JP2011115122A - Specimen pretreatment method and gene detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体試料中の遺伝子を検出するための試料の前処理方法及び遺伝子の検出方法に関する。 The present invention relates to a sample pretreatment method and a gene detection method for detecting a gene in a biological sample.
生体試料、バクテリア、ウイルス等に含まれる核酸を検出及び増幅する場合には、各種の方法が知られている。例えば、プローブと検出対象の核酸とのハイブリダイゼーションの有無により、核酸を検出するハイブリダイゼーション法や、プライマーを伸長させて検出対象の核酸を増幅する方法が知られている。 Various methods are known for detecting and amplifying nucleic acids contained in biological samples, bacteria, viruses and the like. For example, a hybridization method for detecting a nucleic acid based on the presence or absence of hybridization between a probe and a nucleic acid to be detected, and a method for amplifying a nucleic acid to be detected by extending a primer are known.
核酸を増幅して目的の遺伝子を検出する方法は、例えば、PCR法が、一般的である。しかしながら、PCR法は、温度サイクルを必要とするため、専用のサーマルサイクラーが必要となる。また、遺伝子の変異(例えば、SNPs)の検出に関しては、PCR法は検出感度に問題がある。等温増幅が可能で検出精度が高い遺伝子の増幅方法としては、本出願人が開発した、Smart Amplification Process2(SmartAmp2)と通称される方法がある(特許文献1)。この方法は、ターンバックプライマー(TP)およびフォールディングプライマー(FP)を主要プライマーとした非対称のプライマーセットを用いた等温での核酸増幅法である。この方法では、原理的にバックグラウンドの上昇を抑えて遺伝子変異の検出感度を向上させている。 As a method for detecting a target gene by amplifying a nucleic acid, for example, a PCR method is generally used. However, since the PCR method requires a temperature cycle, a dedicated thermal cycler is required. Moreover, regarding the detection of gene mutations (for example, SNPs), the PCR method has a problem in detection sensitivity. As a gene amplification method capable of isothermal amplification and high detection accuracy, there is a method commonly called Smart Amplification Process 2 (SmartAmp2) developed by the present applicant (Patent Document 1). This method is an isothermal nucleic acid amplification method using an asymmetric primer set with a turnback primer (TP) and a folding primer (FP) as main primers. In this method, in principle, an increase in background is suppressed and the detection sensitivity of gene mutation is improved.
一般に、核酸増幅による遺伝子の検出においては、検出前の試料の前処理として、生体試料中の夾雑物の除去が実施される。一方、季節性のインフルエンザに加え、最近では、新しいタイプのインフルエンザ(新型インフルエンザ)も発生し、大流行の兆しがある。インフルエンザのウイルスのタイプを特定することは、治療方法の方針の決定に極めて重要である。しかも、臨床現場で高精度でウイルス遺伝子を検出する必要がある。このため、特別な装置および設備を用いない簡便なウイルス遺伝子の検出手法の確立が求められている。このような要望は、ウイルス遺伝子に限らず、大腸菌等の細菌遺伝子の検出等、生体試料中のあらゆる遺伝子の検出に求められている。 In general, in gene detection by nucleic acid amplification, removal of contaminants in a biological sample is performed as pretreatment of the sample before detection. On the other hand, in addition to seasonal influenza, recently a new type of influenza (new influenza) has occurred, and there is a sign of a pandemic. Identifying the type of influenza virus is extremely important in determining treatment strategy. Moreover, it is necessary to detect viral genes with high accuracy in clinical practice. For this reason, establishment of a simple virus gene detection technique that does not use special equipment and equipment is required. Such a demand is not limited to viral genes but is required for detection of all genes in biological samples such as detection of bacterial genes such as E. coli.
そこで、本発明は、特別な装置および設備を必要しない簡便な生体試料の前処理方法及び遺伝子の検出方法の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a simple biological sample pretreatment method and gene detection method that do not require special devices and equipment.
本発明の前処理方法は、生体試料中の遺伝子を検出するための試料の前処理方法であって、下記の工程を含む試料の前処理方法である。
A)試料中の細胞を破壊する細胞破壊工程
B)試料中のタンパク質を除去するタンパク質除去工程The pretreatment method of the present invention is a sample pretreatment method for detecting a gene in a biological sample, and is a sample pretreatment method including the following steps.
A) Cell destruction step for destroying cells in the sample B) Protein removal step for removing proteins in the sample
本発明の遺伝子検出方法は、遺伝子増幅法を用いた生体試料中の遺伝子の検出方法であって、試料を、本発明の前処理方法によって、前処理し、その後、遺伝子増幅法で遺伝子を検出することを特徴とする。 The gene detection method of the present invention is a method of detecting a gene in a biological sample using a gene amplification method, wherein the sample is pretreated by the pretreatment method of the present invention, and then the gene is detected by the gene amplification method. It is characterized by doing.
このように、本発明の前処理方法は、細胞破壊工程およびタンパク質除去工程を有するため、特別な装置および設備を必要とすることなく簡便に実施できる。その結果、本発明の前処理方法を用いた遺伝子の検出方法も、特別の装置および設備を必要とすることなく簡便に、しかも高い精度で遺伝子の検出(遺伝子の変異を含む)を実施できる。 Thus, since the pretreatment method of the present invention has a cell destruction step and a protein removal step, it can be easily carried out without requiring special equipment and equipment. As a result, the gene detection method using the pretreatment method of the present invention can also carry out gene detection (including gene mutation) simply and with high accuracy without the need for special equipment and equipment.
本発明の前処理方法において、A)工程が、界面活性剤を用いた処理であることが好ましい。前記界面活性剤が、イオン性界面活性剤であることが好ましい。前記イオン性界面活性剤が、SDSであることが好ましい。 In the pretreatment method of the present invention, the step A) is preferably a treatment using a surfactant. The surfactant is preferably an ionic surfactant. The ionic surfactant is preferably SDS.
本発明の前処理方法において、B)工程が、A)工程後の試料をカラムで処理することが好ましい。前記カラムの処理が、試料を充填したカラムを遠心する処理であることが好ましい。 In the pretreatment method of the present invention, it is preferable that the step B) treats the sample after the step A) with a column. The column treatment is preferably a treatment of centrifuging the column filled with the sample.
本発明の前処理方法において、前記遺伝子が、ウイルス遺伝子であることが好ましい。前記ウイルスが、インフルエンザウイルスであることが好ましい。前記インフルエンザウイルスが、新型インフルエンザウイルスであることが好ましい。 In the pretreatment method of the present invention, the gene is preferably a viral gene. The virus is preferably an influenza virus. The influenza virus is preferably a new influenza virus.
本発明の遺伝子の検出方法において、遺伝子増幅法が、等温増幅法であることが好ましい。 In the gene detection method of the present invention, the gene amplification method is preferably an isothermal amplification method.
前記等温増幅法が、下記TPを用いた増幅法であることが好ましい。
TP:標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac′)を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B′)を前記配列(Ac′)の5’側に含んでなるプライマー。The isothermal amplification method is preferably an amplification method using the following TP.
TP: a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) at the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and 5 ′ from the sequence (A) in the target nucleic acid sequence A primer comprising a sequence (B ′) that hybridizes to a complementary sequence (Bc) of the sequence (B) present in 5 ′ of the sequence (Ac ′).
前記等温増幅法が、プライマーセットとして、一対のTPを用いた等温増幅法またはTPとFPを用いた等温増幅法であることが好ましい。
FP:標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc′)を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D−Dc′)を前記配列(Cc′)の5’側に含んでなるプライマー。The isothermal amplification method is preferably an isothermal amplification method using a pair of TPs or an isothermal amplification method using TP and FP as a primer set.
FP: a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and two nucleic acid sequences that hybridize to each other in the same strand A primer comprising the folded sequence (D-Dc ′) contained above on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
本発明者は、夾雑物による核酸の検出及び増幅阻害作用を減少又は抑制する物質を鋭意検討し、生体試料中の目的核酸を含む細胞を破壊させ、さらに、生体試料中の目的核酸の検出及び/又は増幅を阻害するタンパク質を除去する方法を開発し、簡易かつ迅速に核酸を検出及び/又は増幅できる方法を見出した。 The inventor has intensively studied a substance that reduces or suppresses the nucleic acid detection and amplification inhibitory action by impurities, destroys cells containing the target nucleic acid in the biological sample, and further detects the target nucleic acid in the biological sample and The present inventors have developed a method for removing proteins that inhibit amplification, and have found a method that can detect and / or amplify nucleic acids simply and quickly.
