ましい)。
本発明は、下記のような場面において利用すればよい。
例えば、癌等の診断においては、血液中の遊離DNAの定量により定期健康診断におけるスクリーニング検査として利用が可能である。また、感染症等の診断においては、疾患原因となる細菌、ウイルスのDNA、RNAを鋳型として作製されたDNAの定量又は検出により、感染症の原因菌や原因ウイルス、食中毒菌の簡易な特定方法の提供が可能となる。また、従来の技術では、これら血液中の遊離DNAや微生物由来のDNA或いはRNAを鋳型として合成されるDNAは、PCR等を実施してDNAを増幅した後に定量又は検出していた。しかし、本発明方法を用いることによりPCR等の煩雑な方法を行わずともDNAの定量又は検出を可能にする。
血液、尿等の生体試料中に含まれるタンパク質や低分子生体物質の検出若しくは定量する方法として、免疫学的測定方法が汎用されている。当該免疫学的測定方法のうち、クロマトグラフィーを用いた所謂イムノクロマト法は操作が簡単であり、検定に要する時間も短いため、現在、例えば、病院における臨床検査、研究室における検定試験等の多くの場面で広く利用されている。また、近年、標識されたDNA(遺伝子)をクロマトストリップ上で展開し、目的DNA(遺伝子)を捕獲できるプローブを用いてハイブリダイゼーションすることにより、目的DNA(遺伝子)を検出する、所謂ハイブリッドクロマト法が利用されるようになってきた。この方法も操作が簡便であり、検定に要する時間も短いため、現在、病院における臨床検査、研究室における検定試験等の場面で広く利用され始められている。本発明測定方法は、上記のイムノクロマト法とハイブリッドクロマト法とを混合した方法を概念的に可能としている。本発明測定方法では、複合体形成及び複合体取得に関して、その順序は特に限定されないため、種々の方法が可能である。具体的には例えば、以下のように実施すればよい。
例えば、第二工程終了直後の試料に、ビオチン化特定オリゴヌクレオチドと識別機能を有する検出オリゴヌクレオチドを添加し、目的とするDNA領域を含むメチル化された一本鎖DNAと識別機能を有する検出オリゴヌクレオチドとビオチン化特定オリゴンクレオチドとを結合させて、目的とするDNA領域を含む一本鎖DNAと、識別機能を有する検出オリゴヌクレオチドと、ビオチン化特定オリゴヌクレオチドの結合体が支持体に結合した検出複合体を形成させる。得られた試料を、クロマトストリップの導入部に滴下(導入)すると、前記検出複合体が、展開部を毛細管現象により移動し、予めストレプトアビジンで被覆しておいた部分に捕獲される。その後、得られた複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドを、その識別機能に基づき検出若しくは定量することにより、目的とするDNA領域有するDNAを検出若しくは定量できる。
目的とするDNA領域に複数の検出用塩基配列と相補的に結合しうる塩基配列(目的とするDNA領域上の夫々異なる塩基配列と相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドを用いる)を設定し、各目的とするDNA領域を順次検出若しくは定量することも可能であり、また、複数の目的とするDNA領域と検出複合体を形成できるように、ゲノム中の反復配列や重複遺伝子或いは複数の異なる遺伝子を同時に検出するような、ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域と相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドを用いても、検出感度を飛躍的に上げることができる。
また、複数の目的とするDNA領域を有するDNAが複数存在する場合、夫々の目的とするDNA領域を有する被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合する夫々の特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドとの結合体の形成が、他の、被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの存在下でも形成可能であるならば、複数の目的とするDNA領域を有するDNAを同時に検出することも可能である。
また、検出オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドは、以下に示されるいずれかの塩基配列を有する。(1)配列番号1で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(2)配列番号1で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(3)配列番号2で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(4)配列番号2で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(5)配列番号3で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(6)配列番号3で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(7)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(8)配列番号4で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(9)配列番号5で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(10)配列番号5で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(11)配列番号6で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(12)配列番号6で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(13)配列番号7で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(14)配列番号7で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(15)配列番号8で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
(16)配列番号8で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
また、例えば配列番号1で示される塩基配列と80%以上の配列同一性を有する塩基配列は、ヒトゲノム中に約280コピーあり、配列番号2で示される塩基配列と80%以上の相同性を有する塩基配列は、ヒトゲノム中に約260コピーあり、配列番号3で示される塩基配列と80%以上の相同性を有する塩基配列は、ヒトゲノム中に約820コピーある。従って、夫々の塩基配列中に検出用接着配列と特定接着配列を設定できれば、ゲノムの中に一種類しかない配列に対して検出用接着配列と特定接着配列を設定する場合に比べると、ゲノムの検出感度を、理論上で260〜820倍上げることが可能となる。
検出オリゴヌクレオチド、ビオチン化特定オリゴヌクレオチド、及び、目的とするDNA領域或いは目的とするRNA領域から作成されたDNAである被検オリゴヌクレオチドとの結合体を支持体へ結合させて検出複合体を取得する過程を実施する方法としては、前記の方法に限定されるものではなく、免疫抗体法を用いる方法であれば何でもよい。例えば、ELISA法では、クロマトストリップ法と同様の原理を用いるため、被検オリゴヌクレオチドと特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドの結合体を形成させて支持体へ結合させる過程を記載の順番で実施することは可能である。
本発明方法の第一工程において、高濃度のナトリウム塩が存在する系により検体からDNAを抽出することが好ましい。具体的には、本発明方法の第一工程において検体中からDNAを取得するためのDNA抽出操作において用いられる溶液(例えば、緩衝液)中のナトリウム塩の濃度としては、少なくとも50mM以上、好ましくは100mM以上を挙げることができる。より具体的には、50mM以下1000mM以下、好ましくは100mM以下1000mM以下、より好ましくは100mM以下200mM以下が挙げられる。また、ナトリウムイオンを含む塩であれば、NaCl、NaCO、NaSO等を含むどのような塩でも構わないが、好ましくは、NaClを挙げることができる。
本発明は、癌患者由来の検体を選抜する方法であり、発明1〜13のいずれか一項に記載の方法により被験者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果と、同方法により健常者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果との差異が有意であれば、被験者由来の検体を癌患者由来の検体として評価し、当該評価の結果に基づき癌患者由来の検体を特定する工程を含む方法を含む。当該発明の好ましい態様としては、検体が哺乳動物由来の血清である発明、また更に、目的とするDNA領域を有するDNAが哺乳動物由来の血清中の目的とするDNA領域を有する遊離DNAである発明を挙げることができる。これら発明を利用すれば、血液検査により、癌患者を簡便に特定することが可能となろう。
