JP2012080871A - Method for directly detecting rna - Google Patents

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Hirokazu Takahashi
宏和 高橋
Toshiro Kobori
俊郎 小堀
Shigeru Sugiyama
滋 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel, simple, quick and practical method for detecting RNAs in a sample.SOLUTION: The method for detecting RNAs in a sample containing organism-derived impurities includes: (1) a step for producing a circularized single-stranded DNA probe by circularizing a single-stranded DNA with complementary sequence in a target RNA; (2) a step for hybridizing the circularized single-stranded DNA probe obtained in the step (1) with RNA in the sample; (3) a step for synthesizing a single-stranded DNA from the RNA-DNA hybrid obtained in the step (2) by a rolling circle amplification (RCA) method with the RNA as a primer; (4) a step for detecting the target RNA by adding a marker to be combined with the target RNA synthesized in the step (3) and detecting the marker; and further, as an option, (5) a step for forming a nick only in the RNA strand of the RNA-DNA hybrid with RNase H after the step (2).

Description

本発明は、試料中のRNAを直接検出する方法、より具体的には、検出対象のRNAをプライマーとして、鎖置換型DNA合成酵素によってDNAを増幅するローリングサークル増幅法(RNA-Primed Rolling Circle Amplification;RPRCA)を用いたRNAの直接検出法およびその応用に関する。   The present invention relates to a method for directly detecting RNA in a sample, more specifically, a rolling circle amplification method (RNA-Primed Rolling Circle Amplification) in which DNA is amplified by a strand displacement type DNA synthase using RNA to be detected as a primer. A direct detection method of RNA using RPRCA) and its application.

食品のような複雑なサンプルから僅かな微生物を検出し、サンプルに存在する生きた微生物の有無を検査することを目的とする場合、一般的には培養法が用いられる。しかし培養法による微生物の検出には、選択培地によるところが大きく、しかも数日の培養期間が必要であるため、迅速性が求められる食中毒検査や臨床診断等には向いていない。一方、微生物の迅速な検出には、微生物等が有する固有のDNA配列をポリメラーゼ連鎖反応(polymerarse chain reaction;PCR)を利用して検出する方法が知られている。しかし、DNAは化学的に安定な化合物であるため、PCRによって微生物等に固有なDNA配列が検出されたとしても、当該微生物等の生死を判別するには至らない。   A culture method is generally used for the purpose of detecting a small number of microorganisms from a complex sample such as food and checking for the presence of living microorganisms present in the sample. However, the detection of microorganisms by the culture method is largely based on a selective medium and requires a culture period of several days, and is not suitable for food poisoning tests or clinical diagnoses that require rapidity. On the other hand, for rapid detection of microorganisms, a method is known in which a unique DNA sequence possessed by a microorganism or the like is detected using a polymerase chain reaction (PCR). However, since DNA is a chemically stable compound, even if a DNA sequence unique to a microorganism or the like is detected by PCR, life and death of the microorganism or the like cannot be determined.

細胞内のRNAは細胞が死滅すると速やかに分解されるため、RNAを検出することによって微生物などの生きた細胞の検出および生死判別を行う方法が開発されている。特に、RNAを逆転写反応(RT(reverse transcription)反応)によってDNAに変換した後にPCRを行うRT−PCR法はよく知られている(例えば、非特許文献1)。しかし、PCR法はその反応のシステムのため、反応温度を変化させることが可能なサーマルサイクラーなどの高価な装置を必要としており、一般的なPCRにかかる時間は少なくとも2〜3時間程度を必要としている。また、増幅と検出を同時に行うことのできるリアルタイム検出法が可能であるが、かかる検出法には、サーマルサイクラーに検出装置が組み込まれている必要があり、サーマルサイクラーよりもさらに費用が嵩むことになる。   Since intracellular RNA is rapidly degraded when the cell dies, a method has been developed for detecting living cells such as microorganisms and distinguishing between living and dead by detecting RNA. In particular, an RT-PCR method in which PCR is performed after RNA is converted to DNA by a reverse transcription reaction (RT (reverse transcription) reaction) is well known (for example, Non-Patent Document 1). However, since the PCR method is a reaction system, it requires an expensive device such as a thermal cycler capable of changing the reaction temperature, and the time required for general PCR is at least 2 to 3 hours. Yes. In addition, a real-time detection method capable of performing amplification and detection at the same time is possible. However, such a detection method requires that a thermal cycler has a built-in detection device, which is more expensive than a thermal cycler. Become.

一方で、RNAを逆転写した後に、鎖置換型DNA合成酵素を利用したLAMP法(Loop-Mediated Isothermal Amplification)によってRNAを迅速に検出するRT−LAMP法も開発されている(非特許文献2)。RT−LAMP法は、およそ1〜2時間程度での検出が可能であるが、その反応システムは複雑で汎用性に乏しく、また反応システム上、比較的高温(65℃)を維持できる機械を必要としている。PCR法と比較して、低価格の装置でリアルタイム検出も可能であるが、その反応システムは、特殊なプライマー設計の複雑さなどのために現時点では汎用されていない。   On the other hand, RT-LAMP method has also been developed in which RNA is rapidly detected after reverse transcription of RNA by LAMP method (Loop-Mediated Isothermal Amplification) using strand displacement type DNA synthase (Non-patent Document 2). . The RT-LAMP method can be detected in about 1 to 2 hours, but the reaction system is complicated and poor in versatility, and requires a machine that can maintain a relatively high temperature (65 ° C.) on the reaction system. It is said. Compared with the PCR method, real-time detection is possible with a low-cost apparatus, but the reaction system is not widely used at present due to the complexity of special primer design.

さらに、RT−PCR法やRT−LAMP法によるRNA検出では、最終的な増幅反応に至るまでに生成するDNAが、次の反応ステップに混入して非特異的な逐次反応を誘発する、いわゆるキャリーオーバーによるクロスコンタミネーションが常に問題となる。そのため、試料中の夾雑物、特にゲノム由来のDNAが微量でも混入した場合には偽陽性の結果を生じやすく、目的となるRNAの検出を困難にするため、DNA分解処理などのRNAを精製する工程を必要とする。したがって、追加の工程や専用の設備等が必要となり、さらには高度に訓練された人員が必要となるため、初期導入コストのみならずランニングコストも高額になる傾向がある。その結果、畜産産業や食品産業のみならず、臨床検査の現場においても、核酸増幅による微生物検出法の採用が忌避される傾向にある。   Furthermore, in RNA detection by the RT-PCR method or the RT-LAMP method, a so-called carry in which DNA generated until the final amplification reaction is mixed in the next reaction step to induce a non-specific sequential reaction. Cross contamination due to over is always a problem. For this reason, if impurities in the sample, especially genome-derived DNA, are mixed even in a trace amount, false positive results are likely to occur, and in order to make it difficult to detect the target RNA, RNA such as DNA degradation treatment is purified. Requires a process. Accordingly, additional processes and dedicated facilities are required, and more highly trained personnel are required, which tends to increase not only the initial introduction cost but also the running cost. As a result, not only in the livestock industry and food industry, but also in the field of clinical examination, the adoption of a microorganism detection method by nucleic acid amplification tends to be avoided.

一方、反応装置が簡素なRNA検出方法も開発されており、RT反応を経たあと、RT反応に用いたプライマー領域に設定したバクテリオファージプロモーター領域から、再度バクテリオファージRNA合成酵素によりRNAを増幅する転写媒介増幅法(Transcription-mediated amplification;TMA)(非特許文献3)や、TMA法にリボヌクレアーゼH(RNase H)を組み合わせたNASBA法(Nucleic acid sequence-based amplification;NASBA)がRNA増幅・検出方法として利用されている(非特許文献4)。これらは低温(37℃)における反応であるため、サーマルサイクラー等の特別高価な装置は不要である。しかし、反応生成物がRNAであるため検出には特殊なゲル電気泳動装置等を用いるか、あるいは反応後にRT−PCR法を行う必要があり、操作が煩雑である。   On the other hand, an RNA detection method with a simple reaction apparatus has also been developed, and after passing through the RT reaction, transcription that amplifies RNA again by bacteriophage RNA synthase from the bacteriophage promoter region set in the primer region used in the RT reaction. RNA amplification / detection methods include Transcription-mediated amplification (TMA) (Non-patent Document 3) and NASBA (Nucleic acid sequence-based amplification; NASBA), which combines ribonuclease H (RNase H) with TMA. (Non-Patent Document 4). Since these are reactions at a low temperature (37 ° C.), a special expensive apparatus such as a thermal cycler is unnecessary. However, since the reaction product is RNA, it is necessary to use a special gel electrophoresis apparatus or the like for detection, or to perform RT-PCR after the reaction, and the operation is complicated.

上述のように、既存のRNAの増幅・検出法はすべて逆転写反応を経由して行われるため、実験操作の簡素化や反応条件の最適化を行ったとしても、逆転写反応そのものにかかる時間は短縮できないため、検出までに概ね2時間以上の時間を必要とし、検出速度の向上は困難である。かかる問題点は、一層の高速化が求められているRNA検出法の開発、例えば、病原性大腸菌O157や高病原性インフルエンザウイルスのような病原性RNAウイルスの検出法の開発などにおいても大きな障害となっていた。   As mentioned above, since all existing RNA amplification and detection methods are performed via reverse transcription reactions, the time required for the reverse transcription reaction itself even if the experimental operation is simplified or the reaction conditions are optimized. Therefore, it takes about 2 hours or more until detection, and it is difficult to improve the detection speed. Such a problem is a major obstacle in the development of RNA detection methods that require higher speed, for example, the development of detection methods for pathogenic RNA viruses such as pathogenic E. coli O157 and highly pathogenic influenza viruses. It was.

近年、これらの問題を解決する核酸増幅方法として、ローリングサークル増幅(rolling circle amplification;RCA)法が検討されている。RCA法は、一本鎖環状DNAプローブを該DNAプローブに相補的な配列を持つDNAプライマーでハイブリダイズさせた後、該DNAプローブを鋳型とした鎖置換型DNA合成反応によって一本鎖DNAを連続的に生成する反応である。したがって、RCA法ではDNA合成反応後に生成する一本鎖DNAを検出することによって、DNAプライマーもしくはDNAプローブの存在を判定することができる。   In recent years, a rolling circle amplification (RCA) method has been studied as a nucleic acid amplification method for solving these problems. In the RCA method, a single-stranded circular DNA probe is hybridized with a DNA primer having a sequence complementary to the DNA probe, and then single-stranded DNA is continuously produced by a strand displacement type DNA synthesis reaction using the DNA probe as a template. Reaction. Therefore, in the RCA method, the presence of a DNA primer or a DNA probe can be determined by detecting single-stranded DNA generated after the DNA synthesis reaction.

そしてRNA検出方法として、RNA−プライムドローリングサークル型増幅(RNA-Primed Rolling Circle Amplification;RPRCA)法が、新たなRNA検出法として注目を浴びている。RPRCAは標的RNA分子の3’側配列と相補的配列を有する環状DNAプローブとをハイブリダイズさせた後、当該RNA分子の3’末端をDNA合成の開始点として利用し、一本鎖DNAをRCA法により連続的に合成する。これにより合成された一本鎖または二本鎖DNAを検出することにより、逆転写反応を行わずに目的のRNA、特に原核微生物由来のメッセンジャーRNA(mRNA)や、真核生物のマイクロRNA(miRNA)などのsmall RNA(sRNA)を短時間で検出することが可能となる。   As an RNA detection method, an RNA-Primed Rolling Circle Amplification (RPRCA) method has attracted attention as a new RNA detection method. RPRCA hybridizes a 3 ′ end sequence of a target RNA molecule with a circular DNA probe having a complementary sequence, and then uses the 3 ′ end of the RNA molecule as a starting point for DNA synthesis, and converts single-stranded DNA into RCA. Synthesize continuously by the method. By detecting the single-stranded or double-stranded DNA synthesized in this manner, the target RNA, particularly a messenger RNA (mRNA) derived from a prokaryotic microorganism, or a eukaryotic microRNA (miRNA) without performing a reverse transcription reaction. ) And other small RNA (sRNA) can be detected in a short time.

これまでに、RCA法を利用したRNAの検出方法として、真核生物のmiRNAとハイブリッド形成させた一本鎖環状DNAプローブを用いて、当該RNAをRCA法によって検出する方法が検討されている(特許文献1)。しかしながら、このRCA法には、非特異的に合成されるDNA副生成物によって検出時のシグナルノイズ比(S/N比)が低下するという問題がある。非特異的なDNA副生成物に起因するシグナルノイズ比の低下を回避するために、特許文献1では、複数のDNAオリゴヌクレオチドを介して予め環状DNAを作成し、未反応の一本鎖DNAの除去を試みているが、複数であるが故に部分的な二本差を形成しやすくなり、二本鎖を形成したオリゴヌクレオチドはエクソヌクレアーゼのみでは除けないため、この方法では困難である。   So far, as a method for detecting RNA using the RCA method, a method for detecting the RNA by the RCA method using a single-stranded circular DNA probe hybridized with a eukaryotic miRNA has been studied ( Patent Document 1). However, this RCA method has a problem that a signal-to-noise ratio (S / N ratio) at the time of detection is lowered by a DNA by-product synthesized nonspecifically. In order to avoid a decrease in the signal-to-noise ratio due to non-specific DNA by-products, Patent Document 1 prepares circular DNA in advance through a plurality of DNA oligonucleotides, and unreacted single-stranded DNA Although removal is attempted, since it is plural, it becomes easy to form a partial double difference, and an oligonucleotide that forms a double strand cannot be removed by exonuclease alone, so this method is difficult.

また、特許文献2では環状化反応およびDNA合成において、耐熱性酵素を利用して反応温度を上昇させることにより、非特異的なDNA合成の原因となる非特異的な二本鎖形成の抑制を検討している。しかし、耐熱性酵素のために、非耐熱性酵素に比べてシグナル検出速度は低下する。   Further, in Patent Document 2, in the cyclization reaction and DNA synthesis, a non-specific double strand formation that causes non-specific DNA synthesis is suppressed by using a thermostable enzyme to raise the reaction temperature. Are considering. However, due to the thermostable enzyme, the signal detection rate is reduced compared to the non-thermostable enzyme.

特許文献3では、直鎖状パドロックDNAプローブ(非特許文献5)を検出対象のRNAとハイブリッド形成させた上で、該パドロックDNAプローブを環状化させ、一本鎖環状DNAプローブを形成させる方法を開示している。同様に、特許文献4および非特許文献6においても、パドロックDNAプローブと検出対象のRNAとのハイブリッドを形成させた後、パドロックDNAプローブの環状化反応を行い、さらに検出用DNAプライマーを用いて、検出対象のRNAの有無が検証可能な方法を報告している。   In Patent Document 3, a linear padlock DNA probe (Non-patent Document 5) is hybridized with RNA to be detected, and then the padlock DNA probe is circularized to form a single-stranded circular DNA probe. Disclosure. Similarly, in Patent Document 4 and Non-Patent Document 6, after a hybrid of the padlock DNA probe and the RNA to be detected is formed, a circularization reaction of the padlock DNA probe is performed, and further using a detection DNA primer, A method that can verify the presence or absence of RNA to be detected is reported.