本発明者らは、生体試料に陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤のいずれを用いることができ、高分子系のもの及び低分子系のもののいずれからなる群から選択される少なくとも1種類の強力な変性効果のある物質を試料に添加することによって、生体試料中の目的核酸を含む細胞を破壊させ、目的核酸の検出及び/又は増幅効率が高まることがわかった。 The present inventors can use any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant for a biological sample. By adding to the sample at least one substance having a strong denaturing effect selected from the group consisting of any of those in the molecular system, cells containing the target nucleic acid in the biological sample are destroyed, and detection of the target nucleic acid and / or Or it turned out that amplification efficiency increases.
さらに、本発明は、強力な変性効果のある物質を試料に添加することによって、目的核酸を含む細胞を破壊させたサンプルをカラム処理することで、生体試料中の目的核酸の検出及び/又は増幅を阻害するタンパク質を除去する方法を開発し、簡易かつ迅速に核酸を検出及び/又は増幅できる方法を見出した。 Furthermore, the present invention detects and / or amplifies a target nucleic acid in a biological sample by adding a substance having a strong denaturing effect to the sample, and treating the sample in which the cells containing the target nucleic acid are destroyed. Has been developed, and a method has been found that can detect and / or amplify nucleic acids simply and quickly.
通常は、核酸の検出及び/又は増幅効率を上げるために、フェノールやクロロホルム等の有機溶媒を用いて、煩雑な手段で生体試料から予め核酸抽出及び精製処理を行うが、本発明の方法では、そのような有機溶媒を用いずに、簡易かつ迅速に核酸を検出及び/又は増幅できる。 Usually, in order to increase the efficiency of nucleic acid detection and / or amplification, nucleic acid extraction and purification treatment is performed in advance from a biological sample by a complicated means using an organic solvent such as phenol or chloroform. In the method of the present invention, Nucleic acids can be detected and / or amplified easily and quickly without using such an organic solvent.
オリゴヌクレオチドを相補的結合させるステップは、プローブをハイブリダイゼーションさせるステップとすることができ、プローブをハイブリダイゼーションさせた後、サザンハイブリダイゼーション、ノーザンハイブリダイゼーション、インベーダー法、パルサー法、コロニーハイブリダイゼーション法、LCR法及びbDNA法からなる群から選択される方法により検出対象の核酸を検出することができる。 The step of complementary binding of the oligonucleotide can be a step of hybridizing the probe. After the probe is hybridized, Southern hybridization, Northern hybridization, Invader method, Pulsar method, Colony hybridization method, LCR The nucleic acid to be detected can be detected by a method selected from the group consisting of a method and a bDNA method.
オリゴヌクレオチドを相補的結合させるステップは、プライマーをアニーリングさせるステップとすることができ、この場合、プライマーの3’末端から核酸鎖を伸長させることにより核酸を増幅するステップをさらに含んでもよい。核酸を増幅するステップは、等温増幅法により行っても良い。また、核酸を増幅するステップは、PCR法、TMA法、NASBA法、LAMP法、ICAN法、RCA法、TRC法、SDA法、HDA法及びSmartAmp2法からなる群から選択される方法により行うことができる。特に、LAMP法又はSmartAmp2法により、核酸を好適に増幅することができる。 Complementary binding of the oligonucleotide may be a step of annealing the primer, and in this case, may further comprise the step of amplifying the nucleic acid by extending the nucleic acid strand from the 3 'end of the primer. The step of amplifying the nucleic acid may be performed by an isothermal amplification method. The step of amplifying the nucleic acid may be performed by a method selected from the group consisting of PCR method, TMA method, NASBA method, LAMP method, ICAN method, RCA method, TRC method, SDA method, HDA method and SmartAmp2 method. it can. In particular, the nucleic acid can be suitably amplified by the LAMP method or the SmartAmp2 method.
前記の生体試料、さらに生体試料の処理工程における溶液は、緩衝剤および塩類を含み、前記緩衝剤が、MES、酢酸−酢酸ナトリウム緩衝剤、Bis−tris、ADA、PIPES、ACES、BES、MOPS、リン酸buffer、TES、HEPES、Tris、Tricine、Bicine、TAPS、CHESおよびCAPSからなる群から選択される少なくとも一つであり、前記塩類が、NaClおよびKClの少なくとも一方を含む試料の前処理方法である。The biological sample and the solution in the biological sample processing step include a buffer and salts, and the buffer includes MES, acetate-sodium acetate buffer, Bis-tris, ADA, PIPES, ACES, BES, MOPS, A sample pretreatment method comprising at least one selected from the group consisting of phosphate buffer, TES, HEPES, Tris, Tricine, Bicine, TAPS, CHES and CAPS, wherein the salt contains at least one of NaCl and KCl. is there.
「界面活性剤」は、疎水性溶媒および細胞膜の疎水的部分と相互作用しうる疎水性領域もしくは部分、および溶液中で正または負の電荷を有しうるかまたは電荷のない極性領域を有しうる親水性領域もしくは部分を有する分子または分子のクラスを意味する。
「非イオン性界面活性剤」は、その親水性領域もしくは部分に少なくとも1個の極性で電荷のない基もしくはイオンを含んでいる界面活性剤を意味する。
「イオン性界面活性剤」は、親水性領域または部分に少なくとも1個の正または負に帯電した基もしくはイオンを含んでいる界面活性剤を意味する。A “surfactant” can have a hydrophobic region or portion that can interact with a hydrophobic solvent and a hydrophobic portion of a cell membrane, and can have a positive or negative charge in solution, or a polar region that has no charge. Means a molecule or class of molecules having a hydrophilic region or portion.
“Nonionic surfactant” means a surfactant that contains at least one polar, uncharged group or ion in its hydrophilic region or portion.
"Ionic surfactant" means a surfactant that contains at least one positively or negatively charged group or ion in a hydrophilic region or portion.
界面活性剤としては、陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤のいずれを用いることができ、高分子系のもの及び低分子系のものいずれも使用可能である。 As the surfactant, any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant and a nonionic surfactant can be used. Any of these can be used.
カラムの素材としては、各種有機材料、無機材料をあげることができる。 Examples of column materials include various organic materials and inorganic materials.
前記カラムの大きさは、測定阻害物質を除去する容量を有することが必須であり、測定対象となる試料の量に応じて適宜選択できる。 The size of the column must have a capacity for removing measurement-inhibiting substances, and can be appropriately selected according to the amount of the sample to be measured.
カラムに充填する担体としては、GEヘルスケア社のSephacryl S−100HR、Sephacryl S−200HR、Sephacryl S−300HR、Sephacryl S−400HR、Sephacryl S−500HR、Sephacryl S−1000SF、Sephacryl S−100HR、さらに、TOSOH社のTOYOPEARLHW−40、TOYOPEARLHW−50、TOYOPEARLHW−55、TOYOPEARLHW−65、TOYOPEARLHW−75、さらに、Clontech社(タカラバイオ社)のCHROMA SPIN TE−10、CHROMA SPIN TE−30、CHROMA SPIN TE−100、CHROMA SPIN TE−200、CHROMA SPIN TE−400、CHROMA SPIN TE−1000などがあるが、これらのみに限定されるものではなく、分離可能な担体カラムであればいずれか、さらには、それらの組み合わせ等も使用可能である。Examples of the carrier to be packed in the column include GE Healthcare's Sephacryl S-100HR, Sephacryl S-200HR, Sephacryl S-300HR, Sephacryl S-400HR, Sephacryl S-500HR, Sephacryl S-1000F, Sephacryl S-1000Sr. TOYOPEARLHW-40, TOYOPEARLHW-50, TOYOPEARLHW-55, TOYOPEARLHW-65, TOYOPEARLHW-75 from TOSOH, and CHROMA SPIN TE-10, CHROMA SPINTE-30 SP from Clontech (Takara Bio) , CHROMA SPIN TE-200, CHRO Although the like A SPIN TE-400, CHROMA SPIN TE-1000, is not limited only to these, either if separable carrier column, and further, it can also be used combinations thereof, and the like.