ここで「癌患者」とは、癌を発症した被験者を意味しており、癌としては、肺癌(非小細胞肺癌、小細胞肺癌)、食道癌、胃癌、十二指腸癌、大腸癌、直腸癌、肝癌(肝細胞癌、胆管細胞癌)、胆嚢癌、胆管癌、膵癌、結腸癌、肛門癌、乳癌、子宮頸癌、子宮癌、卵巣癌、外陰癌、膣癌、前立腺癌、腎臓癌、尿管癌、膀胱癌、前立腺癌、陰茎癌、精巣(睾丸)癌、上顎癌、舌癌、(上、中、下)咽頭癌、喉頭癌、急性骨髄性白血病、慢性骨髄性白血病、急性リンパ性白血病 、慢性リンパ性白血病、悪性リンパ腫、骨髄異形成症候群、甲状腺癌、脳腫瘍、骨肉腫、皮膚癌(基底細胞癌、有棘細胞癌)等の、ヒトおよび哺乳類の臓器で発症する固形癌と、ヒトおよび哺乳類の血液で発症する非固形癌のいずれの癌も含むことを意味する。
このような本発明における、メチル化オリゴヌクレオチド等は、検出用キットの試薬として有用である。また、本発明方法の権利範囲は、該方法の実質的な原理を利用してなる前記のような検出用キットのような形態での使用も含むものである。
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素XspIを10Uと、XspIに最適な10x緩衝液(200mM Tris-HCl pH 8.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、1000mM KCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるLINE1領域に設計された目的とするDNA領域(X、配列番号1、Genbank Accession No. M80340に示される塩基番号1142-1473に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する配列番号4で示される塩基配列からなる5'末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB1を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Xを検出するための、目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号5で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
X:5’- TAGAATATCCAATACAGAGAAGTGCTTAAAGGAGCTGATGGAGCTGAAAACCAAGGCTCGAGAACTACGTGAAGAATGCAGAAGCCTCAGGAGCCGATGCGATCAACTGGAAGAAAGGGTATCAGCAATGGAAGATGAAATGAATGAAATGAAGCGAGAAGGGAAGTTTAGAGAAAAAAGAATAAAAAGAAATGAGCAAAGCCTCCAAGAAATATGGGACTATGTGAAAAGACCAAATCTACGTCTGATTGGTGTACCTGAAAGTGATGTGGAGAATGGAACCAAGTTGGAAAACACTCTGCAGGATATTATCCAGGAGAACTTCCCCAATC -3’(配列番号1)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B1:5’- GGCTCCTGAGGCTTCTGCAT -3’ (配列番号4)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5’- TAAGCACTTCTCTGTATTGGATATNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号5)
前記で得たゲノムDNAの反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図1に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例2
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素XspIを10Uと、XspIに最適な10x緩衝液(200mM Tris-HCl pH 8.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、1000mM KCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるLINE1領域に設計された目的とするDNA領域(Y、配列番号2、Genbank Accession No. M80340に示される塩基番号2692-2958に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Yと相補性によって結合する配列番号6で示される塩基配列からなる5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB2を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Yを検出するための、目的とするDNA領域Yと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号7で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM2を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
Y:5’- TAGAACTCAGGATTAAGAATCTCACTCAAAGCCGCTCAACTACATGGAAACTGAACAACCTGCTCCTGAATGACTACTGGGTACATAACGAAATGAAGGCAGAAATAAAGATGTTCTTTGAAACCAACGAGAACAAAGACACCACATACCAGAATCTCTGGGACGCATTCAAAGCAGTGTGTAGAGGGAAATTTATAGCACTAAATGCCTACAAGAGAAAGCAGGAAAGATCCAAAATTGACACCCTAACATCACAATTAAAAGAAC -3’(配列番号2)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B2:5’- CCAGTAGTCATTCAGGAGCAG -3’ (配列番号6)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M2:5’- TGAGTGAGATTCTTAATCCTGAGNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号7)
前記で得たゲノムDNAの反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図2に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例3
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素XspIを10Uと、XspIに最適な10x緩衝液(200mM Tris-HCl pH 8.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、1000mM KCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるLINE1領域に設計された目的とするDNA領域(X、配列番号1、Genbank Accession No. M80340に示される塩基番号1142-1473に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する配列番号8で示される塩基配列からなる5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB3を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Xを検出するための、目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号5で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
X:5’- TAGAATATCCAATACAGAGAAGTGCTTAAAGGAGCTGATGGAGCTGAAAACCAAGGCTCGAGAACTACGTGAAGAATGCAGAAGCCTCAGGAGCCGATGCGATCAACTGGAAGAAAGGGTATCAGCAATGGAAGATGAAATGAATGAAATGAAGCGAGAAGGGAAGTTTAGAGAAAAAAGAATAAAAAGAAATGAGCAAAGCCTCCAAGAAATATGGGACTATGTGAAAAGACCAAATCTACGTCTGATTGGTGTACCTGAAAGTGATGTGGAGAATGGAACCAAGTTGGAAAACACTCTGCAGGATATTATCCAGGAGAACTTCCCCAATC -3’(配列番号1)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B3:5’- TCAGGTACACCAATCAGACGTA -3’ (配列番号8)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5’- TAAGCACTTCTCTGTATTGGATATNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号5)