しかしながら、直鎖状パドロックDNAプローブを環状化させる際、反応溶液中の直鎖状パドロックDNAプローブが全て環状化されることはなく、未反応の直鎖状パドロックDNAプローブ自身が非特異的な二本鎖核酸を形成する。また、検出用DNAプライマーの使用は、さらに非特異的なDNAの副生成物を生じさせるため、検出時のS/N比が大きく低下するという問題がある。   However, when the linear padlock DNA probe is circularized, the linear padlock DNA probe in the reaction solution is not completely circularized, and the unreacted linear padlock DNA probe itself is nonspecific. A double-stranded nucleic acid is formed. In addition, the use of the detection DNA primer further causes a non-specific DNA by-product, which causes a problem that the S / N ratio at the time of detection is greatly reduced.

非特異的な副生成物に由来するS/N比の低下は、検出感度を下げるのみならず、目的RNAの検出においては、偽陽性の結果を生じることにより、不正確な判断を引き起こしかねない。この不正確な判断材料は、特にウイルスを含む感染性微生物の臨床検出において被験者の「生活の質」(Quality Of Life;QOL)の低下を引き起こす可能性がある。   A decrease in the S / N ratio derived from non-specific by-products not only lowers the detection sensitivity, but also may cause inaccurate judgments in the detection of the target RNA by producing false positive results. . This inaccurate decision material can cause a reduction in the subject's “Quality Of Life” (QOL), particularly in clinical detection of infectious microorganisms, including viruses.

さらに、パドロックDNAプローブを用いたRPRCA法においては、目的のRNA上におけるパドロックDNAプローブのT4 DNAライゲースによる環状化は、僅か2.5%程度であり、DNA上で起こるそれと比べ著しく効率が悪化していると報告されている(非特許文献7)。使用するライゲースをT4 RNAライゲースに変更しても、環状化反応は全体の20%程度しか起きないため、RNAのパドロックDNAプローブによる検出効率は、非常に悪いことが明らかにされた。   Furthermore, in the RPRCA method using a padlock DNA probe, the circularization of the padlock DNA probe on the target RNA by T4 DNA ligase is only about 2.5%, which is significantly less efficient than that occurring on DNA. (Non-Patent Document 7). Even when the ligase used was changed to T4 RNA ligase, the circularization reaction occurred only about 20% of the total, and thus it was revealed that the detection efficiency of RNA with a padlock DNA probe was very poor.

また、従来のRPRCA法の多くは検出対象となるRNAの3’末端側配列をプライマーとして利用するため、検出可能なRNA分子種は、トランスファーRNA(tRNA)やリボソームRNA(rRNA)、および原核生物のmRNAや、真核生物のsRNA、あるいは一部のRNAウイルスのゲノムRNA(gRNA)に限定されていた。特に、RPRCA法による真核生物のmRNAの特異的な検出は、全てのmRNAの3’末端にポリA配列が存在するため、原理的に不可能であった。   In addition, since most of the conventional RPRCA methods use the 3 ′ terminal sequence of RNA to be detected as a primer, detectable RNA molecular species are transfer RNA (tRNA), ribosomal RNA (rRNA), and prokaryotes. MRNA, eukaryotic sRNA, or genomic RNA (gRNA) of some RNA viruses. In particular, specific detection of eukaryotic mRNA by the RPRCA method was impossible in principle because a poly A sequence was present at the 3 'end of all mRNAs.

特許文献4では、多様なRNA種の3’末端側配列、特にmRNAの3’末端側配列をプライマーとして利用するため、ポリA配列をリボザイムによって除去する方法や、RNA−DNAハイブリッドにRNase H処理をしてニックを導入することによって、mRNAの3’末端をプライマーとして伸長可能にする方法が記載されている。しかしながら、同文献中、単に手法が記述されているに過ぎず、実際に反応産物を得たものでも、例えば、ゲル中でバンドとして検出したものでもなかった。したがって、同文献に記載の方法では、上述のS/N比の問題を認識していないため、目的物と非特異的な産物との区別ができず、偽陽性の結果を生じる危険性を包含するものであった。さらにまた、同文献における環状化DNAプローブの作製工程は、極めて煩雑であり、実用に耐えるものではなかった。   In Patent Document 4, since 3′-terminal sequences of various RNA species, particularly 3′-terminal sequences of mRNA, are used as primers, a method of removing poly A sequence by ribozyme, or RNA-DNA hybrids are treated with RNase H A method is described in which a nick is introduced and the 3 ′ end of mRNA is allowed to extend as a primer. However, in the same document, only a technique is described, and neither a reaction product actually obtained nor, for example, detected as a band in a gel. Therefore, since the method described in this document does not recognize the problem of the S / N ratio described above, it cannot distinguish between a target product and a non-specific product, and includes a risk of producing a false positive result. It was something to do. Furthermore, the process for preparing a circularized DNA probe in the same document is extremely complicated and cannot be practically used.

一方で、検出対象のRNAとパドロックDNAプローブをハイブリダイズさせた後、当該パドロックDNAプローブをT4 DNAライゲースにより環状化し、DNA合成酵素の、特にphi29DNAポリメラーゼの3’−5’エクソリボヌクレアーゼ活性により、ハイブリダイズしていない検出対象のRNAの3’末端配列をハイブリダイズしている位置まで除去した後、ハイブリダイズしたRNA部分をプライマーとしてDNA合成を開始する方法が開発された(非特許文献8)。さらに、二本鎖RNA特異的分解酵素であるRNase IIIを反応液に加えることにより、二次構造(二本鎖領域)を取っているであろう非ハイブリダイズ領域のRNA部分を分解・除去し、RCA反応の向上が認められたことを報告している(非特許文献9)。   On the other hand, after hybridization of the RNA to be detected and the padlock DNA probe, the padlock DNA probe is circularized by T4 DNA ligase and hybridized by the 3′-5 ′ exoribonuclease activity of the DNA synthase, particularly phi29 DNA polymerase. A method has been developed in which DNA synthesis is initiated using the hybridized RNA portion as a primer after removing the 3 ′ terminal sequence of the RNA to be detected that has not been soyed to the hybridized position (Non-patent Document 8). In addition, RNase III, a double-stranded RNA-specific degrading enzyme, is added to the reaction solution to decompose and remove the RNA portion of the non-hybridized region that may have a secondary structure (double-stranded region). It has been reported that the improvement of the RCA reaction was recognized (Non-patent Document 9).

しかしながら、phi29DNAポリメラーゼの3’−5’エクソリボヌクレアーゼ活性は非常に弱いため、除去できるRNAの長さが制限される。さらに、phi29DNAポリメラーゼの3’−5’エクソリボヌクレアーゼ活性は、RNAの二次構造を破壊できず、二次構造を取りやすいRNA分子ではほとんど分解されないため、ハイブリダイズさせるRNA領域は3’末端側に限定されてしまい、例えば、5’EST配列は現実的に利用できなかった(非特許文献10)。   However, the 3'-5 'exoribonuclease activity of phi29 DNA polymerase is so weak that it limits the length of RNA that can be removed. Furthermore, since the 3′-5 ′ exoribonuclease activity of phi29 DNA polymerase cannot destroy the secondary structure of RNA and is hardly degraded by RNA molecules that tend to have secondary structure, the RNA region to be hybridized is located on the 3 ′ end side. For example, the 5 ′ EST sequence could not be practically used (Non-Patent Document 10).

また、非特許文献10においては、RNAの直接検出を断念し、代替方法として逆転写反応時に利用する標的RNA特異的なDNAプライマーの構成残基の一部にLocked nucleic acid (LNA)を使用することにより、ハイブリダイゼーション効率を高めて逆転写効率を向上させ、検出対象のRNA特異的な逆転写産物によるRCA反応を行うことにより、検出感度上昇が可能であることを報告している。   In Non-Patent Document 10, direct detection of RNA is abandoned, and Locked nucleic acid (LNA) is used as a part of the constituent residues of the target RNA-specific DNA primer used in the reverse transcription reaction as an alternative method. Therefore, it has been reported that the detection sensitivity can be increased by increasing the hybridization efficiency to improve the reverse transcription efficiency and performing the RCA reaction with the RNA-specific reverse transcription product to be detected.

しかしながら、この方法は、複数のエクソンで構成されている真核生物のmRNAでは有効であるが、1エクソンで構成されている酵母や原核微生物においては、残存していたゲノムDNAとの区別が厳密にはできない。さらに、非特許文献10では最終的にcDNAではあるが、DNAをプライマーとして用いるために、非特異的なDNA副生成物が生じる。したがって,パドロックDNAプローブと相補性のある検出用DNAプローブのハイブリダイゼーションによってのみ、増幅・検出の特異性が保証されるため、煩雑な操作手順を捨て切れていない。   However, this method is effective for eukaryotic mRNAs composed of a plurality of exons, but in yeast and prokaryotic microorganisms composed of one exon, it is strictly distinguished from the remaining genomic DNA. I can't. Furthermore, although it is finally cDNA in Non-Patent Document 10, since DNA is used as a primer, a non-specific DNA by-product is generated. Therefore, since the specificity of amplification / detection is guaranteed only by hybridization of the detection DNA probe complementary to the padlock DNA probe, the complicated operation procedure cannot be discarded.

さらに、従来技術においては、上記の低いS/N比の問題からも、RNA試料中に混入するDNA等の夾雑物によるノイズを防ぐ必要があると考えられており、目的のRNAを検出するために、RNA試料をDNaseで処理したり、精製されたRNA試料を用意する等、利用できる試料が制限されていた(特許文献4、非特許文献8および9)。   Further, in the prior art, it is considered that it is necessary to prevent noise due to foreign substances such as DNA mixed in the RNA sample because of the problem of the low S / N ratio, and in order to detect the target RNA. Furthermore, samples that can be used have been limited such as treating RNA samples with DNase or preparing purified RNA samples (Patent Document 4, Non-Patent Documents 8 and 9).

以上のように、これまで検討されてきた方法は、PCR反応の温度サイクルを管理する装置が必要であったり、検出対象のRNAを逆転写によってDNA化したり、設備面に止まらず、検出精度においてもコンタミネーションなどによる増幅反応における副生成物の問題などがあった。   As described above, the methods that have been studied so far require an apparatus for managing the temperature cycle of the PCR reaction, or convert the RNA to be detected into DNA by reverse transcription, and do not stop at the equipment surface. There was also a problem of by-products in the amplification reaction due to contamination.

一方で、RPRCA法においては、検出対象のRNAの種類および由来によっては検出用プローブの構築ができず、簡便な手順のRPRCA法を実行できないRNA分子種のほうが多く存在していた。さらに、非特異的な副生成物に由来するS/N比の低下によって、目的のRNA検出において不正確な判断を引き起こしかねないため、実用段階には至っていない。   On the other hand, in the RPRCA method, a detection probe cannot be constructed depending on the type and origin of the RNA to be detected, and there are more RNA molecular species that cannot execute the RPRCA method of a simple procedure. Furthermore, since a reduction in the S / N ratio derived from a non-specific by-product may cause an inaccurate judgment in target RNA detection, it has not reached a practical stage.

したがって、RNAを検出する方法として、高額な装置を必要とせず、ゲノム配列等の配列の一部でも既知であれば、特異的な検出が可能となり、さらに簡便でありながら迅速で、かつ高感度の検出方法の構築が求められていた。   Therefore, as a method for detecting RNA, specific detection is possible if a part of a sequence such as a genomic sequence is known without requiring an expensive device, and it is simpler, quicker, and more sensitive. There was a need to establish a detection method.

米国特許出願公開第2009/0181390号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0181390 米国特許出願公開第2006/0188893号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0188893 特表2003−534782号公報JP-T-2003-534882 米国特許出願公開第2005/0112639号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0112639

Selvaratnam S, Schoedel BA, McFarland BL, Kulpa CF. Application of reverse transcriptase PCR for monitoring expression of the catabolic dmpN gene in a phenol-degrading sequencing batch reactor. Appl. Environ. Microbiol. 61:3981-3985. (1995).Selvaratnam S, Schoedel BA, McFarland BL, Kulpa CF.Application of reverse transcriptase PCR for monitoring expression of the catabolic dmpN gene in a phenol-degrading sequencing batch reactor.Appl.Environ.Microbiol. 61: 3981-3985. (1995). Fukuta S, Iida T, Mizukami Y, Ishida A, Ueda J, Kanbe M, Ishimoto Y. Detection of Japanese yam mosaic virus by RT-LAMP. Arch. Virol. 148:1713-20 (2003).Fukuta S, Iida T, Mizukami Y, Ishida A, Ueda J, Kanbe M, Ishimoto Y. Detection of Japanese yam mosaic virus by RT-LAMP. Arch. Virol. 148: 1713-20 (2003). Kwoh DY, Davis GR, Whitfield KM, Chappelle HL, DiMichele LJ, Gingeras TR. Transcription-based amplification system and detection of amplified human immunodeficiency virus type 1 with a bead-based sandwich hybridization format. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 86:1173-7 (1989).Kwoh DY, Davis GR, Whitfield KM, Chappelle HL, DiMichele LJ, Gingeras TR.Transcription-based amplification system and detection of amplified human immunodeficiency virus type 1 with a bead-based sandwich hybridization format.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 1173-7 (1989). Guatelli JC, Whitfield KM, Kwoh DY, Barringer KJ, Richman DD, Gingeras TR. Isothermal, in vitro amplification of nucleic acids by a multienzyme reaction modeled after retroviral replication. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87:1874-1878 (1990).Guatelli JC, Whitfield KM, Kwoh DY, Barringer KJ, Richman DD, Gingeras TR.Isothermal, in vitro amplification of nucleic acids by a multienzyme reaction modeled after retroviral replication.Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87: 1874-1878 (1990). Nilsson M, Malmgren H, Samiotaki M, Kwiatkowski M, Chowdhary B.P., and Landegren U. Padlock probes: circularizing oligonucleotides for localized DNA detection. Science 265 2085-8 (1994).Nilsson M, Malmgren H, Samiotaki M, Kwiatkowski M, Chowdhary B.P., and Landegren U. Padlock probes: circularizing oligonucleotides for localized DNA detection.Science 265 2085-8 (1994).

Wang B, Potter SJ, Lin Y, Cunningham AL, Dwyer DE, Su Y, Ma X, Hou Y, Saksena NK. Rapid and sensitive detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus by rolling circle amplification. J. Clin. Microbiol. 43(5):2339-44 (2005)Wang B, Potter SJ, Lin Y, Cunningham AL, Dwyer DE, Su Y, Ma X, Hou Y, Saksena NK.Rapid and sensitive detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus by rolling circle amplification.J. Clin. Microbiol. 43 ( 5): 2339-44 (2005) Li N, Jablonowski C, Jin H, Zhong W. Stand-Alone Rolling Circle Amplification Combined with Capillary Electrophoresis for Specific Detection of Small RNA. Anal. Chem. 81, 4906-4913 (2009)Li N, Jablonowski C, Jin H, Zhong W. Stand-Alone Rolling Circle Amplification Combined with Capillary Electrophoresis for Specific Detection of Small RNA. Anal. Chem. 81, 4906-4913 (2009) Lagunavicius A, Merkiene E, Kiveryte Z, Savaneviciute A, Zimbaite-Ruskuliene V, Radzvilavicius T, Janulaitis A Novel application of Phi29 DNA polymerase: RNA detection and analysis in vitro and in situ by target RNA-primed RCA. RNA 15:765-771 (2009).Lagunavicius A, Merkiene E, Kiveryte Z, Savaneviciute A, Zimbaite-Ruskuliene V, Radzvilavicius T, Janulaitis A Novel application of Phi29 DNA polymerase: RNA detection and analysis in vitro and in situ by target RNA-primed RCA.RNA 15: 765- 771 (2009). Merkiene E, Gaidamaviciute E, Riauba L, Lagunavicius A. Direct detection of RNA in vitro and in situ by target-primed RCA: the impact of E. coli RNase III on the detection efficiency of RNA sequences distanced far from the 39-end. RNA Published online June 28 (2010)Merkiene E, Gaidamaviciute E, Riauba L, Lagunavicius A. Direct detection of RNA in vitro and in situ by target-primed RCA: the impact of E. coli RNase III on the detection efficiency of RNA sequences distanced far from the 39-end. RNA Published online June 28 (2010) Larsson C, Grundberg I, Soderberg O, Nilsson M. In situ detection and genotyping of individual mRNA molecules. Nat. Methods 7: 395-397 (2010)Larsson C, Grundberg I, Soderberg O, Nilsson M. In situ detection and genotyping of individual mRNA molecules. Nat. Methods 7: 395-397 (2010)

本発明の課題は、高度な設備を必要とせず、簡便な操作で、実用的な感度を有しながら迅速に行うことができる、RNAの検出方法であって、生物由来の夾雑物を含む試料中、特にDNAが混入した試料においても、特異的な検出を可能とする方法を提供することである。   An object of the present invention is an RNA detection method that does not require advanced equipment, can be performed quickly with a simple operation and with practical sensitivity, and includes a sample containing biological contaminants. Among other things, it is to provide a method capable of specific detection even in a sample mixed with DNA.