生体試料をカラムに通す方法としては、重力による送液、遠心力による送液、加圧による送液、吸引による送液など、特に限定されない。 The method for passing the biological sample through the column is not particularly limited, such as liquid feeding by gravity, liquid feeding by centrifugal force, liquid feeding by pressurization, liquid feeding by suction, and the like.
また、本発明は、試料中の細胞を破壊する細胞破壊工程、試料中のタンパク質を除去するタンパク質除去工程を行い、その後、遺伝子増幅法で遺伝子を検出する方法に関する。 The present invention also relates to a method for detecting a gene by a gene amplification method after performing a cell destruction step for destroying cells in a sample and a protein removal step for removing proteins in the sample.
本発明は、有機溶媒を用いた核酸抽出及び精製処理を行っていない試料を用いた場合でも、直接に迅速及び簡便に標的核酸の検出及び増幅を行うことができる。また、本発明の方法は、簡便であるため、コンタミネーションの機会を増やすことなく、標的核酸の検出及び/又は増幅を正確に行うことができる。 The present invention can directly and easily detect and amplify a target nucleic acid even when a sample that has not been subjected to nucleic acid extraction and purification using an organic solvent is used. In addition, since the method of the present invention is simple, the target nucleic acid can be detected and / or amplified accurately without increasing the chance of contamination.
本発明では、生体試料中の細胞を界面活性剤を用いて破壊する処理工程、破壊された試料中のタンパク質を除去するために簡易カラムを通しタンパク質除去の処理工程を行うことによって、夾雑物による阻害作用を受けることなく効果的に標的核酸の検出及び/又は増幅を行うことができる。また、これらの処理に代えて、又は、これらの処理に加えて、試料を加熱変性することによっても、夾雑物による阻害作用を受けることなく効果的に標的核酸の検出及び/又は増幅を行うことができる。 In the present invention, a treatment process for destroying cells in a biological sample using a surfactant, and a protein removal treatment process through a simple column in order to remove proteins in the destroyed sample. The target nucleic acid can be detected and / or amplified effectively without being inhibited. In addition to these treatments, or in addition to these treatments, the target nucleic acid can be detected and / or amplified effectively without being inhibited by contaminants by heat-denaturing the sample. Can do.
本発明で検出の対象とする遺伝子としては、ウイルス遺伝子、バクテリア遺伝子、ヒトゲノム遺伝子等があげられるが、特に、インフルエンザウイルス、新型インフルエンザウイルス、SARSウイルス、ノロウイルス、サイトメガロウイルス等のウイルス遺伝子が好適に適用できる。また、試料中には、緩衝剤および塩類を含んでもよく、緩衝剤としてはMES、酢酸−酢酸ナトリウム緩衝剤、Bis−tris、ADA、PIPES、ACES、BES、MOPS、リン酸buffer、TES、HEPES、Tris、Tricine、Bicine、TAPS、CHESおよびCAPSからなる群から選択される少なくとも一つであり、塩類としてはNaClおよびKClの少なくとも一方を含む試料が例示できるが、より望ましくは、緩衝剤が、MESおよび酢酸−酢酸ナトリウム緩衝剤の少なくとも一方であり、前記塩類が、NaClおよびKClの少なくとも一方を含むことが好ましい。Examples of genes to be detected in the present invention include viral genes, bacterial genes, human genome genes and the like, and in particular, viral genes such as influenza virus, new influenza virus, SARS virus, norovirus and cytomegalovirus are preferred. Applicable. In addition, the sample may contain a buffer and salts. Examples of the buffer include MES, acetate-sodium acetate buffer, Bis-tris, ADA, PIPES, ACES, BES, MOPS, phosphate buffer, TES, and HEPES. , Tris, Tricine, Bicine, TAPS, CHES, and CAPS, and examples of the salt include at least one of NaCl and KCl. Preferably, the salt is at least one of MES and an acetic acid-sodium acetate buffer, and the salts include at least one of NaCl and KCl.
上記の処理工程を行うことにより、標的核酸に相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドによる核酸への相補的結合が、夾雑物による阻害作用を受けなくなる又は受けにくくなると考えられる。したがって、プローブによる標的核酸へのハイブリダイゼーション又はプライマーによる標的核酸へのアニーリングが円滑に行われる。プライマーによる標的核酸へのアニーリング効率が高まると、プライマーの3’末端からのヌクレオチド鎖の伸長効率も高まり、核酸の増幅の効率が向上する。 By performing the above treatment steps, it is considered that the complementary binding to the nucleic acid by the oligonucleotide having a sequence complementary to the target nucleic acid is not or is less susceptible to the inhibitory action by impurities. Therefore, hybridization to the target nucleic acid by the probe or annealing to the target nucleic acid by the primer is smoothly performed. As the efficiency of annealing of the primer to the target nucleic acid increases, the efficiency of nucleotide chain extension from the 3 'end of the primer also increases, and the efficiency of nucleic acid amplification improves.
上記の処理工程に加えて、加熱処理を行なっても良い。加熱処理は、上記の処理工程の前、途中、処理後のいずれにおいても行うことができる。加熱温度は、37℃以上、好ましくは45℃以上、より好ましくは55℃以上、さらに好ましくは80℃以上とすることができる。加熱時間は、特に限定されず、極めて短時間の処理でも可能である。例えば、0.01秒以上、又は3秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは3分以上行うことができる。例えば、加熱条件の一つとして、98℃で3分間の加熱を例示できるが、当業者はこの条件以外に任意の時間及び温度を設定できる。また、この加熱処理をPCR法のような加熱を伴う反応の1ステップとして行うこともできる。 In addition to the above processing steps, heat treatment may be performed. The heat treatment can be performed before, during or after the above-described processing steps. The heating temperature can be 37 ° C. or higher, preferably 45 ° C. or higher, more preferably 55 ° C. or higher, and still more preferably 80 ° C. or higher. The heating time is not particularly limited, and an extremely short processing time is possible. For example, it can be performed for 0.01 seconds or more, or 3 seconds or more, preferably 1 minute or more, more preferably 3 minutes or more. For example, as one of the heating conditions, heating at 98 ° C. for 3 minutes can be exemplified, but those skilled in the art can set arbitrary time and temperature in addition to this condition. In addition, this heat treatment can be performed as one step of a reaction involving heating such as a PCR method.
また、上記の処理工程に加えて、アルカリ処理を行なっても良い。アルカリ処理は、上記の処理工程の前、途中、工程後のいずれでもアルカリ溶液を試料に混合することにより行うことができる。アルカリ溶液としては、アルカリ金属水酸化物の溶液、例えば水酸化ナトリウム溶液及び水酸化カリウム溶液を例示できるが、これらに限定されない。アルカリ濃度(OH−1の濃度)は、0.1mM以上、又は1mM以上、好ましくは10mM以上、より好ましくは30mM以上とすることができる。あるいは、pH7以上、好ましくはpH8以上、より好ましくはpH9以上とすることができる。アルカリ濃度及びpHは、その後の検出または増幅ステップを阻害しない限り、任意の濃度及びpHで行うことができる(例えば10M以下)。 Further, in addition to the above treatment steps, an alkali treatment may be performed. Alkaline treatment can be performed by mixing an alkali solution with a sample before, during or after the above treatment step. Examples of the alkali solution include, but are not limited to, alkali metal hydroxide solutions such as sodium hydroxide solution and potassium hydroxide solution. The alkali concentration (concentration of OH-1) can be 0.1 mM or higher, or 1 mM or higher, preferably 10 mM or higher, more preferably 30 mM or higher. Alternatively, it can be adjusted to pH 7 or higher, preferably pH 8 or higher, more preferably pH 9 or higher. The alkali concentration and pH can be performed at any concentration and pH (for example, 10 M or less) as long as they do not inhibit the subsequent detection or amplification step.
さらに、加熱処理とアルカリ処理の両方を行うことも可能である。例えば、試料に上記物質を加えて、さらにアルカリ溶液と混合した後、98℃で3分間の熱処理を行うことができる。 Furthermore, it is possible to perform both heat treatment and alkali treatment. For example, after adding the above substances to a sample and further mixing with an alkaline solution, a heat treatment can be performed at 98 ° C. for 3 minutes.