前記で得たゲノムDNAの反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図3に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例4
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素XspIを10Uと、XspIに最適な10x緩衝液(200mM Tris-HCl pH 8.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、1000mM KCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるLINE1領域に設計された目的とするDNA領域(X、配列番号1、Genbank Accession No. M80340に示される塩基番号1142-1473に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する配列番号8で示される塩基配列からなる5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB3を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Xを検出するための、目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号9で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM3を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
X:5’- TAGAATATCCAATACAGAGAAGTGCTTAAAGGAGCTGATGGAGCTGAAAACCAAGGCTCGAGAACTACGTGAAGAATGCAGAAGCCTCAGGAGCCGATGCGATCAACTGGAAGAAAGGGTATCAGCAATGGAAGATGAAATGAATGAAATGAAGCGAGAAGGGAAGTTTAGAGAAAAAAGAATAAAAAGAAATGAGCAAAGCCTCCAAGAAATATGGGACTATGTGAAAAGACCAAATCTACGTCTGATTGGTGTACCTGAAAGTGATGTGGAGAATGGAACCAAGTTGGAAAACACTCTGCAGGATATTATCCAGGAGAACTTCCCCAATC -3’(配列番号1)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B3:5’- TCAGGTACACCAATCAGACGTA -3’ (配列番号8)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M3:5’- ATCGGCTCCTGAGGCTTCTGNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号9)
前記で得たゲノムDNAの反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図4に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例5
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素XspIを10Uと、XspIに最適な10x緩衝液(200mM Tris-HCl pH 8.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、1000mM KCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるLINE1領域に設計された目的とするDNA領域(X、配列番号1、Genbank Accession No. M80340に示される塩基番号1142-1473に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する配列番号8で示される塩基配列からなる5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB3を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Xを検出するための、目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号5で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1、及び目的とするDNA領域Xと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号9で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM3を合成し、夫々の検出オリゴヌクレオチドの濃度が0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
X:5’- TAGAATATCCAATACAGAGAAGTGCTTAAAGGAGCTGATGGAGCTGAAAACCAAGGCTCGAGAACTACGTGAAGAATGCAGAAGCCTCAGGAGCCGATGCGATCAACTGGAAGAAAGGGTATCAGCAATGGAAGATGAAATGAATGAAATGAAGCGAGAAGGGAAGTTTAGAGAAAAAAGAATAAAAAGAAATGAGCAAAGCCTCCAAGAAATATGGGACTATGTGAAAAGACCAAATCTACGTCTGATTGGTGTACCTGAAAGTGATGTGGAGAATGGAACCAAGTTGGAAAACACTCTGCAGGATATTATCCAGGAGAACTTCCCCAATC -3’(配列番号1)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B3:5’- TCAGGTACACCAATCAGACGTA -3’ (配列番号8)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5’- TAAGCACTTCTCTGTATTGGATATNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号5)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M3:5’- ATCGGCTCCTGAGGCTTCTGNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号9)
上記で得た反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図5に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例6
クロンテック社より購入したヒト血液由来ゲノムDNAについて、以下のTEバッファー溶液を夫々2連で調製した。
溶液A: 500 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液B: 50 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液C: 5 ng/20 μL TEバッファー溶液
溶液D: 0 ng/20 μL TEバッファー溶液(ネガティブコントロール液)
上記の調製した夫々の溶液を20μLと、制限酵素MspIを4Uと、MspIに最適な10x緩衝液(100mM Tris-HCl pH 7.5、100mM MgCl2、10mM Dithiothreitol、500mM NaCl)5μlとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50μlとしたものを調製した。当該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるAlu領域に設計された目的とするDNA領域(Z、配列番号3、Genbank Accession No. AF458110に示される塩基番号178-262に相当する領域)はヒトゲノムDNA上に複数存在し、これを取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Zと相補性によって結合する配列番号10で示される塩基配列からなる5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチドB4を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。また目的とするDNA領域Zを検出するための、目的とするDNA領域Zと相補性によって結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号11で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM4を合成し、0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<目的とするDNA領域>