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、検出対象とする目的RNAの3’末端部分配列と相補的なDNAを合成し、一本鎖DNA連結酵素により自己環状化させて、得られた環状化一本鎖DNAプローブを目的RNAとハイブリッド形成させ、さらに目的RNAをプライマーとして一本鎖DNAを合成させると、予め反応系に一本鎖DNA特異的な蛍光色素を添加しておくことにより、目的RNAのリアルタイム検出が可能となることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors synthesized DNA complementary to the 3 ′ end partial sequence of the target RNA to be detected, and self-circularized with a single-stranded DNA ligating enzyme. When the resulting circularized single-stranded DNA probe is hybridized with the target RNA and single-stranded DNA is synthesized using the target RNA as a primer, a single-stranded DNA-specific fluorescent dye is previously prepared in the reaction system. It has been found that the target RNA can be detected in real time by adding.

また、RNase H処理の工程を加えることにより、3’末端にDNAプローブとの相補配列を有さないRNAであっても検出可能となり、ウイルスや原核生物のみならず真核生物由来の多様なRNAの検出が可能となった。   In addition, by adding the RNase H treatment step, it is possible to detect even RNA having no complementary sequence to the DNA probe at the 3 ′ end, and various RNAs derived from eukaryotes as well as viruses and prokaryotes. Can be detected.

さらに、本発明者らは、本発明のRPRCA法によって、細胞から実際に得られた試料中から目的RNAを検出した知見に基づき、生物由来の夾雑物を含む試料中、例えば、DNAが混入した試料であっても、特異的な目的RNAの検出が可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。   Furthermore, the present inventors have mixed, for example, DNA in a sample containing biological contaminants based on the knowledge that the target RNA was detected in the sample actually obtained from the cells by the RPRCA method of the present invention. It was found that even a sample can detect a specific target RNA, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、以下の方法およびキットに関する。
[1] 生物由来の夾雑物を含む試料中のRNAの検出方法であって、
(1)検出対象のRNAに相補的な配列を有する一本鎖DNAを環状化し、環状化一本鎖DNAプローブを作製する工程、
(2)前記(1)において得られた環状化一本鎖DNAプローブと、試料中のRNAとをハイブリダイズさせる工程、
(3)前記(2)において得られたRNA−DNAハイブリッドから、RNAをプライマーとしてローリングサークル増幅法(RCA;Rolling Circle Amplification)により一本鎖DNAを合成する工程、
(4)前記(3)において合成された一本鎖DNAに結合する標識を添加し、当該標識を検知することによって検出対象のRNAを検出する工程
を含む、前記方法。
[2] 生物由来の夾雑物が、DNAを含む、[1]に記載の方法。
[3] 試料が、核酸試料である、[1]または[2]に記載の方法。
[4] 試料中のDNAが、分解処理されていない、[2]または[3]に記載の方法。
[5] 前記(1)において、環状化していない未反応の一本鎖DNAを分解することを含む、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の方法。
[6] 環状化一本鎖DNAプローブが、検出対象のRNAに相補的な配列のみからなる、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の方法。
[7] 環状化一本鎖DNAプローブが、30塩基長〜4500塩基長である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の方法。
[8] 前記(2)の後に、
(5)RNase HによりRNA/DNAハイブリッドのRNA鎖のみにニックを形成する工程
をさらに含む、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の方法。
[9] 前記(3)および/または(5)が、25℃〜65℃の範囲の一定の温度で行われる、[8]に記載の方法。
[10] 前記(5)において、RNase Hを終濃度1×10−4〜10ユニット/反応で用いる、[8]または[9]に記載の方法。
[11] 前記(5)において、RNase Hを終濃度1×10−7〜0.1ユニット/μlで用いる、[8]または[9]に記載の方法。
[12] RNAが、真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイド由来である、[1]〜[11]のいずれか一項に記載の方法。
[13] RNAが、ポリA配列を有する、[12]に記載の方法。
[14] RNAが、ノンコーディングRNAである、[12]に記載の方法。
[15] [1]〜[14]のいずれか一項に記載のRNAの検出方法を含む、真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイドの検出方法。
[16] 微生物を検出する、[15]に記載の方法。
[17] [1]〜[14]のいずれか一項に記載のRNAの検出方法、および/または[15]に記載の真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイドの検出方法、および/または[16]に記載の微生物の検出方法のために用いるキットであって、検出対象のRNAに相補的な配列を含む環状化一本鎖DNAプローブを含むキット。
[18] アデニン、グアニン、シトシンおよびチミンからなるデオキシヌクレオチド、反応用緩衝液および鎖置換型DNA合成酵素からなる群から選択される1種または2種以上をさらに含む、[17]に記載のキット。
That is, the present invention relates to the following methods and kits.
[1] A method for detecting RNA in a sample containing contaminants derived from an organism,
(1) circularizing single-stranded DNA having a sequence complementary to RNA to be detected to produce a circularized single-stranded DNA probe;
(2) a step of hybridizing the circularized single-stranded DNA probe obtained in (1) above with RNA in the sample,
(3) A step of synthesizing single-stranded DNA from the RNA-DNA hybrid obtained in the above (2) by rolling circle amplification (RCA) using RNA as a primer,
(4) The method comprising the steps of adding a label that binds to the single-stranded DNA synthesized in (3) and detecting the RNA to be detected by detecting the label.
[2] The method according to [1], wherein the contaminant derived from an organism contains DNA.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the sample is a nucleic acid sample.
[4] The method according to [2] or [3], wherein the DNA in the sample is not decomposed.
[5] The method according to any one of [1] to [4], which comprises decomposing unreacted single-stranded DNA that has not been circularized in (1).
[6] The method according to any one of [1] to [5], wherein the circularized single-stranded DNA probe comprises only a sequence complementary to the RNA to be detected.
[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the circularized single-stranded DNA probe has a length of 30 to 4500 bases.
[8] After (2),
(5) The method according to any one of [1] to [7], further comprising a step of forming a nick only in the RNA strand of the RNA / DNA hybrid by RNase H.
[9] The method according to [8], wherein (3) and / or (5) is performed at a constant temperature in the range of 25 ° C to 65 ° C.
[10] The method according to [8] or [9], wherein in (5), RNase H is used at a final concentration of 1 × 10 −4 to 10 units / reaction.
[11] The method according to [8] or [9], wherein, in (5), RNase H is used at a final concentration of 1 × 10 −7 to 0.1 unit / μl.
[12] The method according to any one of [1] to [11], wherein the RNA is derived from a eukaryote, a prokaryote, a virus, or a viroid.
[13] The method according to [12], wherein the RNA has a poly A sequence.
[14] The method according to [12], wherein the RNA is non-coding RNA.
[15] A method for detecting eukaryotes, prokaryotes, viruses or viroids, comprising the method for detecting RNA according to any one of [1] to [14].
[16] The method according to [15], wherein a microorganism is detected.
[17] The method for detecting RNA according to any one of [1] to [14] and / or the method for detecting eukaryote, prokaryote, virus or viroid according to [15], and / or [ [16] A kit for use in the method for detecting a microorganism according to [16], comprising a circularized single-stranded DNA probe comprising a sequence complementary to the RNA to be detected.
[18] The kit according to [17], further comprising one or more selected from the group consisting of deoxynucleotides consisting of adenine, guanine, cytosine and thymine, a reaction buffer and a strand displacement DNA synthase .

本発明によれば、RNAの検出の際に検出対象である目的RNAに対して逆転写反応を行う必要がなく、直接RNAをプライマーとして用いてDNAを合成させ、かつ合成された一本鎖DNAに一本鎖特異的蛍光色素を反応させることにより、極めて簡便に、リアルタイム検出が可能である。
また、未反応の一本鎖DNAに由来する非特異的なDNA合成を完全に抑制することが可能となり、高いシグナルノイズ比(S/N比)を実現し、さらに、過去の増幅産物のキャリーオーバーによるクロスコンタミネーションリスクが、他の核酸増幅法に比べ著しく低いため、RNAを簡便な操作で、実用的な感度を有しながら、また高度な設備を必要せず、安価な装置で、短時間で迅速に検出することが可能となる。
According to the present invention, it is not necessary to perform a reverse transcription reaction with respect to a target RNA to be detected at the time of RNA detection, and DNA is synthesized using RNA directly as a primer, and the synthesized single-stranded DNA By reacting with a single-strand-specific fluorescent dye, real-time detection can be performed very simply.
In addition, non-specific DNA synthesis derived from unreacted single-stranded DNA can be completely suppressed, and a high signal-to-noise ratio (S / N ratio) is realized. The risk of cross-contamination due to overruns is significantly lower than other nucleic acid amplification methods, so RNA can be easily operated with practical sensitivity, and does not require advanced equipment. It becomes possible to detect quickly in time.

また、RNase H処理の工程を加えることにより、検出対象となるRNAの3’末端の配列に依存せずに、部分的にでも既知であれば、様々な種類のRNAの検出が可能となり、ウイルスや原核生物由来のRNAだけでなく、真核生物由来のRNAおよびそれら生物自身の検出も可能となった。   In addition, by adding an RNase H treatment step, various types of RNA can be detected if it is partially known without depending on the sequence of the 3 ′ end of the RNA to be detected. In addition to RNA derived from or prokaryotes, eukaryotic RNA and those organisms themselves can be detected.

さらに、本発明によれば、検出感度がよいため、試料中に生物由来の夾雑物を含んでいてもRNAの検出が可能である。また、試料中にDNAを含む場合であっても、DNAの分解処理を要しない。このため本発明の方法は、従来のRNA検出法と比較して、迅速かつ簡便に試料中のRNAを検出することができる。これは、夾雑DNAが、環状化一本鎖DNAプローブとハイブリダイズしても、その3’末端がプライマーとして利用されることが確率的にほとんどありえないことによる。   Furthermore, according to the present invention, since the detection sensitivity is good, it is possible to detect RNA even if a sample contains a biological contaminant. Even if the sample contains DNA, it does not require DNA degradation. Therefore, the method of the present invention can detect RNA in a sample quickly and easily as compared with conventional RNA detection methods. This is because even if the contaminating DNA is hybridized with the circularized single-stranded DNA probe, it is almost impossible to use the 3 'end as a primer.

このことは、RNAを特異的に検出するためには試料中の夾雑DNAを除去するという当該分野の技術常識に反する驚くべき知見であり、これによって、生きている細胞由来のRNAの検出が容易になり、実用に十分な感度を有しながらも、簡便でありながら迅速で、かつ特異的なRNAの検出が可能となった。したがって、医学、薬学、農学、食品学などの研究に止まらず、臨床検査などの医療分野や、食品産業における簡便な生菌検査や食中毒における迅速検査など、簡便さ、省力化、迅速さが求められる様々な基礎および応用分野において、とくに有用である。   This is a surprising finding contrary to the common technical knowledge in the art of removing contaminating DNA in a sample in order to specifically detect RNA, and this facilitates detection of RNA derived from living cells. As a result, it is possible to detect a specific RNA that is simple and quick while having sufficient sensitivity for practical use. Therefore, not only research in medicine, pharmacy, agriculture, food science, but also medical fields such as clinical tests, simple viable bacteria tests in the food industry, rapid tests in food poisoning, etc. require simplicity, labor saving, and speed. It is particularly useful in various basic and applied fields.