オリゴヌクレオチドは、検出対象の核酸配列の一部にハイブリダイズするプローブ又は検出対象の核酸配列の一部にアニーリングするプライマーとすることができる。プローブは、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的な配列を有するものである。検出すべき核酸配列又はその相補鎖にハイブリダイズできる限り、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に、プローブの全塩基が相補的でなくともよい。また、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的ではない配列を、プローブの一部に有しても良い。さらに、プローブは、検出のために標識されていてもよく、例えば、プローブは、放射性同位体、蛍光物質、酵素、その他の化学物質等により標識されていてもよい。プローブは、固相表面に固定あるいは吸着した形態をとることができ、又は、遊離した状態のものを使用することができる。固定又は吸着したプローブは、例えば、DNAチップまたはDNAマイクロアレイの形態とすることができる。 The oligonucleotide can be a probe that hybridizes to a portion of the nucleic acid sequence to be detected or a primer that anneals to a portion of the nucleic acid sequence to be detected. The probe has a sequence complementary to the nucleic acid sequence to be detected or its complementary strand. As long as it can hybridize to the nucleic acid sequence to be detected or its complementary strand, all the bases of the probe need not be complementary to the nucleic acid sequence to be detected or its complementary strand. Moreover, you may have in a part of probe the sequence which is not complementary to the nucleic acid sequence which should be detected, or its complementary strand. Furthermore, the probe may be labeled for detection. For example, the probe may be labeled with a radioisotope, a fluorescent substance, an enzyme, another chemical substance, or the like. The probe can be in the form of being immobilized or adsorbed on the surface of the solid phase, or can be used in a free state. The immobilized or adsorbed probe can be in the form of, for example, a DNA chip or a DNA microarray.
プライマーは、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的な配列を有するものであり、2以上のプライマーからなるプライマーセットとして用いられてもよい。検出すべき核酸配列又はその相補鎖にアニーリングできる限り、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的な配列に、プライマーの全塩基が相補的でなくてもよい。また、検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的な配列に相補的ではない配列を、プライマーの一部に有しても良い。プライマーの一部に含まれる検出すべき核酸配列又はその相補鎖に相補的な配列に相補的ではない配列としては、例えば、RNAポリメラーゼのプロモーターなどが挙げられる。さらに、プライマーは、検出のために標識されていてもよく、例えば、プライマーは、放射性同位体、蛍光物質、酵素、その他の化学物質等により標識されていてもよい。 The primer has a sequence complementary to the nucleic acid sequence to be detected or its complementary strand, and may be used as a primer set composed of two or more primers. As long as it can anneal to the nucleic acid sequence to be detected or its complementary strand, not all the bases of the primer may be complementary to the nucleic acid sequence to be detected or a sequence complementary to its complementary strand. Moreover, you may have in a part of primer the sequence which is not complementary to the nucleic acid sequence which should be detected, or the sequence complementary to the complementary strand. Examples of the sequence that is not complementary to the nucleic acid sequence to be detected contained in a part of the primer or a sequence complementary to its complementary strand include a promoter of RNA polymerase. Furthermore, the primer may be labeled for detection. For example, the primer may be labeled with a radioisotope, a fluorescent substance, an enzyme, another chemical substance, or the like.
検出対象の核酸配列は、例えば二本鎖核酸からなる遺伝子であればセンス側の塩基配列でもアンチセンス側の塩基配列を検出してもよい。例えば、アンチセンス側の核酸配列を検出することによってその相補的であるセンス側の核酸配列(すなわち遺伝子の塩基配列)を検出することができる。検出対象の核酸は、例えば、バクテリア、ウイルス、細菌、原虫、多細胞生物、プラスミドまたはある種の疾患に対する前傾向又は傾向に関連する遺伝子の変異等の遺伝的条件等の核酸を含む生物に特有な核酸であり、特にRNAまたはDNAである。 As long as the nucleic acid sequence to be detected is, for example, a gene composed of a double-stranded nucleic acid, either the sense-side base sequence or the antisense-side base sequence may be detected. For example, by detecting the nucleic acid sequence on the antisense side, the complementary nucleic acid sequence on the sense side (that is, the base sequence of the gene) can be detected. Nucleic acids to be detected are specific to organisms that contain nucleic acids such as, for example, genetic conditions such as bacteria, viruses, bacteria, protozoa, multicellular organisms, plasmids or genetic mutations associated with a predisposition or tendency to certain diseases Nucleic acid, particularly RNA or DNA.
本発明では、界面活性剤としては、陽イオン系界面活性剤、陰イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤のいずれを用いることができ、高分子系のもの及び低分子系のものいずれも使用可能である。 In the present invention, as the surfactant, any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a nonionic surfactant can be used. Any of low molecular weight materials can be used.
強力な変性効果のある物質として、界面活性剤の具体的な例は、純石けん分、アルファスルホ脂肪酸エステル塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルグルコシド、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキルアミノ脂肪酸塩、アルキルベタイン、アルキルアミンオキシド、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩を含み、より具体的にはN,N−Bis(3−D−gluconamidopropyl)cholamide[BIGCHAP]、N,N−Bis(3−D−gluconamidopropyl)deoxycholamide[Deoxy−BIGCHAP]、NIKKOL BL−9EX[Polyoxyethylene(9)Lauryl Ether]、Octanoyl−N−methylglucamide[MEGA−8]、Nonanoyl−N−methylglucamide[MEGA−9]、Decanoyl−N−methylglucamide[MEGA−10]、Polyoxyethylene(8)Octylphenyl Ether[Triton X−114]、Polyoxyethylene(9)Octylphenyl Ether[NP−40]、Polyoxyethylene(10)Octylphenyl Ether[Triton X−100]、Polyoxyethylene(20)Sorbitan Monolaurate[Tween20]、Polyoxyethylene(20)Sorbitan Monopalmitate[Tween40]、Polyoxyethylene(20)Sorbitan Monostearate[Tween60]、Polyoxyethylene(20)Sorbitan Monooleate[Tween80]、Polyoxyethylene(20)Sorbitan Trioleate、Polyoxyethylene(23)Lauryl Ether[Brij35]、Polyoxyethylene(20)CethylEther[Brij58]、n−Dodecyl−β−D−maltopyranoside、n−Heptyl−β−D−thioglucopyranoside、n−Octyl−β−D−glucopyranoside、n−Octyl−β−D−thioglucopyranoside、n−Nonyl−β−D−thiomaltoside、IGEPAL CA−630、Digitonin、Saponin,from Soybeans、3−[(3−Cholamidopropyl)dimethylammonio]−2−hydroxy−1−propanesulfonate[CHAPSO]、3−[(3−Cholamidopropyl)dimethylammonio]−1−propanesulfonate[CHAPS]、Sodium Dodecylsulfate[SDS]、Sodiumdodecylbenzene sulphonate[SDBS]、Lithium Dodecyl Sulfate[LDS]、Lithium3,5−Diiodosalicylate、Tris(hydroxymethyl)aminomethane Dodecyl Sulfate[Tris DS]、Sodium Cholate、N−Lauroylsarcosine、Sodium N−Dodecanoylsalcosinate、Cetyldimethylethylammonium Bromide、Cetyltrimethylammonium Bromide[CTAB]、Cetyltrimethylammonium Chloride、Guanidine Thiocyanateなどのいずれか又はそれらの混合物とすることができる。 Specific examples of surfactants as substances having a strong modifying effect include pure soap, alpha sulfo fatty acid ester salt, linear alkyl benzene sulfonate, alkyl sulfate ester, alkyl ether sulfate ester, alpha olefin sulfone. Acid salt, alkyl sulfonate, sucrose fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, fatty acid alkanolamide, alkyl glucoside, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, Including alkylamino fatty acid salt, alkylbetaine, alkylamine oxide, alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, more specifically N, N-Bis 3-D-gluconamidopropyl) cholamide [BIGCHAP], N, N-Bis (3-D-gluconamidopropyl) deoxycholide [Deoxy-BIGCHAP], NIKKOL BL-9EX [Polyoxy9] [Polyoxy] -8], Nonanoyl-N-methylglucomide [MEGA-9], Decanoyl-N-methylglucamide [MEGA-10], Polyoxyethylene (8) Octylphenyl Ether [Triton X-114] ol, her [NP-40], Polyoxyethylene (10) Octylphenyl Ether [Triton X-100], Polyoxyethylene (20) Sorbitan Monolaurate [Tween20], Polyoxyethylene (20) Sorbitan Monopalmitate [Tween40], Polyoxyethylene (20) Sorbitan Monostearate [Tween60], Polyoxyethylene (20) Sorbitan Monooleate [Tween 80], Polyoxyethylene (20) Sorbitan Trioleate, Polyoxyethylene (23) Lauryl Ether [Brij3 ], Polyoxyethylene (20) CethylEther [Brij58], n-Dodecyl-β-D-maltopyranoside, n-Heptyl-β-D-thioglucopyranoidide, n-Octyl-β-Dy-pyl-β-D-O-yl-pyl-β-D-O-Gy-D-O-Gy-D-O-G-Dy-O-G-O-Dy-O-G-O-D-O-G-O-G-O-D , N-Nonyl-β-D-thiomaltoside, IGEPAL CA-630, Digitonin, Saponin, from Soybeans, 3-[(3-Cholamidopropyl) diathylammonio] -2-hydroxy3-] -Cholamidopropyl) d imethylammonio] -1-propanesulfonate [CHAPS], Sodium Dodecylsulfate [SDS], Sodiumdodecylbenzene sulphonate [SDBS], Lithium Dodecyl Sulfate [LDS], Lithium3,5-Diiodosalicylate, Tris (hydroxymethyl) aminomethane Dodecyl Sulfate [Tris DS], Sodium Cholate, N-Lauroylsarcosine, Sodium N-Dodecanoylsalcosinate, Cetyldimethylamylammonium Bromide, Cetyltrimethyla monium Bromide [CTAB], Cetyltrimethylammonium Chloride, may be either, or a mixture thereof, such as Guanidine Thiocyanate.