Z:5’- CGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCC -3’(配列番号3)
<5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド>
B4:5’- GGATGGTCTCGATCTCCTGAC -3’ (配列番号10)
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M4:5’- GATTACAGGCGTGAGCCACCNANANANANANANANANANANANA -3’ (配列番号11)
上記で得た反応液30μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10μLと、緩衝液(330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol)を10μLと、100mM MgCl2溶液10μLと、1 mg/mL BSA溶液10μLを添加し、更に当該混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(即ち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、本PCRチューブを95 ℃で10分間加熱し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、50 ℃まで冷却し10分間保温し、更に37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップに移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4 7H2O、154 mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を100μLを添加し、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200μLで3回洗浄した。
その後、Eu−N1標識マウスIgG抗体[Perkin Elmer社製、0.05μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100μLの割合で添加後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1mM KH2PO4、3mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)]200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution(Perkin Elmer社製)を各ウェルに150μLの割合で添加、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340nm/蛍光612nmで蛍光を測定した。
その結果を図6に示した。ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A(500ng)、溶液B(50ng)、及び溶液C(5ng)において、溶液D(0ng:コントロール溶液)に比べて蛍光強度が増加し、その程度は濃度依存的であった。
本実験において、目的とするDNA領域が特定オリゴヌクレオチド、及びメチルシトシン抗体が結合可能な箇所を有する検出オリゴヌクレオチドにより選択され、複合体を形成し、これを検出及び定量することによって、目的とするDNA領域を検出及び定量できることが示された。また目的とするDNA領域を検出及び定量することによって、ゲノムDNAの検出及び定量できることが示された。
実施例7
血清サンプルとして、ヒト血液由来ゲノムDNA (Human Genomic DNA、#636401、Clontech社)のTEバッファー溶液とラット (Wistar Hannover) より採取した血清との混合液を以下のとおり夫々4連で調製した。
血清サンプルA: 100 ng/10 μL TEバッファー溶液+ラット血清10 μL
血清サンプルB: 10 ng/10 μL TEバッファー溶液+ラット血清10 μL
血清サンプルC: 1 ng/10 μL TEバッファー溶液+ラット血清10 μL
血清サンプルD: 0 ng/10 μL TEバッファー溶液+ラット血清10 μL (ネガティブコントロール液)
上記に調製した血清サンプルA〜Dについて、以下に示す処理1または処理2を夫々2連でおこなった。
処理1:
血清サンプル20 μLと、緩衝液 (500 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl2, 10 mM DTT, 1000 mM NaCl)4 μLとの混合物に滅菌超純水を加えて液量を40 μLとし、混合した。その後、当該混合物を含むPCRチューブを95 ℃で10分間保温し、4 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。次いで、これを9100gで10分間遠心してから上清を回収した。
処理2:
血清サンプル20 μLと、緩衝液 (330 mM Tris-Acetate (pH 7.9), 100 mM Mg(OAc)2, 5 mM DTT, 660 mM KOAc) 4 μLとの混合物に滅菌超純水を加えて液量を40 μLとし、混合した。その後、当該混合物を含むPCRチューブを95 ℃で10分間保温し、4 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。次いで、これを9100gで10分間遠心してから上清を回収した。
上記の処理1または処理2により調製した溶液を20 μLと、制限酵素MspIを4Uと、MspIに最適な10x緩衝液 (100 mM Tris-HCl pH 7.5、100 mM MgCl2、10 mM Dithiothreitol、500 mM NaCl) 5 μLとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50 μLとしたものを夫々調製した。当該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるAlu領域に設計された、配列番号3で示される塩基配列からなる目的とするDNA領域 (Z、配列番号3、Genbank Accession No. AF458110に示される塩基番号178-262に相当する領域) を取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Zと相補性により結合する配列番号10で示される塩基配列とからなる5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドB1を合成し、当該合成物を含む0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液(特定オリゴヌクレオチド溶液)を調製した。
<目的とするDNA領域>
Z:5'- CGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCC -3'(配列番号3)
<5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチド>
B1:5'- GGATGGTCTCGATCTCCTGAC -3' (配列番号10)
また目的とするDNA領域Zを検出するための、目的とするDNA領域Zと相補性により結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号11で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1を合成し、0.2 pmol/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5'- GATTACAGGCGTGAGCCACCNANANANANANANANANANANANA -3' (配列番号11)
上記で得た反応液を30 μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、緩衝液 (330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol) を10 μLと、100 mM MgCl2溶液10 μLと、1 mg/mL BSA溶液10 μLとを添加してなる混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(すなわち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、当該混合物を含むPCRチューブを95 ℃で10分間保温し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、これを50 ℃まで冷却し10分間保温し、さらに37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100 μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップ (StreptaWell、#11645692001、Roche社) に移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドとからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)溶液]を100 μLを添加した後、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