図1は、本発明のRNA−primed RCAによるRNAの検出を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing detection of RNA by RNA-primed RCA of the present invention. 図2は、RNA−primed RCAによるin vitro転写mRNAの特異的検出を示す:(A)in vitroで転写されたGFPmRNAの3’末端配列を示す。GFPmRNAは、NotI消化後のGFP遺伝子のin vitro転写により調製した。下線およびイタリック文字は、夫々、GFP遺伝子の終止コドンおよびNotI制限酵素サイトを示す。配列中の大文字および小文字は、夫々、DNA残基およびRNA残基を示す。(B)RNA−primed RCAによるin vitro転写mRNAのリアルタイム検出を示す。RNA−primed RCAによる蛍光は、夫々、以下の記号で示す:白丸はmRNAもDNAプローブもなし、黒丸はmRNA単独、白四角はP1(配列番号1で表されるプローブ、表1)単独、黒四角はP1とmRNA、白三角はP2(配列番号2で表されるプローブ、表1)単独、黒三角はP2とmRNA。(C)RNA−primed RCAによるin vitro転写mRNAの電気泳動による検出を示す。15時間のRNA−primed RCAにより増幅されたDNAを分子量マーカー(キロベースラダーマーカー)とともにアガロースゲルで泳動した。(D)RNA−primed RCAにおけるプローブの長さの効果を示す。RNA−primed RCAによる蛍光は、夫々、以下の記号で示す:白丸はmRNAもDNAプローブもなし、黒丸はmRNA単独、白四角はP1単独、黒四角はP1とmRNA、白三角はP3(配列番号3で表されるプローブ、表1)単独、黒三角はP3とmRNA。FIG. 2 shows specific detection of in vitro transcribed mRNA by RNA-primed RCA: (A) shows the 3 'end sequence of GFP mRNA transcribed in vitro. GFP mRNA was prepared by in vitro transcription of the GFP gene after NotI digestion. The underline and italic letters indicate the stop codon and NotI restriction enzyme site of the GFP gene, respectively. Uppercase and lowercase letters in the sequence indicate DNA and RNA residues, respectively. (B) Real-time detection of in vitro transcribed mRNA by RNA-primed RCA. Fluorescence by RNA-primed RCA is indicated by the following symbols: white circles indicate no mRNA or DNA probe, black circles indicate mRNA alone, white squares indicate P1 (probe represented by SEQ ID NO: 1, Table 1) alone, black Squares are P1 and mRNA, white triangles are P2 (probe represented by SEQ ID NO: 2, Table 1) alone, black triangles are P2 and mRNA. (C) Electrophoretic detection of in vitro transcribed mRNA by RNA-primed RCA. DNA amplified by RNA-primed RCA for 15 hours was run on an agarose gel together with a molecular weight marker (kilobase ladder marker). (D) shows the effect of probe length on RNA-primed RCA. Fluorescence by RNA-primed RCA is indicated by the following symbols, respectively: white circle is no mRNA or DNA probe, black circle is mRNA alone, white square is P1 alone, black square is P1 and mRNA, white triangle is P3 (SEQ ID NO: Probe represented by 3, Table 1) alone, black triangles are P3 and mRNA. 図3は、RNA−primed RCAの感度を示す:(A)プライマーとしてのin vitro転写GFPとのRNA−primed RCAにおけるphi29DNAポリメラーゼの濃度の効果。酵素濃度は、夫々、以下の記号で示す:白丸は0ユニット、黒丸は10ユニット、白四角は20ユニット、黒四角は40ユニット、白三角は60ユニット、黒三角は80ユニット、白菱形は100ユニット。(B)段階希釈したin vitro転写GFPによるRNA−primed RCAの滴定分析。用いたGFPmRNAの量は、0pg(白丸)、32pg(黒丸)、320pg(白四角)、3.2ng(黒四角)、32ng(白三角)。FIG. 3 shows the sensitivity of RNA-primed RCA: (A) Effect of concentration of phi29 DNA polymerase in RNA-primed RCA with in vitro transcribed GFP as primer. Enzyme concentrations are indicated by the following symbols: white circle is 0 unit, black circle is 10 units, white square is 20 units, black square is 40 units, white triangle is 60 units, black triangle is 80 units, white diamond is 100 unit. (B) Titration analysis of RNA-primed RCA with serially diluted in vitro transcription GFP. The amounts of GFP mRNA used were 0 pg (white circles), 32 pg (black circles), 320 pg (white squares), 3.2 ng (black squares), and 32 ng (white triangles). 図4は、大腸菌から単離された全RNA中に存在するmRNAの特異的検出を示す:(A)pET-AcGFPを保有する大腸菌におけるGFPの発現。自己誘導ありまたはなしのGFP発現をブルーライト下で可視化した。(B)大腸菌において転写されたGFPmRNAの3’末端配列。GFPmRNAはT7プロモーターの制御下で転写され、かかる転写は、T7ターミネーターで終了した。下線は、環状化プローブP4(配列番号4で表されるプローブ、表1)に対して相補的な配列を示す。(C)RNA−primed RCAによる自己誘導ありまたはなしの大腸菌から単離された全RNAに存在するGFPmRNAのリアルタイム検出。RNA−primed RCAによる蛍光は、以下の記号で示す:(1)白丸はmRNAもDNAプローブもなし、(2)灰丸は誘導なしの大腸菌由来の全RNA、(3)黒丸は誘導ありの大腸菌由来の全RNA、(4)白四角はP4単独、(5)灰四角はP4と誘導なしの大腸菌由来の全RNA、(6)黒四角はP4と誘導ありの大腸菌由来の全RNA、(7)白三角はP3単独、(8)灰三角はP3と誘導なしの大腸菌由来の全RNA、(9)黒三角はP4と誘導ありの大腸菌由来の全RNA。(D)誘導した大腸菌から得られた全RNAの段階希釈したものによるRNA−primed RCAの滴定分析。用いた全RNAの量は、0ng(白丸)、2ng(黒丸)、10ng(白四角)、20ng(黒四角)、40ng(白三角)および80ng(黒三角)。FIG. 4 shows specific detection of mRNA present in total RNA isolated from E. coli: (A) GFP expression in E. coli harboring pET-AcGFP. GFP expression with or without self-induction was visualized under blue light. (B) 3 'terminal sequence of GFP mRNA transcribed in E. coli. GFP mRNA was transcribed under the control of the T7 promoter, and such transcription was terminated with a T7 terminator. The underline indicates a sequence complementary to the circularization probe P4 (probe represented by SEQ ID NO: 4, Table 1). (C) Real-time detection of GFP mRNA present in total RNA isolated from E. coli with or without self-induction by RNA-primed RCA. Fluorescence by RNA-primed RCA is indicated by the following symbols: (1) white circles are neither mRNA nor DNA probe, (2) gray circles are total RNA derived from E. coli without induction, (3) black circles are E. coli with induction. (4) white square is P4 alone, (5) gray square is P4 and total RNA derived from E. coli without induction, (6) black square is total RNA derived from E. coli with P4 and induction, (7 ) White triangle is P3 alone, (8) Gray triangle is total RNA derived from E. coli without P3 and induction, (9) Black triangle is total RNA derived from E. coli with P4 and induction. (D) Titration analysis of RNA-primed RCA with serial dilutions of total RNA obtained from induced E. coli. The amounts of total RNA used were 0 ng (white circle), 2 ng (black circle), 10 ng (white square), 20 ng (black square), 40 ng (white triangle) and 80 ng (black triangle).

図5は、RNase HによりRNA/DNAハイブリッドのRNA鎖のみにニックを形成する工程をさらに含む、本発明のRNA−primed RCAによるRNAの検出を示す概略図である。(A)標的遺伝子のmRNAの下流(3’末端)は環状化DNAプローブと相補鎖形成しないため、DNAの合成反応が開始しない。(B)標的遺伝子のmRNAと環状化DNAプローブが相補鎖形成した後、RNase Hで処理することによりニックが導入され、RCA反応が開始する。FIG. 5 is a schematic diagram showing detection of RNA by RNA-primed RCA of the present invention, further comprising the step of forming a nick only in the RNA strand of the RNA / DNA hybrid by RNase H. (A) Since the downstream of the mRNA of the target gene (3 'end) does not form a complementary strand with the circularized DNA probe, the DNA synthesis reaction does not start. (B) After the target gene mRNA and the circularized DNA probe form complementary strands, nicks are introduced by treatment with RNase H, and the RCA reaction starts. 図6は、pET-21dにクローン化したGFP遺伝子の全配列を示す。GFPmRNAは、NotI消化後のpET-AcGFPおよびT7RNAポリメラーゼを使用してin vitro転写により調製した。下線(太字)は、GFPmRNA内部領域にて相補鎖形成するように設計された環状化DNAプローブ(P5)の位置を示す。下線のATGおよびTGAは、夫々開始コドンおよび終止コドンを示す。FIG. 6 shows the entire sequence of the GFP gene cloned into pET-21d. GFP mRNA was prepared by in vitro transcription using NotI digested pET-AcGFP and T7 RNA polymerase. The underline (bold) indicates the position of the circularized DNA probe (P5) designed to form a complementary strand in the GFP mRNA internal region. Underlined ATG and TGA indicate the start and stop codons, respectively. 図7は、RNA−primed RCAによるin vitro転写mRNAの検出における、RNase H処理の効果を示す。15時間のRNA−primed RCAにより増幅されたDNAを分子量マーカー(キロベースラダーマーカー)とともにアガロースゲルで泳動した。また、RNA−primed RCA反応におけるRNase Hの濃度依存性について検討した結果を示す。FIG. 7 shows the effect of RNase H treatment in the detection of in vitro transcribed mRNA by RNA-primed RCA. DNA amplified by RNA-primed RCA for 15 hours was run on an agarose gel together with a molecular weight marker (kilobase ladder marker). Moreover, the result of having investigated the density | concentration dependence of RNase H in RNA-primed RCA reaction is shown.

図8は、PCRによるRNA試料中の夾雑DNA(pET-AcGFP)の検出結果を示す。中段のDNase(+)およびDNase(−)は、DNase処理有りおよび無しをそれぞれ示し、下段の(+)および(−)は発現誘導した菌体および発現誘導していない菌体由来の全RNAをそれぞれ示す。PCR産物は、分子量マーカー(100bpラダー)とともにアガロースゲルで泳動した。FIG. 8 shows the detection result of contaminating DNA (pET-AcGFP) in the RNA sample by PCR. Middle DNase (+) and DNase (−) indicate presence and absence of DNase treatment, respectively. Lower (+) and (−) indicate total RNA derived from cells in which expression is induced and cells in which expression is not induced. Each is shown. The PCR product was run on an agarose gel with a molecular weight marker (100 bp ladder). 図9は、夾雑DNAが混入した試料中における、本発明のRNA−primed RCAによる標的RNAの特異的検出を示す。4時間のRNA−primed RCAにより増幅されたDNAを、アガロースゲルで泳動した。DNase処理の有無は、全RNA試料中のGFPmRNAの検出結果に影響を与えない。Nはネガティブコントロールを示し、(+)および(−)はそれぞれ発現誘導した菌体および発現誘導していない菌体由来の全RNAを示す。FIG. 9 shows specific detection of a target RNA by the RNA-primed RCA of the present invention in a sample contaminated with contaminating DNA. DNA amplified by RNA-primed RCA for 4 hours was run on an agarose gel. The presence or absence of DNase treatment does not affect the detection result of GFP mRNA in the total RNA sample. N represents a negative control, and (+) and (−) represent total RNA derived from cells in which expression was induced and cells in which expression was not induced, respectively.

本発明のRNAの検出方法は、鎖置換型DNA合成酵素を利用したローリングサークル型DNA複製法(Rolling circle amplification;RCA)を利用し、応用した技術を用いる。
したがって、先ず、(1)検出対象のRNAに相補的な配列を有する一本鎖DNA(ssDNA)を環状化し、環状化一本鎖DNAプローブを作製する。
検出対象のRNA(目的RNA)に相補的な配列としては、目的RNA特異的検出の観点から、目的RNAの3’末端側の部分の、例えば、20〜100塩基、とくに、25〜40塩基に相補的な配列が好ましい。RNase H処理によって、DNA−RNAハイブリッド上のRNA鎖にニックを導入する工程を含む場合、検出対象の目的RNAに相補的な配列は、RNAのいずれの位置からも任意に設定することが可能である。
The method for detecting RNA of the present invention uses a rolling circle amplification (RCA) method using a strand displacement type DNA synthase and uses an applied technique.
Therefore, first, (1) a single-stranded DNA (ssDNA) having a sequence complementary to the RNA to be detected is circularized to produce a circularized single-stranded DNA probe.
As a sequence complementary to RNA to be detected (target RNA), from the viewpoint of target RNA-specific detection, for example, 20 to 100 bases, particularly 25 to 40 bases, on the 3 ′ end side of the target RNA. Complementary sequences are preferred. When a step of introducing a nick into an RNA strand on a DNA-RNA hybrid by RNase H treatment is included, a sequence complementary to the target RNA to be detected can be arbitrarily set from any position of the RNA. is there.

相補鎖を形成するssDNAは、100塩基以下の場合は核酸合成機によるDNA合成が好ましいが、100塩基以上の場合は、PCR等により目的DNAを増幅後、公知の方法、例えば熱変性により一本鎖化した後、環状化反応に使用することもできる。例えば、30〜4,500塩基、とくに、50〜700塩基に相当する相補的な配列が好ましい。検出感度はプローブの長さが長い程上昇し、短ければ短いほど減少する。また、非特異的な反応をさらに抑えるために、プローブは検出対象のRNAとハイブリダイズ可能な相補配列のみから構成されてもよい。   The ssDNA that forms the complementary strand is preferably synthesized by a nucleic acid synthesizer if it is 100 bases or less, but if it is 100 bases or more, after amplification of the target DNA by PCR or the like, a single strand is prepared by a known method such as heat denaturation After chain formation, it can also be used in a cyclization reaction. For example, a complementary sequence corresponding to 30 to 4,500 bases, particularly 50 to 700 bases is preferable. The detection sensitivity increases as the probe length increases, and decreases as the probe length decreases. In order to further suppress non-specific reactions, the probe may be composed only of a complementary sequence that can hybridize with the RNA to be detected.

一本鎖DNAの環状化は、任意の手段によって行うことができるが、例えば、CircLigase(登録商標)、CircLigase II(登録商標)、ssDNA Ligase(Epicentre社)、ThermoPhage ligase(登録商標) single-stranded DNA(Prokzyme社)を用いて行うことができる。環状化は、分子内ライゲーションにより環状化してもよいし、また複数の一本鎖DNAが分子間ライゲーションにより、タンデムに配した状態で環状化してもよい。好ましくは、部分的な二本鎖形成による不完全なエクソヌクレアーゼ処理を防ぐために、環状化反応においてDNAプローブにガイド配列を必要としない種類の一本鎖DNAリガーゼが用いられる。
高いS/N比を得るためにも、環状化していない未反応の一本鎖DNAを分解することが好ましく、とくに好ましくは、エクソヌクレアーゼI(各社)、T5エクソヌクレアーゼ(Epicentre社)、エクソヌクレアーゼVI(Epicentre社)、RecJエクソヌクレアーゼ(Epicentre社)等の一本鎖オリゴヌクレオチドをモノヌクレオチドまで分解可能なエクソヌクレアーゼによる酵素分解が好ましい。ただし、エクソヌクレアーゼIIIは、作成された一本鎖環状DNAを基質とするため使用できない。
The circularization of single-stranded DNA can be performed by any means. For example, CircLigase (registered trademark), CircLigase II (registered trademark), ssDNA Ligase (Epicentre), ThermoPhage ligase (registered trademark) single-stranded It can be performed using DNA (Prokzyme). The circularization may be performed by intramolecular ligation, or may be performed in a state where a plurality of single-stranded DNAs are arranged in tandem by intermolecular ligation. Preferably, a single-stranded DNA ligase of a kind that does not require a guide sequence in the DNA probe in the circularization reaction is used to prevent incomplete exonuclease treatment due to partial double strand formation.
In order to obtain a high S / N ratio, it is preferable to degrade unreacted unreacted single-stranded DNA, and particularly preferably, exonuclease I (each company), T5 exonuclease (Epicentre), exonuclease Enzymatic degradation with exonuclease capable of degrading single-stranded oligonucleotides such as VI (Epicentre) and RecJ exonuclease (Epicentre) to mononucleotide is preferred. However, exonuclease III cannot be used because the prepared single-stranded circular DNA is used as a substrate.

次に、(2)前記(1)において得られた環状化一本鎖DNAプローブと、試料中のRNAとをハイブリダイズさせる。かかるハイブリダイゼーションの条件は、当業者であれば、環状化一本鎖DNAプローブと目的RNAとの組み合わせを検討し、適宜設定できる。
本発明に用いる試料は、標的となるRNAを含有していれば、特に限定されないが、かかるRNAが精製されていても、精製されていなくても用いることができる。目的RNAの分解を避けるため、リボヌクレアーゼ活性の低減した試料であってもよい。例えば、リボヌクレアーゼ阻害剤で処理し、リボヌクレアーゼ活性を抑制させた試料であってもよい。
Next, (2) the circularized single-stranded DNA probe obtained in (1) above is hybridized with RNA in the sample. Those skilled in the art can appropriately set the conditions for such hybridization after examining the combination of the circularized single-stranded DNA probe and the target RNA.
The sample used in the present invention is not particularly limited as long as it contains the target RNA, but it can be used whether the RNA is purified or not purified. In order to avoid degradation of the target RNA, the sample may have a reduced ribonuclease activity. For example, it may be a sample treated with a ribonuclease inhibitor to suppress ribonuclease activity.

典型的には、生物由来の夾雑物を含んでいてもよい。生物由来の夾雑物としては、例えば、ゲノムDNA、葉緑体DNA、ミトコンドリアDNAおよびプラスミドDNAなどの各種のDNA、タンパク質、脂質、多糖類などが挙げられる。
また、試料中にDNAが含まれている場合、DNaseなどのDNA分解酵素や、他のDNA分解処理がされていないものであってもよい。特に、本発明は、DNA分解処理を必要としないため、DNAを含む試料に対してむしろ好適に実施することができる。
Typically, it may contain biologically derived contaminants. Examples of biological contaminants include various DNAs such as genomic DNA, chloroplast DNA, mitochondrial DNA, and plasmid DNA, proteins, lipids, and polysaccharides.
Further, when DNA is contained in the sample, it may be a DNA degrading enzyme such as DNase or other DNA decomposing treatment. In particular, since the present invention does not require a DNA degradation treatment, it can be preferably carried out on a sample containing DNA.