カラムの素材としては、各種有機材料、無機材料をあげることができ、例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ABS樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコン等の樹脂、それらの高分子化合物を含む共重合体あるいは複合体;石英ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ソーダガラス、ホウ酸ガラス、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス等のガラス類、セラミックスおよびその複合体などが好ましく用いられる。製造方法としては、射出成形でも切削加工でもかまわないが、ポリメチルメタクリル酸メチル(PMMA)の射出成形品が特に好ましく用いられる。 Examples of the column material include various organic materials and inorganic materials such as polymethyl methyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polypropylene, polyethylene, polymethylpentene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, ABS resin, poly Resins such as dimethylsiloxane and silicon, and copolymers or composites containing such polymer compounds; Glasses such as quartz glass, Pyrex (registered trademark) glass, soda glass, borate glass, silicate glass, and borosilicate glass Ceramics and composites thereof are preferably used. The production method may be injection molding or cutting, but an injection molded product of polymethyl methyl methacrylate (PMMA) is particularly preferably used.
前記カラムの大きさは、測定阻害物質を除去する容量を有することが必須であり、測定対象となる試料の量に応じて適宜選択できる。カラムの形状は、横断面が円、多角形など特に限定されないが、短径(円の場合は直径、多角形の場合は中心を通る最も短い径を意味する)より流路長のほうが長い方が好ましい。例えば、生体サンプルに対してカラム内の担体容量は20倍程度必要であり、生体サンプル0.05mLに対してカラム内の担体容量は1.0mL以上必要となるが、カラム長と断面積にも依存するのでこの限りではない。例えば、通常断面の短径が0.1mm〜100mm、流路長が1mm〜100cmの範囲とすることができる。 The size of the column must have a capacity for removing measurement-inhibiting substances, and can be appropriately selected according to the amount of the sample to be measured. The shape of the column is not particularly limited, such as a circle or polygonal cross section, but the channel length is longer than the short diameter (diameter in the case of a circle, the shortest diameter passing through the center in the case of a polygon). Is preferred. For example, the carrier volume in the column is required to be about 20 times that of the biological sample, and the carrier volume in the column is required to be 1.0 mL or more with respect to 0.05 mL of the biological sample. This is not the case because it depends. For example, the minor axis of the normal section can be in the range of 0.1 mm to 100 mm, and the flow path length can be in the range of 1 mm to 100 cm.
カラムに充填する担体としては、GEヘルスケア社のSephacryl S−100HR、Sephacryl S−200HR、Sephacryl S−300HR、Sephacryl S−400HR、Sephacryl S−500HR、Sephacryl S−1000SF、Sephacryl S−100HR、さらに、TOSOH社のTOYOPEARLHW−40、TOYOPEARLHW−50、TOYOPEARLHW−55、TOYOPEARLHW−65、TOYOPEARLHW−75、さらに、Clontech社(タカラバイオ社)のCHROMA SPIN TE−10、CHROMA SPIN TE−30、CHROMA SPIN TE−100、CHROMA SPIN TE−200、CHROMA SPIN TE−400、CHROMA SPIN TE−1000などがあるが、これらのみに限定されるものではなく、分離可能な担体カラムであればいずれか、さらには、それらの組み合わせ等も使用可能である。Examples of the carrier to be packed in the column include GE Healthcare's Sephacryl S-100HR, Sephacryl S-200HR, Sephacryl S-300HR, Sephacryl S-400HR, Sephacryl S-500HR, Sephacryl S-1000F, Sephacryl S-1000Sr. TOYOPEARLHW-40, TOYOPEARLHW-50, TOYOPEARLHW-55, TOYOPEARLHW-65, TOYOPEARLHW-75 from TOSOH, and CHROMA SPIN TE-10, CHROMA SPINTE-30 SP from Clontech (Takara Bio) , CHROMA SPIN TE-200, CHRO Although the like A SPIN TE-400, CHROMA SPIN TE-1000, is not limited only to these, either if separable carrier column, and further, it can also be used combinations thereof, and the like.
生体試料をカラムに通す方法としては、重力による送液、遠心力による送液、加圧による送液、吸引による送液など、特に限定されないが、生体試料の回収率が高い遠心送液が好ましく用いられる。遠心力によりカラム中を送液することで、新たにポンプなどを必要とせず、簡便な系を確立することができる。 The method of passing the biological sample through the column is not particularly limited, such as liquid feeding by gravity, liquid feeding by centrifugal force, liquid feeding by pressurization, liquid feeding by suction, etc., but centrifugal liquid feeding with a high recovery rate of the biological sample is preferable. Used. By sending liquid through the column by centrifugal force, a simple system can be established without newly requiring a pump or the like.
生体試料としては、動物由来及び植物由来、ウイルス、バクテリア由来の試料が挙げられるがこれらに限定されない。動物由来の試料としては、血液(全血、分離血液細胞を含む)、血清、血漿、細胞(培養細胞系を含む)、組織、体液(耳漏、鼻汁、膿、腹水、胸水、胆汁、髄液、喀痰など)、粘膜細胞(口腔粘膜細胞、胃粘膜細胞、気道粘膜細胞など)、鼻腔粘膜や口腔粘膜から綿棒などで採取したぬぐい液、汗、羊水、排出物(尿及び糞便等)、内視鏡などによる各臓器からのブラッシング、採取液、バイオプシー試料、肺胞洗浄液などが例示できるが、これらに限定されない。植物由来の試料としては、植物体全体、培養細胞、組織、根、茎、葉、花、種子などの器官が例示できるが、これらに限定されない。微生物由来の試料としては、微生物培養物などが例示できる。また、生体試料に限らず、海水、土壌など、任意の試料に対して適用することができる。 Examples of biological samples include, but are not limited to, samples derived from animals, plants, viruses, and bacteria. Animal-derived samples include blood (including whole blood and isolated blood cells), serum, plasma, cells (including cultured cell lines), tissues, body fluids (ear leakage, nasal discharge, pus, ascites, pleural effusion, bile, cerebrospinal fluid) , Sputum, etc.), mucosal cells (oral mucosal cells, gastric mucosal cells, airway mucosal cells, etc.), swabs collected from nasal mucosa and oral mucosa with cotton swabs, sweat, amniotic fluid, discharge (urine and feces etc.), internal Examples include, but are not limited to, brushing from various organs using a endoscope, collected liquid, biopsy sample, alveolar lavage fluid, and the like. Examples of plant-derived samples include, but are not limited to, whole plants, cultured cells, tissues, roots, stems, leaves, flowers, seeds, and other organs. Examples of the microorganism-derived sample include a microorganism culture. Moreover, it can apply not only to a biological sample but to arbitrary samples, such as seawater and soil.