その後、Eu-N1標識マウスIgG抗体 [Perkin Elmer社製、0.05 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100 μLの割合で添加した後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー (1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution (Perkin Elmer社製) を各ウェルに150 μLの割合で添加し、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340 nm/蛍光612 nmで蛍光を測定した。
その結果を図7および図8に示した。処理1では、ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A (100 ng)、溶液B (10 ng)、および溶液C (1 ng) において、溶液D (0 ng:コントロール溶液) に比べて蛍光強度が濃度依存的に増加した (図7)。一方、処理2では、ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A (100 ng) において、溶液D (0 ng:コントロール溶液) に比べて蛍光強度が増加したが、溶液B (10 ng) および溶液C (1 ng) において、蛍光強度の増加は見られなかった。
本実験において、メチルシトシン抗体と、メチル化オリゴヌクレオチドと、5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドとの複合体を形成・選択し、複合体中のメチルシトシン抗体を、その機能により検出することにより、血清中ヒトゲノムDNAが感度よく検出・定量することが可能であることが示された。また処理2に比べて処理1では血清中ヒトゲノムDNAが感度よく検出された。
実施例8
血清サンプルとして、ヒト血液由来ゲノムDNA (Human Genomic DNA、#636401、Clontech社)のTEバッファー溶液とコージンバイオ社より購入したヒト血清 (個体別 Human Serum)の混合液を以下のとおり夫々4連で調製した。
血清サンプルA: 10 ng/10 μL TEバッファー溶液+ヒト血清40 μL
血清サンプルB: 1 ng/10 μL TEバッファー溶液+ヒト血清40 μL
血清サンプルC: 0 ng/10 μL TEバッファー溶液+ヒト血清40 μL (ネガティブコントロール液)
上記に調製した血清サンプルA〜Cについて、以下に示す処理1または処理2を夫々2連でおこなった。
処理1:
血清サンプル50 μLと、緩衝液 (500 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl2, 10 mM DTT, 1000 mM NaCl)20 μLとの混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、当該混合物を95 ℃で10分間保温し、4 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。次いで、これを9100gで10分間遠心してから上清を回収した。
処理2:
血清サンプル50 μLと、緩衝液 (500 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl2, 10 mM DTT, 1000 mM NaCl)10 μLとの混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、当該混合物を95 ℃で10分間保温し、4 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。9100gで10分間遠心してから上清を回収した。
上記の処理1または処理2により調製した夫々の溶液を20 μLと、制限酵素MspIを2Uと、MspIに最適な10x緩衝液 (100 mM Tris-HCl pH 7.5、100 mM MgCl2、10 mM Dithiothreitol、500 mM NaCl) 5 μLとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50 μLとしたものを調製した。当該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるAlu領域に設計された、配列番号3で示される塩基配列からなる目的とするDNA領域 (Z、配列番号3、Genbank Accession No. AF458110に示される塩基番号178-262に相当する領域) を取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Zと相補性により結合する配列番号10で示される塩基配列とからなる5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドB1を合成し、当該合成物を含む0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液(特定オリゴヌクレオチド溶液)を調製した。
<目的とするDNA領域>
Z:5'- CGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCC -3'(配列番号3)
<5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチド>
B1:5'- GGATGGTCTCGATCTCCTGAC -3' (配列番号10)
また目的とするDNA領域Zを検出するための、目的とするDNA領域Zと相補性により結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号11で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1を合成し、0.2 pmol/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5'- GATTACAGGCGTGAGCCACCNANANANANANANANANANANANA -3' (配列番号11)
上記で得た反応液を30 μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、緩衝液 (330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol) を10 μLと、100 mM MgCl2溶液10 μLと、1 mg/mL BSA溶液10 μLとを添加してなる混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(すなわち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、当該混合物を95 ℃で10分間保温し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、これを50 ℃まで冷却し10分間保温し、さらに37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100 μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップ (StreptaWell、#11645692001、Roche社) に移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドとからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)溶液]を100 μLを添加した後、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
その後、Eu-N1標識マウスIgG抗体 [Perkin Elmer社製、0.05 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100 μLの割合で添加した後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー (1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution (Perkin Elmer社製) を各ウェルに150 μLの割合で添加した後、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340 nm/蛍光612 nmで蛍光を測定した。
その結果を図9および図10に示した。処理1および処理2のいずれでも、ヒト血液由来ゲノムDNAの溶液A (10 ng) および溶液B (1 ng) において、溶液C (0 ng:コントロール溶液) に比べて蛍光強度が濃度依存的に増加した。