任意に、前記(2)において得られた目的RNA−DNAハイブリッド上で、RNase Hによって目的RNA鎖のみにニックを形成させる工程(5)を含むことができる。RNase Hは一般に用いられている中温性のRNase HI(各社)やRNase HII(NEB社)の他に、Hybridase(登録商標)、Thermostable RNase H(Epicentre社)、Tth RNase H(東洋紡社)等の耐熱をRNase Hを用いることでも行うことができる。RNase Hは反応の初期段階において必要であり、反応中期から後期には必要ないため必要な量はごく少量でもよい。DNAの伸長反応において使用されるRNase Hの量(濃度)は、好ましくは終濃度約1×10−4〜10ユニット/反応、より好ましくは終濃度約1×10−4〜1ユニット/反応で使用する。
または、本発明の方法において、RNase Hは、好ましくは1×10−7〜0.1ユニット/μl、より好ましくは1×10−7〜1×10−2ユニット/μlの範囲において好適に用いられる。
Optionally, a step (5) of forming a nick only on the target RNA strand with RNase H on the target RNA-DNA hybrid obtained in (2) above may be included. RNase H is used in addition to commonly used mesophilic RNase HI (each company) and RNase HII (NEB), as well as Hybridase (registered trademark), Thermostable RNase H (Epicentre), Tth RNase H (Toyobo) Heat resistance can also be achieved by using RNase H. Since RNase H is necessary in the initial stage of the reaction and is not necessary in the middle to late stages of the reaction, the amount required may be very small. The amount (concentration) of RNase H used in the DNA elongation reaction is preferably about 1 × 10 −4 to 10 units / reaction at a final concentration, more preferably about 1 × 10 −4 to 1 unit / reaction at a final concentration. use.
Alternatively, in the method of the present invention, RNase H is preferably used in the range of 1 × 10 −7 to 0.1 unit / μl, more preferably 1 × 10 −7 to 1 × 10 −2 unit / μl. It is done.

さらに、(3)前記(2)において得られたRNA−DNAハイブリッドから、RNAをプライマーとしたローリングサークル増幅法(RCA;Rolling Circle Amplification)を行う。RCAは、例えば、phi29 polymerase(各社)、Klenow DNA Polymerase (5’-3’, 3’-5’ exo minus) (各社)、Sequenase(登録商標)Version 2.0 T7 DNA Polymerase (USB社)、Bsu DNA Polymerase, Large Fragment (NEB社)などの中温性の鎖置換型DNA合成酵素や、Bst DNA Polymerase (Large Fragment) (各社)、Bsm DNA Polymerase, Large Fragment (Fermentas社) 、BcaBEST DNA polymerase (TakaraBio社)、Vent DNA polymerase (NEB社)、Deep Vent DNA polymerase (NEB社)、DisplaceAce (登録商標) DNA Polymerase (Epicentre社)等の耐熱性の鎖置換型DNA合成酵素を用いることでも行うことができる。   Furthermore, (3) Rolling Circle Amplification (RCA) using RNA as a primer is performed from the RNA-DNA hybrid obtained in (2). RCA includes, for example, phi29 polymerase (each company), Klenow DNA Polymerase (5'-3 ', 3'-5' exo minus) (each company), Sequenase (registered trademark) Version 2.0 T7 DNA Polymerase (USB company), Bsu DNA Medium-temperature strand displacement DNA synthetase such as Polymerase, Large Fragment (NEB), Bst DNA Polymerase (Large Fragment) (each company), Bsm DNA Polymerase, Large Fragment (Fermentas), BcaBEST DNA polymerase (TakaraBio) , Vent DNA polymerase (NEB), Deep Vent DNA polymerase (NEB), DisplaceAce (registered trademark) DNA Polymerase (Epicentre) and the like can also be used.

本発明の方法によるDNAの伸長反応は、好ましくは、サーマルサイクラーを用いる必要はなく、例えば、25℃〜65℃の範囲の一定の温度において実施される。反応温度は、酵素の至適温度とプライマー鎖長に基づく変性温度(プライマーが鋳型DNAに結合(アニール)/解離する温度帯)に基づいて通常の手順により適宜設定される。さらに、一定の比較的低温においても実施される。例えば、鎖置換型DNA合成酵素としてphi29DNAポリメラーゼを使用する場合は、好ましくは25℃〜42℃、より好ましくは約30℃で反応する。   The DNA elongation reaction according to the method of the present invention preferably does not require the use of a thermal cycler, and is carried out at a constant temperature in the range of 25 ° C to 65 ° C, for example. The reaction temperature is appropriately set by a normal procedure based on the optimum temperature of the enzyme and the denaturation temperature based on the primer chain length (temperature range in which the primer binds (anneals) / dissociates with the template DNA). Furthermore, it is also carried out at certain relatively low temperatures. For example, when phi29 DNA polymerase is used as the strand displacement type DNA synthase, the reaction is preferably performed at 25 ° C to 42 ° C, more preferably about 30 ° C.

そして、(4)前記(3)において合成された一本鎖DNAに結合する標識を添加し、当該標識を検知することによって検出対象のRNAを検出する。 このような標識としては、例えば、放射線(32Pなど)標識、蛍光標識など、検知可能な種々の標識を用いることができるが、とくに、検知の容易さ、安全性およびLED使用等による検出機作成時の簡便さなどの観点から、蛍光標識であることが好ましい。また、一本鎖DNAが部分的に二本鎖を形成するため、一般的な二本鎖DNA検出に利用されるエチジウムブロマイドも、増幅産物の検出に使用できることは、当業者であれば理解できるだろう。 (4) A label that binds to the single-stranded DNA synthesized in (3) above is added, and the RNA to be detected is detected by detecting the label. As such a label, for example, various detectable labels such as a radiation (such as 32 P) label and a fluorescent label can be used. In particular, a detector based on ease of detection, safety, use of LED, and the like. From the viewpoint of simplicity during preparation, a fluorescent label is preferable. Moreover, since single-stranded DNA partially forms a double strand, it can be understood by those skilled in the art that ethidium bromide used for general double-stranded DNA detection can also be used for detection of amplification products. right.

標識は、合成された一本鎖DNAに結合すれば、検出対象配列に特異的であっても、特異的でなくてもよい。配列に特異的に結合する標識としては、例えば、放射線標識されたDNA断片やメチル化等の修飾を含むRNA断片、ペプチド核酸(PNA)断片、DNA配列特異的に結合する抗体や金属ナノ粒子などが挙げられる。標識の標的となる特異的なDNA、RNAおよびPNA配列は、検出対象のRNAの配列に相補的な配列であってもよいが、例えば、環状化一本鎖DNAプローブに標識の標的となる配列の相補的な配列を組み込んでおくことも可能である。
また配列に特異的でなくても、DNAに特異的に結合する標識を用いることも可能であり、例えば、SYBR GreenII(Invitrogen社)などの蛍光色素をもちいることができる。
The label may be specific to the detection target sequence or not specific as long as it binds to the synthesized single-stranded DNA. Examples of the label that specifically binds to the sequence include a radiolabeled DNA fragment, an RNA fragment containing a modification such as methylation, a peptide nucleic acid (PNA) fragment, an antibody that binds specifically to the DNA sequence, and metal nanoparticles Is mentioned. Specific DNA, RNA, and PNA sequences that are targets of labeling may be sequences that are complementary to the sequence of the RNA to be detected. For example, sequences that are targets of labeling in circular single-stranded DNA probes It is also possible to incorporate a complementary sequence.
Moreover, even if it is not specific to the sequence, it is possible to use a label that specifically binds to DNA. For example, a fluorescent dye such as SYBR Green II (Invitrogen) can be used.

標識の検知方法は、標識の種類に応じて適宜選択し得る。例えば、抗体を標識に用いた場合は、二次抗体やカップリング反応を用いて検知すること、また金属ナノ粒子を用いた場合には、粒子間相互作用の変化に伴う物性変化を計測することによる検知が可能である。さらに、クロマトグラフィーや電気泳動などを用いて検知することも可能である。
本発明のRNAの検出方法において、検出対象となるRNAはとくに限定されず、例えば、各種細胞におけるメッセンジャーRNA(mRNA)の発現をリアルタイム検出することや、微生物やウイルス由来のRNAを検出対象とすることも可能である。
The detection method of a label | marker can be suitably selected according to the kind of label | marker. For example, when an antibody is used for labeling, detection is performed using a secondary antibody or coupling reaction. When metal nanoparticles are used, changes in physical properties associated with changes in interparticle interactions are measured. Can be detected. Furthermore, it is also possible to detect using chromatography, electrophoresis or the like.
In the method for detecting RNA of the present invention, the RNA to be detected is not particularly limited. For example, the expression of messenger RNA (mRNA) in various cells is detected in real time, or RNA derived from microorganisms or viruses is targeted for detection. It is also possible.

本発明の一態様においては、本明細書に記載するRNA検出方法のための反応試薬および組成物を含む、RNA検出のためのキットとすることができる。本発明のキットには、本明細書に記載するRNA検出反応のための鋳型となる環状化一本鎖DNAプローブ、鎖置換型DNA合成酵素、RNase H、dNTP混合物、反応用緩衝液、および検出用蛍光色素などを含むことができる。   In one embodiment of the present invention, a kit for RNA detection including a reaction reagent and a composition for the RNA detection method described herein can be provided. The kit of the present invention includes a circularized single-stranded DNA probe, a strand-displacing DNA synthase, an RNase H, a dNTP mixture, a reaction buffer, and a detection, which serve as a template for the RNA detection reaction described herein. Fluorescent dyes and the like can be included.

本発明の検出するRNAは、とくに限定されることなく、mRNA、リボソームRNA(rRNA)、トランスファーRNA(tRNA)を含むあらゆる種類のRNAを検出することが可能である。検出対象のmRNAは、ポリA配列を有していても、有していなくてもよい。RNAは、siRNA、miRNA、piRNA、rasiRNA、rRNA、tRNAを含むノンコーディングRNAであってもよく、さらに、ウイルスなどのゲノムRNAであってもよい。また、検出対象のRNAの形状は、直鎖状または環状のどちらでも可能である。   The RNA to be detected of the present invention is not particularly limited, and can detect all types of RNA including mRNA, ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA). The mRNA to be detected may or may not have a poly A sequence. The RNA may be non-coding RNA including siRNA, miRNA, piRNA, rasiRNA, rRNA, tRNA, and may be genomic RNA such as virus. The shape of the RNA to be detected can be either linear or circular.

本発明のRNA検出の一態様においては、検出対象となるRNAはあらゆる生物種由来の試料から調製または単離されたものでもよい。そのようなRNAを含む試料には、ウイルス、原核生物または真核生物の個体そのもの、あるいはその一部が使用できる。例えば、脊椎動物(ヒトを含む)では、糞便、尿、または汗のような排泄物、血液、精液、唾液、胃液、または胆汁のような体液等が挙げられる。また、外科的に生体から取り出した組織、または体毛のように生体から脱落した組織であってもよい。さらに、食品等の加工物から調整したRNA含有調整物であってもよい。また、前記試料をさらに分画して、その一部を取り出したものから調製したRNA含有調製物であってもよい。   In one embodiment of the RNA detection of the present invention, the RNA to be detected may be prepared or isolated from a sample derived from any biological species. A sample containing such RNA can be a virus, prokaryotic or eukaryotic individual itself, or a part thereof. For example, in vertebrates (including humans), feces, urine, or excrement such as sweat, blood, semen, saliva, gastric fluid, bodily fluids such as bile, and the like. Further, it may be a tissue surgically removed from a living body, or a tissue removed from a living body such as body hair. Further, it may be an RNA-containing preparation prepared from a processed product such as food. Further, it may be an RNA-containing preparation prepared by further fractionating the sample and removing a part thereof.

本発明はまた、生物の検出方法に関する。
本発明において、生物は、原核生物、真核生物、ウイルス、およびウイロイドを含み、それに由来するRNAを検出することによって検出することができる。検出可能な生物種は、RNAを有するものであればとくに限定されず、RNAの種類も問わない。例えば、ウイルス、細菌、カビ、酵母、昆虫、植物および動物のような生物を対象とすることができる。
The present invention also relates to a method for detecting an organism.
In the present invention, organisms include prokaryotes, eukaryotes, viruses, and viroids, and can be detected by detecting RNA derived therefrom. The species that can be detected is not particularly limited as long as it has RNA, and the type of RNA is not limited. For example, organisms such as viruses, bacteria, molds, yeasts, insects, plants and animals can be targeted.

さらに、本発明の一態様は、微生物の検出方法に関する。
本発明において、微生物は、それに由来するRNAを検出することによって検出することができる。微生物は、構成単位が肉眼では観察できない微小な生物をいい、ウイルスや多細胞の生物も含む。検出可能な微生物としては、例えば、ポリA配列を持たないmRNAを産生する細菌、およびゲノムがRNAであるウイルスまたはウイロイドなどが挙げられる。また、原生動物、およびカビや酵母などの真菌を含む真核微生物を対象とすることもできる。
Furthermore, one embodiment of the present invention relates to a method for detecting a microorganism.
In the present invention, the microorganism can be detected by detecting RNA derived therefrom. Microorganisms refer to minute organisms whose structural units cannot be observed with the naked eye, including viruses and multicellular organisms. Examples of detectable microorganisms include bacteria that produce mRNA that does not have a poly A sequence, and viruses or viroids whose genome is RNA. In addition, eukaryotic microorganisms including protozoa and fungi such as mold and yeast can also be targeted.

以下に実施例によって本発明を詳述するが、本発明は、各実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below by examples, but the present invention is not limited to the examples.

〔材料および方法〕
1.鋳型オリゴヌクレオチドの環状化
表1に示すオリゴヌクレオチドを、1mM ATPを含む1×T4ライゲースバッファー中、10ユニットのT4ポリヌクレオチドキナーゼを用いてリン酸化した。リン酸化したオリゴヌクレオチドを、10ユニットのCircLigase(登録商標)ssDNA Ligase(Epicentre社)を用い、2.5mM MnCl2の1×CircLigaseバッファー中、65℃、1時間で環状化した。環状化されていないオリゴヌクレオチドは、10ユニットのエクソヌクレアーゼIで37℃1時間消化し、続いて80℃20分間処理し、酵素を不活性化した。環状化したオリゴヌクレオチドは、BioSpin(BioRad社)で精製し、濃度をQuant-iT ssDNA BR Assay Kit(Invitrogen社)およびQubit fluorometer(Invitrogen社)を用いて測定した。環状化オリゴヌクレオチドのエクソヌクレアーゼによる消化率と直鎖状のオリゴヌクレオチドのものとの比較をアガロースゲル電気泳動(2.0%、Tris-Borate-EDTAバッファー)により分析し、CircLigaseの反応による環状化が行われたことを確認した。
〔Materials and methods〕
1. Circularization of template oligonucleotides The oligonucleotides shown in Table 1 were phosphorylated using 10 units of T4 polynucleotide kinase in 1 × T4 ligase buffer containing 1 mM ATP. The phosphorylated oligonucleotide was circularized using 10 units of CircLigase® ssDNA Ligase (Epicentre) in 1 × CircLigase buffer of 2.5 mM MnCl 2 at 65 ° C. for 1 hour. Non-circularized oligonucleotides were digested with 10 units of exonuclease I at 37 ° C. for 1 hour, followed by treatment at 80 ° C. for 20 minutes to inactivate the enzyme. The circularized oligonucleotide was purified by BioSpin (BioRad), and the concentration was measured using Quant-iT ssDNA BR Assay Kit (Invitrogen) and Qubit fluorometer (Invitrogen). Comparison of the digestibility of cyclized oligonucleotides with exonuclease and that of linear oligonucleotides was analyzed by agarose gel electrophoresis (2.0%, Tris-Borate-EDTA buffer) and cyclized by CircLigase reaction. Confirmed that it was done.