生体試料として、感染症の有無を検査する方法に本法は有用である。呼吸器感染症に関わるウイルスやバクテリアの遺伝子検出、特にインフルエンザウイルス、さらに、2009年にアウトブレイクした新型インフルエンザウイルス(新型豚由来H1N1インフルエンザウイルス(S−OIV))の検出に本法は有用であるが、この検出に限定されるものではない。 This method is useful for a method of examining the presence or absence of an infectious disease as a biological sample. Although this method is useful for detection of viruses and bacteria related to respiratory infections, especially influenza viruses, and new influenza viruses outbreaked in 2009 (new swine-derived H1N1 influenza virus (S-OIV)) However, the present invention is not limited to this detection.
本発明によれば、目的核酸を含む細胞を界面活性剤を用いて破壊させ、そのサンプルをカラム処理することで、生体試料中の目的核酸の検出及び/又は増幅を阻害するタンパク質を除去し、簡易かつ迅速に核酸を検出及び/又は増幅できる。 According to the present invention, cells containing a target nucleic acid are destroyed using a surfactant, and the sample is subjected to column treatment, thereby removing a protein that inhibits detection and / or amplification of the target nucleic acid in a biological sample, Nucleic acids can be detected and / or amplified simply and quickly.
プローブにより核酸を検出する方法としては、DNAを検出するサザンハイブリダイゼーション、RNAを検出するノーザンハイブリダイゼーション、インベーダー法、パルサー法、bDNA法が例示できるが、これらに限定されない。 Examples of the method for detecting a nucleic acid with a probe include, but are not limited to, Southern hybridization for detecting DNA, Northern hybridization for detecting RNA, invader method, pulsar method, and bDNA method.
サザンハイブリダイゼーションは、目的の配列を有するDNAを検出する方法であり、一般的には、次のような手順により行われる。DNAを制限酵素により切断し、アガロース電気泳動により分離する。アガロースゲル内のDNAをアルカリ処理により一本鎖に変性させる。次に、DNA断片を電気泳動後のゲルからニトロセルロースメンブレンやナイロンメンブレンなどのメンブレンに移し、酵素や放射性同位元素により標識したプローブとのハイブリダイゼーションにより、プローブに相補的な配列をもったDNAを検出する。 Southern hybridization is a method for detecting DNA having a target sequence, and is generally performed by the following procedure. DNA is cleaved with restriction enzymes and separated by agarose electrophoresis. The DNA in the agarose gel is denatured to single strands by alkali treatment. Next, the DNA fragment is transferred from the gel after electrophoresis to a membrane such as a nitrocellulose membrane or nylon membrane, and DNA having a complementary sequence to the probe is obtained by hybridization with a probe labeled with an enzyme or a radioisotope. To detect.
ノーザンハイブリダイゼーションは、目的の配列を有するRNAを検出する方法であり、一般的には、次のような手順により行われる。RNAを変性条件下でアガロース電気泳動により分離する。続いて、RNAを電気泳動後のゲルからニトロセルロースメンブレンやナイロンメンブレンなどのメンブレンに移し、酵素や放射性同位元素により標識したプローブとのハイブリダイゼーションにより、プローブに相補的な配列をもったRNAを検出する。 Northern hybridization is a method for detecting RNA having a target sequence, and is generally performed by the following procedure. RNA is separated by agarose electrophoresis under denaturing conditions. Subsequently, the RNA is transferred from the gel after electrophoresis to a membrane such as a nitrocellulose membrane or nylon membrane, and hybridization with a probe labeled with an enzyme or a radioisotope is used to detect RNA having a complementary sequence to the probe. To do.
インベーダー法は、標的DNAの一塩基ミスマッチの構造変化を特異的に認識する酵素を用いた蛍光シグナルの検出よって一塩基多型(SNP)を検出する方法であり、一般的には次のような手順により行われる。アレルプローブ、インベーダープローブ及びFRETプローブと呼ばれる3種類のプローブを用意する。アレルプローブは、鋳型に特異的な配列を3’側に有し、側は鋳型の配列を無関係な配列(フラップ)を5’側に有する。アレルプローブの鋳型に特異的な3’側の配列のうちの5’末端は、SNP部位であり、検出対象のアレルの塩基と相補的であるよう設計されている。インベーダープローブは、SNP部位から鋳型の3’側に相補的に結合するよう設計されているが、SNP部位に対応する塩基は任意の塩基でよい。FRETプローブは、3’側にフラップと相補的な配列と、5’側にヘアピン構造を形成するパリンドローム配列を持つ。FRETプローブの5’末端には、蛍光色素が結合し、さらにその近傍にはクエンチャーが結合している。 The invader method is a method for detecting a single nucleotide polymorphism (SNP) by detecting a fluorescent signal using an enzyme that specifically recognizes a structural change of a single nucleotide mismatch of a target DNA. It is done according to the procedure. Three types of probes called allele probe, invader probe, and FRET probe are prepared. The allele probe has a template-specific sequence on the 3 'side, and the side has an irrelevant sequence (flap) on the 5' side. The 5 'end of the 3' sequence specific to the template of the allele probe is a SNP site, which is designed to be complementary to the base of the allele to be detected. The invader probe is designed to bind complementarily from the SNP site to the 3 'side of the template, but the base corresponding to the SNP site may be any base. The FRET probe has a sequence complementary to the flap on the 3 'side and a palindromic sequence that forms a hairpin structure on the 5' side. A fluorescent dye is bound to the 5 'end of the FRET probe, and a quencher is bound to the vicinity thereof.
これらの3種のプローブを標的DNAとハイブリッドさせて、酵素cleavageを作用させる。このとき、SNP部位に対応するアレルプローブの塩基がSNP部位の塩基に相補的に結合すると、インベーダープローブの3’末端が侵入する。この構造を酵素cleavageが認識してフラップの部位でアレルプローブが切断されてフラップ部分が遊離する。遊離したフラップは、FRETプローブに結合する。フラップがFRETプローブに結合すると、さらにこの構造を酵素cleavageが認識して、FREPプローブの5’末端が切断され、クエンチャーにより消光されていた蛍光色素が遊離し、蛍光が検出されるようになる。 These three probes are hybridized with the target DNA, and the enzyme cleavage is allowed to act. At this time, when the base of the allele probe corresponding to the SNP site binds complementarily to the base of the SNP site, the 3 'end of the invader probe enters. The enzyme cleavage recognizes this structure, and the allele probe is cleaved at the flap site to release the flap portion. The released flap binds to the FRET probe. When the flap binds to the FRET probe, this structure is further recognized by the enzyme cleavage, the 5 ′ end of the FREP probe is cleaved, the fluorescent dye quenched by the quencher is released, and fluorescence is detected. .
パルサー法は、あらかじめ用意した相補的な3つの領域からなる2種類のDNAプローブに標識を付し,それらにハイブリダイゼーションを繰り返させることで,蜂の巣のような形に結合・増幅し大きなDNAの塊を作らせ,これをシグナルとなる。検出したい遺伝子にこのシグナルを結合させることで,その存在が確認できる。この方法は、ハイブリダイゼーションの過程に核酸合成酵素を必要とせず、等温で行えることから簡便であり、反応が短時間で行うことができ、DNA及びRNAのどちらも高感度に検出できる。 In the pulsar method, two kinds of complementary DNA probes prepared in advance are labeled, and hybridization is repeated on them to bind and amplify them into a honeycomb-like shape. And make this a signal. Its presence can be confirmed by binding this signal to the gene to be detected. This method is simple because it does not require a nucleic acid synthesizing enzyme in the process of hybridization and can be carried out isothermally, the reaction can be carried out in a short time, and both DNA and RNA can be detected with high sensitivity.
bDNA法は、分枝鎖プローブ法又はbDNAプローブ法とも呼ばれる核酸の検出法である。プローブと核酸をハイブリダイズさせ、さらに分枝DNAとよばれる増幅分子とハイブリダイズさせ、それを検出することにより、標的核酸を検出する。 The bDNA method is a nucleic acid detection method also called a branched-chain probe method or bDNA probe method. A target nucleic acid is detected by hybridizing a probe and a nucleic acid, further hybridizing with an amplification molecule called branched DNA, and detecting it.