本実験において、メチルシトシン抗体と、メチル化オリゴヌクレオチドと、5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドとの複合体を形成・選択し、複合体中のメチルシトシン抗体を、その機能により検出することにより、血清中ヒトゲノムDNAが感度よく検出・定量することが可能であることが示された。また処理2に比べて処理1では血清中ヒトゲノムDNAが感度よく検出された。
実施例9
血清サンプルとして、以下に示すヒト血清を用いた。
コージンバイオ社より購入したヒト血清 (個体別 Human Serum)
Lot No.:
N51438 (健常者)
N51439 (健常者)
N51441 (健常者)
ProMedDx社より購入したヒト血清 (個体別 Human Serum)
Lot No.:
11171268 (健常者、56歳、男性)
11171292 (健常者、62歳、男性)
11171297 (健常者、67歳、男性)
11171314 (健常者、75歳、男性)
11171327 (健常者、70歳、男性)
11202510 (健常者、67歳、女性)
11202522 (健常者、64歳、女性)
11202527 (健常者、52歳、女性)
11202615 (健常者、75歳、女性)
11202618 (健常者、78歳、女性)
10958886 (健常者、56歳、男性)
10958979 (健常者、39歳、男性)
10958980 (健常者、45歳、男性)
10960268 (健常者、37歳、男性)
10960272 (健常者、50歳、男性)
10960276 (健常者、30歳、男性)
10960285 (健常者、39歳、男性)
11003457 (健常者、38歳、男性)
11003479 (健常者、51歳、男性)
11003480 (健常者、48歳、男性)
11324997 (健常者、59歳、男性)
11325001 (健常者、61歳、男性)
10325022 (健常者、61歳、男性)
11325032 (健常者、60歳、男性)
11325062 (健常者、69歳、男性)
10870623 (乳がん患者、33歳、女性)
10929521 (乳がん患者、55歳、女性)
10989644 (乳がん患者、45歳、女性)
11209430 (乳がん患者、80歳、女性)
10929514 (乳がん患者、57歳、女性)
10843055 (乳がん患者、59歳、女性)
10984680 (乳がん患者、64歳、女性)
11209428 (乳がん患者、55歳、女性)
10840414 (肺がん患者、54歳、女性)
10929506 (肺がん患者、55歳、男性)
11091955 (肺がん患者、76歳、女性)
11103346 (肺がん患者、66歳、女性)
11142322 (肺がん患者、62歳、女性)
11152564 (肺がん患者、67歳、男性)
11152571 (肺がん患者、67歳、男性)
11153198 (肺がん患者、69歳、女性)
11209435 (肺がん患者、61歳、男性)
11230621 (肺がん患者、71歳、女性)
11153192 (肺がん患者、59歳、男性)
10715942 (肺がん患者、64歳、男性)
10840422 (肺がん患者、78歳、女性)
10935547 (前立腺がん患者、83歳、男性)
11000243 (前立腺がん患者、78歳、男性)
11071226 (前立腺がん患者、84歳、男性)
上記の血清サンプルについて、以下に示す処理をおこなった。
血清サンプル20 μLと、緩衝液 (500 mM Tris-HCl (pH 7.5), 100 mM MgCl2, 10 mM DTT, 1000 mM NaCl)4 μLとの混合物に滅菌超純水を加えて液量を40 μLとし、混合した。その後、当該混合物を含むPCRチューブを95 ℃で10分間保温し、4 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。次いで、これを9100gで10分間遠心してから上清を回収した。
上記の処理により調製した夫々の溶液を20 μLと、制限酵素MspIを2Uと、MspIに最適な10x緩衝液 (100 mM Tris-HCl pH 7.5、100 mM MgCl2、10 mM Dithiothreitol、500 mM NaCl) 5 μLとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50 μLとしたものを調製した。当該反応液を、37℃にて1時間インキュベーションした。
ヒトトランスポゾンとして知られるAlu領域に設計された、配列番号3で示される塩基配列からなる目的とするDNA領域 (Z、配列番号3、Genbank Accession No. AF458110に示される塩基番号178-262に相当する領域) を取得するために用いる特定オリゴヌクレオチドとして目的とするDNA領域Zと相補性により結合する配列番号10で示される塩基配列とからなる5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチドB1を合成し、当該合成物を含む0.2 pmoL/10 μLのTEバッファー溶液(特定オリゴヌクレオチド溶液)を調製した。
<目的とするDNA領域>
Z:5'- CGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCC -3'(配列番号3)
<5’末端ビオチン標識オリゴヌクレオチド>
B1:5'- GGATGGTCTCGATCTCCTGAC -3' (配列番号10)
また目的とするDNA領域Zを検出するための、目的とするDNA領域Zと相補性により結合する検出オリゴヌクレオチドとして、メチルシトシン抗体が12箇所結合可能な配列番号11で示される塩基配列からなるメチル化オリゴヌクレオチドM1を合成し、0.2 pmol/10 μLのTEバッファー溶液を調製した。
<メチル化オリゴヌクレオチド> Nはメチル化シトシンを示す。
M1:5'- GATTACAGGCGTGAGCCACCNANANANANANANANANANANANA -3' (配列番号11)
上記で得た反応液を30 μLと、特定オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、検出オリゴヌクレオチド溶液10 μLと、緩衝液 (330 mM Tris-Acetate pH 7.9、660 mM KOAc、100 mM MgOAc2、5 mM Dithiothreitol) を10 μLと、100 mM MgCl2溶液10 μLと、1 mg/mL BSA溶液10 μLとを添加してなる混合物に滅菌超純水を加えて液量を100 μLとし、混合した。その後、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させるために、また同時に目的とするDNA領域と検出オリゴヌクレオチドとの二本鎖を形成させる(すなわち、目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドからなる検出複合体を形成させる)ために、当該混合物を含むPCRチューブを95 ℃で10分間保温し、70 ℃まで速やかに冷却し、その温度で10分間保温した。次いで、これを50 ℃まで冷却し10分間保温し、さらに37 ℃で10分間保温した後、室温に戻した。
得られた反応液100 μLをストレプトアビジン被覆済み8ウェルストリップ (StreptaWell、#11645692001、Roche社) に移し、約30分間、室温で放置し、8ウェルストリップに目的とするDNA領域と特定オリゴヌクレオチドと検出オリゴヌクレオチドとからなる検出複合体をビオチン-ストレプトアビジン結合を介して固定化した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05%Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)]200 μLで3回洗浄した。
各ウェルにメチルシトシン抗体[Aviva Systems Biology社製、0.5 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)溶液]を100 μLを添加した後、1時間室温で放置した。その後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
その後、Eu-N1標識マウスIgG抗体 [Perkin Elmer社製、0.05 μg/mL 0.1% BSA含有リン酸バッファー(1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH7.4)溶液]を各ウェルに100 μLの割合で添加した後、1時間室温で放置した。放置後、溶液をデカンテーションにて取り除き、各ウェルを洗浄バッファー[0.05% Tween20含有リン酸バッファー (1 mM KH2PO4、3 mM Na2HPO4・7H2O、154 mM NaCl pH 7.4)] 200 μLで3回洗浄した。
Enhancement Solution (Perkin Elmer社製) を各ウェルに150 μLの割合で添加した後、混合し、約5分間室温で振盪した。その後、励起340 nm/蛍光612 nmで蛍光を測定した。
上記の酵素処理(MspI処理)により得られた溶液中のDNAをリアルタイムPCRにより定量した。