2.T7発現ベクターpET-21dへのGFP遺伝子のクローニング
2μgのpAcGFP1(Clontech社)からそれぞれ50ユニットのNcoIおよびNotI(タカラバイオ社)で同時に消化し、緑色蛍光タンパク質(green fluorescent protein;GFP)遺伝子を単離した。GFP遺伝子はアガロースゲル電気泳動により精製し、Wizard(登録商標)SV GelおよびPCR Clean-Up Systems(Promega社)を用いて精製した。精製したDNAの濃度は、Quant-iT dsDNA HS Assay Kit(Invitrogen社)およびQubit fluorometer(Invitrogen社)を用いて測定した。精製したGFP遺伝子をNcoIおよびNotIで切断したT7発現ベクターpET-21d(Novagen社)に連結し、組み換えプラスミドpET-AcGFPを作製した。大腸菌(Escherichia coli)DH5α株に形質転換した後、プラスミドDNAを選択したコロニーから精製し、制限酵素処理の後、アガロースゲル電気泳動で確認した。精製したpET-AcGFPの濃度をQuant-iT dsDNA HS Assay KitおよびQubit fluorometerを用いて測定した。
2. Cloning of GFP gene into T7 expression vector pET-21d Simultaneous digestion of 2 μg of pAcGFP1 (Clontech) with 50 units of NcoI and NotI (Takara Bio Inc.), respectively, gave a single green fluorescent protein (GFP) gene. Released. The GFP gene was purified by agarose gel electrophoresis and purified using Wizard® SV Gel and PCR Clean-Up Systems (Promega). The concentration of purified DNA was measured using Quant-iT dsDNA HS Assay Kit (Invitrogen) and Qubit fluorometer (Invitrogen). The purified GFP gene was ligated to a T7 expression vector pET-21d (Novagen) cleaved with NcoI and NotI to prepare a recombinant plasmid pET-AcGFP. After transformation into Escherichia coli DH5α strain, plasmid DNA was purified from the selected colonies, treated with restriction enzymes, and confirmed by agarose gel electrophoresis. The concentration of purified pET-AcGFP was measured using a Quant-iT dsDNA HS Assay Kit and a Qubit fluorometer.

3.GFPmRNAのin vitroでの転写
GFPmRNAのin vitroでの転写は、MEGAscript(登録商標)T7 Kit(Ambion社)を用いて行った。1μgのpET-AcGFPをNotIで消化して得られた直鎖状の鋳型DNAを転写反応液に添加し、37℃で2時間インキュベートした。DNaseI処理により鋳型DNAを除去した後、転写したmRNAをMEGAclear(登録商標)Kit(Ambion社)を用いて精製し、濃度を分光分析法により測定した。転写したmRNAを用時まで−80℃で保存した。
3. Transcription of GFP mRNA in vitro Transcription of GFP mRNA in vitro was carried out using MEGAscript (registered trademark) T7 Kit (Ambion). Linear template DNA obtained by digesting 1 μg of pET-AcGFP with NotI was added to the transcription reaction solution and incubated at 37 ° C. for 2 hours. After removing the template DNA by DNase I treatment, the transcribed mRNA was purified using MEGAclear (registered trademark) Kit (Ambion), and the concentration was measured by spectroscopic analysis. The transcribed mRNA was stored at −80 ° C. until use.

4.GFPmRNAのin vivoでの発現およびRNAの抽出
大腸菌BL21(DE3)株(Novagen社)をpET-AcGFPで形質転換し、pET-AcGFPの選択のため50μg/mlアンピシリンを含むLB寒天プレート(1%トリプトン、0.5%酵母エキス、1.0%NaClおよび1.5%寒天)で培養した。大腸菌はLB培地で30℃8時間培養した。培養物をOvernight Express(登録商標)Autoinduction System(Novagen社)を含むフレッシュなLB培地で1:1000に希釈し、30℃で16時間振とう培養し、DE3にコードされるT7RNAポリメラーゼによりGFPmRNAの転写を誘導した。大腸菌は、3,500rpmで4℃20分間の遠心分離により50mlのコニカルチューブに回収した。全RNAをTrizol(登録商標)Max Bacterial RNA Isolation kit(Invitrogen社)を用いて単離した。調製した全RNAは、混入したゲノムDNAやプラスミドDNAなどの夾雑DNAを除去するためのDNase処理(例えば、DNaseIによる処理)を行うことなく試料として供した。当該試料中、微量の夾雑DNAが含まれていることをアガロースゲル電気泳動(1.5%、Tris-borate-EDTA緩衝液)によって確認した。なお、全RNAの濃度は分光分析法により測定した。
4). In vivo expression of GFP mRNA and RNA extraction Escherichia coli BL21 (DE3) strain (Novagen) was transformed with pET-AcGFP and LB agar plates (50% / ml ampicillin for selection of pET-AcGFP) (1% tryptone) , 0.5% yeast extract, 1.0% NaCl and 1.5% agar). E. coli was cultured in LB medium at 30 ° C. for 8 hours. The culture was diluted 1: 1000 with fresh LB medium containing Overnight Express (registered trademark) Autoinduction System (Novagen), cultured at 30 ° C for 16 hours with shaking, and GFP mRNA was transcribed with T7 RNA polymerase encoded by DE3. Induced. E. coli was recovered in a 50 ml conical tube by centrifugation at 3,500 rpm at 4 ° C. for 20 minutes. Total RNA was isolated using Trizol® Max Bacterial RNA Isolation kit (Invitrogen). The prepared total RNA was used as a sample without performing DNase treatment (for example, treatment with DNase I) for removing contaminating DNA such as genomic DNA and plasmid DNA. It was confirmed by agarose gel electrophoresis (1.5%, Tris-borate-EDTA buffer) that the sample contained a trace amount of contaminating DNA. The total RNA concentration was measured by spectroscopic analysis.

5.RNA−primed RCA検出
in vitroで転写したGFPmRNAまたはpET-AcGFPを保有する大腸菌BL21(DE3)株から単離した全RNAを、10pmolの環状化オリゴヌクレオチド(表1のP1(配列番号1)、P2(配列番号2)、P3(配列番号3)またはP4(配列番号4))とともに、50mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM MgCl、20mM (NHSOおよび10mM KClを含むバッファー中に混合し、100μlの反応混合物を得た。mRNAと環状化オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを95℃5分間のインキュベーションにより促進し、その後30℃に急冷した。RCA反応は、100μlのハイブリダイゼーションした混合物を、50mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM MgCl、20mM (NHSO、10mM KCl、0.4mMデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTPs)、8mMジチオスレイトール(DTT)、SYBR GreenII(Invitrogen社)および適切なユニットのRepliPHI phi29ポリメラーゼ(Epicentre社)を含む100μlの反応液とを混合することで開始した。phi29ポリメラーゼにより合成されたssDNA(一本鎖DNA)に結合した際のSYBR GreenIIの蛍光を15分毎にQubit fluorometerで検出した。30℃、15時間のインキュベーションの後の合成DNA15μlを、20ユニットのS1ヌクレアーゼ(タカラバイオ社)で37℃、30分間消化し、アガロースゲル電気泳動(1.0%、Tris-Borate-EDTAバッファー)を用いて連続的に分析し、エチジウムブロマイドで染色して可視化した。
5. RNA-primed RCA detection
Total RNA isolated from Escherichia coli BL21 (DE3) strain carrying GFP mRNA or pET-AcGFP transcribed in vitro was converted into 10 pmol of circularized oligonucleotides (P1 (SEQ ID NO: 1) and P2 (SEQ ID NO: 2) in Table 1). , together with P3 (SEQ ID NO: 3) or P4 (SEQ ID NO: 4)), 50mM Tris-HCl (pH7.5), 10mM MgCl 2, 20mM (NH 4) were mixed in buffer containing 2 SO 4 and 10 mM KCl, 100 μl of reaction mixture was obtained. Hybridization of mRNA and circularized oligonucleotide was facilitated by incubation at 95 ° C. for 5 minutes, followed by rapid cooling to 30 ° C. The RCA reaction was performed by adding 100 μl of the hybridized mixture to 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 mM KCl, 0.4 mM deoxynucleoside triphosphates (dNTPs), It was started by mixing 100 μl of a reaction solution containing 8 mM dithiothreitol (DTT), SYBR GreenII (Invitrogen) and appropriate units of RepliPHI phi29 polymerase (Epicentre). The fluorescence of SYBR Green II when bound to ssDNA (single-stranded DNA) synthesized by phi29 polymerase was detected with a Qubit fluorometer every 15 minutes. After incubation at 30 ° C. for 15 hours, 15 μl of the synthetic DNA was digested with 20 units of S1 nuclease (Takara Bio Inc.) at 37 ° C. for 30 minutes, and agarose gel electrophoresis (1.0%, Tris-Borate-EDTA buffer) Were continuously analyzed and stained with ethidium bromide for visualization.

6.RNase Hを利用したRNA−primed RCA検出
in vitroで転写したGFPmRNAを、10pmolの環状化オリゴヌクレオチド(表1のP5、配列番号5)とともに、50mM Tris−HCl(pH 7.5)、10mM MgCl、20mM(NHSOおよび10mM KClを含むバッファー中に混合し、100μLの反応混合物を得た。mRNAと環状化オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを95℃、5分間のインキュベーションにより促進し、その後30℃に急冷した。RCA反応は、100μLのハイブリダイゼーションした混合物を、50mM Tris−HCl(pH 7.5)、10mM MgCl、20mM(NHSOおよび10mM KCl、0.4mM dNTPs、8mM ジチオスレイトール(DTT)、さらに適切なユニット数のRNase HおよびRepliPHI phi29ポリメラーゼ(Epicentre社)を含む100μLの反応液を混合することで開始した。30℃、15時間のインキュベーションの後の合成DNA15μLを、20ユニットのS1ヌクレアーゼ(タカラバイオ社)で37℃、30分間消化し、アガロースゲル電気泳動(1.0%、Tris-Borate-EDTAバッファー)を用いて連続的に分析し、エチジウムブロマイドで染色して可視化した
6). RNA-primed RCA detection using RNase H
GFP mRNA transcribed in vitro was mixed with 10 pmol of circularized oligonucleotide (P5 in Table 1, SEQ ID NO: 5), 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 and Mixing in a buffer containing 10 mM KCl yielded 100 μL of reaction mixture. Hybridization of mRNA and circularized oligonucleotide was facilitated by incubation at 95 ° C. for 5 minutes and then rapidly cooled to 30 ° C. The RCA reaction was performed using 100 μL of the hybridized mixture, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 and 10 mM KCl, 0.4 mM dNTPs, 8 mM dithiothreitol (DTT). ) And 100 μL of the reaction solution containing an appropriate number of units of RNase H and RepliPHI phi29 polymerase (Epicentre) was mixed. After incubation at 30 ° C. for 15 hours, 15 μL of the synthetic DNA was digested with 20 units of S1 nuclease (Takara Bio Inc.) at 37 ° C. for 30 minutes, and agarose gel electrophoresis (1.0%, Tris-Borate-EDTA buffer) Analyzed continuously, stained with ethidium bromide and visualized

7.PCRによるRNA試料中の夾雑DNAの検出
pET-AcGFPを保有する大腸菌BL21(DE3)株から、全RNAの抽出を行った。この際、GFPの発現を自動誘導により制御し、発現誘導した菌体および発現誘導してない菌体から、Trizol(登録商標)Max Bacterial RNA Isolation kit(Invitrogen社)を用いて、2種類の全RNAをそれぞれ調整した。また、得られた全RNA試料の一部(10μg)について、DNase処理を以下の手順で行った。10μgの全RNA試料を1×DNase緩衝液(50mM Tris−HCl(pH 8.0)、10mM MgSO、1mM CaCl)中で、10ユニットのRNase−free DNase I(タカラバイオ社)で37℃、30分間消化後、フェノールクロロホルム抽出によってDNase画分と核酸画分に分離し、エタノール沈殿によってRNAを沈澱物として回収した。回収したRNAはジエチルピロカーボネート処理された滅菌蒸留水で溶解後、RNA濃度をQuant-iT RNA BR Assay Kitで決定した。
7). Detection of contaminating DNA in RNA samples by PCR
Total RNA was extracted from E. coli BL21 (DE3) strain carrying pET-AcGFP. At this time, the expression of GFP was controlled by automatic induction, and two types of cells were used from the cells that had been induced to induce expression and cells that had not been induced to induce expression using Trizol (registered trademark) Max Bacterial RNA Isolation kit (Invitrogen). Each RNA was prepared. In addition, DNase treatment was carried out by the following procedure for a part (10 μg) of the obtained total RNA sample. 10 μg of total RNA sample was placed in 1 × DNase buffer (50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 10 mM MgSO 4 , 1 mM CaCl 2 ) with 10 units of RNase-free DNase I (Takara Bio) at 37 ° C. After digestion for 30 minutes, the mixture was separated into a DNase fraction and a nucleic acid fraction by phenol chloroform extraction, and RNA was recovered as a precipitate by ethanol precipitation. The recovered RNA was dissolved in sterilized distilled water treated with diethylpyrocarbonate, and the RNA concentration was determined using the Quant-iT RNA BR Assay Kit.

PCRによる夾雑DNA(pET-AcGFP)の検出は、以下の手順で行った。各RNA試料20ng、1×AmpliTaq Goldバッファー、0.2mM dNTPs、1μMの各プライマーの組み合わせ(表2)、2mM MgCl、および0.625ユニットのAmpliTaq Goldポリメラーゼを含む反応液を調製し、95℃で10分間の予備加熱後、95℃で15秒、60℃で30秒、72℃で40秒のサイクルを35回繰り返した後、72℃で7分間の予備伸長を経たのち、4℃で保持した。各プライマーの組み合わせにおけるポジティブコントロール(P、P、P)として、RNA試料の代わりに、1ngのpAcGFP-1(Clontech社)を鋳型として用いた。各PCR産物2μLは、アガロースゲル電気泳動(2.0%、Tris-Borate-EDTAバッファー)を用いて連続的に分析し、エチジウムブロマイドで染色して可視化した。
Detection of contaminating DNA (pET-AcGFP) by PCR was performed according to the following procedure. Prepare a reaction solution containing 20 ng of each RNA sample, 1 × AmpliTaq Gold buffer, 0.2 mM dNTPs, 1 μM of each primer combination (Table 2), 2 mM MgCl 2 , and 0.625 units of AmpliTaq Gold polymerase at 95 ° C. After 10 minutes of preheating at 95 ° C for 15 seconds, 60 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 40 seconds, 35 cycles, followed by 7 minutes pre-extension at 72 ° C and then held at 4 ° C did. As a positive control (P 1 , P 2 , P 3 ) in each primer combination, 1 ng of pAcGFP-1 (Clontech) was used as a template instead of the RNA sample. 2 μL of each PCR product was continuously analyzed using agarose gel electrophoresis (2.0%, Tris-Borate-EDTA buffer), and visualized by staining with ethidium bromide.