プライマーを用いて核酸を増幅する技術には、PCR法、TMA法、NASBA法、LAMP法、ICAN法、RCA法、SDA法、HDA法、SmartAmp2法などが例示できるが、これらに限定されない。これらの増幅技術は、増幅された核酸を検出することにより目的とする核酸を検出する工程をさらに含んでも良い。PCRのような温度をサイクル的に変化させることによる増幅及び等温で反応をおこさせる等温増幅法のいずれをも使用できる。例えば、等温増幅法としては、TMA法、NASBA法、LAMP法、ICAN法、RCA法、SDA法、TRC法、HDA法及びSmartAmp2法が例示できるが、特にTPを用いるLAMP法又はSmartAmp2法が好ましい。 Examples of techniques for amplifying nucleic acids using primers include, but are not limited to, the PCR method, the TMA method, the NASBA method, the LAMP method, the ICAN method, the RCA method, the SDA method, the HDA method, and the SmartAmp2 method. These amplification techniques may further include a step of detecting the target nucleic acid by detecting the amplified nucleic acid. Any of the amplification by cyclically changing the temperature such as PCR and the isothermal amplification method in which the reaction is carried out isothermally can be used. For example, as the isothermal amplification method, the TMA method, NASBA method, LAMP method, ICAN method, RCA method, SDA method, TRC method, HDA method and SmartAmp2 method can be exemplified, but the LAMP method or SmartAmp2 method using TP is particularly preferable. .
PCR法は、鋳型DNAに相補的な1セットのプライマーを設計し、プライマーに挟まれた領域をDNAポリメラーゼにより反応容器内で増幅する技術である。PCR法には、様々な変法があり、逆転写酵素を用いてRNAからDNAを合成した後にPCRを行うRT−PCR法、SNPをタイピングするための蛍光プローブであるTaqManプローブとTaqDNAポリメラーゼにより特定のアレルのみを増幅するTaqManPCR法など、様々な改良が当業者には公知の技術である。 The PCR method is a technique in which a set of primers complementary to a template DNA is designed, and a region sandwiched between the primers is amplified in a reaction vessel by a DNA polymerase. There are various variations in the PCR method. RT-PCR method in which PCR is performed after synthesizing DNA from RNA using reverse transcriptase, specified by TaqMan probe and TaqDNA polymerase, which are fluorescent probes for typing SNPs Various improvements are known to those skilled in the art, such as the TaqMan PCR method, which amplifies only the alleles.
TMA法は、標的RNAと同一配列のフォワードプライマー及び3’側に標的RNAと相補的な配列と5’側にT7RNAポリメラーゼの認識するプロモーター配列とを有するリバースプライマーを用いて、RNase活性を有するRNAポリメラーゼにより鋳型RNAから転写産物を得て、得られた転写産物を鋳型としてさらに転写産物を合成することを組み合わせて、標的RNAを特異的に増幅する方法である。 The TMA method uses a forward primer having the same sequence as the target RNA, a reverse primer having a sequence complementary to the target RNA on the 3 ′ side and a promoter sequence recognized by T7 RNA polymerase on the 5 ′ side, and RNA having RNase activity This is a method of specifically amplifying a target RNA by combining a transcript obtained from a template RNA with a polymerase, and further synthesizing the transcript using the obtained transcript as a template.
NASBA法は、標的RNAと同一配列のフォワードプライマー及び3’側に標的RNAと相補的な配列と5’側にT7ポリメラーゼの認識するプロモーター配列とを有するリバースプライマーを用いて、DNA依存性RNAポリメラーゼにより鋳型RNAから転写産物を得て、得られた転写産物を鋳型としてさらに転写産物を合成することを組み合わせて、標的RNAを特異的に増幅する方法である。 The NASBA method uses a DNA-dependent RNA polymerase using a forward primer having the same sequence as the target RNA, a reverse primer having a sequence complementary to the target RNA on the 3 ′ side and a promoter sequence recognized by T7 polymerase on the 5 ′ side. Is a method for specifically amplifying a target RNA by combining a transcription product obtained from the template RNA with the obtained transcription product as a template and further synthesizing the transcription product.
LAMP法は、2本のTP(ターンバックプライマー)と2本のOP(アウタープライマー)の合計4本以上からなる増幅方法で、増幅されたDNAの両方の末端がループ構造を形成し、そのループ内にプライマーをアニーリングさせ、等温で標的DNAの特異的増幅を行う方法である。 The LAMP method is an amplification method comprising a total of four or more of two TPs (turnback primers) and two OPs (outer primers). Both ends of the amplified DNA form a loop structure, and the loop In this method, the primer is annealed inside and the target DNA is specifically amplified isothermally.
ICAM法は、RNA−DNAからなるキメラプライマー、鎖置換活性を有するDNAポリメラーゼ及びRNaseHを用いて、鎖置換反応、鋳型交換反応、ニック導入反応により等温で標的とするDNAの特異的増幅を行う方法である。 The ICAM method uses a chimeric primer composed of RNA-DNA, a DNA polymerase having strand displacement activity, and RNase H to perform specific amplification of target DNA isothermally by strand displacement reaction, template exchange reaction, and nick introduction reaction. It is.
SDA法は、制限酵素による一本鎖ニックにより、5’→3’エキソヌクレアーゼ活性を欠いた鎖置換型DNAポリメラーゼにより合成された鎖により置換されたDNA鎖が次の複製の鋳型となり、標的DNAの増幅を行う方法である。 In the SDA method, a DNA strand displaced by a strand-synthesized DNA polymerase lacking 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity due to a single strand nick by a restriction enzyme serves as a template for the next replication. Is a method of performing amplification.
SmartAmp2法は、二種のプライマーを含んでなるプライマーセットを用いて、DNAまたはRNAを鋳型として、等温条件下で連続して標的核酸を合成する方法であり、本発明者が開発した方法である。プライマーセットに含まれる第一のプライマーは、標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac’)を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B’)を前記配列(Ac’)の5’側に含んでなる。第二のプライマーは、前記標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc’)を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D−Dc’)を前記配列(Cc’)の5’側に含んでなる。 The SmartAmp2 method is a method developed by the present inventor for continuously synthesizing a target nucleic acid under isothermal conditions using DNA or RNA as a template using a primer set comprising two kinds of primers. . The first primer included in the primer set comprises a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) of the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and in the target nucleic acid sequence, A sequence (B ′) that hybridizes to a complementary sequence (Bc) of the sequence (B) existing 5 ′ to the sequence (A) is included on the 5 ′ side of the sequence (Ac ′). The second primer comprises a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and two hybridizing hybrids to each other. A folded sequence (D-Dc ′) containing a nucleic acid sequence on the same strand is included on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
これらの核酸検出及び核酸増幅技術は、当業者に公知であり、プローブのハイブリダイズを伴う検出及び/又はプライマーのアニーリングを伴う増幅反応によるものであれば、任意の反応に本発明の技術を適用できる。 These nucleic acid detection and nucleic acid amplification techniques are known to those skilled in the art, and the technique of the present invention can be applied to any reaction as long as it is based on detection involving probe hybridization and / or amplification reaction involving primer annealing. it can.
以下の実施例では、生体試料として鼻腔粘膜細胞を用い、その中に含まれる新型インフルエンザウイルス遺伝子中の標的核酸配列の増幅反応を行い、当該ウイルスの検出を試みた。ただし、本発明は、以下の実施例により、なんら制限および限定されない。 In the following examples, nasal mucosal cells were used as a biological sample, an amplification reaction of a target nucleic acid sequence in a novel influenza virus gene contained therein was performed, and detection of the virus was attempted. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
生体試料の処理方法
本発明を用いた核酸調整は以下のように行った。インフルエンザ患者1名の鼻空粘膜から採取した綿棒の先端を切り取り、1.5mLチューブに回収し、そこに5%SDS溶液を300μL加え、ボルテックスミキサーを用いてよく撹拌し、粗抽出液を調整した。本実施例では、TEバッファーで膨潤したSephacryl(登録商標)−400を充填したカラムを用いた。あらかじめ遠心によって、膨潤したバッファーを抜いたカラムに粗抽出液を15μLアプライし、卓上遠心機を用いて1分間遠心を行い、前処理済みサンプルを調整した。なお、健常人1名からもサンプルを採取し、同様に調製した。 Biological Sample Processing Method Nucleic acid preparation using the present invention was performed as follows. The tip of a swab collected from the nasal mucosa of one flu patient was cut out and collected in a 1.5 mL tube, 300 μL of 5% SDS solution was added thereto, and the mixture was thoroughly stirred using a vortex mixer to prepare a crude extract. . In this example, a column packed with Sephacryl (registered trademark) -400 swollen with TE buffer was used. 15 μL of the crude extract was applied to the column from which the swollen buffer had been removed beforehand by centrifugation, and centrifuged for 1 minute using a tabletop centrifuge to prepare a pretreated sample. A sample was collected from one healthy person and prepared in the same manner.