濃度測定用スタンダードサンプルとしてMspI処理ヒトゲノムDNA溶液を以下のとおり調製した。ヒト血液由来ゲノムDNA (Human Genomic DNA、#636401、Clontech社)の5 ng/μL TEバッファー溶液を調製し、この溶液を20 μLと、制限酵素MspIを2Uと、MspIに最適な10x緩衝液 (100 mM Tris-HCl pH 7.5、100 mM MgCl2、10 mM Dithiothreitol、500 mM NaCl) 5 μLとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を50 μLとしたものを夫々の処理について調製した。当該反応液を、37 ℃にて1時間インキュベーションした。得られた反応液について、TEバッファーによる希釈により、10-5、10-4、10-3、10-2、10-1、1、10 ng/5 μL溶液を調製した。
ヒトトランスポゾンとして知られるAlu領域に設計された、配列番号3で示された塩基配列からなる目的とするDNA領域 (Z、配列番号3、Genbank Accession No. AF458110に示される塩基番号178-262に相当する領域) を増幅してリアルタイムPCRで定量するためにフォワードプライマー (F) およびリバースプライマー (R) を設計した。
<目的とするDNA領域>
Z:5'- CGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTTTGGGAGGCCGAGGTGGGCGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCC -3'(配列番号3)
<フォワードプライマー>
F:5'- GGTGGCTCACGCCTGTAATC -3' (配列番号16)
<リバースプライマー>
R:5'- GGATGGTCTCGATCTCCTGAC -3' (配列番号17)
PCRの反応液としては、鋳型とする上記に調製したMspI処理ヒトゲノムDNA溶液5 μまたは上記に調製した濃度測定用スタンダードサンプルと、配列番号16および配列番号17で示される塩基配列からなるプライマーの5 μM溶液をそれぞれ1.5 μLと、SYBR(登録商標)Green I (Lonza社) を0.1x分と、each 2 mM dNTPを2.5 μLと、10xPCR緩衝液 (100 mM Tris-HCl pH 8.3、500 mM KCl、15 mM MgCl2、0.01% Gelatin) を2.5 μLと、耐熱性DNAポリメラーゼ (AmpliTaq Gold, 5 U/μL, ABI社)を0.125 μLとを混合し、これに滅菌超純水を加えて液量を25 μLとしたものを用いた。リアルタイムPCRは、Mx3005P (Stratagene社)を用いて実施した。当該反応液を、95 ℃にて10分間保温した後、95 ℃にて30秒間、61 ℃にて30秒間、72 ℃にて45秒間を1サイクルとして40サイクル繰り返すことにより、目的とするDNA領域を増幅した。当該リアルタイムPCRの結果により、血清サンプル中のDNAを定量した。
その結果を図11および図12に示した。本手法による測定値と、リアルタイムPCRにより定量した値とを比較したところ、相関があることが示された(相関係数:R = 0.88)(図11)。また、59歳以下のヒト血清サンプルについて定量した結果を、癌患者と健常者で比較したところ、癌患者では血清中DNA濃度が上昇していることが示された(図12)。
本発明により、簡便に生物由来検体を検出する方法を提供することができる。また、被験者由来の検体(好ましくは血清)を用いて、当該検体での結果と健常者由来の検体での結果との比較に基づき癌患者由来の検体を選抜する方法等を提供することが可能となる。
[配列表フリーテキスト]
配列番号1
目的とするDNA領域Xからなるオリゴヌクレオチド
配列番号2
目的とするDNA領域Yからなるオリゴヌクレオチド
配列番号3
目的とするDNA領域Zからなるオリゴヌクレオチド
配列番号4
実験のために設計された5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド
配列番号5
実験のために設計されたメチル化オリゴヌクレオチド
配列番号6
実験のために設計された5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド
配列番号7
実験のために設計されたメチル化オリゴヌクレオチド
配列番号8
実験のために設計された5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド
配列番号9
実験のために設計されたメチル化オリゴヌクレオチド
配列番号10
実験のために設計された5’末端ビオチン化オリゴヌクレオチド
配列番号11
実験のために設計されたメチル化オリゴヌクレオチド
配列番号12
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド
配列番号13
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド
配列番号14
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド
配列番号15
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド
配列番号16
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド
配列番号17
実験のために設計されたオリゴヌクレオチド

Claims (18)

  1. 検体中に含まれるゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する方法であって、
    (1)ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAである被検オリゴヌクレオチドを含有する検体を調製する第一工程、
    (2)第一工程で調製した検体中に含有される被検オリゴヌクレオチドと、該被検オリゴヌクレオチドと相補的に結合し得る検出オリゴヌクレオチドと、
    該被検オリゴヌクレオチドに相補的に結合し得る特定オリゴヌクレオチドと、
    該特定オリゴヌクレオチドに結合し得る支持体と、を混合させて、
    該被検オリゴヌクレオチドと該検出オリゴヌクレオチドと該特定オリゴヌクレオチドと該支持体とから成る検出複合体を形成する第二工程、
    (3)第二工程で形成した検出複合体に含まれる検出オリゴヌクレオチドをその識別機能により検出することにより、前記目的とするDNA領域を有するDNAを定量又は検出する第三工程、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 検出オリゴヌクレオチドが、メチル化DNAを複数含むオリゴヌクレオチド、複合検出オリゴヌクレオチドである請求項1に記載の方法。
  3. 検出オリゴヌクレオチドの識別機能が、検出オリゴヌクレオチドのメチル化DNAに結合するメチル化DNA抗体の識別機能である請求項1又は2に記載の方法。
  4. ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、ゲノム中の反復配列を構成する塩基配列又はその一部からなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、ゲノム中の重複遺伝子又は偽遺伝子の塩基配列又はその一部からなるDNAである請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  6. ゲノム中に複数存在する目的とするDNA領域を有するDNAが、LINE又はAlu配列に分類される塩基配列からなるDNAである請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  7. ゲノム中の反復配列を構成する塩基配列が以下に示されるいずれかの塩基配列からなる請求項4に記載の方法。
    (1)配列番号1で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (2)配列番号2で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (3)配列番号3で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
  8. 検出オリゴヌクレオチドが、以下に示されるいずれかの塩基配列を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