8.夾雑DNA含有試料におけるRNA−primed RCAによるRNAの検出
上記(7)のPCRによって夾雑DNAの存在が確認されたRNA試料を用いて、本発明のRPRCAによるGFPmRNAの検出を以下のように行った。各RNA試料20ngを10pmolの環状化オリゴヌクレオチド(表1のP4(配列番号4))とともに、50mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM MgCl、20mM (NHSOおよび10mM KClを含むバッファー中に混合し、10μlの反応混合物を得た。ネガティブコントロール(N)として、RNA試料を含まない反応混合物を用意した。mRNAと環状化オリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションを95℃で5分間のインキュベーションにより促進し、その後30℃に急冷した。RCA反応は、ハイブリダイゼーションした混合物10μlを、50mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM MgCl、20mM (NHSO、10mM KCl、0.4mMデオキシヌクレオシド三リン酸(dNTPs)、8mMジチオスレイトール(DTT)、および10ユニットのRepliPHI phi29ポリメラーゼ(Epicentre社)を含む10μlの反応液とを混合することで開始した。反応は30℃、4時間のインキュベーションで行い、その後の合成DNA20μlを、24ユニットのS1ヌクレアーゼ(タカラバイオ社)を用いて37℃、30分間消化し、消化液のうち10μlをアガロースゲル電気泳動(1.0%、Tris-Borate-EDTAバッファー)を用いて連続的に分析し、エチジウムブロマイドで染色して可視化した。
8). Detection of RNA by RNA-primed RCA in contaminated DNA-containing sample Using the RNA sample in which the presence of contaminated DNA was confirmed by PCR in (7) above, GFP mRNA was detected by RPRCA of the present invention as follows. 20 ng of each RNA sample was mixed with 10 pmol of circularized oligonucleotide (P4 (SEQ ID NO: 4) in Table 1), 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 and 10 mM KCl. Mix in buffer containing 10 μl of reaction mixture. As a negative control (N), a reaction mixture containing no RNA sample was prepared. Hybridization of mRNA and circularized oligonucleotide was facilitated by incubation at 95 ° C. for 5 minutes, followed by rapid cooling to 30 ° C. In the RCA reaction, 10 μl of the hybridized mixture was mixed with 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 10 mM MgCl 2 , 20 mM (NH 4 ) 2 SO 4 , 10 mM KCl, 0.4 mM deoxynucleoside triphosphates (dNTPs), 8 mM. It was started by mixing dithiothreitol (DTT) and 10 μl of reaction containing 10 units of RepliPHI phi29 polymerase (Epicentre). The reaction was carried out at 30 ° C. for 4 hours, and then 20 μl of the synthetic DNA was digested with 24 units of S1 nuclease (Takara Bio) at 37 ° C. for 30 minutes, and 10 μl of the digested solution was subjected to agarose gel electrophoresis ( 1.0%, Tris-Borate-EDTA buffer), and stained with ethidium bromide for visualization.

〔実験結果のまとめ〕
1.環状化プローブでのRCAを利用したmRNAのリアルタイム検出のためのストラテジー
図1は、RCAによるmRNA検出の基本的なスキームを示す。かかるスキームは、以下の5つの工程を含む:
(1)目的mRNAに相補的な配列を有するssDNAプローブを、CricLigaseなどを用いて、分子内ライゲーションにより環状化する工程、
(2)連続的なRCA反応における非特異的な副生成のDNA合成を避けるため、ライゲーションしていないssDNAプローブをエクソヌクレアーゼIを用いた分解により除去する工程、
(3)環状ssDNAプローブを目的mRNAの3’末端とハイブリダイズさせる工程、
(4)phi29DNAポリメラーゼによって、RNA−DNAハイブリッドからRNA−primed RCA(RNAをプライマーとしたRCA;RPRCA)を行う工程、
(5)SYBR GreenIIなどのssDNAに対する蛍光色素によって、RCAによって合成された結果物であるssDNAの結合による蛍光を得る工程。
これにより、RPRCAを介したmRNAのリアルタイム検出が達成される。
[Summary of experimental results]
1. Strategy for real-time detection of mRNA using RCA with circularization probe FIG. 1 shows the basic scheme of mRNA detection by RCA. Such a scheme includes the following five steps:
(1) cyclizing a ssDNA probe having a sequence complementary to the target mRNA by intramolecular ligation using CricLigase or the like;
(2) a step of removing unligated ssDNA probe by degradation using exonuclease I in order to avoid non-specific by-product DNA synthesis in continuous RCA reaction;
(3) a step of hybridizing a circular ssDNA probe with the 3 ′ end of the target mRNA,
(4) A step of performing RNA-primed RCA (RCA using RNA as a primer; RPRCA) from an RNA-DNA hybrid by phi29 DNA polymerase;
(5) A step of obtaining fluorescence by binding of ssDNA, which is a result synthesized by RCA, with a fluorescent dye for ssDNA such as SYBR GreenII.
Thereby, real-time detection of mRNA via RPRCA is achieved.

2.in vitroで転写されたmRNAのリアルタイム検出
まず最初に、phi29DNAポリメラーゼが、長い配列を有するmRNAをRCA反応のプライマーとして適合させ得るのかについて検討した。プラスミドpET-AcGFPをNotIで、T7ターミネーターとGFP遺伝子の終止コドンの間の領域を消化し、対応するmRNAをT7RNAポリメラーゼでin vitroでの転写によって調製した(図2A)。環状ssDNAプローブ(P1またはP2)もRPRCA用のin vitro転写mRNAと併せて用いた。P1のDNA配列は、GFPの3’末端配列と相補的である(表1)。他方、P2の配列は、P1と長さとGC含量とが同じであるが、配列上、GFPのmRNAと異なるものである(表1)。
2. Real-time detection of mRNA transcribed in vitro First, it was examined whether phi29 DNA polymerase can adapt mRNA having a long sequence as a primer for RCA reaction. Plasmid pET-AcGFP was digested with NotI, the region between the T7 terminator and the stop codon of the GFP gene, and the corresponding mRNA was prepared by in vitro transcription with T7 RNA polymerase (FIG. 2A). A circular ssDNA probe (P1 or P2) was also used in combination with in vitro transcribed mRNA for RPRCA. The DNA sequence of P1 is complementary to the 3 ′ end sequence of GFP (Table 1). On the other hand, the sequence of P2 has the same length and GC content as P1, but differs from the GFP mRNA in the sequence (Table 1).

phi29DNAポリメラーゼによるRCA反応は、P1またはP2を有しないmRNAからは開始せず、反応バッファーにおけるP2のインキュベーションによっても、mRNAが存在してもしなくても、RCA反応を起こすことはなかった(図2BおよびC)。しかしながら、P1単独ではRCA反応に影響しないのに拘らず、mRNAとP1との組み合わせによってRCA反応が促進された。このことから、RPRCAによって、in vitro転写mRNAの3’末端に特異的なssDNAプローブを用いる目的mRNAのリアルタイム検出が行い得ること、および、非特異的環状プローブがRPRCAに影響しないこと判明した(図2BおよびC)。これらのことは、phi29ポリメラーゼが、適切な環状ssDNAプローブの存在下、mRNAをプライマーとして用いるRCA反応を特異的に作用し得ることを示唆している。さらに、エクソヌクレアーゼIで処理した環状ssDNAプローブは、RPRCAにおける長時間の反応期間の後に非特異的な副生成物を産生しなかった。これは、環状プローブの調製におけるエクソヌクレアーゼI処理が特異的で信頼できるRPRCAによる増幅に寄与していることを示す。   The RCA reaction by phi29 DNA polymerase did not start with mRNA without P1 or P2, and incubation of P2 in the reaction buffer did not cause an RCA reaction in the presence or absence of mRNA (FIG. 2B). And C). However, despite the fact that P1 alone does not affect the RCA reaction, the combination of mRNA and P1 promoted the RCA reaction. From this, it was found that RPRCA enables real-time detection of target mRNA using a ssDNA probe specific for the 3 ′ end of in vitro transcribed mRNA, and that nonspecific circular probes do not affect RPRCA (FIG. 2B and C). These suggest that phi29 polymerase can specifically act on RCA reactions using mRNA as a primer in the presence of an appropriate circular ssDNA probe. Furthermore, the circular ssDNA probe treated with exonuclease I did not produce non-specific by-products after a long reaction period in RPRCA. This indicates that exonuclease I treatment in circular probe preparation contributes to specific and reliable amplification by RPRCA.

RPRCAにおける環状ssDNAプローブの長さの効果を、GFPmRNAの3’末端に相補的なDNA領域をカバーするssDNAプローブP3(表1)を用いて行った。図2Dに示すとおり、興味深いことに、同じ長さのGFPmRNAに対して特異的なDNA配列を有するにも拘らず、短いプローブ(P3)ではなく、長いプローブ(P1)で十分なRCA反応が観察された。このことは、プローブの長さが、mRNAと環状プローブとの最初のハイブリダイゼーションに関係し、RPRCAの効率に影響を与えることを示している。   The effect of the length of the circular ssDNA probe in RPRCA was performed using the ssDNA probe P3 (Table 1) covering the DNA region complementary to the 3 'end of GFP mRNA. Interestingly, as shown in FIG. 2D, a sufficient RCA reaction was observed with a long probe (P1), not a short probe (P3), despite having a DNA sequence specific for the same length of GFP mRNA. It was done. This indicates that the length of the probe is related to the initial hybridization of the mRNA and the circular probe and affects the efficiency of RPRCA.

まとめると、上記の証拠は、本発明のRPRCAが、適切な環状プローブを用いることで、不規則なDNA増幅副生成物を生成することなく、目的mRNAのリアルタイム検出を可能とすることを示している。   In summary, the above evidence shows that the RPRCA of the present invention allows the real-time detection of the target mRNA without the generation of irregular DNA amplification by-products using the appropriate circular probe. Yes.

3.RPRCAの感度
感度とphi29DNAポリメラーゼの濃度との間の相関関係を明確にするため、RPRCA反応における濃度の影響を調べた。RCA反応は、phi29DNAポリメラーゼの濃度を変化させた条件下で、各サンプルについて、3.2ngのin vitro転写mRNAをプライマーとして添加した場合を観測した。RCA反応は、濃度依存的に促進されることが確認された(図3A)。次いで、図3Aにおいて試験した最も高い酵素濃度(1反応当たり100ユニット)でのRPRCAによるmRNA検出の感度を測定した。その結果、RPRCAは、2時間で320pgのin vitro転写mRNAを検出することができた。
3. RPRCA Sensitivity To clarify the correlation between sensitivity and phi29 DNA polymerase concentration, the effect of concentration on the RPRCA reaction was examined. The RCA reaction was observed when 3.2 ng of in vitro transcribed mRNA was added as a primer for each sample under conditions where the concentration of phi29 DNA polymerase was changed. It was confirmed that the RCA reaction was promoted in a concentration-dependent manner (FIG. 3A). The sensitivity of mRNA detection by RPRCA was then measured at the highest enzyme concentration tested in FIG. 3A (100 units per reaction). As a result, RPRCA was able to detect 320 pg of in vitro transcribed mRNA in 2 hours.

4.生きた微生物由来の目的mRNAの特異的検出
RPRCAによって、生きた微生物のmRNAを目的として検出できるかについて検討した。誘導したGFP発現が容易に観察できるため(図4A)、pET-AcGFPで形質転換した大腸菌BL21(DE3)株をRPRCAのモデルとして用いた。生きた細胞において、T7RNAポリメラーゼによって転写されたGFPmRNAの一次構造は、7塩基の5’非翻訳領域(UTR)、GFPmRNA、およびそれに続く3’UTRの48塩基の隣接残基から構成される(図4B)。この実験においては、ssDNAプローブP4を合成した。前記P4は、図4Bに下線で示した3’末端に対応するDNA配列が含まれるように合成されている(表1)。栄養増殖している大腸菌において全RNAの大部分はrRNAおよびtRNAが占めているので、両RNAともRPRCAに影響を及ぼし得る。どの程度の量のrRNAおよびtRNAがRPRCAに影響したかを調べるため、誘導した大腸菌および誘導していない大腸菌の両方から抽出した後、全RNAをRPRCAに用いた。誘導ありまたは誘導なしの大腸菌由来の全RNA200ngをP2またはP4とともにインキュベートした場合、誘導した大腸菌由来の全RNAと環状プローブP4とを組み合わせたものだけ、十分なRPRCAが観察された(図4C)。全RNA単独または環状プローブ単独ではRCA反応は起きなかった。さらに、段階希釈した全RNAを用いた2時間のRPRCAによって、GFPmRNAが10ngの全RNAから検出可能であることが明らかになった(図4D)。RNAの全量(400μg)が1.5×1010細胞の密度の大腸菌から抽出されたことを考慮すると、10ngの全RNAは、およそ4×10細胞に相当する。これらの結果は、細菌性全RNAと適切なssDNAプローブとの組合せを用いたRPRCAは、in vitro転写mRNAの場合(図2)と同様に、GFPmRNAを特異的に検出できるばかりでなく、発現したGFPmRNAと全RNAの大部分を構成するrRNAやtRNAのような他のRNA種とを明確に区別することができることが示された。
4). Specific detection of target mRNA derived from living microorganisms Whether or not mRNA of living microorganisms could be detected for the purpose by RPRCA was examined. Since induced GFP expression can be easily observed (FIG. 4A), E. coli BL21 (DE3) strain transformed with pET-AcGFP was used as a model for RPRCA. In living cells, the primary structure of GFP mRNA transcribed by T7 RNA polymerase is composed of a 7 base 5 ′ untranslated region (UTR), followed by GFP mRNA, followed by 48 base contiguous residues of 3 ′ UTR (FIG. 4B). In this experiment, ssDNA probe P4 was synthesized. The P4 is synthesized so as to include a DNA sequence corresponding to the 3 ′ end shown underlined in FIG. 4B (Table 1). In vegetatively growing E. coli, the majority of total RNA is occupied by rRNA and tRNA, so both RNAs can affect RPRCA. To examine how much rRNA and tRNA affected RPRCA, total RNA was used for RPRCA after extraction from both induced and non-induced E. coli. When 200 ng of total RNA derived from E. coli with or without induction was incubated with P2 or P4, sufficient RPRCA was observed only for the combination of induced total RNA from E. coli and the circular probe P4 (FIG. 4C). RCA reaction did not occur with total RNA alone or circular probe alone. Furthermore, 2 hours of RPRCA using serially diluted total RNA revealed that GFP mRNA was detectable from 10 ng total RNA (FIG. 4D). Considering that the total amount of RNA (400 μg) was extracted from E. coli with a density of 1.5 × 10 10 cells, 10 ng of total RNA corresponds to approximately 4 × 10 5 cells. These results indicate that RPRCA using a combination of bacterial total RNA and the appropriate ssDNA probe not only specifically detected GFP mRNA but also expressed, as in the case of in vitro transcribed mRNA (FIG. 2). It has been shown that GFP mRNA can be clearly distinguished from other RNA species such as rRNA and tRNA that constitute the majority of total RNA.