核酸増幅反応
溶出した核酸を鋳型として、RT−LAMP法による反応を行った。すなわち、溶液中で逆転写酵素によりcDNAを生成させ、同時に新型インフルエンザウイルスに特異的な遺伝子配列のみを増幅させた。LAMP法による検出は以下のように行った。反応系の組成(25μL)は以下の通りである。20mM Tris−HCl(pH8.0)、1.4mM dNTPs、30mM CH3COOK、10mM(NH4)2SO4、8mM MgSO4、0.1% Tween(登録商標)20、12U Aacポリメラーゼ、0.25U AMV、5μL前処理済みサンプル、1.8μM TP1、1.8μM TP2、0.675μM BP1、0.9μM BP2、0.225μM OP1、0.225μM OP2、0.225μM BP3、で反応を行った。上記の反応組成で60℃、40分間反応を行った。反応はMX−3000P(STRATAGENE)を用い、経時的に蛍光強度を測定しながら行った。なお、新型インフルエンザウイルス遺伝子中の標的核酸配列とそれに基づいて設計、使用したLAMP法用のプライマーセットの配列を以下に示す。 Nucleic acid amplification reaction A reaction by RT-LAMP was performed using the eluted nucleic acid as a template. That is, cDNA was generated by reverse transcriptase in solution, and at the same time, only the gene sequence specific to the new influenza virus was amplified. Detection by the LAMP method was performed as follows. The composition of the reaction system (25 μL) is as follows. 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 1.4 mM dNTPs, 30 mM CH 3 COOK, 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 8 mM MgSO 4 , 0.1% Tween® 20, 12 U Aac polymerase, 0. Reactions were performed with 25 U AMV, 5 μL pretreated sample, 1.8 μM TP1, 1.8 μM TP2, 0.675 μM BP1, 0.9 μM BP2, 0.225 μM OP1, 0.225 μM OP2, 0.225 μM BP3. The reaction was performed at 60 ° C. for 40 minutes using the above reaction composition. The reaction was performed using MX-3000P (STRATAGENE) while measuring the fluorescence intensity over time. The target nucleic acid sequence in the new influenza virus gene and the sequence of the primer set for the LAMP method designed and used based on it are shown below.
ウイルス検出の確認
結果は図1のとおりである。インフルエンザ患者の1検体は40分以内に増幅が確認され、インフルエンザウィルスを検出することができ、その結果は免疫クロマトグラフィー法を用いた簡易テストの結果と一致した。また、健常人の1検体は40分以内に増幅は確認されず、当該ウイルスを検出できなかった。生体試料の簡便な処理方法を用いることで、簡便迅速な検出が可能になった。 Confirmation of virus detection The results are shown in FIG. One sample of an influenza patient was confirmed to be amplified within 40 minutes, and an influenza virus could be detected. The result was consistent with the result of a simple test using immunochromatography. Moreover, amplification was not confirmed in one sample of a healthy person within 40 minutes, and the virus could not be detected. By using a simple treatment method for biological samples, simple and rapid detection has become possible.
実施例1と同じ前処理済みサンプルを用いてRT−PCR法による反応を行った。すなわち、溶液中で逆転写酵素によりcDNAを生成させ、同時に新型インフルエンザウイルスに特異的な遺伝子配列のみを増幅させた。PCR法における検出は以下のように行った。市販されている新型インフルエンザ検出キット(Roche社製:Influenza A/H1N1 Detection Set)を用いて、上記核酸調整方法によって調整した核酸試料(前処理済みサンプル)からの検出を行った。反応系の組成(20μL)は以下のとおりである。1×Enzyme blend、1×Reaction buffer、0.5μM フォワードプライマー、0.5μM リバースプライマー、0.25μM プローブ、これらに5uLの核酸試料を添加して20μLの反応溶液になるようにして増幅反応を行った。上記反応組成で、キットのマニュアルに従い、下記の温度制御でRT−PCR反応を行った。反応はMX−3000P(STRATAGENE)を用い、経時的に蛍光強度を測定しながら行った。 Using the same pretreated sample as in Example 1, a reaction by RT-PCR was performed. That is, cDNA was generated by reverse transcriptase in solution, and at the same time, only the gene sequence specific to the new influenza virus was amplified. Detection in the PCR method was performed as follows. Using a commercially available new influenza detection kit (Roche: Influenza A / H1N1 Detection Set), detection was performed from the nucleic acid sample (pretreated sample) prepared by the nucleic acid preparation method. The composition of the reaction system (20 μL) is as follows. 1 × Enzyme blend, 1 × Reaction buffer, 0.5 μM forward primer, 0.5 μM reverse primer, 0.25 μM probe, and 5 μL of nucleic acid sample are added to these to make a 20 μL reaction solution for amplification reaction It was. With the above reaction composition, RT-PCR reaction was performed with the following temperature control according to the manual of the kit. The reaction was performed using MX-3000P (STRATAGENE) while measuring the fluorescence intensity over time.
<PCRサイクル>
55℃ 8分
95℃ 30秒
95℃ 1秒、60℃ 20秒、72℃ 1秒 (45サイクル)<PCR cycle>
55 ° C 8 minutes 95 ° C 30 seconds 95 ° C 1 second, 60 ° C 20 seconds, 72 ° C 1 second (45 cycles)
ウイルス検出の確認
結果は図2のとおりである。インフルエンザ患者の1検体はPCRの45サイクル迄に増幅が確認され、インフルエンザウイルスを検出することが出来、その結果は免疫クロマトグラフィー法を用いた簡易テストの結果と一致した。また、健常人の1検体は、増幅が確認されず、当該ウイルスを検出できなかった。生体試料の簡便な処理方法を用いることで、簡便迅速な検出が可能になった。 Confirmation of virus detection The results are shown in FIG. One sample of an influenza patient was confirmed to be amplified by 45 cycles of PCR, and the influenza virus could be detected. The result was consistent with the result of a simple test using immunochromatography. Moreover, amplification was not confirmed in one sample of a healthy person, and the virus could not be detected. By using a simple treatment method for biological samples, simple and rapid detection has become possible.
Claims (13)
A)試料中の細胞を破壊する細胞破壊工程
B)試料中のタンパク質を除去するタンパク質除去工程A sample pretreatment method for detecting a gene in a biological sample, the sample pretreatment method comprising the following steps: A) a cell destruction step for destroying cells in the sample B) removing proteins in the sample Protein removal process
TP:標的核酸配列の3’末端部分の配列(A)にハイブリダイズする配列(Ac′)を3’末端部分に含んでなり、かつ前記標的核酸配列において前記配列(A)よりも5’側に存在する配列(B)の相補配列(Bc)にハイブリダイズする配列(B′)を前記配列(Ac′)の5’側に含んでなるプライマー。The method for detecting a gene according to claim 11, wherein the isothermal amplification method is an amplification method using the following TP.
TP: a sequence (Ac ′) that hybridizes to the sequence (A) at the 3 ′ end portion of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and 5 ′ from the sequence (A) in the target nucleic acid sequence A primer comprising a sequence (B ′) that hybridizes to a complementary sequence (Bc) of the sequence (B) present in 5 ′ of the sequence (Ac ′).
FP:標的核酸配列の相補配列の3’末端部分の配列(C)にハイブリダイズする配列(Cc′)を3’末端部分に含んでなり、かつ相互にハイブリダイズする2つの核酸配列を同一鎖上に含む折返し配列(D−Dc′)を前記配列(Cc′)の5’側に含んでなるプライマー。The method for detecting a gene according to claim 12, wherein the isothermal amplification method is an isothermal amplification method using a pair of TPs or an isothermal amplification method using TP and FP.
FP: a sequence (Cc ′) that hybridizes to the sequence (C) of the 3 ′ end portion of the complementary sequence of the target nucleic acid sequence at the 3 ′ end portion, and two nucleic acid sequences that hybridize to each other in the same strand A primer comprising the folded sequence (D-Dc ′) contained above on the 5 ′ side of the sequence (Cc ′).
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