    (1)配列番号1で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (2)配列番号1で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (3)配列番号2で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (4)配列番号2で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (5)配列番号3で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (6)配列番号3で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (7)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (8)配列番号4で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (9)配列番号6で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (10)配列番号6で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (11)配列番号8で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (12)配列番号8で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (13)配列番号10で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (14)配列番号10で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (15)配列番号12で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (16)配列番号12で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (17)配列番号13で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (18)配列番号13で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (19)配列番号14で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (20)配列番号14で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (21)配列番号15で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (22)配列番号15で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
  9. 特定オリゴヌクレオチドが、以下に示されるいずれかの塩基配列を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
    (1)配列番号1で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (2)配列番号1で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (3)配列番号2で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (4)配列番号2で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (5)配列番号3で示される塩基配列の部分配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (6)配列番号3で示される塩基配列の部分配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (7)配列番号4で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (8)配列番号4で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (9)配列番号6で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (10)配列番号6で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (11)配列番号8で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (12)配列番号8で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (13)配列番号10で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (14)配列番号10で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (15)配列番号12で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (16)配列番号12で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (17)配列番号13で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (18)配列番号13で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (19)配列番号14で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (20)配列番号14で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (21)配列番号15で示される塩基配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
    (22)配列番号15で示される塩基配列の相補配列又はそれと80%以上の配列同一性を有する塩基配列
  10. 検出オリゴヌクレオチドがメチル化シトシンを含むメチル化オリゴヌクレオチドである請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 検出オリゴヌクレオチドの識別機能がメチルシトシンの検出、メチル化DNA抗体による検出、又はメチルシトシン抗体による検出である請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 検体が、下記のいずれかの検体である請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
    (a)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液又は組織溶解液
    (b)哺乳動物由来の血液、体液、糞尿、体分泌物、細胞溶解液及び組織溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたDNA
    (c)哺乳動物由来の組織、細胞、組織溶解液及び細胞溶解液からなる群より選ばれる一から抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA
    (d)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたDNA
    (e)細菌、真菌又はウイルスから抽出されたRNAを鋳型として作製されたDNA
  13. 目的とするDNA領域を有するDNA生物由来検体が、下記のいずれかの目的とするDNA領域を有するDNAである請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
    (a)目的とするDNA領域を認識切断部位としない制限酵素で予め消化処理されてなるDNA
    (b)予め精製されてなる目的とするDNA領域を有するDNA
    (c)血液中の目的とするDNA領域を有する遊離DNA
    (d)微生物ゲノム由来の目的とするDNA領域を有するDNA
    (e)RNAから逆転写酵素によって生成された目的とするDNA領域を有するDNA
    を有することを特徴とする方法。
  14. 第一工程において検体中からDNAを取得するためのDNA抽出操作において用いられる溶液中のナトリウム塩の濃度が、100mM以下1000mM以下である請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 第一工程において検体中からDNAを取得するためのDNA抽出操作において用いられる溶液中のナトリウム塩の濃度が、100mM以下200mM以下である請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
  16. 癌患者由来の検体を選抜する方法であり、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法により被験者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果と、同方法により健常者由来の検体を用いて定量又は検出されたDNAの定量結果または検出結果との差異が有意であれば、被験者由来の検体を癌患者由来の検体として評価し、当該評価の結果に基づき癌患者由来の検体を特定する工程を含む方法。
  17. 検体が、哺乳動物由来の血清である請求項16に記載の方法。
  18. 目的とするDNA領域を有するDNAが、哺乳動物由来の血清中の目的とするDNA領域を有する遊離DNAである請求項16〜17のいずれか一項に記載の方法。
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