また、試料中に夾雑DNAが含まれていても(試料中のDNAの分解処理をしていなくても)、良好にRNAの検出ができたことを示すものであった。すなわち、試料中のDNAの分解処理を行わなくても、目的RNAが発現していない試料(図4の「−」(ネガティブコントロール))においては夾雑DNAによる不規則なDNA増幅生成物を生成することがなかったことからも明らかなとおり、本方法においては高いシグナルノイズ比(S/N比)を実現することができた。   Moreover, even if contaminating DNA was contained in the sample (even if the DNA in the sample was not decomposed), it was shown that RNA could be detected satisfactorily. That is, even if the DNA in the sample is not decomposed, an irregular DNA amplification product is produced by contaminating DNA in the sample in which the target RNA is not expressed (“−” in FIG. 4 (negative control)). As is apparent from the fact that this was not the case, a high signal-to-noise ratio (S / N ratio) could be realized in this method.

5.RPRCAのRNase Hを利用したRNA検出のためのストラテジー
図5は、RNase H処理工程を含むRCAによるRNA検出の基本的なスキームを示す。かかるスキームは、以下の6つの工程を含む:
(1)目的mRNAに相補的な配列を有するssDNAプローブを、CricLigaseなどを用いて、分子内ライゲーションにより環状化する工程、
(2)連続的なRCA反応における非特異的な副生成のDNA合成を避けるため、ライゲーションしていないssDNAプローブをエクソヌクレアーゼIによる分解・除去する工程、
(3)環状ssDNAプローブに目的RNAをハイブリダイズさせる工程、
(4)環状ssDNAプローブにハイブリダイズした領域の目的RNAに、RNase Hにより、ニックサイトを形成させる工程、
(5)phi29DNAポリメラーゼによって、ニッキングサイトのRNAの3‘末端からRPRCAを行う工程、
(6)RCAによって合成された結果物であるssDNAを検出する工程。
5. Strategy for RNA detection using RPCA RNase H FIG. 5 shows the basic scheme of RNA detection by RCA including the RNase H treatment step. Such a scheme includes the following six steps:
(1) cyclizing a ssDNA probe having a sequence complementary to the target mRNA by intramolecular ligation using CricLigase or the like;
(2) a step of decomposing and removing ligated ssDNA probe with exonuclease I in order to avoid non-specific by-product DNA synthesis in continuous RCA reaction,
(3) a step of hybridizing a target RNA to a circular ssDNA probe,
(4) a step of forming a nick site with RNase H on the target RNA in the region hybridized with the circular ssDNA probe;
(5) performing RPRCA from the 3 ′ end of RNA at the nicking site with phi29 DNA polymerase;
(6) A step of detecting ssDNA which is a result synthesized by RCA.

6.RNAase Hを利用したRPRCAによるin vitroで転写されたmRNAの検出
GFPmRNAの内部領域と相補性のあるDNAプローブを利用した場合、RPRCA反応が起こりえるかどうか検討した。プラスミドpET-AcGFPをNotIで、T7ターミネーターとGFP遺伝子の終止コドンの間の領域を消化し、対応するmRNAをT7RNAポリメラーゼによるin vitro転写によって調製した(図6)。転写したGFPmRNAは環状ssDNAプローブ(P5)と併せて用いた。プローブP1のDNA配列は、GFPの内部領域と相補的である(図6)。
6). Detection of mRNA transcribed in vitro by RPRCA using RNAase H When a DNA probe complementary to the internal region of GFP mRNA was used, it was examined whether an RPRCA reaction could occur. Plasmid pET-AcGFP was digested with NotI, the region between the T7 terminator and the stop codon of the GFP gene, and the corresponding mRNA was prepared by in vitro transcription with T7 RNA polymerase (FIG. 6). The transcribed GFP mRNA was used in combination with a circular ssDNA probe (P5). The DNA sequence of probe P1 is complementary to the internal region of GFP (FIG. 6).

環状化一本鎖プローブが存在しない場合、phi29DNAポリメラーゼによるRCA反応は、促進されず一切のDNA産物が確認できなかった(図7)。プローブP5を利用した場合、RNase Hを添加しない条件のRPRCA反応では非特許文献8の報告とは異なり、一切のDNA産物は確認できなかった(図7)。このことから、本願のRNase H処理工程を含むRPRCA法では、目的RNAの内部配列をDNAプローブとハイブリダイズさせても、目的RNAを検出できることを示している。さらに、特許文献4とは異なり、ゲル中で単一のバンドとして検出される本願発明は、非特異的な副産物が生じていないことを確認し、その検出精度の高さが認められる。
また、添加するRNase Hの濃度依存性についても検討した結果、RNase Hの添加によってRPRCA反応が促進されることが示された。
In the absence of a circularized single-stranded probe, the RCA reaction by phi29 DNA polymerase was not promoted and no DNA product could be confirmed (FIG. 7). When the probe P5 was used, in the RPRCA reaction under the condition where RNase H was not added, unlike the report of Non-Patent Document 8, no DNA product could be confirmed (FIG. 7). This indicates that the RPRCA method including the RNase H treatment step of the present application can detect the target RNA even if the internal sequence of the target RNA is hybridized with a DNA probe. Further, unlike Patent Document 4, the present invention, which is detected as a single band in the gel, confirms that non-specific by-products are not generated, and its high detection accuracy is recognized.
Moreover, as a result of examining the concentration dependence of RNase H to be added, it was shown that the RPRCA reaction was promoted by the addition of RNase H.

上記の証拠は、本発明のRNA検出方法は、RPRCAの工程において、適切な濃度のRNase Hで処理することによって、目的RNAの3’末端配列の情報に依存せずに、非特異的なDNA増幅副生成物を生成しないで特異的な検出が可能であることを示している。   The above evidence shows that the RNA detection method of the present invention is treated with an appropriate concentration of RNase H in the RPRCA step, so that it does not depend on the information on the 3 ′ end sequence of the target RNA and is nonspecific DNA. It shows that specific detection is possible without producing amplification by-products.

7.PCRによるRNA試料中の夾雑DNAの検出
GFP遺伝子に特異的なプライマー3セット(表2)を使用して、RNA試料中の夾雑DNAをPCRにより検出した。その際、GFPの発現を自動誘導により制御し、発現誘導した菌体から調整した全RNA(+)と、発現誘導していない菌体から調整した全RNA(−)の2種類を得た。さらに、その一部をそれぞれDNase Iを用いてDNA分解処理をし、発現誘導有りまたは無しの全RNAであって、DNase処理有りまたは無しの合計4種類の全RNAを得た。そして、各全RNAを用いて夾雑DNAの検出を試みた。
7). Detection of contaminating DNA in RNA samples by PCR Using 3 sets of primers specific to the GFP gene (Table 2), contaminating DNA in RNA samples was detected by PCR. At that time, the expression of GFP was controlled by automatic induction, and two types of total RNA (+) prepared from the cells whose expression was induced and total RNA (-) prepared from the cells whose expression was not induced were obtained. Further, a portion of each was subjected to DNA degradation treatment using DNase I, and total RNAs with or without expression induction, with or without DNase treatment, were obtained. Then, detection of contaminating DNA was attempted using each total RNA.

DNase処理を行っていないRNA試料からは、いずれのプライマーセットにおいても、GFPの誘導・非誘導にかかわらず目的DNA増幅産物が、各プライマーセットのポジティブコントロール(P、P、P)と同様に確認された(図8)。一方で、DNase処理を行ったRNA試料からは、誘導・非誘導で共に目的DNA増幅産物が明らかに減少した(図8)。以上のことから、DNase処理によって夾雑DNAの大部分を除去することが可能であることが示された。しかし、DNase処理を行っても、わずかにバンドが検出されたことから、一般的なDNase処理だけでは、RNA試料から完全に夾雑DNAを取り除くことが難しいことも同時に示された。この夾雑DNAがRT−PCRにおいても同様に、ノイズとして検出される可能性が高いことは、当業者であれば理解できる。 From any RNA sample that has not been treated with DNase, the amplification product of the target DNA, regardless of the induction or non-induction of GFP, in each primer set is the positive control (P 1 , P 2 , P 3 ) of each primer set. The same was confirmed (FIG. 8). On the other hand, from the RNA sample that had been treated with DNase, the target DNA amplification product was clearly reduced both induced and non-induced (FIG. 8). From the above, it was shown that most of the contaminating DNA can be removed by DNase treatment. However, since a slight band was detected even after DNase treatment, it was also shown that it was difficult to completely remove contaminating DNA from an RNA sample by general DNase treatment alone. Those skilled in the art can understand that this contaminated DNA is also likely to be detected as noise in RT-PCR.

8.夾雑DNA含有試料におけるRNA−primed RCAによるRNAの検出
上記(7)のDNase処理有りまたは処理無しのRNA試料を用いて、RPRCAによるGFPmRNAの検出を試みた。その結果、DNase処理の有無、すなわち夾雑DNAの量に拘わらず、発現誘導した菌体から調整したRNA試料から、RPRCAにより増幅したDNAが十分な量で確認された(図9)。また、DNase処理の有無に拘わらず、発現誘導していない菌体から調整したRNA試料では、RPRCAによるDNAの増幅は認められなかった(図9)。以上のことから、本発明のRPRCAにおいては、RNA試料から夾雑DNAを除去することなく、また、RNA試料中の夾雑DNA量の影響を受けることなく、目的RNAのみを高いS/N比で検出できることが示された。
8). Detection of RNA by RNA-primed RCA in contaminated DNA-containing sample Using the RNA sample with or without DNase treatment described in (7) above, detection of GFP mRNA by RPRCA was attempted. As a result, regardless of the presence or absence of DNase treatment, that is, the amount of contaminating DNA, a sufficient amount of DNA amplified by RPRCA was confirmed from the RNA sample prepared from the expression-induced cells (FIG. 9). In addition, regardless of the presence or absence of DNase treatment, no DNA amplification by RPRCA was observed in RNA samples prepared from cells that did not induce expression (FIG. 9). As described above, in the RPRCA of the present invention, only the target RNA is detected with a high S / N ratio without removing contaminating DNA from the RNA sample and without being affected by the amount of contaminating DNA in the RNA sample. It was shown that it can be done.

本発明は、鎖置換型DNA合成酵素を利用したRNAプライムドローリングサークル型DNA複製法(RNA-Primed Rolling circle amplification;RPRCA)を応用し、RNAの種類、3’末端配列情報等に影響を受けずに、簡便な操作で、逆転写反応を経由せずに、生物由来の夾雑物を含む試料中から直接RNAをin situやリアルタイムで検出可能な方法に関するものであり、研究、医療・臨床検査、食品産業など幅広い応用範囲において貢献するものである。   The present invention applies RNA-primed rolling circle amplification (RPRCA) using strand displacement DNA synthase, and is affected by RNA type, 3 ′ end sequence information, and the like. In addition, it is related to a method that can detect RNA directly in situ or in real time from samples containing contaminants derived from living organisms in a simple operation and without going through reverse transcription. Research, medical / clinical testing It contributes to a wide range of applications such as the food industry.

Claims (18)

生物由来の夾雑物を含む試料中のRNAの検出方法であって、
(1)検出対象のRNAに相補的な配列を有する一本鎖DNAを環状化し、環状化一本鎖DNAプローブを作製する工程、
(2)前記(1)において得られた環状化一本鎖DNAプローブと、試料中のRNAとをハイブリダイズさせる工程、
(3)前記(2)において得られたRNA−DNAハイブリッドから、RNAをプライマーとしてローリングサークル増幅法(RCA;Rolling Circle Amplification)により一本鎖DNAを合成する工程、
(4)前記(3)において合成された一本鎖DNAに結合する標識を添加し、当該標識を検知することによって検出対象のRNAを検出する工程
を含む、前記方法。
A method for detecting RNA in a sample containing contaminants derived from an organism,
(1) circularizing single-stranded DNA having a sequence complementary to RNA to be detected to produce a circularized single-stranded DNA probe;
(2) a step of hybridizing the circularized single-stranded DNA probe obtained in (1) above with RNA in the sample,
(3) A step of synthesizing single-stranded DNA from the RNA-DNA hybrid obtained in the above (2) by rolling circle amplification (RCA) using RNA as a primer,
(4) The method comprising the steps of adding a label that binds to the single-stranded DNA synthesized in (3) and detecting the RNA to be detected by detecting the label.
生物由来の夾雑物が、DNAを含む、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the biological contaminant contains DNA. 試料が、核酸試料である、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the sample is a nucleic acid sample. 試料中のDNAが、分解処理されていない、請求項2または3に記載の方法。   The method according to claim 2 or 3, wherein the DNA in the sample has not been decomposed. 前記(1)において、環状化していない未反応の一本鎖DNAを分解することを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, comprising decomposing unreacted single-stranded DNA that has not been circularized in (1). 環状化一本鎖DNAプローブが、検出対象のRNAに相補的な配列のみからなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the circularized single-stranded DNA probe comprises only a sequence complementary to the RNA to be detected. 環状化一本鎖DNAプローブが、30塩基長〜4500塩基長である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the circularized single-stranded DNA probe has a length of 30 to 4500 bases. 前記(2)の後に、
(5)RNase HによりRNA/DNAハイブリッドのRNA鎖のみにニックを形成する工程
をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
After (2) above
(5) The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of forming a nick only in the RNA strand of the RNA / DNA hybrid by RNase H.
前記(3)および/または(5)が、25℃〜65℃の範囲の一定の温度で行われる、請求項8に記載の方法。   The method according to claim 8, wherein (3) and / or (5) is performed at a constant temperature in the range of 25C to 65C. 前記(5)において、RNase Hを終濃度1×10−4〜10ユニット/反応で用いる、請求項8または9に記載の方法。 10. The method according to claim 8 or 9, wherein in (5), RNase H is used at a final concentration of 1 × 10 −4 to 10 units / reaction. 前記(5)において、RNase Hを終濃度1×10−7〜0.1ユニット/μlで用いる、請求項8または9に記載の方法。 The method according to claim 8 or 9, wherein in (5), RNase H is used at a final concentration of 1 × 10 −7 to 0.1 unit / μl. RNAが、真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイド由来である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the RNA is derived from a eukaryote, a prokaryote, a virus or a viroid. RNAが、ポリA配列を有する、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the RNA has a poly A sequence. RNAが、ノンコーディングRNAである、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the RNA is non-coding RNA. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のRNAの検出方法を含む、真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイドの検出方法。   A method for detecting eukaryotes, prokaryotes, viruses or viroids, comprising the method for detecting RNA according to any one of claims 1 to 14. 微生物を検出する、請求項15に記載の方法。   The method according to claim 15, wherein microorganisms are detected. 請求項1〜14のいずれか一項に記載のRNAの検出方法、および/または請求項15に記載の真核生物、原核生物、ウイルスまたはウイロイドの検出方法、および/または請求項16に記載の微生物の検出方法のために用いるキットであって、検出対象のRNAに相補的な配列を含む環状化一本鎖DNAプローブを含むキット。   The method for detecting RNA according to any one of claims 1 to 14, and / or the method for detecting eukaryote, prokaryote, virus or viroid according to claim 15, and / or the method according to claim 16. A kit used for a microorganism detection method, comprising a circularized single-stranded DNA probe containing a sequence complementary to RNA to be detected. アデニン、グアニン、シトシンおよびチミンからなるデオキシヌクレオチド、反応用緩衝液および鎖置換型DNA合成酵素からなる群から選択される1種または2種以上をさらに含む、請求項17に記載のキット。   The kit according to claim 17, further comprising one or more selected from the group consisting of a deoxynucleotide consisting of adenine, guanine, cytosine and thymine, a reaction buffer and a strand displacement DNA synthase.
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